【文章內(nèi)容簡介】 模 式 1000 張 / 分鐘；點鈔模式 1200 張 /分鐘 人民幣 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 論文研究的主要內(nèi)容 CF1200 型清分機是哈爾濱理工大學受哈爾濱電影機械廠委托開發(fā)的，本課題是在 CF1200 型清分機的開發(fā)基礎上完成的。由于 CF1200 型清分機是一種小型的清分機，其具有體積小便于放置，清分速度快等特點，這就對紙幣的處理速度要求 非?？?。由于清分機的核心功能部件大部分都安裝清分機的后內(nèi)后外板上，所以對清分機后內(nèi)后外板的硬件機構設計是保證清分機正常運行的基礎。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的功能做了簡單的介紹。調研搜集資料以便對清分機的整體結構與功能用途進行一定的了解。 第二章 ：主要介紹了 CF1200 型紙幣清分機的功能，以及清分機的整體結構，包括清分機的總體設計，方案的選擇和工作原理等。還有局部構件的結構和清分機的傳動系統(tǒng)，紙幣在清分機內(nèi)的運行路徑等。 第三章 ：主要進 行 清分機后內(nèi)板和后外板的零件的強度計算與校核等，由于在后內(nèi)板和后外板上安裝有走紙機構所需的三頂輪、三混輪、雙頂輪、雙混輪等，所以在清分機工作時主要是這些零件的磨損，所以在本章中需要對混輪軸進行受力分析、強度計算以及強度校核等。 第四章 ：進行 CF1200 型清分機的后內(nèi)后外板的三維零件建模以及整體部件的裝配 ,并進行爆炸圖演示。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5 第 2章 CF1200 清分機的總體設計 在產(chǎn)品設計過程中會涉及很多的國家或行業(yè)的政策、法規(guī)和標準。這就要求設計者不但要精通本職業(yè)務，還應熟悉現(xiàn)階段的有關政策、法規(guī)和標準，以便在設計中認真貫徹執(zhí)行 [5]。 清分機基本結構與性能 CF1200 型清分機的主要結構 CF1200 型清分機的外部結構大致包括限鈔架、入鈔口、液晶顯示器、操作鍵盤、上蓋鎖、拒鈔口、出鈔口、后蓋鎖、入鈔間隙調節(jié)器、外部顯示接口、電源開關、打印機接口、電源接口等。清分機外部結構示意圖如下圖 2 22 所示 圖 21 CF1200 清分機外部結構示意圖 1 圖 22 CF1200 清分機外部結構示意圖 2 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 CF1200 型清分機的內(nèi)部結構大致包括后內(nèi)板、后外板、上機架、下機架等。上機架的作用主要是使紙幣能夠順利有序的由入鈔口進 入進到后內(nèi)后外板間進行檢測，考慮安裝入鈔機構，確定入鈔角和與驗鈔通相結合時要平滑、穩(wěn)定過渡。為了保證電機和整個傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，上機架的傳輸系統(tǒng)主要包括： ○ 1 兩個直流電機； ○ 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、磁頭膠輪機動輪組成驗鈔傳輸部分； ○ 4 大鼓輪、小鼓輪、小平輪及動輪組成鈔票輸出部分與下機架配合完成； ○ 5 換向機構。需要強調的是要 考慮到與 后內(nèi)板后外板這樣的驗鈔部分 、下機架、托鈔板、收鈔板左、右蓋等的裝配結構，同時還要考慮電器元件、電路板、電源線的走線等結構的布置。由于上機架的結構分析不是本課題所研究的對象，所以在這里不再進行細致分析。 CF1200 型清分機上機架結構如下圖 23 所示 圖 23 CF1200 型清分機上機架 清分機的下機架是與上機架結合完成的一個鈔票輸出通道。清分機的下機架的主要作用是主導鈔票輸出的傳動，下機架中主要是大平輪傳動吸鈔輪。下機架能夠與上 機架結合并能開合以及鎖緊的機構，起到承載整個清分機的載荷的作用需要穩(wěn)固底座，在下機架的設計中需要考慮電源部分的安裝連接，由于下機架不是本課題研究的對象，所以不再深入分析。CF1200 型清分機下機架的結構如下圖 24 所示 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 圖 24 CF1200 型清分機下機架 清分機還有一個重要的結構就是其后內(nèi)后外板的組成結構，在這部分結構中包括了清分機檢測系統(tǒng)的核心檢測部件。對在后內(nèi)后外板間通過的紙幣進行圖像檢測與處理的核 心部件等例如：識偽架、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，所以針對清分機的后內(nèi)后外板的結構設計是很重要的，對清分機的后內(nèi)后外板的結構設計在下一章中會詳細介紹。 CF1200 型清分機 工作流程 CF1200 型清分機的工作流程大致為紙幣從入鈔口進入之后經(jīng)由上機架進入到后內(nèi)后外板之間進行檢測，檢測之后進行圖像處理，處理的結果直接影響紙幣流出時的走向，例如：如果檢測出紙幣為假幣則會使紙幣流向拒鈔口，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 檢測部件分布 圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 CF1200 型清分機主要由進鈔機構、出鈔機構、接鈔機構、傳動部分、機架組成、執(zhí)行器件以及電子電路等部分組成。 在 CF1200 型清分機的運行過程中，進鈔機構主要是使紙幣能夠順利進入上機架內(nèi)并且不發(fā)生斷張，走斜，能夠保證紙幣在入鈔機構每運行一次只有一張進入并且不間斷。進鈔機構主要 由 托板、輸鈔輪、入鈔間隙調節(jié)鈕、捻鈔輪、阻鈔輪、搓鈔輪等組成，在這些 機構中為使最下面一張紙幣與上面的紙幣分開，將待清點的紙幣逐張送入機器內(nèi)部，需要搓鈔輪、捻鈔輪、阻鈔輪的聯(lián)合帶動下完成，根據(jù)其相位特點可使相鄰兩張紙幣的間距保持相對固定進鈔機構的組成如下圖 27 所示 圖 27 CF1200 型清分機進鈔機構組成 若想讓紙幣順利進入通道而不走斜，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入清分機內(nèi)部的時候與機架保持垂直的方向。鈔票離開捻鈔膠輪進入出鈔膠輪，由于搓鈔輪有四個而且兩個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候四個搓鈔輪在送鈔輪的作用下同時把鈔票捻開，并形成一定的夾角，這樣可以保證鈔票在進入通道的時候能夠不走斜，自動找正。 出鈔機構主要由出鈔膠輪、出鈔轉輪組成。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的分開送到后內(nèi)后外板間的計數(shù)器和傳感器進行計數(shù)、鑒偽、面額識別等。 接鈔機構主要由接鈔撥輪、堆鈔板、擋鈔板等組成。接鈔撥輪將出鈔機構送來的鈔票 進行 分張 處理 ，由擋鈔板接住并整理落 分張之后 下來的鈔票，當 落下 的鈔票 積累在出鈔口或者拒鈔口機器清點 總數(shù)達到 100 張時，機器停 止工作， 這時 工作人員將鈔票取出進行打捆處理。之后機器將繼續(xù)運行。 傳動部分主要由電機、平滑圓弧同步齒形帶、平膠帶組成。電機將通過平頂圓弧齒形帶、傳動輪將動力輸送給各傳動軸。之所以選用平頂圓弧齒形帶是因為它的傳動效率很高，與帶輪間的反向間隙很小，不易打滑，哈爾濱理工大學學士學位論文 9 傳動比精確，角速度恒定。而且不需要潤滑，使用壽命很長 并且 無污染，傳動平穩(wěn)，噪音小。 清分機的機架主要分為上機架和下機架，都采用厚度為 的 40鋼板用轉塔沖床一次沖出板型，這樣可以使機架左右部分保證對稱，精度較高，而且一次完成很方便快捷。 清分機的檢測執(zhí) 行器件主要由旋轉電磁鐵、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)板和后外板的結構設計的時候會詳細分析各個傳感器檢測部件的位置以及檢測的順序等，在這里不再詳細分析。 清分機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接口把紫光、磁性、紅外穿透、激光、計數(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行統(tǒng)計取樣、分析、根據(jù) 事先設定的程序， 將鈔票送往各出鈔口。 其 工作流程 ：清分機在走紙機構的配合下，在紙幣流入后內(nèi)板和后外板間的時候 CIS 圖像傳感器需要采集紙幣圖像，并且經(jīng)過調理電路處理后，送達至 A/D 轉換器轉換，將模擬信號轉換后得到的數(shù)字信號再經(jīng)電平變換，之后 DSP 讀取圖像信息，對圖像信息進行識別處理。 DSP 處理完一張紙幣的圖像信號后，控制機構會將紙幣放置在相應的機械位置也就是出鈔口或者拒鈔口，實現(xiàn)清分機的功能 [7]。根據(jù)實際需求，還可以將運算結果通過 USB 接口傳送到 PC 機中，用上位機讀取、分析或打印 。 清分機的功能與技術參數(shù)及工作原理 機械產(chǎn)品的功能是指機械產(chǎn)品的 用途或所具有的特定工作能力。機械系統(tǒng)與其他系統(tǒng)一樣都存在著能量流、物質流和信息流的傳遞和轉換。因此對機械產(chǎn)品的具體功能來說，是實現(xiàn)物質、物料、信號的傳遞與變換；從本質上來說，就是實現(xiàn)作用對象（物質、能量和信息）的特征變化。 可以把清分機總功能任務描述為對待處理人民幣進行處理并輸出信號，總體設計示意圖如圖 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。 哈爾濱理工大學學士學位論文 10 圖 28 紙幣清分示意圖 CF1200 型清分機是一種兩出鈔口的小型清分機。它的主要功能有以下五種： 1)混合點算不同面額的紙幣。 2)五種 清分模式可靈活選擇。 3)四重防偽技術實現(xiàn)高精度鑒偽。 4)有紙幣序列號識別功能，可與總行聯(lián)網(wǎng)，由電腦存儲或打印單據(jù)。 5)適用于銀行分支機構、 ATM 配鈔、超市、零售店等場所。 CF1200 系列紙幣清分機運用高速圖像處理和模式識別技術、多光譜紙質分析及多種防偽技術，實現(xiàn)紙幣的高速準確點算和清分，從而為用戶建立快速高效的紙幣處理流程。 CF1200 系列紙幣清分機具有 8 種工作模式：混合點算、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、貨幣序列號識別 /電腦存儲或打印。 技術參數(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)點鈔速度： 1000 張 /分 。 (3)混點、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。 清分機的主要工作原理如下圖所示，紙幣在進入入鈔口后，選定清分模式，機器啟動，以電機為動力源，在傳動機構的帶動下，紙幣會 進入驗鈔機構也就是后內(nèi)板和后外板之間，在這里各種控制子系統(tǒng)會被觸發(fā)對紙幣進行清分、鑒偽、計數(shù)等處理。在處理之后紙幣會在出鈔機構的引導下由換向機構將紙幣進行分開處理，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。這樣整個清分機的工作流程大致結束。 圖 29 清分機工作流程圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 本章小結 本章內(nèi)容主要為 CF1200 型清分機的總體設計，包括了清分機的主要功能，清分機主要是來做紙幣的清分、計數(shù)、鑒偽等。給出了 CF1200 型清分機工作時的主要參數(shù)包括點鈔幣種。清點速度、入鈔口出鈔口以及拒鈔口的容量等。同時 本章也介紹了清分機的外觀組成。由于清分機大致可分為上機架、下機架、后內(nèi)后外板以及后蓋等幾部分硬件機構，本章介紹了上級架的主要組成以及組成上機架的部分的主要功能，下機架的組成部件和其在清分機工作的時候所起的主要功能，在本章提到了后內(nèi)板和后外板的組成結構，在下一章中會重點介紹清分機的后內(nèi)板和后外板的主要結構設計與分析。在本章也給出了清分機的工作原理，在清分機進行清分紙幣的時候各部件的主要作用以及紙幣在檢測的時候的流動過程，同時也對清分機的 圖像采集及處理系統(tǒng)總體硬件流程進行了推導。 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 第 3章 CF1200 型清分機后內(nèi)和后 外板結構設計 方案對比研究 在清分機的后內(nèi)板和后外板的方案選用中，有兩個方案可供選擇，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，在這兩個方案中需要綜合考慮各自的優(yōu)缺點來確定最終的選擇方案。 方案一 如果選擇 ABS 板的話，無需對板進行沖壓、折彎等工藝的處理，而使用模具成型技術一次即可成型，這樣的話省下了過多工藝帶來的時間上的浪費，這樣可以節(jié)省時間。但這樣的話在設計板的模型時需要花很多的時間，由于板是一次成型的，所以在設計的時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候需要考慮其實用性、經(jīng)濟性、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檢測部件會方便很多，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，安裝的時候對定位卡緊裝置要求較高，避免產(chǎn)生過多的震動，而且可能會出現(xiàn)前重后輕的現(xiàn)象。