档案纸扫描设备的结构设计

摘 要 由于社会的快速发展 ,信息科学技术的普遍应用 ,对我国的档案管理工作出 了新要求 ,要求进行档案数字化处理 ,它是信息时代档案管理的重要内容之一 ,是 对档案管理进行的一次先进性革命。而纸质档案数字化是指将以纸质档案为介质 而保存的文件 ,利用扫描仪或者数码相机等数码设备对其进行数字化加工处理 , 将纸质档案保存的文件转化为以磁盘、光盘为载体的数字图像或者数字文本的数 字化过程 ,并且能够被计算机识别。 本课题设计旨在为档案的数字化加工中的 保护文件的前提下，应用现代设计方法、机械原理、机械设计等相关理论，进行档案文件扫描设备的结构方案和整机总体参数的计算；主要对其中的设计送纸机构、吸纸机构、输送机构行详细设计。 在查阅过有关文献和资料之后，对扫描设备的送纸机构、吸纸机构、输送机构有了初步的了解，因此，现在我对掌握的资料进行整理并对未来一段时间的工作作出进一步详细的规划。希望能通过自己和老师的共同努力下，为自己的四年大学学习交出一份完美的毕业答卷。 关键词：自动化；数 字化；精密机械 第一章 绪论 言 由于社会的快速发展 ,信息科学技术的普遍应用 ,对我国的档案管理工作提 出了新要求 ,要求进行档案数字化处理 ,它是信息时代档案管理的重要内容之一 , 是对档案管理进行的一次先进性革命。而纸质档案数字化是指将以纸质档案为介 质而保存的文件 ,利用扫描仪或者数码相机等数码设备对其进行数字化加工处理 将纸质档案保存的文件转化为以磁盘、光盘为载体的数字图像或者数字文本的数 字化过程 ,并且能够被计算机识别。随着我国信息化建设速度的不断提高，信息 管理工作渗透到各领域及各行业，随之而来的是大量纸张信息采集的“瓶颈”问 题日趋突出，如国家的大型普查工作、国家考试、医疗档案、各种票据等等均存 在纸质介质信息电子化问题。如何快速、准确、安全的获取数据及图像信息，使 纸质文档电子化、数字化，已成为提高信息管理水平的关键因素之一。纸质文档 电子化工程已成为社会函需解决的难题。以近几年国家大力推行各种考试网上阅 卷为例，如何将大量纸张试卷在短期内高速、准确、安全的扫描，如何对海量数 据信息进 行有效采集和处理的问题显得尤为突出 。 要机械结构分析 档案纸扫描设备 的基本功能是在信息卡逐张依次通过静止的信息采集处理装置过程中实现图像信息的采集和处理工作。由于其处于高端信息处理机型，所以功能模块必须有自动进纸仓、纸张单、双张控制装置、纸张输送装置、信息采集处理装置、纸张自动接收装置。此外根据对走纸过程和识别处理中出现的错误做出不同处理，还设有两个出错处理纸仓和大容量的自动接纸装置。为解决高速并行处理的问题，要求送纸通道较长以便实现处理数据缓冲。要实现 幅面高速双面图像功能，而且纸张原有的排放次序不能被打乱。 系统设计充分考虑到高速、多种幅面 ,多种纸张厚度、防纸张拉伸 、扭偏的需求，采用先进机械设计理念，并结合实际创造了多种机械部件结构，保证了整机运行的稳定可靠性。 章小结 促进图像扫描、处理技术的进步，通过更可靠的设计与技术、以更合理的设备价格来实现快速、高效的纸张扫描、识别和处理，从而推动民族科学技术的进步创新，推进我国相关行业的信息化进程。正是我们所研究的课题的方向。 第二章 总体思路和技术要求 课题的需求分析 档案纸扫描设备是面向行业类的高端产品，不仅要求在扫描速度、图像处理功能上技高一筹，而且还要满足不同领域的应用，符合不同应用环境的应用需求。因此，首先分析相关要求，明确要研究的主要技术，进而提出解决问题的思路、方案。 智能高速扫描设备是针对大规模图像数据采集与处理市场进行产品研制的。 市场需求为速度要求很高，同时要求对图像进行实时处理，数据安全性要求高，纸张规格复杂，成本控制相比要求较低，其主要需求包括以下几个方面 : (1)整个系统的可靠性 :硬件系统和软件系统都必须具有极高的可靠性； (2)可靠的纸张分离技术 :高效控制重张进纸，保证每次单张送进； (3)对纸张较高的适应性 :不同尺寸、质地、厚度的纸张在各种应用环境 (如干燥、潮湿等 )中 :均能实现高速、平稳、可靠传送； (4)设备良好的人性化、易用性； (5)耐用性 :主要部件寿命不低于一千万张，易损部件 (进纸模块和分纸模块 )寿命不低于 100万张； (6)高品质的图像扫描和处理功能； 课题的总体思路 考虑采用以下方案 :综合运用高速图像传感器技术、智能识别技术、图像处理技术、精密机械设计等技术，研究开发具有集高速图像扫描、为一体的 ，具有档案双面扫描阅读、智能识别、图像处理、图像信息加密、自动读卡、自动分拣等功能的高端高速智能扫描设备。 在整个系统结构中，整个设备分为机械系统及控制、图像扫描、结果输出等部分。 纸质文档在录入控制和机械控制机构的操纵下，由入纸仓进入走纸通道，并通过高速光电传感器进行高速数据采集，得到原始图像信息 ;最后将纸质文档送入输出纸仓，并通过千兆网口将结果数据传输到计算机中。 要技术指标 主要性能技术指标 : (1)送纸方式 :全自动 (2)进纸仓 :1000 张 (70克 )容量的自动升降进纸仓 (用户可任意定义纸仓容量 ) (3)接纸仓 :一个 1000张容量的自动升降接纸仓 两个 200张固定容量的分拣接纸仓 (三个接纸仓用户可选择设定功能 ) (4)扫描幅面 :最小 :14810最大 :210975)扫描传感器 :双面高速 (6)光源 :R, G, B, 种任意选取 ; (7)图像分辨率 :滤色灰度 :100 200 4004位真彩 :100 2008)阅读速度 :100度， 面， 180张 /分 1度， 面， 240张 /分 (9)输出图像格式 : (10)双张率 : 5*1011)卡纸率 : 2*1012)显示 :摸显示器屏 ; (13)接口 :千兆以太网络 ; (14)电气要求 :交流 22050 (15)工作温度 :摄氏 15(华氏 599560) (16)工作湿度 :15%一 76%章小结 本章阐述了本课题的总体设计思路与主要技术指标，为接下来的设计提供了具体依据。 第三章 总体结构设计 计思路 档案纸扫描设备 的基本功能是在信息卡逐张依次通过静止的信息采集处理装置过程中实现 于其处于高端信息处理机型，所以功能模块必须有自动进纸仓、纸张单、双张控制装置、纸张输送装置、信息采集处理装置、纸张自动接收装置。此外根据对走纸过程和识别处理中出现的错误做出不同处理，还设有两个出错处理纸仓和大容量的自动接纸装置。为解决高速并行处理的问题，要求送纸通道较长以便实现处理数据缓冲。要实现 且纸张原有的排放次序不能被打乱。 系统设计充分考虑到高速、多种幅面 ,多种纸张厚度、防纸张拉伸、扭偏的需求，采用先进机械设计理念，并结 合实际创造了多种机械部件结构，保证了整机运行的稳定可靠性。 在满足机器功能的前提下，综合考虑工作可靠性、结构复杂程度、加工工艺性、使用及维护的便利程度等因素，在结构设计上充分做到结构紧凑，调试简单，机械系统结构可分为以下几个功能模块 : (1)进纸仓部分 (2)搓纸及双张控制部分 (3)送纸传输部分 (4)图象扫描部分 (5)回转纸路部分 (6)纸路分拣部分 (7)接纸仓部分 接纸仓部分又包括出正确接纸仓和两个可分拣的错误接纸仓。 (8)传感器采集及控制部分 机械系统结构采用全开放模块化设计，各功能模块之间既相互独立又有机组结合成为一体，它们之间的布局和关系如图 3 图 各主要功能模块主要作用 : (1)进纸仓部分 满足纸张大小的多样性和纸张容量多样的要求，自动实现升降 (2)搓纸及双张控制部分 搓纸部分及双张控制部分将进纸仓里的纸张顺畅、可靠的送给并 有效的控制重张、连张进纸情况。 (3)送纸传输部分 将送纸通道中的纸张平稳、顺畅的传送。 (4)图象扫描部分 对纸张的双面图像信息进行扫描、采集与传输。 (5)回转纸路部分 将纸张回转，不打乱原纸张排列顺序，缩减机器空间。 (6)纸路分拣部分 根据每张纸张的处理结果进行判断，决定每张纸张进入的接纸仓通道。 (7)接纸仓部分 满足纸张大小的多样性和纸张容量多样的要求，将进入接纸仓部分的纸张平稳、整齐的排放、堆收。其中固定接纸仓 1 和固定接纸仓 2可以根据用户自己定义错误类型。自动接纸仓实现自动感应升降接纸，同时又保持上表面接纸的高度。 (8)传感器检测及控制部分 实时监测各个功能模块的运行状态，为相关功能模块提供动作控制标准和依据，控制整个机器系统总体功能的顺利实施 。 键参数的确定 (1)纸仓行程的确定 进纸容量以 70g/ 纸张为基准，其厚度为 0.1 1000 张纸张总厚度为1虑实际纸张间的间隙及调节余量，确定设计有效行程为 110 (2)自动纸仓电机参数的确定 承载最大纸张尺寸为 10 297面，最大纸仓载荷即承载最大纸张容量时，纸张的质量 70 1000 撑附件质量 质量 m = 电机扭矩 T=x 9.8 x 00=际选用电机轴输出扭矩 T =m (3)送纸传输部分电机参数的确定 当设备以 100 即 纸传输速度最快。图像传感器扫描速度为 122微秒 /每行，则纸张每行进一英寸距离所需时间 t=1222200s =纸电机最快速度 mm/s 转速 n=( r/用电机额定转矩 m，最大转矩 0. 95N m，额定转速 3000 (4)送纸通道有效行程的确定 从出扫描传感器至图象数据处理完，所需最长时间为 350此其间纸张所走过路程 保证分纸机构有足够反应时间 66张纸张间的间隔 66隔 总行 际设计有效总行程 L=1075以满足要求。 械系统动力源和传动的选取 (1)自动进纸仓部分 作为承载纸张的平台的自动进纸仓，在设计上为满足大容量纸仓要求，考虑到设计、加工成本和控制难易程度因素，动力选用一直流减速电机来实现进纸仓升降动作。传动采用同步带轮 +高强度同步带传动。 (2)送纸传动部分 送纸传动部分主要考虑以下因素 : (a)不同的分辨率，多种扫描速度多种变化的要求 ; (b)各个扫描分辨率上，速度运转平稳，速度恒定的要求 ; (C)频繁的快速启动、快速停止，突然变速的要求 (d)各转动轮组中心距较大，整个机械系统传动路线较长 基于以上考虑，选用两个交流伺服电机作为主传动系统动力源。 在动力传递方面，选用精密同步带轮 +精密微型同步带传动。该传动方式传动比准确，噪音低、传动效率高，传动链简单而且加工精度低、安装和调试要求低。 (3)搓纸系统 由于搓纸是间歇性动作，为达到搓纸与送纸速度最佳匹配，搓纸动作的动力采用与送纸传动系统中的一个伺服电机同一动力，它们之间的动力通过一电磁离合器来实现衔接。根据需要通过控制电磁离合 器的吸合和断开动作来控制搓纸的时间和长短。传动采用同步带传动 +齿轮传动。 (4)重张分离部分 阻尼轮动力电机采用一微型直流电数电机，压力调节电机选用一微型步进电机。相关传动采用齿轮传动。 (5)纸路分拣部分 采用一微型步进电机来实现三个接纸仓的任意状态的停留和快速、准确位置 切换。传动采用同步带传动。 (6)自动接纸仓部分 因结构设计与自动进纸仓部分相同，所以动力源和传动与自动进纸仓部分的相同，以简化设计，节约采购成本。 械系统结构原理 图 3 图中 :1 进纸 仓， 2 搓纸轮， 3 分纸轮， 4 阻尼轮， 5 送纸轮， 6 图象扫描部分， 7 回转纸路部分， 8 纸路分拣部分， 9 出错接纸仓 1,10 出错接纸仓 2, 12 正确接纸仓部分， 进纸仓下限位开关， 正确接纸仓下限位开关， 进纸仓有无纸传感器， 搓纸上限位传感器 双张判断传感器， 图像扫描开始传感器， 图像扫描结束传感器， 纸道检测传感器， 回转纸道检测传感器， 回程纸道检测传感器， 正确接纸仓有无纸传感器， 正确接纸仓接纸高度检测传感器。 原理图 3 进纸仓升降电机， 阻尼轮动力电机， 阻尼轮压力调节电机，送纸动力电机 1, 送纸动力电机 2， 纸路分拣动力电机， 正确接纸仓升降电机， 搓纸压力调节电机。 图 3 图 33. 5 本章小结 智能高速扫描设备是在信息卡逐张依次通过静止的信息采集处理装置实现采集和处理工作。对走纸过程和识别处理中出现的错误做出不同处理。解决高速并行处理的问题，而且纸张原有的排放次序不被打乱。 在满足机器功能的前提下，综合考虑工作可靠性、结构复杂程度、加工工艺性、使用及维护的便利程度等因素，在结构设计上充分做到结构紧凑，调试简单。以高速、智能、稳定为出发点，综合运用多学科技术，对高速扫描系统整体思路、方案设计进行设计、完成了功能模块的划分，从整体对系统进行了规划，为下一步详细的阐述做了铺垫。 第 4 章机械系统关键模块详细设计 纸仓部分 纸仓部分方案设计 进纸仓有如下两个方案可选 : 方案一 :旋转式进纸仓 图 4如图 4示，旋转式进纸仓，这种方案优点是结构简单。存在问题有以下几点 : (1)每张进纸的角度都受到放入进纸托板中的纸张的多少和所处的位置的影响，大容量放纸容易出现进纸不畅、打滑和歪斜现象 1710 (2)受进纸的影响不能在长度空间内实现压缩设计。 (3)纸仓容量通常在 200张 (80g/内，不适合作为大容量进纸仓方案。 方案二 :平行升降式进纸仓 图 4 如图 4行升降式进纸仓，这种方案较方案一设计结构稍复杂些。 此方案优点是 : (1)每张进纸的状态不受放入进纸托板中的纸张的大小、多少及所处的位置 没有影响，对纸张的适应性强，进纸的效果较方案一较好， 8 0 (2)利于实现小空间设计，缩小机器体积。 (3)适合作为大批次、大容量进纸仓。 方案的确定 :作为公司高端机型，主要面向的客户是数据处理相对集中、数据处理规模大，扫描任务繁重，扫描实时处理时间要求较短的场合 (例如各种大型考试中 )，注重速度、质量和效率。要求进纸仓容量大，性能稳定。考虑上述因素，比较两个方案，最终选用了方案二。 在方案二的基础上进一步细化、完善设计方案，最终设计了自动馈纸升降式进纸仓。这种进纸仓容量为 1000张 (80g/，可以满足大容量、多批次文档扫描处理的要求。 动馈纸升降式进纸仓的详细设计 如图 4动馈纸进纸仓的结构原理图。 图 4图中 :1 进纸仓板， 2 导套， 3 滑柱， 4 升降电机， 5 传动带， 第 4 章机械系统关键模块详细设计 6 传动轮， 7 弹性元件， 8 搓纸轮， 9 上限位传感器， 10 有无纸传感器， 11 下限位传感器 主要部件的功能 (1)升降电机 :为整个进纸仓提供上升或下降动力 (2)传动轮和传动带 :将电机动力传递到进纸仓板 (3)导套和滑柱 :为进纸仓上下升降提供导向 (4)有无纸传感器 :检测进纸盘有无纸张放入 (5)上限位传感器 :进纸仓上升的最高位置检测传感器 (6)下限位传感器 :进纸仓下降的最低位置检测传感器 进纸仓的自动升降和自动馈纸功能原理如下 : 进纸仓板的上升位置受上限位传感器和搓纸轮位置的控制。在纸仓处于无纸且最大纸仓深 度设置状态下，当纸仓下降至下限位传感器“ 态时，纸仓电机停止 ;当有无纸传感器处于“ 态，系统检测到进纸仓有纸，主机发出命令，升降电机起动，拖动纸仓板上升 ;当升至进纸仓板上表面的纸张将搓纸轮托起至搓纸平面时，上限位传感器处于“ 态，主机反馈给升降电机停止命令，纸仓维持在搓纸高度 ;正常走纸时，随着进纸仓中的纸张逐张依次被送出， 上表面的纸张高度逐渐降低，搓纸轮随之下降，当下降至最低允许搓纸平面时，上限位传感器处于“ 态，升降电机再次起动，将纸仓再次抬至上限位传感器处于“ 态， 升降电机停止，维持搓纸正常高度。这样不断反复上述动作，从而实现搓纸上表面的相对恒定和纸仓的自动馈给。当进纸仓板上的纸全部被送出时，有无纸传感器处于“ 态，进纸仓逐渐下降至最低位置，下限位传感器处于“ 态，升降电机停止。 纸仓的自动升降和自动馈纸功能目的是保证每张入纸的进纸摩擦力都保持一致，实现纸张的自动供给和最佳的进纸效果，以有利于后工序的纸张处理和传输。 应用中，用户可以根据自己实际使用批次容量的需要在 1001000 张之间任意设定进纸仓容量，最大程度上方便用户使用。 纸及重张分离机构 在实际应用中，由于每批量的纸张文档的新旧、表面质量、重量、尺寸以及纸张之间的压粘情况都存在差异，这就要求此类设备对处理纸张的适应性更高。 然而，几乎所有类似纸张文档处理设备对使用的纸张都有严格的的限定，只能处理所要求的类型的纸张，而处理实际中的非常尺寸及较差表面质量的纸张都不理想。这种不足，限制了纸张处理设备的实际应用效果和范围。 现有的固定接触压力式的纸张分离结构，由于送纸轮与分纸轮始终保持接触，在搓纸轮和送纸轮失去主动力时，分纸轮会一直对纸张前进造成一定的阻 力，不但影响送纸的稳定，而且加速了送纸轮与分纸轮的磨损，由于磨损，送纸轮与分纸轮对纸张的分纸摩擦力实际处于不断减小的动态状态，在使用寿命的后半期，由于磨损严重，导致重张进纸频繁，进纸故障增加， 人工干预增加，将低了工作效率。作为系统定位是讲求速度、质量和效率，要求系统可靠性高，性能稳定。考虑上述因素，针对现有技术的不足，在搓纸及重张分离机构进行详尽去分析的基础上，对方案进行改进、细化，设计开发了一种性能优异、应用更广泛的搓纸及纸 张分离机构。 因搓纸机构和重张分离机构关系密切密不可分，所以先分别介绍搓纸机构和重张分离机构初步方案，再将两者连在一起详细介绍。 纸机构方案 搓纸部分作用是将纸张高速、可靠的搓入，它是是影响高速扫描设备性能的关键因素之一。有两种搓纸机构初步方案可选 : 方案一 :固定搓纸轮方式 如图 4定搓纸轮方式。这种方案优点是结构简单。缺点是 : (1)由于搓纸轮位置固定，使得搓纸压力不容易控制。 (2)对纸张的适应性较差。 图 4方案二 :浮动式搓纸轮方式 如图 4动式搓纸轮方式。这种方案与方案一相比较，优点是 : (1)搓纸压力容易控制。 (2)对纸张的适应性强，搓纸效果较好。 图 4考虑到实践中每批次扫描纸张的新旧、表面褶皱情况、重量、尺寸以及纸张之间的压实情况都有差异，为提高对纸张的适应性，搓纸部分采用了方案二。 张分离机构方案 重张分离机构的功能是将纸张文档逐张依次送入下一道工序，并能有效防止重张、连张进纸。 重张分离机构设计有以下三个方案。 方案一 :分离垫方式 图 4如图 4种方式包括送纸轮和分纸垫。送纸轮轴心位置固定，分纸垫为弹性浮动部件，分纸垫与送纸轮之间保持弹性接触。这种方式虽结构简单但分离垫容易磨损，配件使用寿命较短而且纸张分离性能可靠性一般，适用于70g/50 留 纸张，常用于小型化办公设备对纸张的重张要求不严的场合， 如打印机、复印机进纸结构中。 方案二 :梳子牙分离方式 图 4如图 4这种方式包括送纸轮和分纸轮，两轮均为梳子牙结构且转动方向相反。从横向看送纸轮和分 纸轮之间没有间隙，不过从顺着轮子梳子牙方向看，两轮之间相互交错嵌入而又互不接触。纸张从两轮形成的波状间隙中穿过 。 这种方式对于这种方式需要调节两轮之间的距离来适应对于不同厚度的纸张，此外对于 60 g/常由于纸张在通过两轮之间的间隙时变形过大，容易发生纸张前沿撕裂或破损的情况，从而导致原始纸张文档的损坏和扫描故障。此外扫描过程中送纸轮和分纸轮之间的间隙是固定不变的，若扫描不同厚度的纸张需要调节两轮之间的间隙，所以不适合不同厚度的纸张混合扫描。 方案三 :摩擦转轮分离方式 图 4如图 4种方式包括送纸轮和分纸轮，两轮保持弹性接触且转动方向相反。这种结构中，因为送纸轮的摩擦系数大于分纸轮的摩擦系数，所以如果只有一张纸时，虽然下面的分纸轮有将纸张向后搓动退回去的趋势，但仍可沿送纸方向被送进。如果有两张纸被送进，由于两纸张之间的摩擦系数小于送纸轮和分纸轮对纸张的摩擦系数，所以下面的第二性张纸被分纸轮送回，而上面的纸张被送纸轮继续送进。由于两轮之间保持弹性接触，所以当不同厚度纸张文档资料 混 合扫描时，两轮间的间隙能够自动调节以适应不同厚度的纸张。 这种方式对于不需要调节两轮之间的距离就可以适应不同厚度的纸张，所以人工干预较少，而且不论较薄的纸张还是较厚的纸张，纸张分离性能都有良好的表现。 比较以上三个方案，最终选用了方案三。 纸及重张分离机构的详细设计 下面介绍搓纸及重张分离机构的详细设计。 纸及重张分离机构的工作原理 在下面的分析模型中，当表面的纸张被搓纸轮拾起、送进，并且分纸轮和阻尼轮被系统配置，各种参数设置与实际情况比较符合时，单张进纸 和防止多张是可能的。也就是说，通过调节搓纸轮的压力和分纸轮和阻尼轮之间的压力，可以优化分纸轮和阻尼轮的纸张分离效果。如图 4 图 4图中 4 分纸轮 5 阻尼轮 阻尼轮的压力 T 阻尼轮的设定转距 r 阻尼轮的半径 0 在这种情况下， T， r，。 0表示常数。 当在分纸轮和阻尼轮之间没有纸张时，阻尼轮与分纸轮接触在一起转动，阻尼轮沿实线显示的相反方向一逆时针转动。由分纸轮带动阻尼轮转动的力量 F=0 T/r;，可获得下面公式 (4 (1/0)(T/r) (4 图 4图 4，当在分纸轮和阻尼轮之间只有一纸张时的，假设 :(1)在分纸轮和纸张之间没有动力传递损耗， 送进力量被应用于纸张。 (2)在阻尼轮和纸张之间也没有动力传递损耗，并且阻尼轮与分纸轮一起转动送进纸张。在这种情况下，当在阻尼轮和纸张之间的摩擦系数是 2，则有 2。所以，可获得下面公式(4 (1/2)(T/r) (4而且，当传送力量为允许分纸轮传送纸张时， 分纸轮的传送力量， 搓纸轮的传送力量， 是由搓纸轮压力施加给纸张之间的摩擦力，并且 由第一张纸张重量产生的纸张之间的摩擦力，从而可获得以下公式。 述不等式可写为下面公式 (4 (1/1)(T /r)+(1/1） （ pm (4式中 ,1 在分纸轮和纸张之间的摩擦系数 ; 2 在阻尼轮和纸张之间的摩擦系数 ; 4 在搓纸轮和纸张之间的摩擦系数 ; p 在纸张之间的摩擦系数 : m 单张纸张的重量 : 搓纸轮压力施加给纸张之间的摩擦力 ; 图 4图 4，当在分纸轮和阻尼轮之间有二纸张时，在阻尼轮作用在纸张上的反转摩擦力的作用下，与阻尼轮接触的纸张被送回进纸仓方向。假设， 由搓纸轮压力施加产生的纸张之间的摩擦力 ;由第一张纸张重量产生的纸张之间的摩擦力 ;阻尼轮的回转力量 ;由搓纸轮压力产生的纸张之间的摩擦力 ;并且 因纸张重量在第二纸张和第三纸张之间的产生的摩擦力，从图 4 6+9+且，当 p， p,到以下公式 (4 (1/(T/r)-(2m) (4从上面公式看，阻尼轮对分纸轮施加的力量 式 (4 (4数值中的大值被确定为最低数值。而且，因为公式 (4 (4不平等使用 可变的数值，例如在公式 (4 (4阻尼轮的设定转距和使用的纸张的摩擦系数为被替代，限定了 此，搓纸轮的纸张进给和分纸轮和阻尼轮之间的纸张分离的优化条件可以由阻尼轮的压力 纸轮的压力 来代表，如图 4 图 4之间大小对应关系直接影响双张分离效果的好坏。图 4示了 T 的大小对纸张分离效果的影响关系。图中可以看出纸张分离效果可分为三个区域 :滑行区、正常分纸区、重张进纸区。通过正确配置阻尼轮的压力和扭矩可以优化分纸效果。正常分纸区是最佳使用区域。 图 4大小关系对双张分离效果的影响 纸及重张分离机构的组成 如图 4示，这种纸张进给及重张分离控制机构，包括搓纸机构、搓纸压力调节机构、重张分离控制机构和手工送纸调节机构。 图 4图中 :1 纸张， 2 进纸仓托板， 3 搓纸轮， 4 送纸轮， 5 分纸轮， 6支架， 7 扭簧， 8 电机 a, 9 偏心轮 a, 14 压柱， 11 扭簧轴心， 12 齿轮 a， 13 齿轮 b, 14 齿轮。， 15 搓纸轮轴， 16 支座， 17 分纸轮轴， 18 转动轴心 19 电机 b, 20 拉簧，21 挂孔， 22 偏心轮 b, 23 挂柱， 24 弹性压片， 25 凸轮， 26 凸轮轴， 27 传送轮组， 28 传感器， 29 离合器， 扭簧 7的初始位置， 扭簧在 压力调节动作时的位置， 扭簧在压力释放时的位置 搓纸机构包括搓纸轮、离合器、搓纸轮轴、齿轮 a、齿轮 b、齿轮 架右端为可转动支承 ;内置离合器的搓纸轮通过搓纸轮轴与支架祸合 ;齿轮 齿轮 c，齿轮 b、齿轮 纸轮由柔软、高摩擦系数的橡胶材料制造，这样可获得较大的搓纸摩擦力。 搓纸压力调节机构包括扭簧、电机 a。扭簧一端压在支架上表面上，另一端压在偏心轮 心轮 重张分离控制机构包送纸轮、分 纸轮、支座、拉簧、电机 b。 送纸轮固定在可摆动的支架上，由齿轮 与搓纸轮同时使用搓纸电机。送纸轮与分纸轮上下相对，转向相反，两者之间保持一定压力的弹性接触。拉簧一端挂在支座的挂点上，另一端与和电机 手工送纸调节机构是一个可手工转动凸轮，该凸轮与支座连接。 4. 2. 3. 3 搓纸及重张分离机构的工作过程 (1)正常搓纸动作过程 搓纸动作开始时，动力经齿轮。，齿轮 b、齿轮 a 传递，因离合器处于 合器带动搓纸轮转动，进行搓纸动作 ;搓纸动作完成时，离合器处于 纸轮处于自由状态，可在运动纸张的拖动下，沿原进纸方向绕搓纸轮轴继续转动，以减小对纸张运行中的阻力。 (2)搓纸压力的释放过程 (a)搓纸压力释放过程 (b)搓纸压力恢复过程 图 4复过程 如图 4的 (a), (b)所示，每次搓纸动作完成后，电机 a (8)都要反向启动，使扭簧从 当前的 (置 (备注 :转至(置，使失去主动力的搓纸轮 (3)压力降低到最小值，使搓纸轮对仍再行进中的纸张的压力阻力降低到最小值，从而将搓纸压力释放这是搓纸压力释放的过程。当接到下一次搓纸命令后，电机 扭簧从当前的 (置转至 (置，维持上次的搓纸压力，保证搓纸时的压力恒定，这是压力恢复过程。每次搓纸，都要完成这两个调节过程，而且这两个调节过程都由控制系统自动跟踪完成。 (3)搓纸压力调节过程 : 在搓纸轮正常工作寿命时间内，对于搓纸过程中遇到的搓纸打滑甚至搓不动纸的情况，只有通过调节搓纸压力达到提高搓纸摩擦力的目的。 如图 4a), (b)所示，搓纸压力调节过程为 :当电机 心轮 时扭簧由原来的 (位置 (图中虚线所示 )转到 (置，从而引起扭簧扭力增加，实现调大搓纸轮压力的目的。反之，也可将搓纸压力调小。控制系统会记忆当前的搓纸压力，当不需压力调节时，每次的搓纸压力保持不变。 (4)重张分纸压力释放过程 在完成搓 纸动作后，且传感器未检测到重前提下，控制系统启动电机 b，调小拉簧拉力，使送纸轮与分纸轮间的接触压力变小，在下次接到搓纸指令时，反向启动电机 b，使拉簧恢复原来的拉力，维持原来正常的重张分离压力。这是分纸压力释放过程。 图 4这样做目的在于，当搓纸轮和送纸轮失去主动力时，降低因分纸轮与送纸轮始终保持接触而对纸张前进造成的阻力，降低零件的磨损。 (5)重张分离分纸压力调节过程 当重张被传感器检测到发生重张达到设定频率时，通 过调节电机 起拉簧拉力的变大或变小，从而调节送纸轮与分纸轮间的接触压力，达到调节两轮分张摩擦力大小的目的，提高分纸效果 . 其动作过程与上述分纸压力释放过程类似。 (6)手工送纸调节过程 如图 4于满足手工单张送入纸张进行处理的情况需求。手动送纸时，拨动凸轮，凸轮将支承架下压至最低点，并处于锁紧状态，使得分纸轮与送纸轮完全脱离，便于手工单张送纸。 图 4工送纸调节机构动作示意图 这种搓纸及重张分离机构方案具有以下几个特点 : a)纸张进纸速度稳定性好 ; b)纸张重张分离可靠性高 ; c)各种纸张的适应性强，可自动适应不同的厚度、质地的纸张， 达到良好的走纸效果 ; d)机器零部件的使用寿命长、系统维护费用低。 纸传输部分 纸张传输过程中要实现自动校正，自动机械纠正偏斜的目的，减少卡纸故障几率，提高整机识别、处理速度。 纸张自动偏斜校正原理 : 如图 4示，送纸轮与压纸轮成对布置使用。送纸轮为主动轮，为弹性橡胶锥形结构，固定于送纸轮轴上。压纸轮为被动轮，由硬度较大的 金属材质制成。 送纸轮与压纸轮满足以下安装条件 : arl+ (4式 (4 a 送纸轮与压纸轮之间的中心距离 送纸轮的最大半径 压纸轮的半径 图 4图 4偏结构图 图 4在两轮接触曲面处，送纸轮被压纸轮挤压变形，由于送纸轮为弹性锥形结构，在同一接触线上，送纸轮各点变形程度不一样，大端变形大，小端变形小。当两轮转动，纸张从两轮中间通过时，送纸轮除给纸张向前的作用力 ，还给纸张一轴向作用力 得纸张在行进过程中逐渐向基准板贴近，由于纸张本身具有一定的挺立，受基准板的阻挡在行进过程中伴有旋转运动，在到达下一图像扫描单元前，最终贴紧基准板继续前进，从而达到送纸纠偏目的。 纸张纠偏过程，如图 4 图 4图 形纸路设计 系统采用了 U 形回转纸路设计，这样做的目的在于 : a)与直通式纸路相比，缩短了