【文章內(nèi)容簡介】 模 式 1000 張 / 分鐘；點(diǎn)鈔模式 1200 張 /分鐘 人民幣 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 論文研究的主要內(nèi)容 CF1200 型清分機(jī)是哈爾濱理工大學(xué)受哈爾濱電影機(jī)械廠委托開發(fā)的，本課題是在 CF1200 型清分機(jī)的開發(fā)基礎(chǔ)上完成的。由于 CF1200 型清分機(jī)是一種小型的清分機(jī)，其具有體積小便于放置，清分速度快等特點(diǎn)，這就對紙幣的處理速度要求 非?？?。由于清分機(jī)的核心功能部件大部分都安裝清分機(jī)的后內(nèi)后外板上，所以對清分機(jī)后內(nèi)后外板的硬件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證清分機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。所以本課題所研究的主要內(nèi)容包括： 第一章 ：主要介紹了本課題的來源及其背景意義，對國內(nèi)外在該方向上的研究以及清分機(jī)的功能做了簡單的介紹。調(diào)研搜集資料以便對清分機(jī)的整體結(jié)構(gòu)與功能用途進(jìn)行一定的了解。 第二章 ：主要介紹了 CF1200 型紙幣清分機(jī)的功能，以及清分機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，包括清分機(jī)的總體設(shè)計(jì)，方案的選擇和工作原理等。還有局部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和清分機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，紙幣在清分機(jī)內(nèi)的運(yùn)行路徑等。 第三章 ：主要進(jìn) 行 清分機(jī)后內(nèi)板和后外板的零件的強(qiáng)度計(jì)算與校核等，由于在后內(nèi)板和后外板上安裝有走紙機(jī)構(gòu)所需的三頂輪、三混輪、雙頂輪、雙混輪等，所以在清分機(jī)工作時(shí)主要是這些零件的磨損，所以在本章中需要對混輪軸進(jìn)行受力分析、強(qiáng)度計(jì)算以及強(qiáng)度校核等。 第四章 ：進(jìn)行 CF1200 型清分機(jī)的后內(nèi)后外板的三維零件建模以及整體部件的裝配 ,并進(jìn)行爆炸圖演示。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 第 2章 CF1200 清分機(jī)的總體設(shè)計(jì) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及很多的國家或行業(yè)的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。這就要求設(shè)計(jì)者不但要精通本職業(yè)務(wù)，還應(yīng)熟悉現(xiàn)階段的有關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，以便在設(shè)計(jì)中認(rèn)真貫徹執(zhí)行 [5]。 清分機(jī)基本結(jié)構(gòu)與性能 CF1200 型清分機(jī)的主要結(jié)構(gòu) CF1200 型清分機(jī)的外部結(jié)構(gòu)大致包括限鈔架、入鈔口、液晶顯示器、操作鍵盤、上蓋鎖、拒鈔口、出鈔口、后蓋鎖、入鈔間隙調(diào)節(jié)器、外部顯示接口、電源開關(guān)、打印機(jī)接口、電源接口等。清分機(jī)外部結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 2 22 所示 圖 21 CF1200 清分機(jī)外部結(jié)構(gòu)示意圖 1 圖 22 CF1200 清分機(jī)外部結(jié)構(gòu)示意圖 2 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 CF1200 型清分機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致包括后內(nèi)板、后外板、上機(jī)架、下機(jī)架等。上機(jī)架的作用主要是使紙幣能夠順利有序的由入鈔口進(jìn) 入進(jìn)到后內(nèi)后外板間進(jìn)行檢測，考慮安裝入鈔機(jī)構(gòu)，確定入鈔角和與驗(yàn)鈔通相結(jié)合時(shí)要平滑、穩(wěn)定過渡。為了保證電機(jī)和整個(gè)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，上機(jī)架的傳輸系統(tǒng)主要包括： ○ 1 兩個(gè)直流電機(jī)； ○ 2 入鈔輪軸、捻鈔輪軸、阻鈔輪軸組成的入鈔傳輸部分； ○ 3 三混輪、兩混輪、磁頭膠輪機(jī)動(dòng)輪組成驗(yàn)鈔傳輸部分； ○ 4 大鼓輪、小鼓輪、小平輪及動(dòng)輪組成鈔票輸出部分與下機(jī)架配合完成； ○ 5 換向機(jī)構(gòu)。需要強(qiáng)調(diào)的是要 考慮到與 后內(nèi)板后外板這樣的驗(yàn)鈔部分 、下機(jī)架、托鈔板、收鈔板左、右蓋等的裝配結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要考慮電器元件、電路板、電源線的走線等結(jié)構(gòu)的布置。由于上機(jī)架的結(jié)構(gòu)分析不是本課題所研究的對象，所以在這里不再進(jìn)行細(xì)致分析。 CF1200 型清分機(jī)上機(jī)架結(jié)構(gòu)如下圖 23 所示 圖 23 CF1200 型清分機(jī)上機(jī)架 清分機(jī)的下機(jī)架是與上機(jī)架結(jié)合完成的一個(gè)鈔票輸出通道。清分機(jī)的下機(jī)架的主要作用是主導(dǎo)鈔票輸出的傳動(dòng)，下機(jī)架中主要是大平輪傳動(dòng)吸鈔輪。下機(jī)架能夠與上 機(jī)架結(jié)合并能開合以及鎖緊的機(jī)構(gòu)，起到承載整個(gè)清分機(jī)的載荷的作用需要穩(wěn)固底座，在下機(jī)架的設(shè)計(jì)中需要考慮電源部分的安裝連接，由于下機(jī)架不是本課題研究的對象，所以不再深入分析。CF1200 型清分機(jī)下機(jī)架的結(jié)構(gòu)如下圖 24 所示 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 圖 24 CF1200 型清分機(jī)下機(jī)架 清分機(jī)還有一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)就是其后內(nèi)后外板的組成結(jié)構(gòu)，在這部分結(jié)構(gòu)中包括了清分機(jī)檢測系統(tǒng)的核心檢測部件。對在后內(nèi)后外板間通過的紙幣進(jìn)行圖像檢測與處理的核 心部件等例如：識(shí)偽架、磁頭、紅外光管、紫外光管、玻片、圖像處理器、圖像傳感器等，這些核心檢測部件是都要安裝在后內(nèi)板和后外板上的，所以針對清分機(jī)的后內(nèi)后外板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是很重要的，對清分機(jī)的后內(nèi)后外板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在下一章中會(huì)詳細(xì)介紹。 CF1200 型清分機(jī) 工作流程 CF1200 型清分機(jī)的工作流程大致為紙幣從入鈔口進(jìn)入之后經(jīng)由上機(jī)架進(jìn)入到后內(nèi)后外板之間進(jìn)行檢測，檢測之后進(jìn)行圖像處理，處理的結(jié)果直接影響紙幣流出時(shí)的走向，例如：如果檢測出紙幣為假幣則會(huì)使紙幣流向拒鈔口，而如果檢測出紙幣為真幣則流向出鈔口。清分機(jī)的 檢 測部件分布 圖如下 25 所示其中 H N N N N N5 等為光電傳感器的分布情況。 圖 25 CF1200 型清分機(jī) 檢測部件分布 圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 CF1200 型清分機(jī)主要由進(jìn)鈔機(jī)構(gòu)、出鈔機(jī)構(gòu)、接鈔機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部分、機(jī)架組成、執(zhí)行器件以及電子電路等部分組成。 在 CF1200 型清分機(jī)的運(yùn)行過程中，進(jìn)鈔機(jī)構(gòu)主要是使紙幣能夠順利進(jìn)入上機(jī)架內(nèi)并且不發(fā)生斷張，走斜，能夠保證紙幣在入鈔機(jī)構(gòu)每運(yùn)行一次只有一張進(jìn)入并且不間斷。進(jìn)鈔機(jī)構(gòu)主要 由 托板、輸鈔輪、入鈔間隙調(diào)節(jié)鈕、捻鈔輪、阻鈔輪、搓鈔輪等組成，在這些 機(jī)構(gòu)中為使最下面一張紙幣與上面的紙幣分開，將待清點(diǎn)的紙幣逐張送入機(jī)器內(nèi)部，需要搓鈔輪、捻鈔輪、阻鈔輪的聯(lián)合帶動(dòng)下完成，根據(jù)其相位特點(diǎn)可使相鄰兩張紙幣的間距保持相對固定進(jìn)鈔機(jī)構(gòu)的組成如下圖 27 所示 圖 27 CF1200 型清分機(jī)進(jìn)鈔機(jī)構(gòu)組成 若想讓紙幣順利進(jìn)入通道而不走斜，輸鈔輪和捻鈔輪上的聚氨酯橡膠的相位就需要保持一致，這才可以保證紙幣進(jìn)入清分機(jī)內(nèi)部的時(shí)候與機(jī)架保持垂直的方向。鈔票離開捻鈔膠輪進(jìn)入出鈔膠輪，由于搓鈔輪有四個(gè)而且兩個(gè)搓鈔輪間最大間距為 102mm，而 100 元鈔票的長度為 ，所以可以保證鈔票在放入入鈔口的時(shí)候四個(gè)搓鈔輪在送鈔輪的作用下同時(shí)把鈔票捻開，并形成一定的夾角，這樣可以保證鈔票在進(jìn)入通道的時(shí)候能夠不走斜，自動(dòng)找正。 出鈔機(jī)構(gòu)主要由出鈔膠輪、出鈔轉(zhuǎn)輪組成。其作用是出鈔膠輪以捻鈔膠輪兩倍的線速度把連續(xù)過來的鈔票有效及時(shí)的分開送到后內(nèi)后外板間的計(jì)數(shù)器和傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)、鑒偽、面額識(shí)別等。 接鈔機(jī)構(gòu)主要由接鈔撥輪、堆鈔板、擋鈔板等組成。接鈔撥輪將出鈔機(jī)構(gòu)送來的鈔票 進(jìn)行 分張 處理 ，由擋鈔板接住并整理落 分張之后 下來的鈔票，當(dāng) 落下 的鈔票 積累在出鈔口或者拒鈔口機(jī)器清點(diǎn) 總數(shù)達(dá)到 100 張時(shí)，機(jī)器停 止工作， 這時(shí) 工作人員將鈔票取出進(jìn)行打捆處理。之后機(jī)器將繼續(xù)運(yùn)行。 傳動(dòng)部分主要由電機(jī)、平滑圓弧同步齒形帶、平膠帶組成。電機(jī)將通過平頂圓弧齒形帶、傳動(dòng)輪將動(dòng)力輸送給各傳動(dòng)軸。之所以選用平頂圓弧齒形帶是因?yàn)樗膫鲃?dòng)效率很高，與帶輪間的反向間隙很小，不易打滑，哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 傳動(dòng)比精確，角速度恒定。而且不需要潤滑，使用壽命很長 并且 無污染，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。 清分機(jī)的機(jī)架主要分為上機(jī)架和下機(jī)架，都采用厚度為 的 40鋼板用轉(zhuǎn)塔沖床一次沖出板型，這樣可以使機(jī)架左右部分保證對稱，精度較高，而且一次完成很方便快捷。 清分機(jī)的檢測執(zhí) 行器件主要由旋轉(zhuǎn)電磁鐵、剎車器、離合器、圖像傳感器、磁傳感器、厚度傳感器等組成。由于這些檢測部件大多位于清分機(jī)的后內(nèi)板和后外板上，所以在下章研究后內(nèi)板和后外板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)詳細(xì)分析各個(gè)傳感器檢測部件的位置以及檢測的順序等，在這里不再詳細(xì)分析。 清分機(jī)的電子電路部分主要由主控部分、圖像采集處理系統(tǒng)、傳感器、收發(fā)光管、電源板等組成通過多個(gè)接口把紫光、磁性、紅外穿透、激光、計(jì)數(shù)等信號、送入主控板，鈔票在 通過后內(nèi)板后外板 中各傳感器接受到的信號進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取樣、分析、根據(jù) 事先設(shè)定的程序， 將鈔票送往各出鈔口。 其 工作流程 ：清分機(jī)在走紙機(jī)構(gòu)的配合下，在紙幣流入后內(nèi)板和后外板間的時(shí)候 CIS 圖像傳感器需要采集紙幣圖像，并且經(jīng)過調(diào)理電路處理后，送達(dá)至 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號再經(jīng)電平變換，之后 DSP 讀取圖像信息，對圖像信息進(jìn)行識(shí)別處理。 DSP 處理完一張紙幣的圖像信號后，控制機(jī)構(gòu)會(huì)將紙幣放置在相應(yīng)的機(jī)械位置也就是出鈔口或者拒鈔口，實(shí)現(xiàn)清分機(jī)的功能 [7]。根據(jù)實(shí)際需求，還可以將運(yùn)算結(jié)果通過 USB 接口傳送到 PC 機(jī)中，用上位機(jī)讀取、分析或打印 。 清分機(jī)的功能與技術(shù)參數(shù)及工作原理 機(jī)械產(chǎn)品的功能是指機(jī)械產(chǎn)品的 用途或所具有的特定工作能力。機(jī)械系統(tǒng)與其他系統(tǒng)一樣都存在著能量流、物質(zhì)流和信息流的傳遞和轉(zhuǎn)換。因此對機(jī)械產(chǎn)品的具體功能來說，是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、物料、信號的傳遞與變換；從本質(zhì)上來說，就是實(shí)現(xiàn)作用對象（物質(zhì)、能量和信息）的特征變化。 可以把清分機(jī)總功能任務(wù)描述為對待處理人民幣進(jìn)行處理并輸出信號，總體設(shè)計(jì)示意圖如圖 28，輸入的是待處理人民幣、輸出的物料是已處理紙幣及紙幣信息。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 28 紙幣清分示意圖 CF1200 型清分機(jī)是一種兩出鈔口的小型清分機(jī)。它的主要功能有以下五種： 1)混合點(diǎn)算不同面額的紙幣。 2)五種 清分模式可靈活選擇。 3)四重防偽技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度鑒偽。 4)有紙幣序列號識(shí)別功能，可與總行聯(lián)網(wǎng)，由電腦存儲(chǔ)或打印單據(jù)。 5)適用于銀行分支機(jī)構(gòu)、 ATM 配鈔、超市、零售店等場所。 CF1200 系列紙幣清分機(jī)運(yùn)用高速圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)、多光譜紙質(zhì)分析及多種防偽技術(shù)，實(shí)現(xiàn)紙幣的高速準(zhǔn)確點(diǎn)算和清分，從而為用戶建立快速高效的紙幣處理流程。 CF1200 系列紙幣清分機(jī)具有 8 種工作模式：混合點(diǎn)算、面額清分、版本清分、新舊清分、正反清分、朝向清分、高精度鑒偽、貨幣序列號識(shí)別 /電腦存儲(chǔ)或打印。 技術(shù)參數(shù)： (1)可處理幣種 ：第四套、第五套新舊人民幣 5 元、 10元、 20 元 、 50 元、 100 元。 (2)點(diǎn)鈔速度： 1000 張 /分 。 (3)混點(diǎn)、清分速度： 800 張 /分 。 (4)號碼打印速度： 400 張 /分。 (5)入鈔口容量： 500 張 。 (6)出鈔口容量： 200 張。 (7)拒鈔口容量： 50 張。 (8)電源： 220VAC177。 10％50HZ。 (9)功率： 110W。 (10)體積：長 350X 寬 330X 高 360（ mm）。 (11)凈重： 16Kg。 清分機(jī)的主要工作原理如下圖所示，紙幣在進(jìn)入入鈔口后，選定清分模式，機(jī)器啟動(dòng)，以電機(jī)為動(dòng)力源，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，紙幣會(huì) 進(jìn)入驗(yàn)鈔機(jī)構(gòu)也就是后內(nèi)板和后外板之間，在這里各種控制子系統(tǒng)會(huì)被觸發(fā)對紙幣進(jìn)行清分、鑒偽、計(jì)數(shù)等處理。在處理之后紙幣會(huì)在出鈔機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)下由換向機(jī)構(gòu)將紙幣進(jìn)行分開處理，將需要排除的紙幣送入到拒鈔口，其余的紙幣則輸送到出鈔口。這樣整個(gè)清分機(jī)的工作流程大致結(jié)束。 圖 29 清分機(jī)工作流程圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 本章小結(jié) 本章內(nèi)容主要為 CF1200 型清分機(jī)的總體設(shè)計(jì)，包括了清分機(jī)的主要功能，清分機(jī)主要是來做紙幣的清分、計(jì)數(shù)、鑒偽等。給出了 CF1200 型清分機(jī)工作時(shí)的主要參數(shù)包括點(diǎn)鈔幣種。清點(diǎn)速度、入鈔口出鈔口以及拒鈔口的容量等。同時(shí) 本章也介紹了清分機(jī)的外觀組成。由于清分機(jī)大致可分為上機(jī)架、下機(jī)架、后內(nèi)后外板以及后蓋等幾部分硬件機(jī)構(gòu)，本章介紹了上級架的主要組成以及組成上機(jī)架的部分的主要功能，下機(jī)架的組成部件和其在清分機(jī)工作的時(shí)候所起的主要功能，在本章提到了后內(nèi)板和后外板的組成結(jié)構(gòu)，在下一章中會(huì)重點(diǎn)介紹清分機(jī)的后內(nèi)板和后外板的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。在本章也給出了清分機(jī)的工作原理，在清分機(jī)進(jìn)行清分紙幣的時(shí)候各部件的主要作用以及紙幣在檢測的時(shí)候的流動(dòng)過程，同時(shí)也對清分機(jī)的 圖像采集及處理系統(tǒng)總體硬件流程進(jìn)行了推導(dǎo)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第 3章 CF1200 型清分機(jī)后內(nèi)和后 外板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案對比研究 在清分機(jī)的后內(nèi)板和后外板的方案選用中，有兩個(gè)方案可供選擇，其一是后內(nèi)板和后外板的材料選擇用 ABS 板，還有一種方案是選擇鈑金件，在這兩個(gè)方案中需要綜合考慮各自的優(yōu)缺點(diǎn)來確定最終的選擇方案。 方案一 如果選擇 ABS 板的話，無需對板進(jìn)行沖壓、折彎等工藝的處理，而使用模具成型技術(shù)一次即可成型，這樣的話省下了過多工藝帶來的時(shí)間上的浪費(fèi)，這樣可以節(jié)省時(shí)間。但這樣的話在設(shè)計(jì)板的模型時(shí)需要花很多的時(shí)間，由于板是一次成型的，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮模具成型過程中的不利因素，盡量排除掉，而且板的材料 為塑料板，所以在選用塑料型號的時(shí)候需要考慮其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、材料的耐磨損程度等。在 ABS 板成型之后，在其上安裝的齒輪類零件和各個(gè)檢測部件會(huì)方便很多，在后外板上大多采用過盈配合直接嵌入其中即可使用，而且在板上無需安裝紅外架檢測裝置。由于 ABS 板的重量較輕，安裝的時(shí)候?qū)Χㄎ豢ňo裝置要求較高，避免產(chǎn)生過多的震動(dòng)，而且可能會(huì)出現(xiàn)前重后輕的現(xiàn)象。