硬币识别准确性提升方法的探究

胡鹏路 南京熊猫机电仪技术有限公司

现有的硬币识别器主要是通过电磁感应原理来对硬币真假及种类进行判断，由于影响硬币识别的因素较多，因此，市面上有不少硬币识别器在识别准确率方面还不够理想，本文将针对该问题进行探究。

1.电磁感应硬币识别器的原理

大多数的电磁感应式硬币识别器主要由币道、设于币道两端的线圈 、振荡电路、整流电路、放大电路以及微控制器组成。线圈与振荡电路相连并输出交变信号，当硬币通过线圈时，线圈中的交变磁场作用在硬币上，硬币中就感应出电涡流，电涡流又产生一个次级磁场，它与原磁场相互叠加导致原磁场发生变化，使线圈内磁通改变，从而使线圈的复阻抗发生变化，该变化导致振荡电路的交变信号发生变化，通过测出交变信号的变化量，就相当于测出了硬币的电磁特征，从而对不同种类的硬币进行区分。

2.影响硬币识别准确性的因素

对于硬币识别器而言，影响硬币识别准确性的因素是多方面的，以下分别从识别算法、采集电路和加工精度三个方面来进行分析。

2.1 识别算法对硬币识别准确性的影响

在硬币识别器中，识别算法作为整个系统的核心，对硬币识别的结果有着至关重要的作用。从调研结果来看，国内的很多硬币识别器通过对交变信号中某一项变化特征值作为识别依据，来对硬币真伪进行判定，然而，经过大量的硬币样本实验，存在少数异类硬币，在交变磁场中会出现某一项变化特征值与真币相同的情况，这就很容易出现误判，因此，仅通过某一项特征值作为依据来开发的硬币识别算法，存在一定弊端，无法准确的将异类硬币与真币进行区分。

2.2 检测电路对硬币识别准确性的影响

硬币识别器的检测电路主要由振荡电路、整流电路、放大电路以及微控制器组成，整流电路将交变信号转换成模拟信号后，再通过放大电路传给微控制器，然而，当环境温度变化或电压波动时，放大电路易出现零点漂移现象，这使得放大器输出给微控制器的信号出现了偏差，进而影响后续的计算和识别，因此，也对硬币识别的结果造成了直接影响。

2.3 加工精度对硬币识别准确性的影响

硬币识别器在生产过程中，因加工及装配精度的制约，线圈与币道之间的相对位置会存在一定误差，这使得硬币经过线圈时，硬币与线圈的之间距离会存在差异，这个差异会使对感应的电涡流发生变化，从而对交变信号的变化量产生影响，最终导致微控制器计算出的硬币各项电磁特征值出现偏差，降低了硬币识别的准确性。

3.提高硬币识别准确性的方法

根据上文提到的对影响硬币识别准确性的几个因素，以下将探索提高硬币识别准确性的方法。

3.1 采用多特征值识别算法

针对识别算法对硬币识别准确性的影响，建议采用多特征值识别算法，将交变信号整个变化过程的波形进行逐点采集，并计算出波形的峰值、半波宽度、上升斜率、下降斜率、二次反弹高度等特征值，通过深度学习技术，将大量的不同种类的硬币投入识别器中，形成不同种类硬币的特征值库，作为鉴别的基准范围，存储在DDR中，当硬币识别器处于工作状态时，每一枚投入币道的硬币，都会根据相同的算法计算出该硬币的各个特征值，并与DDR中的基准范围进行逐一比对，当满足所有对比条件时，才判定为真币，有效鉴别出各类假币，提高了硬币识别的准确性。

3.2 优化检测电路

为了降低放大电路零点漂移对识别准确性产生的影响，可将放大电路设计成差分放大电路，放大电路的反向端与模拟输入信号连接，放大电路的同相端与AD5339芯片的输出端连接，当硬币未被投入币道时，微控制器通过I2C总线控制并调整AD5339芯片的输出端电压，使得放大电路的同相端和反向端电压相等，放大电路的输出电压维持在0V，不会受到环境温度变化或电压波动的影响。当硬币投入币道时，币道入口的光电检测传感器会将感应信号发送至微控制器的外部中断口，从而使微控制器迅速由调整模式切换为识别模式。

3.3 增加误差校正机制

针对产品加工精度对硬币识别准确性造成的影响，可以通过增加误差校正机制来进行解决。产品在出厂前，先设置到校正模式，并在校正模式下连续向识别器投入3枚标准硬币，识别器计算出3枚瞄准硬币的各项特征平均值，并与DDR中的基准范围进行比较，之后根据比较结果计算出线圈误差距离，从而输出给上位机，并显示给生产人员查看，生产人员根据显示出的误差距离对线圈位置进行调整，从而保证线圈与币道之间的相对位置，进一步提高硬币识别的准确性。