紙幣分類整理機(jī)械設(shè)計(jì)

1、紙幣分類整理機(jī)械設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)主要針對(duì)目前城市公交公司、商貿(mào)和銀行關(guān)于錢幣的分類、清點(diǎn)、整理需求而設(shè)計(jì)。目前以上場(chǎng)合的錢幣分類主要依賴于人工，人力成本高且效率低下。本機(jī)械裝置的主要功能是對(duì)混雜在一起的各種紙幣和硬幣進(jìn)行分類、清點(diǎn)、整理。本設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、實(shí)用?？刹糠只蛘呷刻娲斯ぃ瑴p少人力成本。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：（1）功能齊全，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)硬幣和紙幣的分類、清點(diǎn)、整理。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計(jì)中各模塊排列緊湊。（3）該設(shè)計(jì)過(guò)程采用模塊化設(shè)計(jì)，較多采用成熟技術(shù)，開(kāi)發(fā)周期短?？煽啃愿?。關(guān)鍵詞：錢幣分類 識(shí)別 清點(diǎn) 整理 模塊化設(shè)計(jì) 作品內(nèi)容簡(jiǎn)介該作品根據(jù)本屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主旨“服務(wù)社會(huì)高效、便利

2、、個(gè)性化”，針對(duì)內(nèi)容為 “錢幣的分類、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置”。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，將功能細(xì)分為硬幣和紙幣的整理、識(shí)別、分類。各個(gè)模塊由專人負(fù)責(zé)，定期討論交流，使得本設(shè)計(jì)能集中集體智慧。本設(shè)計(jì)較多采用目前成熟技術(shù)，可靠性高，開(kāi)發(fā)周期短。性價(jià)比高。聯(lián)系人：李偉1 作品背景城市公交公司、商貿(mào)和銀行對(duì)于錢幣的分類、清點(diǎn)、整理有較大需求。目前以上場(chǎng)合的錢幣分類主要依賴于人工，人力成本高且效率低下。2 設(shè)計(jì)方案2.1. 總體設(shè)計(jì)構(gòu)想 總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。本設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)任務(wù)分配如圖2.2所示。圖2-1-1 總體設(shè)計(jì)框圖圖2-1-2設(shè)計(jì)任務(wù)分配圖2.2. 各模塊設(shè)計(jì)方案2.2.1 硬幣分

3、類模塊設(shè)計(jì)方案 2.2.2 紙幣整理模塊設(shè)計(jì)方案方案一：振動(dòng)式先通過(guò)振動(dòng)特制分離篩，同時(shí)給裝置中通流動(dòng)氣體，加速符合厚度的紙幣從細(xì)縫中掉到下一個(gè)裝錢箱。步驟如何：（1）振動(dòng)：盡量把卷著的紙幣打開(kāi)。（2）加潮：把處理過(guò)的紙幣適量灑些水，降低紙幣硬度。（3）壓平: 用一個(gè)壓板把加過(guò)潮的紙幣壓平。（4）烘干：用小功率加熱器把紙幣水分烘干。方案二：摩擦式通過(guò)靜電吸引原理，先把圓筒的表面充上電荷，然后通過(guò)電荷的吸引力，圓筒吸附紙幣，在通過(guò)圓筒上方的限制板，把不符合規(guī)格的紙幣過(guò)濾掉。通過(guò)的紙幣，降落到下一個(gè)紙幣盒。步驟如何：（1）通電：給圓筒表面充滿電荷，防止電荷流失。（2）電荷中和：把通過(guò)的紙幣上的電荷

4、中和，讓通過(guò)的紙幣落入紙幣盒。2.2.3.紙幣的逐張分離方案設(shè)計(jì)：紙幣的分離要完成的任務(wù)是將整理好的紙幣逐張分離出來(lái)，對(duì)于紙幣分離，可參考打印機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)中的分紙機(jī)構(gòu)，兩者實(shí)現(xiàn)的功能基本相同，只是兩者在尺寸及平整度方面有較大差別。這種差別只需對(duì)相應(yīng)機(jī)構(gòu)做出調(diào)整機(jī)構(gòu)即可完成。故這里參考打印機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。打印機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)主要有兩種形式，即摩擦式和氣動(dòng)式。下面分別介紹兩種送紙機(jī)構(gòu)的工作原理。氣動(dòng)式分離原理圖氣動(dòng)式分離原理圖如圖1）分紙嘴7向下移動(dòng)，吸住最上面的一張紙后，上抬并后翹，以防止吸起雙張，并有利于壓紙吹嘴3的插入。2）壓紙吹嘴3插入，壓住下面的紙并打開(kāi)吹氣氣路吹風(fēng)，使吸起的紙與下面的紙分

5、開(kāi)，同時(shí)探測(cè)紙堆高度。3）遞紙嘴8吸住紙張向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)分紙吸嘴7與遞紙吸嘴8同時(shí)控制紙張，進(jìn)行紙張的交接，即由分紙吸嘴7交給遞紙吸嘴8。4）分紙吸嘴7切斷氣路放紙，完成紙張交接，并隨即上升，此時(shí)，壓紙吹嘴3停止吹氣離開(kāi)紙堆，遞紙吸嘴8向左運(yùn)動(dòng)將紙張輸出。為保證紙張的正確交接與運(yùn)輸，遞紙吸嘴8應(yīng)實(shí)現(xiàn)一定的軌跡。5）隨著紙張的不斷輸出，輸紙機(jī)紙堆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨時(shí)提升紙堆高度，保證輸紙不間斷地進(jìn)行。摩擦式分離原理如圖圖2.2.3.2摩擦式分離原理圖摩擦式打印機(jī)送紙機(jī)構(gòu)包括紙張分離（media seperator)和擋紙結(jié)構(gòu)(media stopper)，以及送紙機(jī)構(gòu)（picking mechanism

6、)三大部分。紙張分離是靠搓紙輪和分離墊共同作用，其原理是紙張之間，紙張與搓紙輪之間，以及紙張與分離墊之間的摩擦是不一樣的。當(dāng)搓紙輪在送紙機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下送紙時(shí)，紙張便進(jìn)去了。擋紙機(jī)構(gòu)是防止一疊紙放進(jìn)去時(shí)不對(duì)齊，或者放過(guò)了位置。因?yàn)槊恳粋€(gè)用戶的手力量是不一樣的，這樣會(huì)增加多張之同時(shí)送進(jìn)的機(jī)會(huì).對(duì)比上述兩種方案，兩者均在打印機(jī)上廣泛使用，技術(shù)較成熟，可以借鑒，但方案二若在本設(shè)計(jì)中采用，則需要另外加上傳送裝置，由于相對(duì)于打印機(jī)的打印紙，本設(shè)計(jì)所針對(duì)的錢幣平整度差，傳送困難，若采用方案一，則可有送紙吸嘴直接將紙幣送至相應(yīng)儲(chǔ)存處。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。但方案一效率較低。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖2.2.33所示。識(shí)別傳感器整理好

7、的紙幣可調(diào)節(jié)的吸嘴（4個(gè)）分離式儲(chǔ)藏箱圖2.2.3.3三維圖 2.2.4 紙幣識(shí)別、整理、計(jì)數(shù)及儲(chǔ)存模塊設(shè)計(jì)方案2.2.41識(shí)別方案方案1： 圖像采集系統(tǒng)主要是南圖像傳感器對(duì)在傳送帶上高速傳送的鈔票進(jìn)行采樣、緩存，然后送至DSP圖像處理模塊。該系統(tǒng)是以CPLD完成鈔票圖像信息采集時(shí)序控制和數(shù)據(jù)緩存，采用接觸式圖像傳感器(CIS)SV233A4W和模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9822實(shí)現(xiàn)圖像的采樣和量化功能。另外，使用碼盤和對(duì)管來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送帶與采樣的同步。清分機(jī)的圖像采集系統(tǒng)主要由碼盤、對(duì)管、傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、CPLD等組成。CPLD是系統(tǒng)核心，控制各部分時(shí)序及數(shù)據(jù)采集。當(dāng)無(wú)鈔票時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當(dāng)有鈔票

8、經(jīng)過(guò)對(duì)管時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，CPLD接收到觸發(fā)信號(hào)后，將控制接觸式圖像傳感器對(duì)鈔票進(jìn)行采樣，采樣間隔由碼盤信號(hào)分頻控制。采集到的圖像信息經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)到內(nèi)部RAM中，為圖像處理單元DSP的后續(xù)處理、識(shí)別提供數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)原理框圖如圖2.2.41所示。圖2-2-4.1方案一原理圖方案2 ：該系統(tǒng)以DSP為核心處理器，結(jié)合圖像傳感器CCD和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，并輔以高性能的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9200，進(jìn)行紙幣圖像的采集、處理。該系統(tǒng)主要針對(duì)人民幣第四版和第五版的5元、10元、20元、50元、100元九種紙幣進(jìn)行識(shí)別，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)和改進(jìn)的自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SOFM)提取紙幣圖像

9、的長(zhǎng)度、寬度、方向塊特征，區(qū)分紙幣的面值、正反面與正反向。終極完成的系統(tǒng)能達(dá)到較高的識(shí)別速度和識(shí)別率。 識(shí)別系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。人民幣的圖像首先通過(guò)傳感器CCD掃描后得到光電轉(zhuǎn)換信號(hào)，并經(jīng)過(guò)AMP的三倍放大；然后將放大的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9200轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，送進(jìn)到CPLD緩存；最后通過(guò)EDMA通道輸進(jìn)到DSP的RAM中，在DSP中進(jìn)行圖像的處理和識(shí)別。整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)邏輯時(shí)序由CPLD來(lái)控制。另外，還有一些輔助環(huán)節(jié)，如紙幣輸進(jìn)輸出裝置、用戶檢測(cè)裝置、復(fù)位裝置等。紙幣圖像的采集由CCD與A/D轉(zhuǎn)換器組成。本系統(tǒng)采用線陣型CCD1，它的采樣速度較快、電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、體

10、積小、時(shí)序也易于實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)采集速度的要求，設(shè)置橫向分辨率為4像素/毫米，共采集800個(gè)像素點(diǎn)；縱向的分辨率為1像素 /毫米。每張圖像的高度不超過(guò)76毫米，兩張紙幣之間還有一定的間隔，實(shí)際采集100列。這樣，每張圖像的像素為800×100。紙幣的進(jìn)進(jìn)與離開(kāi)的判定使用紅外線光電管檢測(cè)。系統(tǒng)原理框圖如圖2-2-4.2所示。圖2-2-4.2方案二原理圖 2.2.43計(jì)數(shù)及儲(chǔ)存模塊設(shè)計(jì)方案 計(jì)數(shù)利用DSP的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，識(shí)別出相應(yīng)幣種，開(kāi)相應(yīng)計(jì)數(shù)器，軟件易于實(shí)現(xiàn)。儲(chǔ)存利用儲(chǔ)存盒儲(chǔ)存。待清分結(jié)束，可取出儲(chǔ)存盒中的紙幣，完成清分。3創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景3.1.創(chuàng)新點(diǎn)（1）功能齊全，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)硬幣和紙幣的分類、清點(diǎn)、整理。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計(jì)中各模塊排列緊湊。（3）該設(shè)計(jì)過(guò)程采用模塊化設(shè)計(jì)，較多采用成熟技術(shù)，開(kāi)