1、紙幣分類整理機械設計摘要：本設計主要針對目前城市公交公司、商貿和銀行關于錢幣的分類、清點、整理需求而設計。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。本設計準確、實用。可部分或者全部替代人工，減少人力成本。本設計的創新點主要有：（1）功能齊全，可同時實現硬幣和紙幣的分類、清點、整理。（2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（3）該設計過程采用模塊化設計，較多采用成熟技術，開發周期短。可靠性高。關鍵詞：錢幣分類 識別 清點 整理 模塊化設計 作品內容簡介該作品根據本屆機械創新設計大賽的主旨“服務社會高效、便利

2、、個性化”，針對內容為 “錢幣的分類、清點、整理機械裝置”。本設計采用模塊化設計，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，定期討論交流，使得本設計能集中集體智慧。本設計較多采用目前成熟技術，可靠性高，開發周期短。性價比高。聯系人：李偉1 作品背景城市公交公司、商貿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 設計方案2.1. 總體設計構想 總體設計框圖如圖2.1所示。本設計中采用模塊化設計，設計任務分配如圖2.2所示。圖2-1-1 總體設計框圖圖2-1-2設計任務分配圖2.2. 各模塊設計方案2.2.1 硬幣分

3、類模塊設計方案 2.2.2 紙幣整理模塊設計方案方案一：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計：紙幣的分離要完成的任務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中的分紙機構，兩者實現的功能基本相同，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機構做出調整機構即可完成。故這里參考打印機的送紙機構設計。打印機的送紙機構主要有兩種形式，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，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應實現一定的軌跡。5）隨著紙張的不斷輸出，輸紙機紙堆監測系統隨時提升紙堆高度，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包括紙張分離（media seperator)和擋紙結構(media stopper)，以及送紙機構（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。當搓紙輪在送紙機構帶動下送紙時，紙張便進去了。擋紙機構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，技術較成熟，可以借鑒，但方案二若在本設計中采用，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儲存處。結構簡單緊湊。但方案一效率較低。設計結構圖如圖2.2.33所示。識別傳感器整理好

7、的紙幣可調節的吸嘴（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、計數及儲存模塊設計方案2.2.41識別方案方案1： 圖像采集系統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。該系統是以CPLD完成鈔票圖像信息采集時序控制和數據緩存，采用接觸式圖像傳感器(CIS)SV233A4W和模數轉換器AD9822實現圖像的采樣和量化功能。另外，使用碼盤和對管來實現傳送帶與采樣的同步。清分機的圖像采集系統主要由碼盤、對管、傳感器、AD轉換器、CPLD等組成。CPLD是系統核心，控制各部分時序及數據采集。當無鈔票時，系統處于等待狀態；當有鈔票

8、經過對管時，將產生一個觸發信號，CPLD接收到觸發信號后，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AD轉換后，存儲到內部RAM中，為圖像處理單元DSP的后續處理、識別提供數據。該系統原理框圖如圖2.2.41所示。圖2-2-4.1方案一原理圖方案2 ：該系統以DSP為核心處理器，結合圖像傳感器CCD和復雜可編程邏輯器件CPLD，并輔以高性能的模/數轉換器AD9200，進行紙幣圖像的采集、處理。該系統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，利用數字圖像處理技術和改進的自組織映射神經網絡(SOFM)提取紙幣圖像

9、的長度、寬度、方向塊特征，區分紙幣的面值、正反面與正反向。終極完成的系統能達到較高的識別速度和識別率。 識別系統的總體硬件結構如圖1所示。人民幣的圖像首先通過傳感器CCD掃描后得到光電轉換信號，并經過AMP的三倍放大；然后將放大的模擬信號經過模數轉換器AD9200轉換成為標準的數字信號，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。整個系統的信號邏輯時序由CPLD來控制。另外，還有一些輔助環節，如紙幣輸進輸出裝置、用戶檢測裝置、復位裝置等。紙幣圖像的采集由CCD與A/D轉換器組成。本系統采用線陣型CCD1，它的采樣速度較快、電路設計比較簡單、體

10、積小、時序也易于實現。根據系統對采集速度的要求，設置橫向分辨率為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計數及儲存模塊設計方案 計數利用DSP的計數器實現，識別出相應幣種，開相應計數器，軟件易于實現。儲存利用儲存盒儲存。待清分結束，可取出儲存盒中的紙幣，完成清分。3創新點及應用前景3.1.創新點（1）功能齊全，可同時實現硬幣和紙幣的分類、清點、整理。（2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（3）該設計過程采用模塊化設計，較多采用成熟技術，開