一種紙幣自動整理分類清點裝置的制作方法

本發明屬于一種紙幣自動整理裝置，具體涉及一種紙幣自動整理分類清點裝置。

背景技術：

現今，像城市交通、商貿、銀行等行業，每天都要處理大量的錢幣。當紙幣在社會中流動時，大多會出現卷曲、褶皺、折角等紙幣形態的現象，這對紙幣的整理和分類造成非常大的困難。而現有的驗鈔機、點鈔機等設備只能為整理好的紙幣種進行計數，因而對紙幣的整理和分類只能依靠人工來完成。人工整理和分類不僅要消耗大量的時間和人力，而且非常容易出錯，不利于紙幣的高效運轉。

對于快速發展的交通、商業、金融業，急需一種能把不同面值的紙幣和混雜在一起的、形態多變的紙幣進行高效整理、識別、計數和分類的一體化的智能裝置。對比目前已經申請的紙幣整理分類的專利：一種便攜紙幣整理裝置，專利號為ZL201620389498.X，該裝置主要是對放置的不整齊錢幣自動進行整理，把紙幣壓平，使紙幣堆疊整齊，還可以把破幣和殘幣分離出來，但是它不能對紙幣進行分類和計數。一種紙幣整理機，專利號為ZL201620384471.1，該裝置能夠對褶皺、混亂的紙幣進行展開和收集，但只是簡單的對紙幣進行展開，有些卷曲、褶皺、折角嚴重的紙幣還不能處理，達不到預計效果，且不能進行計數和分類。一種紙幣整理裝置，專利號為ZL201521089507.5，該裝置主要是保證紙幣上下及左右方向的整齊，使每一張紙幣置于設備中間位置，可以有效防止紙幣因堆疊不齊產生的后續處理不暢，但是卻不能對紙幣進行計數和分類，也不具有對卷曲、褶皺、折角嚴重的紙幣進行有效處理。雖然目前有研發集整理、分類、儲存的案例存在，但是功能不齊全，效果不盡人意。因此，開發一種紙幣自動整理分類清點裝置具有良好的使用價值和社會意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能夠對紙幣進行自動整理、搓開導平、加熱定型、識別、分類，且精度較高、效率高的紙幣自動整理分類清點裝置。

本發明的目的是通過如下的技術方案來實現的：該紙幣自動整理分類清點裝置，它包括上層的紙幣整理和定型模塊，以及下層的紙幣識別、分類和清點模塊；所述紙幣整理和定型模塊包括從左至右依次連接的投幣區、差速擺正區、搓鈔區、導平區、加熱定型區、紙幣輸導區、差速拉距區；所述紙幣識別、分類和清點模塊包括從右至左依次連接的斜面對齊區、紙幣激光檢測識別區、分類入倉區；所述差速拉距區的右端與斜面對齊區的右端連接；所述紙幣激光檢測識別區和分類入倉區與紙幣檢測控制系統連接。

具體的，所述投幣區包括一個斜坡式的儲幣斗，在儲幣斗內的斜坡上設置了傳送帶，儲幣斗底部出口處設置了捻鈔滾輪和摩擦面并與傳送帶底部相接；其中，捻鈔滾輪與摩擦面間的距離為0.1mm，捻鈔滾輪和摩擦面與紙幣間的摩擦系數均大于紙幣與紙幣之間的摩擦系數，傳送帶的速度低于捻鈔滾輪的速度。

具體的，所述差速擺正區包括左右兩條整理傳送帶和中間一條輸送傳送帶，兩條整理傳送帶的水平位置比輸送傳送帶的水平位置高出10mm-15mm，其中一條整理傳送帶的速度是另外一條整理傳送帶和輸送傳送帶的速度的1.5倍。

具體的，所述搓鈔區包括六段搓鈔傳送帶；第一段搓鈔傳送帶之下安裝有第二段搓鈔傳送帶，第二段搓鈔傳送帶之后連接第三段搓鈔傳送帶；第三段搓鈔傳送帶之上先后安裝有第四段搓鈔傳送帶和第五段搓鈔傳送帶；第三段搓鈔傳送帶之后連接第六段搓鈔傳送帶；第二段搓鈔傳送帶和第三段搓鈔傳送帶的運行速度相同、材料相同，第一段搓鈔傳送帶、第四段搓鈔傳送帶、第五段搓鈔傳送帶和第六段搓鈔傳送帶的運行速度相同、材質相同；第四段搓鈔傳送帶和第五段搓鈔傳送帶的中軸線方向與第三段搓鈔傳送帶的中軸線方向各成30度角，且第四段搓鈔傳送帶和第五段搓鈔傳送帶相互成八字形；第一段搓鈔傳送帶的運行速度是第二段搓鈔傳送帶運行速度的1.2倍；第二段搓鈔傳送帶、第三段搓鈔傳送帶和第六段搓鈔傳送帶的摩擦粘性大于第一段搓鈔傳送帶、第四段搓鈔傳送帶和第五段搓鈔傳送帶的摩擦粘性；

所述導平區包括依次連接的三組導平滾輪組；第一導平滾輪組為一對帶毛刷滾輪，其運行速度與第六段搓鈔傳送帶的速度相同；第二導平滾輪組為一對高速拉鈔滾輪，其運行速度是第一導平滾輪組運行速度的1.5倍；第三導平滾輪組為一對帶毛刷滾輪，其運行速度是第二導平滾輪組運行速度的1.5倍。

具體的，所述加熱定型區包括依次連接的捻鈔滾輪組、加熱電阻、輾壓傳送帶，其加熱溫度為150-160度。

具體的，所述紙幣輸導區包括左右兩邊的左段整理傳送帶和右段整理傳送帶、以及中間的運輸傳送帶，左段整理傳送帶和右段整理傳送帶與運輸傳送帶之間的夾角為30度角；左段整理傳送帶和右段整理傳送帶的外側邊處設有側壁。

具體的，所述差速拉距區為一個U型結構，U型結構內表面安裝有差速傳送帶，外表面為一塊U型的表面光滑的輸導板；差速傳送帶的速度是紙幣輸導區運輸傳送帶速度的1.5倍。

具體的，所述斜面對齊區包括一個與差速拉距區相接的斜面，斜面上設置有表面光滑的傾斜布置傳送帶，傾斜布置傳送帶長300mm、寬150，傾斜角為40度。

具體的，所述紙幣激光檢測識別區包括激光發射器和光信號接收裝置，光信號接收裝置安裝于被測紙幣的上面，激光發射器安裝于被測紙幣的下面，光信號接收裝置與激光發射器之間開有通光孔，被測紙幣經過通光孔的上方；所述光信號接收裝置與紙幣檢測控制系統連接。

具體的，所述分類入倉區包括若干儲幣倉、若干倉門、傳送帶以及分類入倉區前端平板；倉門上表面是光滑的面板，倉門位于傳送帶之下，倉門之下是儲幣倉；紙幣在傳送帶的帶動下在各個倉門上表面移動；傳送帶由并排的兩段傳送帶組成，并排的兩段傳送帶之間間隙為10mm、兩段傳送帶寬度均為50mm；傳送帶與倉門與斜面對齊區的傾斜布置傳送帶平行，即存在一個40度傾斜角；所述各倉門通過其驅動電機與紙幣檢測控制系統連接。

本發明具有以下有益效果：

(1)本發明中，投幣區斜面上設置的傳送帶能保證雜亂無章的紙幣順利移向投幣區底部。投幣區底部設置的捻鈔滾輪和摩擦平面相配合的結構，使紙幣能逐張進入后續處理區，避免整理過程中紙幣的重疊。

(2)本發明中，在差速擺正區采用平行布置不同速度的傳送帶，可準確將縱橫不一致的紙幣整理成縱向一致的狀態。

(3)本發明中，采用搓鈔機制對卷曲和褶皺紙幣搓開，是一種操作簡單、非常有效的紙幣整理方法。同時，多組導平滾輪組對搓鈔整理后的紙幣進一步進行整理，實現紙幣更徹底的整理；這種多步整理方法和裝置能保證紙幣的高效、高準確率的自動整理，且裝置結構簡單，成本低。

(4)本發明中，采用加熱定型方法對整理平整后的紙幣進行定型處理，可有效防止再度變形。

(5)本發明中，通過識別紙幣的長度來識別幣種，同時通過控制倉門的延時打開來實現紙幣的分類收集，識別和分類準確度較高，結構簡單可靠，成本低。

而本發明能夠對紙幣進行整理、識別、分類、計數、儲存，并且結構原理簡單、成本低、操作運行簡便。

附圖說明

圖1是本發明實施例的整體結構主視圖。

圖2是本發明實施例的整體立體結構示意圖。

圖3是圖1中導區的立體結構示意圖。

圖4是圖1中紙幣激光檢測識別區的原理結構示意簡圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的描述。

參見圖1，本實施例包括上層的紙幣整理和定型模塊，以及下層的紙幣識別、分類和清點模塊。從圖1中可見，紙幣整理和定型模塊包括從左至右依次連接的投幣區33、差速擺正區34、搓鈔區35、導平區36、加熱定型區37、紙幣輸導區38、差速拉距區39；紙幣識別、分類和清點模塊包括從右至左依次連接的斜面對齊區40、紙幣激光檢測識別區41、分類入倉區42；差速拉距區39的右端與斜面對齊區40的右端連接。紙幣整理分類清點過程中，紙幣依次經過投幣區33、差速擺正區34、搓鈔區35、導平區36、加熱定型區37、紙幣輸導區38、差速拉距區39、斜面對齊區40、紙幣激光檢測識別區41，最后進入分類入倉區42對應幣種的儲幣倉內。

參見圖1、圖2，投幣區33的主體結構是一個斜坡式的儲幣斗，在儲幣斗內的斜坡上設置了傳送帶1，儲幣斗底部、傳送帶1的末端鏈接一個摩擦面2，捻鈔滾輪3安裝在摩擦面2正上方，斜坡上設置的傳送帶1以保證投入的紙幣能順利的被送到捻鈔入口處。傳送帶1速度低于捻鈔滾輪3的速度，避免紙幣在底部入口處的積壓。捻鈔滾輪3與其下面摩擦面2之間的距離設置為約一張紙幣厚度的距離0.1mm。底部摩擦面2具有較大的摩擦系數，可有效防止紙幣在沒有捻鈔滾輪3作用下而自由進入入口。捻鈔滾輪3同樣具有較大摩擦系數，接觸到捻鈔滾輪3的最上面的一張紙幣可在捻鈔輪3摩擦作用下順利的被捻進入口。捻鈔滾輪3和摩擦面2與紙幣間的摩擦系數均大于紙幣與紙幣之間的摩擦系數。如果同時有兩張重疊的紙幣處在入口處時，捻鈔滾輪3對最上一張錢幣的摩擦作用力大于下面紙幣與紙幣之間的摩擦力，那么最上一張紙幣將被捻鈔輪3帶動進入入口，而下面一張紙幣由于受到下面摩擦面2的摩擦阻力而不能進入入口，從而在捻鈔過程中保證紙幣同時只有一張進入。

參見圖1、圖2，與投幣區33相連的是差數擺正區34，紙幣從摩擦面2出來，進入差數擺正區34。差數擺正區34由左右兩條整理傳送帶和中間一條輸送傳送帶組成，整理傳送帶4和整理傳送帶5的水平位置比中間輸送傳送帶6的水平位置高出10mm-15mm，整理傳送帶4的速度是另外兩者速度的1.5倍，中間輸送傳送帶6的寬度為100mm，整理傳送帶4和整理傳送帶5的寬度均為30mm。差速擺正區34的作用和功能是將捻進來的紙幣整理成紙幣長度方向與傳輸方向大體上一致的形式。當由投幣區33傳輸過來的紙幣為橫向擺放時，紙幣一端搭在整理傳送帶4上，另一端搭在整理傳送帶5上，由于整理傳送帶4與整理傳送帶5之間的速度差，紙幣將發生旋轉并被擺正，落在水平位置稍低的輸送傳送帶6上，實現初步擺正整理步驟。

參見圖1、圖2，與差速擺正區34相連的是搓鈔區35。搓鈔區35由六段搓鈔傳送帶構成；第一段搓鈔傳送帶7之下安裝有第二段搓鈔傳送帶8，第二段搓鈔傳送帶8之后連接第三段搓鈔傳送帶9；第三段搓鈔傳送帶9之上先后安裝有第四段搓鈔傳送帶10和第五段搓鈔傳送帶11；第三段搓鈔傳送帶9之后連接第六段搓鈔傳送帶12；第二段搓鈔傳送帶8和第三段搓鈔傳送帶9的運行速度相同、材料相同，第一段搓鈔傳送帶7、第四段搓鈔傳送帶10、第五段搓鈔傳送帶11和第六段搓鈔傳送帶12的運行速度相同、材質相同；第四段搓鈔傳送帶10和第五段搓鈔傳送帶11的中軸線方向與第三段搓鈔傳送帶9的中軸線方向各成30度角，且第四段搓鈔傳送帶10和第五段搓鈔傳送帶11相互成八字形；第一段搓鈔傳送帶7的運行速度是第二段搓鈔傳送帶8和運行速度的1.2倍；第二段搓鈔傳送帶8、第三段搓鈔傳送帶9和第六段搓鈔傳送帶12的摩擦粘性大于第一段搓鈔傳送帶7、第四段搓鈔傳送帶10和第五段搓鈔傳送帶11的摩擦粘性。其中，第一段搓鈔傳送帶7、第二段搓鈔傳送帶8和第三段搓鈔傳送帶9的長度為300mm，寬度為170mm；第四段搓鈔傳送帶10和第五段搓鈔傳送帶11的長度為100mm，寬度為170mm；第六段搓鈔傳送帶12長度為60mm，寬度為170mm。

參見圖1、圖2、圖3，與搓鈔區35相連的是導平區36。導平區36由三組導平滾輪組構成。由圖3可見，第一導平滾輪組13為一對帶毛刷滾輪，其運行速度與第六段搓鈔傳送帶12的速度相同；第二導平滾輪組14為一對高速拉鈔滾輪，其運行速度是第一導平滾輪組13運行速度的1.5倍；第三導平滾輪組15為一對帶毛刷滾輪，其運行速度是第二導平滾輪組14運行速度的1.5倍。上述搓鈔區35和導平區36的現有組合，實現紙幣褶皺折角處理過程，可對不同褶皺、折疊、折角等各種復雜形態的紙幣攤平整理，為后續的紙幣識別和分類做好準備。

紙幣褶皺折角處理過程由5個過程組成。

過程1：由第一段搓鈔傳送帶7和第二段搓鈔傳送帶8協作完成。此過程為第1次搓鈔，主要作用和功能是將具有向上褶皺和折疊形態的紙幣搓平。搓鈔原理是依據上下第一段搓鈔傳送帶7和第二段搓鈔傳送帶8之間的速度差和摩擦粘性差實現。當褶皺和折疊形態的紙幣進入時，高速運行的上部分第一段搓鈔傳送帶7可將皺折的紙幣前端搓平，而由于下部分的第二段搓鈔傳送帶8具有較大粘性，已經攤平的紙幣不會再次被搓成卷曲或褶皺形式。

過程2：由第四段搓鈔傳送帶10和第三段搓鈔傳送帶9協作完成。此過程為第2次搓鈔，主要作用和功能是將紙幣前端具有向上折角形態的紙幣搓平。搓鈔原理與第1次搓鈔原理類似。不同之處在于，當第四段搓鈔傳送帶10的運行方向與第三段搓鈔傳送帶9的運行方向成一定角度時，第四段搓鈔傳送帶10可輕松的將折角紙幣搓平。

過程3：由第五段搓鈔傳送帶11和第三段搓鈔傳送帶9協作完成。此過程為第3次搓鈔，主要作用和功能是將具有的折角方向與過程2中相反的紙幣前端向上折角搓平。其原理和過程與過程2類似。

過程4：由第六段搓鈔傳送帶12、第一導平滾輪組13和第二導平滾輪組14協作完成。此過程為第1次攤平。當紙幣經過3個搓平過程之后可保證紙幣前端向上褶皺和折角都已搓平，第1次攤平過程的主要作用和功能則是將紙幣后部具有的向上和向下的褶皺、折疊、折角等形態的紙幣攤平。其攤平原理過程是：當紙幣由第六段搓鈔傳送帶12輸送到第一導平滾輪組13時，紙幣的后半部分處于不受壓迫的自由狀態，方便紙幣的舒張，在低速的第一導平滾輪組13將紙幣傳送到第二導平滾輪組14時，由于第二導平滾輪組14具有更高的運行速度，紙幣將被第二導平滾輪組14夾住往前拉，而此時低速運行的帶毛刷的第一導平滾輪組13具有將紙幣后半部的褶皺、折疊、折角等形態進行順平的作用，使得紙幣后半部分被攤平。

過程5：由第二導平滾輪組14和第三導平滾輪組15協作完成。此過程為第2次攤平，其主要作用和功能是將紙幣前部具有的向下褶皺、折疊、折角等形態的紙幣攤平。其攤平原理過程是：當紙幣由第二導平滾輪組14傳輸到第三導平滾輪組15時，因紙幣被第二導平滾輪組14夾住，所以紙幣速度由第二導平滾輪組14決定，而比第二導平滾輪組14運行速度更高的、帶毛刷的第三導平滾輪組15則可將紙幣前端向下褶皺、折疊、折角等形態的紙幣理順攤平，然后進入下一處理環節。

上述5個紙幣搓平和理順攤平處理過程，系統考慮了紙幣不同形式的不平整狀態，實現了不同褶皺、折疊、折角等各種復雜形態的紙幣攤平整理，為后續的紙幣識別和分類做好準備。

參見圖1、圖2，紙幣攤平整理后進入加熱定型區37。加熱定型區37由捻鈔滾輪組16、加熱電阻17、輾壓傳送帶18組成，其加熱溫度為150-160度。輾壓傳送帶18長100mm、寬170mm。紙幣經過搓鈔和攤平后，經過捻鈔滾輪組16輸送到加熱、輾壓區，經過加熱和輾壓的紙幣具有了穩定的固定的平整形態，可有效防止輾平的紙幣再回復到褶皺狀態。

參見圖1、圖2，紙幣被加熱輾壓定型后進入紙幣輸導區38。紙幣輸導區38由左右兩邊的左段整理傳送帶19和右段整理傳送帶20、以及中間的運輸傳送帶21傳送帶組成，左段整理傳送帶19和右段整理傳送帶20與運輸傳送帶21之間的夾角為30度角。紙幣輸導區38的長350mm，前端寬170mm，后端寬80mm。中間的運輸傳送帶21的長350mm，寬80mm。左段整理傳送帶19和右段整理傳送帶20的長100mm，寬50mm。左段整理傳送帶19和右段整理傳送帶20的外側邊處設有側壁，防止紙幣飛出。左段整理傳送帶19、右段整理傳送帶20和運輸傳送帶21表面光滑，紙幣可在表面順利滑動，處在左段整理傳送帶19和右段整理傳送帶20上面的紙幣在側壁的阻擾作用下，向中間靠攏，最后由運輸傳送帶21輸送到下一環節。

參見圖1、圖2，紙幣進入差速拉距區39，差速拉距區39設計為一個U型結構，U型結構內表面安裝差速傳送帶23，外表面是一塊U型的表面光滑的輸導板22。差速傳送帶23的速度是前一級運輸傳送帶21速度的1.5倍。紙幣通過U型結構時，從上面的“紙幣整理和定型模塊”傳輸到下面的“紙幣識別、分類和清點模塊”。差速拉距區39的目的是拉開前后兩張紙幣的距離，保證識別計數時只對一張紙幣進行處理。

參見圖1、圖2，紙幣由差速拉距區39傳輸落在斜面對齊區40的傾斜布置傳送帶24上。斜面對齊區40的傾斜布置傳送帶24表面非常光滑，紙幣可在上面順利下滑，與底邊對齊。斜面對齊區40的傾斜布置傳送帶24長300mm、寬150，傾斜角為40度，傾斜布置傳送帶24設置于斜面上。此過程可保證紙幣的長邊與底邊對齊、且與下一步紙幣輸送方向平行，從而保證下一步對紙幣長度進行檢測識別的準確度。

參見圖1、圖2、圖4，接下來，紙幣進入紙幣激光檢測識別區41與分類入倉區42。紙幣激光檢測識別區41由光源和光傳感器組成。紙幣上面安裝光信號接收裝置27即光傳感器，紙幣下面安裝激光發射器28即光源，中間開有通光孔26。圖4中，32表示安裝激光發射器28和光信號接收裝置27的支持結構，25表示激光發射器28照出的光線，30表示分類入倉區的傳送帶，傳送帶30由并排的兩段傳送帶組成，并排的兩段傳送帶之間間隙為10mm、傳送帶寬度均為50mm，31表示分類入倉區前端平板。通光孔26的位置位于分類入倉區傳送帶30的兩段傳送帶之間的10mm間隙處，且位于靠近斜面對齊區40的第一個倉門與斜面對齊區40的中間位置。

參見圖1、圖2，分類入倉區42由七個儲幣倉29、七個倉門、傳送帶30以及分類入倉區前端平板31組成。倉門上表面是光滑的面板，紙幣在傳送帶30的帶動下在各個倉門上表面移動，當某個倉門接收到開門指令時，紙幣落入對應的儲幣倉29。傳送帶30與倉門與斜面對齊區40的傾斜布置傳送帶24平行，即存在一個40度傾斜角。

紙幣經過斜面對齊區40對齊之后，傾斜布置傳送帶24直接將紙幣傳輸給分類入倉區42的兩條平行傳送帶30。紙幣在傳送帶30帶動下經過紙幣激光檢測識別區41的通光孔26遮擋激光，使得紙幣上面的光信號接收裝置27接收不到信號。當紙幣通過通光孔26之后，控制器記錄下被遮擋時間，同時已知傳送帶速度即已知紙幣的移動速度，在設定的程序下可計算出紙幣的長度。將檢測的紙幣長度與已有幣種的長度進行對比，從而確定識別通過紙幣的種類，并進行計數。

當紙幣通過時，根據傳送帶速度可計算出紙幣離開激光檢測區到達對應給紙幣種類的紙幣儲存倉的時間，在預設程序控制下對倉門進行延時控制倉門打開，當紙幣落入對應儲幣倉后倉門馬上又恢復到常閉狀態，從而實現紙幣的準確分類入倉。

接上述技術方案，本發明紙幣自動整理分類清點裝置的紙幣檢測控制系統部分主要由電機轉速控制模塊、紙幣尺寸計算識別與計數模塊、錢幣儲幣倉開關控制模塊、單片機主控模塊和電源模塊組成。帶動傳送帶運動的電機轉速控制模塊主要功能是控制傳送帶速度。紙幣尺寸計算識別與計數模塊主要功能是實現對紙幣尺寸的計算，對比現有幣種，實現紙幣識別，同時兼有幣值計數功能。錢幣儲幣倉開關控制模塊主要功能是計算紙幣種類所對應的儲幣倉與檢測區之間的距離，設計對應倉門延時打開和關閉之類。相關信號和處理計算由單片機主控模塊進行，電源模塊為所有電機和控制電路提供電源。

電機轉速控制模塊由轉速檢測和電機驅動兩路組成。工作過程中，轉速傳感器輸出與電機轉速成正比的脈沖信號，該信號通過放大處理后，接入單片機的IO口，單片機通過定時器的計數功能，獲得轉速信號。檢測獲得的轉速與設定值進行比較，根據比較結果相應調整單片機輸出的PWM信號，該信號通過電機驅動芯片，調整電機的轉速，最終使得電機運行于設定值上。

紙幣尺寸計算識別與計數模塊通過光電檢測獲得一定寬度的脈沖信號，該脈沖信號寬度與紙幣尺寸成正比，與傳送帶傳輸速度成反比。脈沖信號通過放大處理后，通過IO為單片機接收，從而獲得紙幣的尺寸信息。

單片機根據檢測得到的紙幣尺寸，判斷當前紙幣的種類和額度，并進行清點計數。同時通過GPIO口輸出相應的電平(高或低)，該電平信號通過放大后，直接控制相應紙幣存儲倉倉門的打開。待紙幣進入存儲倉后倉門關閉。

紙幣檢測控制系統的核心即單片機，可選擇51系列單片機或TI公司的MSP430系列單片機。電源模塊主要通過DC/DC和LDO，將220v轉換成設計所需要的電壓，5V和3.3V。

以上所述僅是本發明的優勢實施方式，應當指出的是，對于技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。