點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)走鈔機(jī)構(gòu)測(cè)速穩(wěn)定性研究

劉明等

摘 要： 以廣州康藝9000點(diǎn)鈔機(jī)為研究對(duì)象，搭建一種能清晰顯示走鈔機(jī)構(gòu)的滾輪軸速度試驗(yàn)平臺(tái)。滾輪軸速度是由增量式光電編碼器測(cè)量，邏輯分析儀采集和記錄，Matlab精確繪制。該方法可對(duì)走鈔滾輪軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，并精確顯示放鈔后轉(zhuǎn)速的變化。為達(dá)到高精度測(cè)速目的，通過(guò)設(shè)計(jì)、安裝編碼器固定支架以及采用彈性聯(lián)軸器、三軸微調(diào)平臺(tái)等減振措施來(lái)降低振動(dòng)影響，設(shè)置滾輪組間不同的壓力，顯示過(guò)鈔時(shí)滾輪軸的速度情況，試驗(yàn)結(jié)果清晰顯示出放鈔時(shí)點(diǎn)鈔機(jī)走鈔機(jī)構(gòu)滾輪軸速度明顯下降，并且隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣通過(guò)滾輪組時(shí)滾輪軸的速度陡變也越大。

關(guān)鍵詞： 走鈔機(jī)構(gòu)； 測(cè)速； 試驗(yàn)平臺(tái)； 點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）12?0135?04

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)流通所需的紙幣量在不斷增加，假幣的非法流通也越來(lái)越猖獗，給人們的日常生活乃至中國(guó)的金融市場(chǎng)產(chǎn)生了很不利的影響[1?4]，因此提高現(xiàn)有點(diǎn)鈔機(jī)的鑒偽、走鈔時(shí)的各方面性能勢(shì)在必行[5]。走鈔機(jī)構(gòu)作為點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)機(jī)械部分的核心，是點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)完成紙幣運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵所在[6]。

1 點(diǎn)鈔機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖1所示為點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，進(jìn)鈔捻輪、走鈔滾輪對(duì)組、出鈔滾輪對(duì)組和接鈔葉輪均是通過(guò)軸承與側(cè)板進(jìn)行連接，當(dāng)紙幣放入進(jìn)鈔臺(tái)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)鈔捻輪旋轉(zhuǎn)將紙幣捻入傳到走鈔滾輪對(duì)組和出鈔滾輪對(duì)組，再傳到接鈔葉輪，最后放入接鈔臺(tái)完成紙幣點(diǎn)鈔過(guò)程。

本文試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)速是針對(duì)走鈔滾輪，利用PrOe對(duì)其進(jìn)行三維制圖，如圖2所示。圖2中黑色部分為進(jìn)鈔橡膠捻輪，右下角齒輪為傳動(dòng)齒輪。

當(dāng)點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)工作時(shí)處于高速狀態(tài)，滾輪組的轉(zhuǎn)速對(duì)紙幣在機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著重要影響。本文搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及所得結(jié)論對(duì)于研究紙幣在通過(guò)各個(gè)滾輪組時(shí)的姿態(tài)變化，及點(diǎn)鈔機(jī)的走鈔平穩(wěn)性都是重要的參考依據(jù)。

2 走鈔機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)平臺(tái)的搭建

本試驗(yàn)平臺(tái)采用編碼器作為平臺(tái)速度信號(hào)采集的傳感器，傳感器信號(hào)采集單元由邏輯分析儀執(zhí)行。最后通過(guò)Matlab編程對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理[7?8]。平臺(tái)的工作流程如圖3所示。

平臺(tái)以光電式旋轉(zhuǎn)增量編碼器為基礎(chǔ)，通過(guò)Saleae16邏輯分析儀對(duì)編碼器輸出的需要處理和分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄操作。為了能更準(zhǔn)確地測(cè)得紙幣通過(guò)滾輪對(duì)組時(shí)的轉(zhuǎn)速變化，本文采用彈性聯(lián)軸器微調(diào)平臺(tái)等系列的減震措施來(lái)保證測(cè)速精度。除了選用彈性聯(lián)軸器，采用編碼器固定支架及高精度可調(diào)的平臺(tái)，通過(guò)可調(diào)轉(zhuǎn)臺(tái)的微調(diào)來(lái)保證編碼器的輸入軸與點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)滾輪組輸出軸的基本同軸，因此選用SELN的LD60?LM型XYZR軸微調(diào)平臺(tái)，其可實(shí)現(xiàn)x，y軸的水平方向平移、z軸方向上的豎直平移和z軸的旋轉(zhuǎn)。每個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)都可精確到0.01 mm[9?10]。其完整的安裝圖如圖4所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)方法

通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)速平臺(tái)，可以完成實(shí)時(shí)對(duì)點(diǎn)鈔機(jī)走鈔機(jī)構(gòu)進(jìn)行高精度測(cè)速，并清晰顯示過(guò)鈔時(shí)的速度變化，并設(shè)置在改變滾輪間的壓力，對(duì)走鈔平穩(wěn)性的實(shí)時(shí)顯示。達(dá)到為以后點(diǎn)鈔機(jī)的開(kāi)發(fā)及平穩(wěn)性研究提供直觀的參考數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)基于高精度測(cè)速H38S?6?1000?3?N?24型光電式旋轉(zhuǎn)增量編碼器為基礎(chǔ)，搭建平臺(tái)與安裝精密的XYZR軸微調(diào)平臺(tái)上，使用彈性聯(lián)軸器，已消除不必要的振動(dòng)，在硬件測(cè)速平臺(tái)的基礎(chǔ)上，采用采樣深度深采樣頻率精度高的Saleae16邏輯分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，后導(dǎo)入到Matlab里進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?？梢跃_顯示過(guò)鈔時(shí)滾輪的速度及平穩(wěn)性變化。試驗(yàn)按以下步驟開(kāi)展：

（1） 將微調(diào)平臺(tái)固定于有機(jī)玻璃底板上，光電式編碼器固定到加工好的夾持支架上，并將編碼器和支架一起固定于XYZR軸微調(diào)平臺(tái)，通過(guò)平行尺調(diào)整微調(diào)平臺(tái)x、y、z軸旋轉(zhuǎn)方向上測(cè)微頭旋鈕，保證編碼器輸入軸端面與點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)滾輪組輸出軸端面保持平行，這時(shí)將彈性聯(lián)軸器固定于點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)滾輪組輸出軸上，并通過(guò)微調(diào)平臺(tái)X軸旋鈕將傳感器送入彈性聯(lián)軸器的另一端，并旋轉(zhuǎn)滾輪組觀察彈性聯(lián)軸器是否有明顯形變，如果沒(méi)有則說(shuō)明兩軸基本同軸，并鎖緊各個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的緊定旋鈕。

（2） 實(shí)驗(yàn)電路連接實(shí)物如圖5所示，用12～15 V電源模塊給編碼器供電，在編碼器信號(hào)輸線(xiàn)端與電源間連接500 Ω的上拉電阻，將Saleae16邏輯分析儀黃色、藍(lán)色、綠色探頭分別與編碼器A、B相和點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)對(duì)管信號(hào)線(xiàn)相連。完成電路連接后，接通12 V電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體效果

（3） 通過(guò)Saleae16邏輯分析儀對(duì)滾輪組測(cè)速傳感器信號(hào)進(jìn)行采集，打開(kāi)邏輯分析儀配套軟件Logic 1.18.exe并進(jìn)入設(shè)置界面、采樣頻率、采樣存儲(chǔ)深度等參數(shù)。通道數(shù)目，分別用來(lái)采編碼器A相、B相和點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)對(duì)管信號(hào)，設(shè)置好邏輯分析儀后，對(duì)點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)和傳感器進(jìn)行通電，打開(kāi)點(diǎn)鈔機(jī)設(shè)置常轉(zhuǎn)模式，這時(shí)點(diǎn)邏輯分析儀開(kāi)始鍵，然后向開(kāi)機(jī)狀態(tài)下的點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)進(jìn)鈔臺(tái)放入紙幣，邏輯性分析儀將進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集。采集的信號(hào)波形如圖6所示。

（4） 將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab進(jìn)行處理，在此組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將薄膜壓力傳感器放入走鈔滾輪的主、從動(dòng)輪之間，調(diào)節(jié)不同壓力值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)采集，記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行同樣數(shù)據(jù)處理。

3.2 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)Matlab編寫(xiě)程序?qū)壿嫹治鰞x所采得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪出曲線(xiàn)如圖7所示。從圖中可以看出，紙幣以一定的初速度進(jìn)入走鈔滾輪組，轉(zhuǎn)速發(fā)生陡變，當(dāng)紙幣進(jìn)入滾輪后，由于紙幣速度還未達(dá)到滾輪組轉(zhuǎn)速，滾輪組以一定的加速度驅(qū)動(dòng)紙幣加速，直至紙幣速度與滾輪組速度相同時(shí)，紙幣的速度趨于穩(wěn)定。圖7可整體顯示紙幣過(guò)鈔時(shí)的速度降低情況。圖8中底部分的脈沖波形是滾輪組前紅外對(duì)管信號(hào)，當(dāng)有紙幣通過(guò)紅外對(duì)管時(shí)，對(duì)管就發(fā)出脈沖波形。由圖8可知當(dāng)有紙幣通過(guò)滾輪組時(shí)，滾輪組的轉(zhuǎn)速將發(fā)生陡變，圖8中下凹部分代表3張紙幣分別通過(guò)滾輪組時(shí)滾輪組轉(zhuǎn)速的變化。

進(jìn)一步試驗(yàn)表明，改變滾輪對(duì)組間壓力，得出仿真結(jié)果如圖9所示，當(dāng)滾輪組間壓力非常小的時(shí)候，紙幣通過(guò)滾輪組時(shí)，滾輪組轉(zhuǎn)速幾乎不變，隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣通過(guò)滾輪組時(shí)滾輪組轉(zhuǎn)速發(fā)生陡變?cè)酱?，而由上述可知滾輪組速度的對(duì)紙幣傳輸速度變化趨勢(shì)基本保證一致。由此可知，隨著滾輪組間壓力增大，紙幣在進(jìn)鈔階段，速度陡變也越大。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)采用光電式編碼器測(cè)定走鈔滾輪對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、薄膜壓力傳感器測(cè)定滾輪對(duì)間壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)紙幣通過(guò)滾輪組時(shí)轉(zhuǎn)速變化的定量分析：通過(guò)搭建試驗(yàn)平臺(tái)，采取減振措施，對(duì)點(diǎn)鈔機(jī)的過(guò)鈔過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，清晰顯現(xiàn)過(guò)鈔時(shí)滾輪軸的速度降低情況。通過(guò)設(shè)置滾輪組間不同壓力，顯現(xiàn)過(guò)鈔時(shí)的滾輪軸的速度情況，圖中清晰顯示存在陡變情況，并且隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣在進(jìn)鈔階段，滾輪軸的速度陡變?cè)酱蟆?/p>

注：本文通訊作者為趙祚喜。

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