紙幣分類整理機械設(shè)計

1、紙幣分類整理機械設(shè)計摘要：本設(shè)計主要針對目前城市公交公司、商貿(mào)和銀行關(guān)于錢幣的分類、清點、整理需求而設(shè)計。目前以上場合的錢幣分類主要依賴于人工，人力成本高且效率低下。本機械裝置的主要功能是對混雜在一起的各種紙幣和硬幣進行分類、清點、整理。本設(shè)計準(zhǔn)確、實用?？刹糠只蛘呷刻娲斯ぃ瑴p少人力成本。本設(shè)計的創(chuàng)新點主要有：（1）功能齊全，可同時實現(xiàn)硬幣和紙幣的分類、清點、整理。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計中各模塊排列緊湊。（3）該設(shè)計過程采用模塊化設(shè)計，較多采用成熟技術(shù)，開發(fā)周期短?？煽啃愿摺ｊP(guān)鍵詞：錢幣分類 識別 清點 整理 模塊化設(shè)計 作品內(nèi)容簡介該作品根據(jù)本屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主旨“服務(wù)社會高效、便利

2、、個性化”，針對內(nèi)容為 “錢幣的分類、清點、整理機械裝置”。本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，將功能細分為硬幣和紙幣的整理、識別、分類。各個模塊由專人負責(zé)，定期討論交流，使得本設(shè)計能集中集體智慧。本設(shè)計較多采用目前成熟技術(shù)，可靠性高，開發(fā)周期短。性價比高。聯(lián)系人：李偉1 作品背景城市公交公司、商貿(mào)和銀行對于錢幣的分類、清點、整理有較大需求。目前以上場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)計方案2.1. 總體設(shè)計構(gòu)想 總體設(shè)計框圖如圖2.1所示。本設(shè)計中采用模塊化設(shè)計，設(shè)計任務(wù)分配如圖2.2所示。圖2-1-1 總體設(shè)計框圖圖2-1-2設(shè)計任務(wù)分配圖2.2. 各模塊設(shè)計方案2.2.1 硬幣分

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

4、中和，讓通過的紙幣落入紙幣盒。2.2.3.紙幣的逐張分離方案設(shè)計：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，對于紙幣分離，可參考打印機的送紙機構(gòu)中的分紙機構(gòu)，兩者實現(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。這種差別只需對相應(yīng)機構(gòu)做出調(diào)整機構(gòu)即可完成。故這里參考打印機的送紙機構(gòu)設(shè)計。打印機的送紙機構(gòu)主要有兩種形式，即摩擦式和氣動式。下面分別介紹兩種送紙機構(gòu)的工作原理。氣動式分離原理圖氣動式分離原理圖如圖1）分紙嘴7向下移動，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吹氣氣路吹風(fēng)，使吸起的紙與下面的紙分

5、開，同時探測紙堆高度。3）遞紙嘴8吸住紙張向右運動，此時分紙吸嘴7與遞紙吸嘴8同時控制紙張，進行紙張的交接，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，壓紙吹嘴3停止吹氣離開紙堆，遞紙吸嘴8向左運動將紙張輸出。為保證紙張的正確交接與運輸，遞紙吸嘴8應(yīng)實現(xiàn)一定的軌跡。5）隨著紙張的不斷輸出，輸紙機紙堆監(jiān)測系統(tǒng)隨時提升紙堆高度，保證輸紙不間斷地進行。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送紙機構(gòu)包括紙張分離（media seperator)和擋紙結(jié)構(gòu)(media stopper)，以及送紙機構(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)搓紙輪在送紙機構(gòu)帶動下送紙時，紙張便進去了。擋紙機構(gòu)是防止一疊紙放進去時不對齊，或者放過了位置。因為每一個用戶的手力量是不一樣的，這樣會增加多張之同時送進的機會.對比上述兩種方案，兩者均在打印機上廣泛使用，技術(shù)較成熟，可以借鑒，但方案二若在本設(shè)計中采用，則需要另外加上傳送裝置，由于相對于打印機的打印紙，本設(shè)計所針對的錢幣平整度差，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)儲存處。結(jié)構(gòu)簡單緊湊。但方案一效率較低。設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖2.2.33所示。識別傳感器整理好

7、的紙幣可調(diào)節(jié)的吸嘴（4個）分離式儲藏箱圖2.2.3.3三維圖 2.2.4 紙幣識別、整理、計數(shù)及儲存模塊設(shè)計方案2.2.41識別方案方案1： 圖像采集系統(tǒng)主要是南圖像傳感器對在傳送帶上高速傳送的鈔票進行采樣、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實現(xiàn)圖像的采樣和量化功能。另外，使用碼盤和對管來實現(xiàn)傳送帶與采樣的同步。清分機的圖像采集系統(tǒng)主要由碼盤、對管、傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、CPLD等組成。CPLD是系統(tǒng)核心，控制各部分時序及數(shù)據(jù)采集。當(dāng)無鈔票時，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當(dāng)有鈔票

8、經(jīng)過對管時，將產(chǎn)生一個觸發(fā)信號，CPLD接收到觸發(fā)信號后，將控制接觸式圖像傳感器對鈔票進行采樣，采樣間隔由碼盤信號分頻控制。采集到的圖像信息經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，存儲到內(nèi)部RAM中，為圖像處理單元DSP的后續(xù)處理、識別提供數(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，進行紙幣圖像的采集、處理。該系統(tǒng)主要針對人民幣第四版和第五版的5元、10元、20元、50元、100元九種紙幣進行識別，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)和改進的自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SOFM)提取紙幣圖像

9、的長度、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)能達到較高的識別速度和識別率。 識別系統(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傳感器CCD掃描后得到光電轉(zhuǎn)換信號，并經(jīng)過AMP的三倍放大；然后將放大的模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9200轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，送進到CPLD緩存；最后通過EDMA通道輸進到DSP的RAM中，在DSP中進行圖像的處理和識別。整個系統(tǒng)的信號邏輯時序由CPLD來控制。另外，還有一些輔助環(huán)節(jié)，如紙幣輸進輸出裝置、用戶檢測裝置、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)計比較簡單、體

10、積小、時序也易于實現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)對采集速度的要求，設(shè)置橫向分辨率為4像素/毫米，共采集800個像素點；縱向的分辨率為1像素 /毫米。每張圖像的高度不超過76毫米，兩張紙幣之間還有一定的間隔，實際采集100列。這樣，每張圖像的像素為800×100。紙幣的進進與離開的判定使用紅外線光電管檢測。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計數(shù)及儲存模塊設(shè)計方案 計數(shù)利用DSP的計數(shù)器實現(xiàn)，識別出相應(yīng)幣種，開相應(yīng)計數(shù)器，軟件易于實現(xiàn)。儲存利用儲存盒儲存。待清分結(jié)束，可取出儲存盒中的紙幣，完成清分。3創(chuàng)新點及應(yīng)用前景3.1.創(chuàng)新點（1）功能齊全，可同時實現(xiàn)硬幣和紙幣的分類、清點、整理。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計中各模塊排列緊湊。（3）該設(shè)計過程采用模塊化設(shè)計，較多采用成熟技術(shù)，開