硬幣計(jì)數(shù)定量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

任少華++楊寶山++施小明

摘 要本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種硬幣計(jì)數(shù)定量打包裝置，由伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，硬幣自動計(jì)數(shù)裝置，硬幣自動分裝定量打包裝置組成。結(jié)構(gòu)簡單，能有效提高硬幣計(jì)數(shù)精度與硬幣分裝效率，可大量節(jié)省人工成本。

【關(guān)鍵詞】硬幣計(jì)數(shù)定量 伺服電機(jī)

少量的硬幣使用在日常生活中帶來方便，但是硬幣的回收，計(jì)數(shù)分裝和打包就非常的麻煩。銀行，超市，娛樂場所等硬幣的收付，清點(diǎn)和包裝的自動化程度很低，基本靠手工操作，難度大，效率低。目前市場上已經(jīng)存在的硬幣處理裝置功能單一，自動化程度低，并且依然需要大量的人工配合才能實(shí)現(xiàn)?；谶@種現(xiàn)狀，本論文研究并實(shí)現(xiàn)了一種硬幣計(jì)數(shù)定量打包裝置，自動化程度高，可以有效的節(jié)省人工成本，提供效率。

1 硬幣計(jì)數(shù)定量打包裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)由伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，硬幣自動計(jì)數(shù)裝置，硬幣自動分裝定量打包裝置組成。硬幣計(jì)數(shù)裝置采用了光纖傳感器和壓力傳感器的雙重控制，確保系統(tǒng)更高的精度。當(dāng)硬幣計(jì)數(shù)裝置計(jì)數(shù)到預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)對伺服電機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動伺服電機(jī)驅(qū)動電路來操控伺服電機(jī)。本系統(tǒng)中使用的是無刷直流伺服電機(jī)，具有體積小，重量輕，響應(yīng)快，慣性小，力矩穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。分裝打包裝置由一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，通過伺服電機(jī)的帶動進(jìn)行工作。

2 硬幣計(jì)數(shù)定量打包裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖2如圖所示，伺服電機(jī)控制系統(tǒng)包括伺服電機(jī)（1），壓力傳感器，光纖傳感器，伺服放大器組成。伺服電機(jī)裝在四角機(jī)架（14）下端，壓力傳感器，光纖傳感器，伺服放大器分別與伺服電機(jī)相連。伺服電機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器依次連接硬幣自動分裝定量打包裝置和硬幣自動計(jì)數(shù)裝置。硬幣自動分裝定量打包裝置包括主動軸（3），軸承座（4）以及軸承，槽輪（12），分度臺（11），收集管（10）拔插以及鎖止環(huán)（13），主動軸下端連接聯(lián)軸器（2），上端連接軸承座和軸承，軸承座和軸承固定到四角機(jī)架上。主動軸中間固定連接拔插及鎖止環(huán)，拔插及鎖止環(huán)與槽輪配合連接構(gòu)成槽輪系統(tǒng)。硬幣自動計(jì)數(shù)裝置包括凸輪（5），拉簧（6），集幣管（8），運(yùn)幣滑塊（9）。凸輪與主動軸連接，并且通過滾輪和運(yùn)幣滑塊連接，運(yùn)幣滑塊與拉簧連接。集幣管底部裝有用于檢測硬幣重量的壓力傳感器，運(yùn)幣滑塊上面通過支座（7）安裝用于硬幣計(jì)數(shù)的光纖傳感器。

3 硬幣計(jì)數(shù)定量打包裝置軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用人機(jī)交互伺服控制系統(tǒng)，凸輪滑塊間歇式硬幣推送裝置，針孔式光纖傳感計(jì)數(shù)器，自帶壓力傳感器的集幣器，槽輪聯(lián)動式分度臺，自動封口包裝硬幣收集管配合實(shí)現(xiàn)。

硬幣完成分類后經(jīng)過滑道依次滑至集幣管，光纖傳感計(jì)數(shù)器和集幣管底部的壓力傳感器先后對硬幣進(jìn)行技術(shù)，反饋檢測數(shù)據(jù)到中央控制器，并且根據(jù)數(shù)據(jù)判斷是否一致，如果不一致則進(jìn)行重新分揀。在傳感器計(jì)數(shù)時(shí)，人機(jī)交互界面會顯示硬幣的數(shù)額。當(dāng)硬幣的數(shù)目和質(zhì)量參數(shù)共同確定硬幣的個(gè)數(shù)達(dá)到用戶的設(shè)定值，伺服電機(jī)驅(qū)動主動軸帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，運(yùn)幣滑塊移動，將定量硬幣送入收集管，運(yùn)幣滑塊推送命令完成后在拉簧的作用下完成復(fù)位，等待下一次循環(huán)命令。同時(shí)安裝在主動軸上的拔插鎖止環(huán)拔動槽輪，驅(qū)動聯(lián)動式分度臺旋轉(zhuǎn)五分之一圈，收集管工作就緒，硬幣掉入收集管，包裝袋受硬幣掉入時(shí)的沖擊自動完成口袋的封合，完成一次硬幣定量打包動作。

4 系統(tǒng)測試

在系統(tǒng)調(diào)試成功之后對系統(tǒng)進(jìn)行了正確性的測試，對硬幣的計(jì)數(shù)定量進(jìn)行了測試。系統(tǒng)分別對100枚，500枚，1000枚硬幣進(jìn)行了預(yù)設(shè)值為10的計(jì)數(shù)定量。結(jié)果如表1所示，系統(tǒng)在100個(gè)，500個(gè)和100個(gè)硬幣的測試表現(xiàn)中，表現(xiàn)穩(wěn)定，沒有任何的錯(cuò)誤。

5 總結(jié)

本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種硬幣計(jì)數(shù)定量打包系統(tǒng)，由伺服電機(jī)系統(tǒng)，硬幣自動計(jì)數(shù)裝置，硬幣自動分裝定量打包裝置組成。本論文闡述了系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)，機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且對系統(tǒng)進(jìn)行了測試，測試結(jié)果反應(yīng)本系統(tǒng)擁有很高的可靠性，計(jì)數(shù)快速，定量準(zhǔn)確，有效的提升了工作效率。同時(shí)本設(shè)計(jì)采用了大量的自動化設(shè)置，降低了人工成本。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

任少華，男，碩士研究生。

楊寶山，男，碩士研究生。

施小明，男，原上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院黨總支書記，現(xiàn)上海理工大學(xué)監(jiān)察處處長。

作者單位

1.上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 上海市 200093

2.上海理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院 上海市 200093

3.上海理工大學(xué) 上海市 200093