专利名称：刚度检测器、刚度检测方法及包括刚度检测器的纸片处理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测纸片刚度的刚度检测器、一种刚度检测方法以及一种包括刚 度检测器的纸片处理器。
背景技术：
计数并区分各种纸片的纸片处理器早已经投入实际使用。纸片处理器将盛放在输 入模块中的纸片一张一张地引入，并将它们传送到纸片检查设备。检查设备针对纸片执行 各种处理，判断纸片的状态。如果纸片例如是纸币，则纸片处理器根据检查设备获得的结果 执行每张纸片的类型判断、真伪判断、纸片能否再次流通的判断(磨损判断)以及其他判 断。纸片处理器将刚度退化的纸片判断为不适合再次流通的纸片。因此，检查设备检 测机械特征诸如纸片刚度的劣化程度。例如，日本专利申请KOKAI公开文件No. 5-80605作为日本专利文件公开了一种技 术，用来向纸片发射声波并根据反射波或发射波水平测量纸片单位面积重量。此外，日本专利申请KOKAI公开文件No. 2008-164394作为日本专利文件公开了一 种技术，用来让超声波进入样本诸如金属板，接收通过该样本传播的波形的漏波，并根据接 收波形幅值检测样本中的缺陷。在具有上述配置的装置中，例如在发射声波的发射器和接收声波的接收器布置成 彼此面对的情况下，将发生发射器的输入直接进入接收器而不经过居间纸片的串扰。日本专利申请KOKAI公开文件No. 5-80605公开的技术提供声学吸收剂来阻止声 波进入接收器而不经过居间纸片。但是，问题是在发生衍射时，声波仍然可能进入接收器。此外，正如日本专利申请KOKAI公开文件No. 5-80605公开的内容，在接收发射波 或反射波时，对发射器和接收器的安装位置具有一定限制。因此，问题是该装置的尺寸增 大。此外，日本专利申请KOKAI公开文件No. 2008-164394公开的技术的问题在于，在 检测样本中的缺陷时，无法确定缺陷因素。就是说，问题是无法确定检测缺陷的因素，这些 缺陷可以是弹性模量降低、断裂、裂纹或褶皱。

发明内容
根据本发明的一种实施方式，提供刚度检测器、刚度检测方法和纸片处理器，全部 都能以紧凑的配置高度精确地检测纸片刚度。本发明实施方式的刚度检测器，包括弯曲部分，所述弯曲部分配置成弯曲需要传 送的纸片；发射模块，所述发射模块配置成向被所述弯曲部分弯曲并被传送的纸片的内表 面上的入射点发射声波，从而激发兰姆(Lamb)波；接收模块，所述接收模块配置成接收从 纸片内表面上的检测点发射的兰姆波的漏波；和第一判断模块，该判断模块配置成根据接收模块的输出指定最大峰值并根据所述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片。本发明实施方式的刚度检测方法，包括向被弯曲且被传送的纸片内表面上的入 射点发射声波，从而激发兰姆波；在纸片内表面上的检测点接收发射的兰姆波的漏波；和 根据接收到的信号指定最大峰值并根据所述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片。本发明实施方式的纸片处理器，包括传送模块，所述传送模块配置成传送纸片； 弯曲部分，所述弯曲部分配置成弯曲被所述传送模块传送的纸片；发射模块，所述发射模块 配置成向被所述弯曲部分弯曲并被传送的纸片的内表面上的入射点发射声波；接收模块， 所述接收模块配置成接收从纸片内表面上的检测点发射的兰姆波的漏波；判断模块，所述 判断模块配置成根据所述接收模块的输出指定最大峰值，从而根据所述指定最大峰值判断 纸片是否为未损伤纸片；和分类处理模块，所述分类处理模块配置成根据所述判断模块获 得的判断结果对纸片进行分类。因此，本发明可以提供刚度检测器、刚度检测方法和纸片处理器，全部都能以紧凑 的配置高度精确地检测纸片刚度。本发明额外的目标和优势将在以下说明内容中论述，并且一部分将从说明内容中 体现出来，或者可以通过实践本发明来学习。本发明的目标和优势可以借助特别是下文中 指出的手段及其组合来实现和获得。


图1是用来解释符合本发明的刚度处理器的结构示例的示意图；图2是用来解释图1所示刚度处理器的结构示例的示意图；图3是用来解释刚度检测器中每个模块布置示例的示意图；图4是用来解释刚度检测器中发射模块和接收模块配置示例的示意图；图5是用来解释接收模块接收到的波形示例的示意图；图6是用来解释接收模块接收到的波形示例的示意图；图7是用来解释接收模块接收到的波形示例的示意图；图8是用来解释刚度检测器的操作的流程图；图9是用来解释刚度检测器中每个模块的布置示例的示意图；图10是用来解释刚度检测器中发射模块和接收模块的另一种配置示例的示意 图；图11是用来解释符合另一种实施方式的刚度检测器的结构示例的示意图；图12是用来解释图11所示刚度检测器中每个模块的布置示例的示意图；图13是用来解释图11所示刚度检测器中每个模块的布置示例的示意图；图14是用来解释图11所示刚度检测器中每个模块的布置示例的示意图；图15是用来解释图11所示刚度检测器中每个接收模块接收到的波形的最大峰值 与接收模块角度之间关系的示意图；图16是用来解释图11所示刚度检测器中每个接收模块接收到的波形的最大峰值 与接收模块角度之间关系的示意图；图17是用来解释图11所示刚度检测器中每个接收模块接收到的波形的最大峰值 与接收模块角度之间关系的示意图18是用来解释符合一种实施方式的纸片处理器的外观的示意图；图19是用来解释图18所示纸片处理器的结构示例的示意图；和图20是用来解释图18和19所示纸片处理器的控制系统的结构示例的方块图。
具体实施例方式以下参照附图详细说明符合本发明实施方式的刚度检测器、刚度检测方法以及包 括所述刚度检测器的纸片处理器。图1是用来解释符合实施方式的刚度检测器结构示例的示意图。刚度检测器10检查纸片7的机械特征。例如，刚度检测器10检测纸片7的刚度 诸如弹性模量、拉伸强度或弯曲强度。如图1所示，刚度检测器10包括发射模块1、接收模块2、引导板4和控制模块9。 发射模块1、接收模块2和引导板4设置在将要传送的纸片7的一个表面侧部。发射模块1是超声波发射器，该发射器在纸片7内激发兰姆波(板波)。发射模块 1例如包括扬声器、压电换能器或采用微机电系统(MEMS)的振动发生器。发射模块1根据 施加的电压振动一振动面，从而产生声波。发射模块1设置在接收模块2的上游一侧。接收模块2是检测纸片内产生的兰姆波的波形的接收器。接收模块2与发射模块 1具有相同的配置。接收模块2例如包括麦克风、压电换能器、采用干涉光测量振动作为位 移的位移测量计(干涉仪)，以及其他元件。接收模块2根据从纸片7泄漏的波形激发的振 动面的振动来实现电压。发射模块2和接收模块2针对将要传送的纸片7实施处理。在以非接触方式向纸 片7发射声波时，声波衰减较大。因此，刚度检测器设置在靠近由传送带5传送的纸片7附 近位置。传送带5用作传送模块。传送带5包括一对上下皮带，如图1所示。传送带5由 驱动滑轮等驱动。传送带5使用这一对上下皮带夹住纸片7并以固定速度传送纸片。引导板4沿着预定传送带5设置。如图1所示，引导板4向着这样的方向弯曲，引 导板沿着该方向朝着设置发射模块1和接收模块2的侧部卷绕，即该方向垂直于纸片7传 送方向。在从设置发射模块1和接收模块2的侧部将引导板4压靠传送带5时，传送带5 与引导板4以相同的曲率弯曲。因此，刚度检测器10能以弯曲状态传送纸片7。要注意，引 导板4可以由任何材料形成，只要它能弯曲传送带5即可。控制模块9控制整个刚度检测器10。控制模块9包括CPU、缓存器、程序存储器、 非易失性存储器等。CPU执行各种运算处理。缓存器暂时存储运算结果。程序存储器和非 易失性存储器存储由CPU执行的各种程序、控制数据等。利用CPU执行存储在程序存储器 中的程序，控制模块9可以执行各种处理。例如，控制模块9控制发射模块1和接收模块2 的操作时序。在检测纸片7时，刚度检测器10从发射模块1产生超声波。因此，刚度检测器10 向纸片7施加超声波。在纸片7中，兰姆波由所述超声波激发。激发出的兰姆波穿过纸片 7传播的同时，从纸片7的表面产生漏波。刚度检测器10利用接收模块2检测兰姆波的漏 波。
兰姆波是振动方向垂直于介质且以相同的振动分量沿着传播方向传播的波形。兰 姆波是穿过厚度与波长基本上相同的介质传播的波形。兰姆波的特征例如是可以在该波 形传播介质中的任意点检测它；它的声学速度可以利用传播时间计算；在介质不均勻时， 兰姆波受到影响；或者在兰姆波保持时，信号强度不会波动。纸片7由纤维和粘结剂构成。但是，在纸片7疲劳时，粘结剂缺失，并且包含的空 气量相对增加。因此，疲劳纸片7的密度低于非疲劳纸片。在纸片7内的空气比率升高时， 空气的属性接近于纸片7的属性，从而降低声阻值。就是说，穿过纸片7传播的兰姆波趋向 于泄漏到外侧。因此，在兰姆波到达接收模块2的检测点之前，兰姆波被衰减并且其幅值降 低。此外，在从发射模块1向纸片7发射超声波时，发射模块1以相对于纸片7表面的 优化入射角θ向纸片7发射声波。因此，在纸片7内产生的兰姆波的幅值变得最大。此外， 穿过纸片7传播的兰姆波的漏波泄漏量根据漏波离开纸片7的角度(出射角)发生变化。 在相同出射角时，泄漏量与优化入射角(最大泄漏角)一样变得最大。优化如入射角θ根据空气和需要检查的纸片7的特征来确定。假设声音在空气 中的传播速度为Ca，通过纸片7传播的声音速度为Cs，则优化入射角θ可以根据下式1来 确定。= g (表达式 1)
Cs要注意，各个声学速度Ca和Cs根据以下的表达式2来确定。速度C =(表达式2)如上所述，在疲劳纸片7的情况下，通过纸片7传播的波速下降。因此，sin θ的 值发生变化，并且优化入射角θ发生变化。在纸片7的属性更为接近空气属性时，密度下 降，因此优化入射角θ减小。因此，在该实施方式中，非疲劳纸片7的最大泄漏角确定为基 准角，并且接收模块2相对于纸片7设置在基准角处。要注意，说明内容是在认为非疲劳纸片7的基准角在该实施方式中为27度的前提 下给出的。如上所述，根据该实施方式，刚度检测器10内的控制模块9根据设置在最大泄漏 角处的接收模块2的输出来判断纸片7是未损伤纸片还是损伤纸片。因此，控制模块9包 括存储基准峰值的基准峰值存储模块9a。图2是从上方示出图1所示刚度检测器10的视图。如图2所示，刚度检测器10包括沿着纸片7传送方向并排设置的发射模块1和接 收模块2。接收模块2接收由发射模块1发射的超声波在纸片7中激发的兰姆波的漏波。图3是沿着图2中的线A-A切开的刚度检测器10的截面图。如图3所示，纸片7由传送带5传送，传送带5被引导板4弯曲成以预定曲率弯曲 的状态。例如，纸片7以对应于半径为R的圆弧的曲率弯曲，并被传送。例如，如图4所示，发射模块1和接收模块2分别包括振动面11和21。振动面11 和21根据施加的电压发生位移。此外，每个振动面11和21根据该面的位移产生电压。在 该实施方式中，假设发射模块1沿着正交振动面11的方向从振动面11的重心点Ml发射超声波。此外，假设接收模块2接收沿着与振动面21正交的方向进入振动面21重心点M2的声波。发射模块1从振动面11的重心点Ml发射声波，在纸片7内激发兰姆波。要注意， 从发射模块1发射出的声波进入纸片7的点(入射点)确定为I。此外，接收模块2根据从 纸片7上的点D(检测点D)发出并沿着正交振动面21的方向进入振动面21的重心点M2 的声波来产生电压，并将产生的电压输出到控制模块9。假设入射点I和检测点D之间沿着水平方向的距离为L。此外，I点和纸片7上 的D点的中间点为P。此外，在P点垂直于纸片7表面的直线、在I点垂直于纸片7表面的 直线以及在D点垂直于纸片7表面的直线彼此相交的点确定为0。此外，0点和P点之间的 距离、0点和I点之间的距离以及0点和D点之间的距离各自确定为R。此外，形成在直线 MlI和直线OI之间的夹角为θ 1，形成在直线M2D和直线OD之间的夹角为θ 2。直线OP和重心点Ml之间沿着水平方向的距离确定为L/2。此外，直线OP和重心 点Μ2之间沿着水平方向的距离为L/2。在这种情况下，从发射模块1发射的声波的输出方 向平行于声波相对于接收模块2的入射方向。就是说，振动面11和振动面21彼此平行。此 外，在这种情况下，夹角θ 1等于夹角θ 2。如上所述这样设定发射模块1的位置和接收模块2的位置，能让与纸片7曲率对 应的圆半径R由下述表达式3表示。二·表达式 3)
2 sin θ\例如，在声波从发射模块1以优化入射角θ进入纸片7的入射点I时，实现了 θ =θ 1 = θ 2。在这种情况下，半径R可以由下述表达式4表示。=表达式 4)
2. Ca如上所述，纸片7的曲率可以根据声波相对于纸片7的入射角θ 1和出射角θ 2 以及入射点I和检测点D之间沿着水平方向的距离L来确定。此外，调节纸片7的曲率以 及入射点I和检测点D之间沿着水平方向的距离L，能相对于纸片2确定声波的入射角θ 1 和出射角θ 2。在入射点I和检测点D之间沿着水平方向的距离L设置为接收模块2可以接收兰 姆波的最小距离并保证足够的S/N比率时，刚度检测器可以紧凑地布置。此外，在采用上述布置的情况下，声波从发射模块1的出射方向可以设置成与声 波相对于接收模块2的入射方向平行。因此，可以避免串扰。图5至7是分别示出接收模块2接收的波形的视图。图5是用来解释针对非疲劳纸片7进行检查的结果示例的示意图。图6是用来解 释针对疲劳纸片7进行检查的结果示例的示意图。图7是用来解释针对较之图6所示情形 而言进一步疲劳的纸片7进行检查的结果示例的示意图。在图5至7所示每一条曲线中，横轴表示时间，而纵轴表示波形幅值。如图5至7 所示，从非疲劳纸片7接收的波形具有最大幅值(最大峰值)。此外，如图6和7所示，最大 峰值随着疲劳程度增大而减小。刚度检测器10内的控制模块9根据接收模块2接收到的波形的最大峰值判断纸 片7磨损情况。就是说，控制模块9用作判断模块。控制模块9根据接收模块2的输出来指定最大峰值。控制模块9将先前存储在基准峰值存储模块9a内的基准峰值与所述指定 的最大峰值比较。就是说，控制模块9用作比较模块。在所述指定最大峰值等于或大于存储在基准峰值存储模块9a内的基准峰值时， 控制模块9确定纸片7是未损伤纸片。此外，在所述指定最大峰值小于基准峰值存储模块 9a内的基准峰值时，控制模块9确定纸片7是损伤纸片。图8是用来解释刚度检测器10操作的流程图。要注意，发射模块1和接收模块2 的安装角度根据需要检查的介质来预先设定。在刚度检测器10内的控制模块9检测到纸片7时，它向发射模块1施加脉冲信号 (步骤Sll)。因此，发射模块1同时向纸片7发射声波。进入纸片7的声波在纸片7的介 质中激发兰姆波。激发的兰姆波通过纸片7传播并在传播过程中从纸片7泄漏，由此发出 漏波。刚度检测器10内的接收模块2接收从纸片7发出的兰姆波的漏波(步骤S12)。 控制模块9根据接收模块2接收到的波形指定最大峰值(步骤S13)。模块9判断所述指定最大峰值是否小于基准峰值(步骤S14)。就是说，控制模块 19将最大峰值与存储在基准峰值存储模块9a内的基准峰值比较，以判断最大峰值是否小 于基准峰值。如果在步骤S14中确定最大峰值小于基准峰值(步骤S14，是)，则控制模块9确 定纸片7是损伤纸片(步骤S15)。就是说，控制模块9确定纸片7不适合再次流通，因为纸 片7已经高度疲劳。如果在步骤S14中确定最大峰值等于或大于基准峰值(步骤S14，否)，则控制模 块9确定纸片7是未损伤纸片(步骤S16)。就是说，控制模块9确定纸片7适合再次流通， 因为纸片7疲劳程度较低。如上所述，符合本实施方式的刚度检测器10将发射模块1从接收模块2分开，从 而在它们之间插入间隙，并且将它们布置地使发射模块1发出的声波输出方向变成平行于 声波相对于接收模块2的入射方向。刚度检测器10弯曲并且传送纸片7以使来自发射模块 1的声波相对于纸片7的入射角θ 1以及从纸片7向接收模块2发射的声波的出射角θ 2 可以是预先确定的角度。刚度检测器10使用如上所述这样布置的发射模块1相对于被传送的纸片7施加 声波。刚度检测器10利用接收模块2来接收从纸片7发出的兰姆波的漏波。刚度检测器 10内的控制模块9根据接收到的波形指定最大峰值，并根据先前存储的基准峰值与所述指 定最大峰值来判断纸片7是否为未损伤纸片。因此，可以根据纸片7疲劳程度来判断纸片 7是否能作为未损伤纸片进行再次流通。因此，可以提供一种可以在紧凑配置中高度精确地检测纸片刚度的刚度检测器、 刚度检测方法和包括刚度检测器的纸片处理器。要注意，引导板4将纸片7弯曲，使得曲率对应于随后实施方式的上述说明中半径 为R的圆弧，但是本发明并不限于这种情况。纸片7可以弯曲成任何形状，只要所述弧线可 以提供这样的关系，即从发射模块1的振动面11的重心点Ml发出的声波以预定角度进入 纸片7表面上声波进入的入射点I ；由接收模块2的振动面21的重心点Μ2和检测点D形 成的直线以及在检测点D处垂直于纸片7表面的直线形成预定角度；且由重心点Ml和入射点I形成的直线以及由重心点M2和检测点D形成的直线彼此平行。例如，纸片7的曲率不 必均勻。此外，在前述实施方式中，虽然在上述说明中，具有预定曲率的引导板4将传送带 5弯曲，但是本发明并不限于此。可以使用任何引导板，只要它具有预定曲率即可。图9是用来解释用于借助驱动滑轮6来弯曲传送带5的配置的示意图。如图9所示，刚度检测器10沿着传送带5包括驱动滑轮6，每个驱动滑轮的半径 为R。此外，在驱动滑轮6之间布置发射模块1和接收模块2，能满足与图3所示例子中相 同的安装条件。此外，在前述实施方式中，虽然发射模块1和接收模块2的振动面11和21在上述 说明中为平坦面，但是本发明并不限于这种配置。例如，如图10所示，每个振动面11和12 可以是类似于纸片7的弯曲面。例如，每个振动面11和21与纸片7具有相同曲率。此外， 例如，每个振动面11和21可以包括声音收集透镜等。下面说明刚度检测器10的另一种实施方式。图11是用来解释符合另一种实施方式的刚度检测器10结构示例的示意图。要注 意，类似的附图标记指代图1中所示的刚度检测器10的类似结构，以省略对其进行详细说 明。如图11所示，符合该实施方式的刚度检测器10包括发射模块1 ；接收模块2和引 导板4。此外，与图1所示实施方式相同，刚度检测器10包括控制发射模块1和接收模块2 的控制模块9 (未示出)。发射模块1、接收模块2和引导板4设置在需要传送的纸片7的 一个表面侧部。发射模块1包括多个发射模块(换能器)1A、IB和1C。此外，接收模块2包括多个 接收模块(接收传感器)2A、2B和2C。如图11所示，发射模块1A、IB和IC对齐，并且沿着正交纸片7传送方向的方向设 置。此外，接收模块2A、2B和2C对齐，并沿着正交纸片7传送方向的方向设置。—对发射模块IA和接收模块2A ；—对发射模块IB和接收模块2B和一对发射模 块IC和接收模块2C分别设置成彼此关联。就是说，接收模块2A接收从发射模块IA发射 的超声波激发的兰姆波的漏波。此外，接收模块2B接收由发射模块IB发射的超声波激发 的兰姆波的漏波。而接收模块2C接收由发射模块IC发射的超声波激发的兰姆波的漏波。在该实施方式中，非疲劳纸片7的最大泄漏角确定为基准角，而接收模块2A、2B和 2C以多个不同的角度设置。在这种情况下，例如，接收模块2A以与基准角+N度对应的角度 设置，接收模块2B以基准角度设置，而接收模块2C以与基准角-M度对应的角度设置。要注意，假设非疲劳纸片7的基准角在该实施方式中为27度，在此前提下进行说 明。此外，将在实现N = M= 1的前提下给出解释。图12至14是用来解释图11所示刚度检测器10中的发射模块1和接收模块2的 布置的截面图。图12是图11所示刚度检测器10沿着线AA切开的截面图。而图13是图 11所示刚度检测器10沿着线BB切开的截面图。此外，图14是图11所示刚度检测器10沿 着线CC切开的截面图。如图12所示，发射模块IA安装成让从振动面IlA的重心点Ml进入纸片7的入 射点I的声波的行进方向与在入射点I处垂直于纸片7表面的直线形成27度的角(基准角)。此外，接收模块2A安装成让从检测点D进入振动面21A的重心点M2的声波的传播方 向与在检测点D处垂直于纸片7表面的直线形成28度的角(基准角+1度)。而且，如图13所示，发射模块IB安装成让从振动面IlB的重心点Ml进入纸片7的 入射点I的声波的行进方向与在入射点I处垂直于纸片7表面的直线形成27度的角(基 准角)。此外，接收模块2B安装成让从检测点D进入振动面21B的重心点M2的声波的行进 方向与在检测点D处垂直于纸片7表面的直线形成27度的角(基准角)。要注意，从发射 模块1发出的声波的行进方向变成与进入接收模块2的声波的行进方向平行。此外，如图14所示，发射模块IC设置成让从振动面IlC的重心点Ml进入纸片7的 入射点I的声波的行进方向与在入射点I处垂直于纸片7表面的直线形成27度的较(基 准角)。此外，接收模块2C安装成让从检测点D进入振动面21C的重心点M2的声波的行进 方向与在检测点D处垂直于纸片7表面的直线形成26度的角(基准角-1度)。如上所述这样布置接收模块2A、2B和2C允许在不同的角度检测穿过纸片7传播 的兰姆波的漏波。图15至17分别是用来解释图11所示刚度检测器10内的每个接收模块2A、2B或 2C接收到的波形的最大峰值与安装角度之间的关系的示意图。图15是用来显示针对非疲劳纸片7进行检查的结果中的最大峰值与接收模块2 安装角度之间关系的视图。图16是显示针对疲劳纸片7进行检查的结果中最大峰值与接 收模块2安装角度之间关系的视图。图17是显示针对比图16所示例子更为疲劳的纸片7 进行检查的结果中的最大峰值与接收模块2安装角度之间关系的视图。刚度检测器10内的控制模块9根据接收模块2接收到的波形的最大峰值与接收 模块2的安装角度之间的关系判断纸片7的疲劳和磨损程度。就是说，控制模块9用作判 断模块。控制模块9指定泄漏量变成最大的角度，即检测到的最大峰值最高的接收模块2 安装角度，作为最大泄漏角。控制单元9将所述指定的最大泄漏角与先前根据纸片7特征 确定的基准角比较。就是说，控制模块9用作角度比较单元。当最大泄漏角与基准角重合时，控制模块9确定纸片7未发生疲劳。此外，当最大 泄漏角不与基准角重合时，控制模块9确定纸片7发生了疲劳。如图15所示，相对于纸片7安装在27度角处的接收模块2B检测到最高的最大峰 值角。在这种情况下，控制模块9指定接收模块2B的27度安装角为最大泄漏角。当最大 泄漏角与基准角重合时，控制模块9确定纸片7未发生疲劳。进而，如图16和17所示，相对于纸片7安装在26度角(非基准角的角度)处的 接收模块2C检测到最高的最大峰值。在这种情况下，控制模块9指定接收模块2C的26度 安装角为最大泄漏角。在最大泄漏角不与基准角重合时，控制模块9确定纸片7发生了疲劳。此外，控制模块9将取值最高的最大峰值与存储在基准峰值存储模块9a内的基准 峰值比较。如果取值最高的最大峰值等于或大于存储在基准峰值存储模块9a内的基准峰 值，则控制模块9确定纸片7为未损伤纸片。此外，如果取值最高的最大峰值小于存储在基 准峰值存储模块9a内的基准峰值，则控制模块9确定纸片7为损伤纸片。如上所述，符合该实施方式的刚度检测器10相对于纸片7施加波形。在刚度检测 器10中，布置在多种角度的接收模块2接收从纸片7发射的兰姆波的漏波。刚度检测器10内的控制模块9根据接收到的波形指定最大峰值和最大泄漏角。控制模块9将先前确定的基准角与指定的最大泄漏角比较，以判断纸片7是否为 疲劳纸片。此外，控制模块9将先前存储的基准峰值与指定最大峰值比较，以判断纸片7是 否为未损伤纸片。因此，可以指定纸片7的疲劳程度。此外，可以根据纸片7的疲劳程度判 断纸片7是否能作为未损伤纸片进行再次流通。因此，可以提供能以紧凑配置高度精确地检测纸片刚度的刚度检测器，刚度检测 方法和包括刚度检测器的纸片处理器。要注意，在前述实施方式中3个发射模块设置成与3个接收模块相关联，但是一个 发射模块也能满足要求。此外，虽然在上述说明中发射模块1相对于纸片7安装在优化入 射角处，但是本发明并不限于这种情况。发射模块1可以安装在任何角度，只要发射模块1 的安装角度是可以从纸片7激发兰姆波的角度即可。现在说明包括刚度检测器10的纸片处理器。图18是用来解释符合一种实施方式的纸片处理器的外观的示意图。如图18所示，纸片处理器100外部包括引入模块112、操作模块136、操作显示模 块137、门138、排出开口 139和键盘140。引入模块112配置成装入纸片7。引入模块112成批量地接收堆叠纸片7。操作 模块136接受由操作者执行的各操作的输入。操作显示模块137为操作者显示各种操作指 导、处理结果等内容。要注意，操作显示模块137可以配置成触摸板。在这种情况下，纸片 处理器100根据显示在操作显示模块137上的按键以及操作者针对操作显示模块137执行 的操作来检测各种操作输入。门138是用来开/关引入模块112的引入开口的门。排出开口 139配置成从积存 模块取出纸片7，被纸片处理器100确定为不适合再次流通的纸片7堆放在积存模块处。键 盘140用作输入模块，接受操作者执行的各种操作的输入。图19是用来解释图18所示纸片处理器100结构示例的示意图。纸片处理器100包括引入模块112、排出模块113、吸收辊114、传送路径115、检查 模块116、闸口 120到125、拒收运送路径126、拒收积存模块127、积存/捆扎模块128到 131、切割模块133和堆叠器134。此外，纸片处理器100包括主控制模块151。主控制模块 151整体上控制纸片处理器100内各模块的操作。排出模块113设置在引入模块上方。排出模块113包括吸收辊114。吸收辊114 设置成与沿着积存方向设置在引入模块112内的纸片7的上端接触。就是说，在吸收辊114 旋转时，它从上端沿着积存方向将设置在引入模块112内的纸片一张一张地引入处理器。 例如，在吸收辊114每次抽出一张纸片7时，它转一圈。因此，吸收辊114以固定节距抽出 纸片7。由吸收辊114引入的纸片被送往传送路径115。传送路径115是用于向纸片处理器100内的各模块传送纸片7的传送装置。传送 路径115包括传送带5、未示出的驱动滑轮等。传送路径115使用未示出的驱动马达和驱动 滑轮来操作传送带5。传送路径115利用传送带5以固定速度传送由吸收辊114引入的纸 片7。要注意，在以下说明中，传送路径115靠近排出模块113的侧部是上游侧，而靠近堆叠 器134的侧部是下游侧。检查模块116设置在从排出模块113延伸的传送路径115上。检查模块116包括图像读取器117、图像读取器118、刚度检测器10和厚度检查器119。检查模块116检测纸 片7的光学特征信息、机械特征信息和磁性特征信息。因此，纸片处理器100检查纸片7的 类型、污渍、损坏、前后侧、真实性等特征。图像读取器117和118设置成彼此面对面，传送路径115夹置于其间。图像读取器 117和118读取通过传送路径115传送的纸片7两个表面上的图像。每个图像读取器117 和118包括电荷耦合器件(CXD)相机。纸片处理器100根据图像读取器117和118获得的 图像来获取纸片7前表面和后表面上的模式图像。图像读取器117和118将读取的图像暂时存放在检查模块116内未示出的存储器 中。纸片处理器100根据操作输入在操作显示模块137上显示存储在该存储器中的图像。刚度检测器10如上所述检测纸片7的机械特征。因此，刚度检测器10判断纸片7 是否为发生疲劳且无法再次流通的损伤纸片，或者是否为可以再次流通的未损伤纸片。要 注意，如图所示，刚度检测器10弯曲传送带5。因此，刚度检测器10可以将传送到刚度检测 器10附近的纸片7弯曲。厚度检查模块119检查通过传送路径115传送的纸片7的厚度。例如，在检测厚 度等于或大于指定值时，纸片处理器100检测两张纸片7被同时引入的状态。此外，检查模块116包括未示出的磁性传感器和其他部件。磁性传感器检测纸片 7的磁性特征信息。主控制模块151根据图像读取器117和118、刚度检测器10、厚度检查模块119、磁 性传感器和其他部件获得的检测结果判断纸片7是否为未损伤纸片、损伤纸片或者拒收纸 片。纸片处理器100将确定为未损伤纸片的纸片7传送到积存/捆扎模块128到131。 此外，纸片处理器100将确定为损伤纸片的纸片7传送到切割模块133。切割模块133切 割送来的损伤纸片。要注意，纸片处理器100可以将损伤纸片传送到堆叠器134进行堆叠。 堆叠器134在一定数量例如100张堆叠损伤纸片到达时，执行一次密封。拒收的纸片是不能与未损伤纸片或损伤纸片对应的纸片7。纸片处理器100将确 定为拒收纸片的纸片7传送到拒收积存模块127。拒收纸片例如包括异常传送的纸片诸如 与其他票据同时引入的纸片；缺陷纸片诸如折叠或磨损纸片；和无法识别的纸片诸如未施 用票据类型或伪造纸片。闸口 120到125依次布置在传送路径115上，位于检查模块116的下游侧。每个 闸口 120到125由主控制模块151控制。主控制模块151根据检查模块116执行的检查结 果控制各闸口 120到125的操作。因此，主控制模块151控制将通过传送路径115传送的 纸片7传送到预定处理模块。布置在检查模块116正后方的闸口 120将传送路径115分支到拒收传送路径126。 就是说，闸口 120进行切换，以使根据检查模块116执行的检查结果被确定为非真实纸片的 拒收纸片或者无法由检查模块116进行检查的无法测试的纸片传送到拒收传送路径126。拒收积存模块(排出模块)127设置在拒收传送路径126的尾端。拒收积存模块 127将上述拒收纸片或无法测试的纸片积存，同时保持从排出模块113引出时的姿态。积存 在拒收积存模块127内的纸片127可以从排出开口 139取出。此外，积存/捆扎模块128到131 (它们总称为积存/捆扎模块132)设置在从闸口 121到124各自分支的目的地。可以再次流通的的纸片7根据类型和前后表面进行分类， 然后积存在积存/捆扎模块132内。积存/捆扎模块132 —次将预定数量的积存纸片7捆 扎起来，进行存放。此外，纸片处理器100使用未示出的大体积捆扎模块来积存并捆扎多个 纸片捆，每个纸片捆包括预定数量的纸片7。切割模块133布置在闸口 125的分支目的地。切割模块133切割并积存纸片7。 传送到闸口 125的纸片7是正常纸片7以及确定为无法再次流通的纸片7 (损伤纸片)。此外，堆叠器134布置在从闸口 125分支的另一条传送路径的目的地。如果选择了 损伤纸片切割模式，则主控制模块151控制闸口 125将纸片7传送到切割模块133。此外， 在未选择损伤纸片切割模式时，主控制模块151控制闸口 125将纸片7传送到堆叠器134。要注意，主控制模块151依次存储积存在积存/捆扎模块132内的一定数量的纸 片7，所述一定数量的纸片7被切割模块133切割并识别信息。图20是用来解释图18和19所示纸片处理器100中的控制系统结构示例的方块图。纸片处理器100包括主控制模块151 ；检查模块116 ；传送控制模块152 ；积存/捆 扎控制模块153 ；切割控制模块156 ；操作显示模块137 ；键盘140等。主控制模块151控制整个纸片处理器100。主控制模块151根据操作显示模块137 的操作输入以及检查模块116执行的检查结果来控制传送控制模块152和积存/捆扎控制 模块153。例如，操作者使用操作显示模块137或键盘140输入需要处理的纸片7的纸片类 型、数量、磨损判断阈值、供应源名称、处理方法等。检查模块116包括图像读取器117和118 ；厚度检查模块119 ；刚度检测器10 ；其 他传感器154和CPU155。图像读取器117和118读取通过传送路径115传送的纸片7的两个表面上的图像。 每个图像读取器117和118包括光接收元件诸如CCD和光学系统。每个图像读取器117和 118将光投射到传送的纸片7上，并利用所述光学系统接收反射光或透射光。每个图像读取 器117和118将通过所述光学系统接收的光的图像形成在CXD上，以获取电信号(图像)。主控制模块151提前将作为纸片7基准的图像(基准图像)存储在存储模块151a 中。主控制模块151将从纸片7获得的图像与存储在存储模块151a中的基准图像比较，对 纸片进行磨损判断和真伪判断。如上所述，刚度检测器10利用发射模块1以预定角度向以弯曲状态传送的纸片7 施加声波。刚度检测器10利用相对于纸片7布置成预定角度的接收模块来接收从纸片7 发出的兰姆波的漏波。刚度检测器10的控制模块9根据接收模块2接收的波形指定最大 峰值。控制模块9将存储在基准峰值存储模块9a内的基准峰值与指定最大峰值比较，判 断纸片7是否为未损伤纸片。因此，刚度检测器10可以判断纸片7是否能作为未损伤纸片 再次流通。厚度检查模块119检查通过传送路径115传送的纸片7的厚度。其他传感器154 例如是磁性传感器。磁性传感器检测通过传送路径115传送的纸片7的磁性特征信息。CPU155根据图像读取器117和118、厚度检查模块119、刚度检测器10、其他传感器154等部件执行的检查结果来判断通过传送路径115传送的纸片7的类型、磨损、前后表 面、真实性等特征。传送控制模块152在主控制模块151的控制下，控制排出模块113、传送路径115、 拒收传送路径126和闸口 120到125。因此，传送控制模块152控制纸片7的获取和传送。 此外，传送控制模块152执行分类处理，根据每一种类型对确定的纸片7进行分类。就是说， 传送控制模块152用作分类处理模块。要注意，传送控制模块152根据每一种纸片7的类 型执行分类，但是并不限于这种方式。例如，纸片7可以根据从刚度检测器10获得的检测 结果得出的疲劳程度进行分类和处理。积存/捆扎控制模块153控制拒收积存模块127和积存/捆扎模块128到131。 因此，积存/捆扎控制模块153控制纸片7的积存和捆扎。切割控制模块156在主控制模块151的控制下，控制切割模块133的操作。因此， 切割模块133切割被传送的纸片7。如上所述，包括符合本发明实施方式的刚度检测器10的纸片处理器100利用刚度 检测器10检查纸片7。刚度检测器10检查纸片7的机械特征并判断纸片7是否可以再次 流通。纸片处理器100可以根据判断结果适当处理纸片7。额外的优势和变型对于本领域技术人员而言，容易想到。因此，本发明在其更宽泛 的方面并不限于文中所示和所述的具体细节以及代表性实施方式。因此，在不脱离由附带 的权利要求书及其等同文件所限定的总的发明构思的精神和范围的前提下，可以进行各种 改动。
权利要求
一种刚度检测器，其特征在于，包括弯曲部分，所述弯曲部分配置成弯曲需要传送的纸片；发射模块，所述发射模块配置成向被所述弯曲部分弯曲并被传送的纸片的内表面上的入射点发射声波，从而激发兰姆波；接收模块，所述接收模块配置成接收从纸片内表面上的检测点发射的兰姆波的漏波；和第一判断模块，该判断模块配置成根据接收模块的输出指定最大峰值并根据所述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片。
2.如权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，所述接收模块安装成使得从所述检 测点接收所述漏波的方向变成与来自所述发射模块的声波的输出方向平行。
3.如权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，所述弯曲部分弯曲所述纸片，以使所 述发射模块发射的声波的进入方向与所述纸片表面之间形成的夹角变成所述纸片的入射 点处的基准角。
4.如权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，所述弯曲部分弯曲所述纸片，以使从 所述检测点发射的声波进入所述接收模块的方向与所述纸片的表面之间形成的夹角变成 所述纸片的检测点处的基准角。
5.如权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，进一步包括 基准峰值存储模块，所述基准峰值存储模块配置成提前存储基准峰值；和峰值比较模块，所述峰值比较模块配置成将所述指定最大峰值与存储在所述基准峰值 存储模块内的基准峰值比较；其中所述第一判断模块根据从所述峰值比较模块获得的比较结果判断所述纸片是否 为未损伤纸片。
6.如权利要求5所述的刚度检测器，其特征在于，根据所述峰值比较模块执行的比较 结果，在所述指定最大峰值小于存储在所述基准峰值存储模块中的基准峰值时，所述第一 判断模块确定所述纸片为损伤纸片。
7.如权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，所述接收模块包括相对于纸片表面 以一基准角安装的第一接收传感器；以与基准角+N度对应的角度安装的第二接收传感器； 和以与基准角-M度对应的角度安装的第三接收传感器。
8.如权利要求7所述的刚度检测器，其特征在于，进一步包括第二判断模块，所述第二 判断模块配置成根据所述接收模块的多个接收传感器的输出指定最大泄漏角，即来自所 述纸片的声波的泄漏量成为最大的角度；并且根据所述指定最大泄漏角判断所述纸片的疲 劳程度。
9.一种刚度检测方法，其特征在于，包括向被弯曲且被传送的纸片的内表面上的入射点发射声波，从而激发兰姆波； 接收从纸片内表面上的检测点发射的兰姆波的漏波；和根据接收到的信号指定最大峰值并根据所述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片。
10.一种纸片处理器，其特征在于，包括 传送模块，所述传送模块配置成传送纸片；弯曲部分，所述弯曲部分配置成弯曲被所述传送模块传送的纸片； 发射模块，所述发射模块配置成向被所述弯曲部分弯曲并被传送的纸片的内表面上的 入射点发射声波，从而激发兰姆波；接收模块，所述接收模块配置成接收从纸片内表面上的检测点发射的兰姆波的漏波； 判断模块，所述判断模块配置成根据所述接收模块的输出指定最大峰值，从而根据所 述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片；和分类处理模块，所述分类处理模块配置成根据从所述判断模块获得的判断结果对纸片 进行分类。
全文摘要
一种刚度检测器(10)，包括弯曲部分(4)，所述弯曲部分配置成弯曲需要传送的纸片(7)。所述刚度检测器向被所述弯曲部分弯曲并被传送的纸片的内表面上的入射点发射声波，从而激发兰姆波。所述刚度检测器在纸片内表面上的检测点接收发射的兰姆波的漏波。所述刚度检测器根据接收到的信号指定最大峰值，并根据所述指定最大峰值判断纸片是否为未损伤纸片。
文档编号G01N29/04GK101943678SQ20101013532
公开日2011年1月12日 申请日期2010年3月12日 优先权日2009年7月2日
发明者三浦淳二, 中野尚久, 山本幸洋, 成冈良彦, 猪狩精司, 等等力彻, 西村隆宣, 逸见和弘 申请人:株式会社东芝