[发明专利]一种基于三轴加速度传感器的纸币测厚方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于三轴加速度传感器的纸币测厚方法及装置，该装置主要包括座体、电路板、主动轮轴、被动测厚轮轴、测厚支架、金属片、涡流线圈、测厚安装板、扩展轴承、以及三轴加速度传感器。工作时，钞票从主动轮轴与被动测厚轮轴之间的间隙中穿过，被动测厚轮轴在钞票穿过瞬间被顶起，该振动传递到位于端部的扩展轴承上，从而传递到测厚安装板的上部上，由于三轴加速度传感器安装在上部，因此，被动测厚轮轴的细微振动都能够直接传递到三轴加速度传感器上，通过接收三轴加速度传感器上的信号并根据本发明所提供的测厚方法进行处理，便可获得每张钞票的厚度值和对应的振动规律。

技术领域

本发明涉及纸币清分机领域，尤其涉及一种基于三轴加速度传感器的纸币测厚方法及装置。

背景技术

随着科技进步的不断发展，纸币清分机作为银行和金融企业必不可少的纸币分拣设备，使用范围越来越广泛。近年来国内变造假币频频出现，银行对纸币清分要求不断提高，对纸币表面胶带检测已经成为清分机必备功能。纸币测厚装置作为清分机关键结构部件，由于国内其技术尚未成熟，严重制约了清分机的发展。

在已有的测厚技术中已有红外测厚、超声波测厚以及霍尔测厚。红外测厚容易受纸币表面污渍的影响，对无反光纸币粘附物检测效果不理想，造成对纸币厚度的误判。超声波测厚对结构要求非常高，必须保证钞票平稳通过，对于高速运行的纸币，批量生产很难保证纸币的平稳。霍尔测厚的原理是感应磁场变化量判断纸币的厚度，由于轴承以及弹性轮都是金属结构，容易带磁对霍尔传感器产生干扰。

现有技术中已有纸币测厚装置，如专利申请号：201620182548.7，申请日：2016年3月10日，专利名称：纸币测厚装置，该申请案公开了一种利用涡流线圈作为检测原件的纸币测厚装置，该装置通过检测被动测厚轮活动端产生的位移而引发的金属片与涡流线圈的间隙发生变化，使涡流线圈端的阻抗和感抗产生变化来判断纸币的厚度，从而提高了测量精度和抗干扰的能力。该申请在一定程度上提高了纸币测厚装置的测量精度和抗干扰能力，但该申请依旧无法抑制测厚装置工作的快速振动，尤其是纸币撞击测厚装置上下滚轮的瞬间，会造成大幅度上升，不再贴合纸币表面，电涡流传感器无法测量过钞初期的纸币厚度，使得测厚装置在检测纸币前端是否粘贴胶纸或者存在折角等厚度异常问题时存在误差。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单、识别精度高的基于三轴加速度传感器的纸币测厚方法。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述测厚方法的装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于三轴加速度传感器的纸币测厚方法，盖测厚方法主要包括如下步骤：

步骤S1：将三轴加速度传感器安装在扩展轴的左上角，并设定测量的X轴为垂直出钞轴竖直向下方向，Y轴为垂直出钞轴水平向左方向，Z轴为平行于出钞轴向内方向。

步骤S2：系统上电，三三轴加速度传感器分别对三个轴向的加速度进行测量，并与数据采集卡连接，经过计算后获得测厚装置安装时的倾斜角度，同时对出钞轴的加速度进行修正。

步骤S3：测量时，三轴加速度传感器内的压电元件在受到外部作用力F时产生压电常数：

公式1：

由上式可得公式2：Q＝d*F，其中Q为电荷量，d为压电常数，F为受到的力；将上式与牛顿第二定律公式3：F＝m*a结合得到公式4：Q＝d*m*a，其中d和m在加速度传感器的压电陶瓷材料和质量块确定之后是固定值，得到Q和a呈线性关系，可通过测量电荷Q来获得三轴加速度传感器的加速度值。

步骤S4：三轴加速度传感器将测量值以模拟电压的形式经滤波后输送给数据采集卡，数据采集卡将模拟量进行AD转换，并输出给计算机处理。