纸币展平分拣计数器

第七届全国机械创新设计大赛作品设计说明书作品名称：纸币展平分拣计数器设计者：沈丰旋、宋远韬、李林恒、杨文豪、任建坤指导老师：曾勇谋、申毅莉参赛单位:梧州学院目录1研究背景及意义........................................................................................................11.1背景.....................................................................................................................11.2国内外研究状态.................................................................................................11.3研究意义.............................................................................................................11.4研究内容、拟解决的问题................................................................................12总体结构的设计........................................................................................................22.1总体设计方案.....................................................................................................22.2进钞机构设计.....................................................................................................22.3展平机构设计.....................................................................................................32.4计数装置设计.....................................................................................................52.5分类机构设计.....................................................................................................62.6收集盒子设计.....................................................................................................72.7电机的选择.........................................................................................................72.8整机结构图.........................................................................................................83控制电路的设计及AVR编程..................................................................................93.1主要电路设计......................................................................................................93.2AVR编程.............................................................................................................94主要创新点..............................................................................................................125作品的推广应用价值及前景..................................................................................126设计总结..................................................................................................................127参考文献..................................................................................................................1311研究背景及意义1.1背景目前在银行柜台和公交车公司经常有大批小面额纸币要清点与计数，小面额纸币纸质轻薄，易皱褶，难平整，需要人工进行清点展平，计数效率和准确率低。银行方面，一些做小本生意的商人每天收到的小面额纸币非常多，当他们拿着这些小面额纸币来存款时对银行无疑是一个难题，由于没有小面额的点钞机，银行窗口的工作人员只能手动清点展平纸币，经常因此耽误银行办理其他业务的时间，大大降低了银行工作的效率。公交公司方面，每天各路公交车收到的小面额纸币也非常之多，公交公司不得不为此成立一个工作间并聘请工人来对每天的收入进行清点展平，因为清点纸币工作强度大、时间长、计数要求高，还存在卫生条件差的问题，所以清点纸币工人并不好招，这对公交公司是一笔巨大的支出。1.2国内外研究状态各国纸币流通在各个国家早已普及，清点分类一直是科研热点。就国外而言，有针对大面额纸币的清点机器，虽然还不能进行分类收集，但在识别速度和清点准确率方面已经非常成功。而在国内，目前对大面额纸币的清点机器已经越来越成熟。在清点速度以及准确防伪上与国外还是有一定差距。同时，在市面上还没有出现针对小面额纸币的清点机构，也没有出现对纸币平整的机器。1.3研究意义随着我国国民经济的发展，市场上的纸币现金流通量不断增长，小面额纸币在市场流通中占了很大的部分。在经济发展中，纸币的清点回收以及再进入市场有着至关重要的作用，加强纸币的流通次数对环境的发展也有很大的促进作用。1.4研究内容、拟解决的问题主要研究针对小面额纸币的展平分拣计数装置。纸币的展平减少了纸币在自动化清点过程中因为褶皱而产生的错误识别，对纸币的流通寿命有一定的加强，也方便了收集纸币。在纸币的分拣计数方面，解决目前市面上因为没有小面额纸币清分机对银行、公交车公司等机构造成的清分费时费力的难题。小面额纸币在生活中使用范围和频率特别的高，在银行以及公交车公司等机构需要针对小面额纸币的展平分拣计数机器，有很大是市场前景。通过该机器可以增加银行的办事效率，减轻公交车公司清点纸币工人的工作强度，对纸币的流通有促进作用，大大减小小面额纸币发行量，节约资源。22总体结构的设计2.1总体设计方案本机针对第四套人民币进行展平、分拣和计数，如表2-1所示。表2-1纸币尺寸规格面值尺寸备注1角115×52第四套人民币5角123×58第四套人民币1元130×63第四套人民币根据上述设计的要求，本机由以下各部分组成：进钞机构：为了便于对纸币进行展平分类计数，把纸币分成单张进入机器中。展平机构：利用带弹力刮片的两个滚筒把钞票的折角刮片。解决了纸币易褶皱，难平整的问题。计数装置：利用纸币通过光电门的时间对纸币长度鉴别达到计数效果。解决人工清点费时费力的问题。分类机构：当光电门鉴别出纸币的类别后，利用继电器控制推拉式电磁铁打开收集盒子的出口，使钞票分类进入不同的盒子。方便收集展平计数后的纸币。收集盒子：分别用于收集清点完毕后的纸币，并在盒子上设计开口方便拿取纸币。根据总体设计，本纸币展平分拣计数器的组成如图2-1所示。图2-1总体设计结构2.2进钞机构设计2.2.1设计方案为了实现机器对纸币进行展平分类计数等的一系列的功能，首先必须有进钞机构，保证能让一叠纸币分成单张进入下一个机构。本机构使用废旧打印机进纸机构进行拆解并加以改装，并加上直流电机调速器、步进电机及凸轮等组成了进3纸机构。2.2.2工作原理以一个直流电机为动力源，利用圆柱展开式直齿轮组做减速装置，带动主动滚轮的运动，主动滚轮连接着一个在弹力作用下紧贴的从动滚轮，主动轮通过摩擦力带动从动轮。机构中加上卡钩卡住一叠纸币，利用弹簧板推动纸币接触主动滚轮，收缩卡钩，主动轮利用摩擦把纸币带入两滚筒间，此时弹簧板立即复位，并用卡沟卡住剩余纸币。保证只有一张纸币进入滚轮中。通过两滚轮的运动把纸币送入展平机构内。2.2.3Pro/E三维建模根据进钞机构的设计方案及主要参数进行三维建模，如图2-2所示。图2-2进纸机构2.3展平机构设计2.3.1设计方案及主要参数使用后的纸币难免都会留下一些折角，人工在对纸币进行清点时往往会忽略一些小的折角，折角长时间不去平整容易造成纸币的缺角破损，让纸币失去流通能力，降低了纸币的使用寿命，带有折角的纸币在包装和存放方面有一定的影响，展平机构能展平纸币的折角，让纸币更易保存，延长纸币的使用寿命。如表2-1所示，设计一个刮平装置内壁。如图2-3所示，半圆轨道长为110MM，宽度为65MM，保证每种纸币能依靠半圆轨道两端的滚轮运送。4图2-3刮平装置内壁根据表2-1数据以及刮平装置内壁，设计了刮片滚筒，刮片滚筒是在滚筒上开槽后放入刮片，并在之间加装弹簧组成，如图2-4所示。图2-4刮片滚筒为了方便支撑固定刮平装置内壁、刮片滚筒、电机以及皮带轮等，设计刮平装置支撑板，让机构固定。由于支撑板通孔与内型腔较多且位置要求精确，所以选用厚度为5mm的亚克力板并用激光切割，保证精度的同时降低加工难度并保证支撑板的刚性。如图2-5为加工支撑板型腔图。图2-5刮平装置支撑板型腔图52.3.2工作原理直流电机通过齿轮传动和皮带传动带动运送纸币的滚轮，当纸币通过第一个滚轮进入内壁轨道时，步进电机带动刮片滚筒正转对一端折角进行刮平，当纸币到达第二个滚轮时，通过光电门的信号检测，控制步进电机反转刮平另一端折角，这时候纸币已经完成其中一面的展平。在该装置后以同样的原理倒置一个相同的装置，用于刮平另一面的折角，从而构成展平机构。2.3.3Pro/E三维建模根据展平机构的设计方案及主要参数进行三维建模，拆除一边支撑板如图2-6所示。图2-6展平机构2.4计数装置设计2.4.1设计方案人工清点纸币劳动强度很大，机器代替人工进行识别计数很大程度上减轻人工清点纸币的强度，省时省力。根据表2-1的数据可知，三种纸币的长度分别相差8mm和7mm，加上纸币剪裁印刷时的误差，三种纸币的相差范围在5-10mm。这就可以纸币通过光电门的时间对纸币长度鉴别达到计数识别的效果。2.4.2工作原理当纸币经过刮平机构后，出口处设计1个光电门，根据纸币运动的速度恒定，通过测量纸币经过所需的时间来确定纸币的长度，从而对纸币进行计数。光电门遮挡的时间变量即为纸币