硬幣識別準確性提升方法的探究

胡鵬路 南京熊貓機電儀技術有限公司

現(xiàn)有的硬幣識別器主要是通過電磁感應原理來對硬幣真假及種類進行判斷，由于影響硬幣識別的因素較多，因此，市面上有不少硬幣識別器在識別準確率方面還不夠理想，本文將針對該問題進行探究。

1.電磁感應硬幣識別器的原理

大多數(shù)的電磁感應式硬幣識別器主要由幣道、設于幣道兩端的線圈 、振蕩電路、整流電路、放大電路以及微控制器組成。線圈與振蕩電路相連并輸出交變信號，當硬幣通過線圈時，線圈中的交變磁場作用在硬幣上，硬幣中就感應出電渦流，電渦流又產(chǎn)生一個次級磁場，它與原磁場相互疊加導致原磁場發(fā)生變化，使線圈內(nèi)磁通改變，從而使線圈的復阻抗發(fā)生變化，該變化導致振蕩電路的交變信號發(fā)生變化，通過測出交變信號的變化量，就相當于測出了硬幣的電磁特征，從而對不同種類的硬幣進行區(qū)分。

2.影響硬幣識別準確性的因素

對于硬幣識別器而言，影響硬幣識別準確性的因素是多方面的，以下分別從識別算法、采集電路和加工精度三個方面來進行分析。

2.1 識別算法對硬幣識別準確性的影響

在硬幣識別器中，識別算法作為整個系統(tǒng)的核心，對硬幣識別的結(jié)果有著至關重要的作用。從調(diào)研結(jié)果來看，國內(nèi)的很多硬幣識別器通過對交變信號中某一項變化特征值作為識別依據(jù)，來對硬幣真?zhèn)芜M行判定，然而，經(jīng)過大量的硬幣樣本實驗，存在少數(shù)異類硬幣，在交變磁場中會出現(xiàn)某一項變化特征值與真幣相同的情況，這就很容易出現(xiàn)誤判，因此，僅通過某一項特征值作為依據(jù)來開發(fā)的硬幣識別算法，存在一定弊端，無法準確的將異類硬幣與真幣進行區(qū)分。

2.2 檢測電路對硬幣識別準確性的影響

硬幣識別器的檢測電路主要由振蕩電路、整流電路、放大電路以及微控制器組成，整流電路將交變信號轉(zhuǎn)換成模擬信號后，再通過放大電路傳給微控制器，然而，當環(huán)境溫度變化或電壓波動時，放大電路易出現(xiàn)零點漂移現(xiàn)象，這使得放大器輸出給微控制器的信號出現(xiàn)了偏差，進而影響后續(xù)的計算和識別，因此，也對硬幣識別的結(jié)果造成了直接影響。

2.3 加工精度對硬幣識別準確性的影響

硬幣識別器在生產(chǎn)過程中，因加工及裝配精度的制約，線圈與幣道之間的相對位置會存在一定誤差，這使得硬幣經(jīng)過線圈時，硬幣與線圈的之間距離會存在差異，這個差異會使對感應的電渦流發(fā)生變化，從而對交變信號的變化量產(chǎn)生影響，最終導致微控制器計算出的硬幣各項電磁特征值出現(xiàn)偏差，降低了硬幣識別的準確性。

3.提高硬幣識別準確性的方法

根據(jù)上文提到的對影響硬幣識別準確性的幾個因素，以下將探索提高硬幣識別準確性的方法。

3.1 采用多特征值識別算法

針對識別算法對硬幣識別準確性的影響，建議采用多特征值識別算法，將交變信號整個變化過程的波形進行逐點采集，并計算出波形的峰值、半波寬度、上升斜率、下降斜率、二次反彈高度等特征值，通過深度學習技術，將大量的不同種類的硬幣投入識別器中，形成不同種類硬幣的特征值庫，作為鑒別的基準范圍，存儲在DDR中，當硬幣識別器處于工作狀態(tài)時，每一枚投入幣道的硬幣，都會根據(jù)相同的算法計算出該硬幣的各個特征值，并與DDR中的基準范圍進行逐一比對，當滿足所有對比條件時，才判定為真幣，有效鑒別出各類假幣，提高了硬幣識別的準確性。

3.2 優(yōu)化檢測電路

為了降低放大電路零點漂移對識別準確性產(chǎn)生的影響，可將放大電路設計成差分放大電路，放大電路的反向端與模擬輸入信號連接，放大電路的同相端與AD5339芯片的輸出端連接，當硬幣未被投入幣道時，微控制器通過I2C總線控制并調(diào)整AD5339芯片的輸出端電壓，使得放大電路的同相端和反向端電壓相等，放大電路的輸出電壓維持在0V，不會受到環(huán)境溫度變化或電壓波動的影響。當硬幣投入幣道時，幣道入口的光電檢測傳感器會將感應信號發(fā)送至微控制器的外部中斷口，從而使微控制器迅速由調(diào)整模式切換為識別模式。

3.3 增加誤差校正機制

針對產(chǎn)品加工精度對硬幣識別準確性造成的影響，可以通過增加誤差校正機制來進行解決。產(chǎn)品在出廠前，先設置到校正模式，并在校正模式下連續(xù)向識別器投入3枚標準硬幣，識別器計算出3枚瞄準硬幣的各項特征平均值，并與DDR中的基準范圍進行比較，之后根據(jù)比較結(jié)果計算出線圈誤差距離，從而輸出給上位機，并顯示給生產(chǎn)人員查看，生產(chǎn)人員根據(jù)顯示出的誤差距離對線圈位置進行調(diào)整，從而保證線圈與幣道之間的相對位置，進一步提高硬幣識別的準確性。