（机械电子工程专业论文）硬币鉴伪方法与自动包装设备的技术方案设计.pdf

华北电力大学 ( 北京)硕十学位论文摘要 本文研究了硬币自动包装设备的技术方案与硬 币鉴伪方法 。通过对国内外先进硬币 包卷设备原理的分析，并结合国内用户的使用环境及使用要求，开发基于电 磁检测的硬 币鉴伪技术 ，并设计相应的谐振电路。可根据硬币材质的差别实现可靠的动态检测鉴伪。本文通过对硬 币包装的方法及其工作流程的分析研究，设计了机电一休化硬币自 动包装设备的系统构成方案，主要包括:执行机构方案、适应不同币种的精密调整机械手、 自动夹持和传动系统方案、动作的总体控制方案 。在此基础上，本文讨论了包装机各主要部件的设计问题，给 出单片机控制的包装工作流程。为进一步研制具有硬 币的自动计数、鉴伪、和包卷等功能的多功能包装机打下了基础 。关键词:电磁检测，硬币鉴伪方法，白动包装技术abstract t h e m a i n t o p i c o f t h i s p a p e r i s a b o u t t e c h n o - s c h e m e d e s i g n o f a u t o m a t i c c o i nw r a p p i n g ma c h i n e a n d t h e me t h o d s o f i d e n t i f y i n g f a l s e c o i n s . a c c o r d i n g t o a n a l y z i n gme c h a n i s m o f a d v a n c e d s y s t e m a t h o me a n d a b o a r d , t h e n c o mb i n i n g t h e s e r v i c e s i t u a t i o na n d r e q u i r e m e n t o f d o me s t i c u s e r s , a n i n t e g r a t e d e s i g n m e t h o d i s o f f e r e d . t h e p a p e rf o c u s e d o n s t u d y i n g c o i n i d e n t i f i c a t i o n t e s t i n g t e c h n o l o g y b a s e d o n e l e c t r o m a g n e t i c s ,a n d d e s i g n i n g c o r r e s p o n d i n g s y n t o n y c i r c u i t t o f o u n d a r e l i a b l e d y n a m i c t e c h n i q u e t od is t in g u is h f a ls e c o i n s a c c o r d i n g t o th e d if f e r e n c e o f th e m a te r ia l . t h e p a p e r g iv e ss c h e me o f m i n i t y p e me c h a t r o n i c s u s e d i n a u t o m a t i c c o i n w r a p p i n g , a n a l y s e s w o r k p r o g r e s sa n d s t r u c t u r e o f t h i s s y s t e m w h i c h m a i n l y i n c l u d e s b l u e p r i n t o f i m p l e me n t o r g a n ,p r e c i s i o n me c h a n i c a l h a n d f i t f o r s e r i e s c o i n s , s c h e me o f a u t o ma t i c c l a m p a n d d r i v i n gs y s t e m, i n t e g r a t e c o n t r o l s c h e me o f t h i s ma c h i n e . mo r e o v e r t h e p a p e r i n t r o d u c e t h e p a r t sd e s i g n o f t h e w r a p e q u i p me n t i n d e t a i l a n d m a k e f l o wc h a r t o f t h e s y s t e m b a s e d o ns i n g l e - c h i p c o m p u t e r c o n t r o l , w h i c h e s t a b l i s h e s b a s e f o r f u r t h e r d e s i g n i n gm u l t i f u n c t i o n a l m a c h i n e w i t h t h e f u n c t i o n s o f t h e a u t o me t i c c o u n t i n g , i d e n t i f y i n g a n dwr a p p ing . s h a n c h e n g k e ( me c h a t r o n i c s e n g i n e e r i n g )d ir e c t e d b y p r o f . r u i x ia o m in gke y wo r d s : e l e c t r o m a g n e t i c t e s t , m e t h o d s o f i d e n t i f y i n g f a l s e c o i n s , a u t o m a t i cw r a p p i n g t e c h n o l o g y华北电力大学 ( 北京)硕十学位论文摘要 本文研究了硬币自动包装设备的技术方案 与硬币鉴伪方法。通过对国内外先进硬币包卷设备原理的分析，并结合国内用户 的使用环境及使用要求，开发基于电磁检测的硬币鉴伪技术，并设计相应的谐振电路。可根据硬 币材质的差别实现可靠的动态检测鉴伪。本文通过对硬币包装的方法及其工作流程的分析研究，设计了机电一休化硬币自 动包装设备的系统构成方案，主要包括:执行机构方案、适应不同币种的精密调整机械手、自动夹持和传动系统方案、动作的总体控 制方案。在此基础上，本文讨论了包装机各主要部件的设计问题，给出单片机控制的包装工作流程。为迸一步研制具有硬 币的自动计数、鉴伪、和包卷等功能的多功能包装机打下了基础 。关键词:电磁检测，硬币鉴伪 方法，白动包装技术abs t ract t h e m a i n t o p i c o f t h i s p a p e r i s a b o u t t e c h n o - s c h e m e d e s i g n o f a u t o m a t i c c o i nw r a p p i n g ma c h i n e a n d t h e m e t h o d s o f i d e n t i f y i n g f a l s e c o i n s . a c c o r d i n g t o a n a l y z i n gm e c h a n i s m o f a d v a n c e d s y s t e m a t h o m e a n d a b o a r d , t h e n c o mb i n i n g t h e s e r v i c e s i t u a t i o na n d r e q u i r e m e n t o f d o m e s t i c u s e r s , a n i n t e g r a t e d e s i g n m e t h o d i s o f f e r e d . t h e p a p e rf o c u s e d o n s t u d y i n g c o i n i d e n t i f i c a t i o n t e s t i n g t e c h n o l o g y b a s e d o n e l e c t r o ma g n e t i c s ,a n d d e s i g n i n g c o r r e s p o n d i n g s y n t o n y c i r c u i t t o f o u n d a r e l i a b l e d y n a m i c t e c h n i q u e t od i s t i n g u i s h f a l s e c o i n s a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n c e o f t h e m a t e r i a l . t h e p a p e r g i v e ss c h e m e o f m i n i t y p e m e c h a t r o n i c s u s e d i n a u t o m a t i c c o i n w r a p p i n g , a n a l y s e s w o r k p r o g r e s sa n d s t r u c t u r e o f t h i s s y s t e m w h i c h ma i n l y i n c l u d e s b l u e p r i n t o f i m p l e m e n t o r g a n ,p r e c i s i o n me c h a n i c a l h a n d f i t f o r s e r i e s c o i n s , s c h e me o f a u t o m a t i c c l a m p a n d d r i v i n gs y s t e m , i n t e g r a t e c o n t r o l s c h e me o f t h i s ma c h i n e . mo r e o v e r t h e p a p e r i n t r o d u c e t h e p a r t sd e s i g n o f t h e w r a p e q u i p m e n t i n d e t a i l a n d m a k e f l o w c h a r t o f t h e s y s t e m b a s e d o ns i n g l e - c h i p c o m p u t e r c o n t r o l , w h i c h e s t a b l i s h e s b a s e f o r f u r t h e r d e s i g n i n gm u l t i f u n c t i o n a l m a c h i n e w i t h t h e f u n c t i o n s o f t h e a u t o m e t i c c o u n t i n g , i d e n t i f y i n g a n dwr a p p ing. s h a o c h e n g k e ( me c h a t r o n i c s e n g i n e e r i n g )d ir e c t e d b y p r o f . r u i x i a o m in gke y wo r ds : e l e c t r o ma g n e t i c t e s t , m e t h o d s o f i d e n t i f y i n g f a l s e c o i n s , a u t o m a t i cw r a p p i n g t e c h n o l o g y=l - o口沂 口日 月 本人郑重声明:此处所提交的硕 十 学位论文 ，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间， 在导师指导 下进行的研究工作和取得的 研究 成果。 据本人所知， 除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得华北电 力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对木研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的iia明并表示了谢意。学位论文作者签名:日期:关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定，即: 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件:学校可以采用影印、 缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;学校可允许学位论文被查阅或借阅;学校可以学术交流为目 的， 复制赠送和交换学 位论文; 同意学校可以 用不同 方 一 式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名:导师签名:日 矛期:日期:华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文第一章 绪论1 . 1引言 货币是国家的 “ 名片” ， 代表着国家的形象。大面值货币电子 化、小面值货币( 辅币) 硬币 化是世界各国货币 发行的趋势。 世界发达国家，由于电 子货币( 信用卡) 较为普遍，现金流量虽然不大，但硬币的推 “ 程度却较高。研究表明:辅币硬币化与经济发展相辅相成，由于硬币具有耐磨损， 流通时间长， 发行成本低等优点，推广辅币硬币化对提高流通货币的整洁度有重要作用， 发达国家在此方面己取得了成功。我国在此方面的发展远低于发达国家的水平 ( 人均硬币仅为发达 国家的1 / 2 0 - 1 / 1 0 )， 在一定程度上制约了经济的发展。因此国家有关部门己将推广、普及辅 币硬 币化列入日程。2问题的提 出和研究本课题的意义 硬币的推广与硬 币配套的鉴伪和处理技术密切相关。由于硬币调入量和需要量巨大 ( 若按美国的人均 占有硬 币量推算，我国则应有千亿元以上的硬币流通，即使不考虑农村，硬币流通量也至少有几百亿之 巨) ，近年来硬 币的回笼己成为影响硬 币及其流通市场的关键，而缺乏相应的硬币处理技术和设备是造成这种情况的主要原因之一。 其主要表现在: 由于集中收取硬币的单位( 如公交部门) 缺乏必要的技术支持， 不仅很难及时处理回收的大量硬币 ， 还经常因顾客使用伪币而蒙受较大的损失。. 目前，硬币鉴别知识和技术尚未普及，流通市场拒绝硬 币也是空穴来风。%1 11 市公交 1 9 9 9年推 出无人售票车以来，己回笼两吨近 4 0万元假 币，其中仿硬币 2 3 . 5万余元，游戏机币 巧 万余元。同时各级银行也对大量硬 币的回笼问题感到束手无策。 因 此很多企业正在研制开发高性能的硬币检测设备、 点算清分机、 包装机等，提高硬币的使用效率，国家造币总公司也在花心思研制图案精美、 外形好石、边缘防伪特征明显的硬币，目 的都是激发老百姓的使用热情。这种背景下，研究先进的硬币处理技术和相关设备， 开拓硬币市场已成为巫待解决的课题。 推广辅币硬币化对提高流通货币的整洁度 、促进经济发展有重要作用。硬币化的推广与 硬币的动态鉴伪和处理技术及其设备研发密切相关。木课题的研究目标 是提 供具有 完全自 主 版权的 有关 基础 应用 技术和 相关 设备基 本结 妇原 理， 成 果可在较短时期内经进一步的技术开发形成新的技术产品，推向市场。调查表明:各省 市银行及其他有关 单位已对此类选项和使用设备表达 了浓 iy兴趣。! 月此从经华北电力大学( 北京) 硕士学位论文1 。1 引言第一章绪论货币是国家的“名片”，代表着国家的形象。大面值货币电子化、小面值货币( 辅币) 硬币化是世界各国货币发行的趋势。世界发达国家，由于电子货币( 信用卡) 较为普遍，现金流量虽然不大，但硬币的推广程度却较高。研究表明：辅币硬币化与经济发展牛辅相成，由于硬币具自耐磨损，流通时问长，发行成本低等优点，推广辅币硬币化埘提高流通货币的整洁度有重要作用，发达国家在此方面已取得了成功。我国在此方面的发展远低于发达国家的水平( 人均硬币仅为发达国家的l 2 0 1 l0 ) ，在一定程度上制约了经济的发展。因此国家有关部门已将推广、普及辅币硬币化列入日程。1 2 问题的提出和研究本课题的意义硬币的推广与硬币配套的鉴伪和处理技术密切相关。由于硬币调入量和需要量巨大( 若按美国的人均占有硬币量推算，我国则应有干亿元以上的硬币流通，即使不考虑农村，硬币流通量也至少有几百亿之巨) ，近年来硬币的回笼已成为影响硬币及其流通市场的关键，而缺乏相应的硬币处理技术和设备是造成这种情况的主要原凶之一。其主要表现在：由于集中收取硬币的单位( 如公交部门) 缺乏必要的技术支持，不仅很难及时处理回收的大量硬币，还经常因顾客使用伪币而蒙受较大的损失。目d 口，硬币鉴别知i ：l ：! 和技术尚未普及，流通市场拒绝硬币也是空穴来风。剧、h 市公交1 9 9 9 年推出无人售票车以来，已回笼两吨近4 0 万元假币，其中仿硬币2 3 5 万余元，游戏机币l5 万余元。同时各级银行也对大量硬币的回笼问题感到束手无策。因此很多企业正在研制开发高性能的硬币检测设备、点算清分机、包装机等，提高硬币的使用效率，国家造币总公司也在花心思研制图案精美、外形好看、边缘防伪特征明显的硬币，目的都是激发老百姓的使用热情。这种背景下，研究先进的硬币处理技术和相关设备，开拓硬币市场已成为亟待解决的瀑题。推广辅币硬币化对提高流通货币的整洁度、促进经济发展有重要作用。硬币化啦推广与硬币的动态鉴伪和处理技术及其设备研发密切相关。本课题的研究目标是提供具有完全自主版权的有关基础应用技术和卡h 火设备基本结构原理，成果可在较短时期内经进一步的技术丌发形成新的技术产品，推向市场。调查表明：各省市银行及其他囱天尊位已对此类选项利使用设备表达了浓j 宁兴趣。冈此从经华北i 也力人学( 北京) 硕士学位论文济效益看，研究的成果如运作合理，很有希望形成新兴的光机电一体化的新技术设备产业，以满足市场的需求。从社会效益看，推进辅币硬币化进程加快货币的回笼和流通，促进经济的进步。曾有报道：武汉市支行处理公交公司每天送来的四五十万元零钞时，其中1 0 的硬币积压在库房而不能及时处理。这实际i ：只是硬币流通中比较有代表性的事例之一，也从一个侧面反映了此项研究的社会效益所在。随着本课题的研究和推广，可望这种情况不会再发生。1 3 国内外现状及发展趋势以美国、日本和德国为代表的发达国家已基本实现的辅币的硬币化，与硬币处理技术有关的研究工作开展也较早，并形成了相芙的设备产业。经过市场调查了解到该设备国际上仅有美国、同本、德国、俄罗斯等四国生产，目前产品主要供应欧美市场，但售价较高。近年来国外厂商已开始注意我国的硬币处理设备和技术市场，每年一度的“北京围际金融技术与设备展览”都有著名厂商及其有关技术产品参会。同时为了适合今后人民币处理的需要有些国外公司已丌始着手有关研发工作。其中有日本的g l o r y ( 光荣) 公司生产的w r - 4 0 0 c 型硬币点算包装机( 图卜1 ) ，r 本的l a u r e l 公司生产的l a c 一1 6 、劳雷尔l p c 一2 s ( 图卜2 ) 等包括硬币清分、包装的一体机，都是一种较先进的大型处理设备，国内此类相关产品有苏州少士电子科技有限公司生产的少士y b j 一6 0 0 全自动硬币包装机( 图卜3 ) ，主要采用德国雷斯公司的核心技术，由对整机进行软件汉化完成硬币的自动包装。南京造币厂生产的中钞长城c c k b 硬币包装机( 图卜4 ) 。剀1lh 奉光荣w r4 0 0 c2华北电力大学( 北京) 硕士学位论文图卜3 苏州少士y b j 一6 0 0图卜4 中钞k = 城c c k b此类设备体积大且价格较高，售价约3 0 一4 0 万人民币0 ，面向用户主要是银行的货币库或造币厂，此外我国的一些省级银行已有引进。但是对于国内中小“用户”，例如各类支行、中小储蓄所、公交地铁、超市娱乐等部门，这种大型设备并不适合硬币处理业务的开展。随着硬币流通作用的进一步加强，价格适中的小型硬币自动处理设备成为迫切需求的产品。由于硬币的处理技术构成复杂且涉及多学科研究领域，因此，国内外有关研究部门和一些著名高校都很重视这方面的研究工作，国内有关的研究主要集中在高校。1 9 9 5 年底清华大学曾与昆明机床股份有限公司合作，对日本g l o r yc o 的设备进行了仿制，1 9 9 6 年y b 5 0 硬币包卷机样机试制成功，经试用后用户反馈其总体性能指标达到国际同类机型八十年代中后期水平。但因基础研究工作缺乏，所制出的设备不能j 下常使用，终不能形成批量生产。华北电力大学、国防科技大学融合技术公司、清华同方公司近年开展了有关的研究，其巾融合公司主要研究人民币纸币的处理技术，清华同方因介入较晚，尚未见相关的成果报道。华北电力大学在这一领域有较好的研究基础，并开发了部分相关产品，如用于已成卷硬币的小型封口机和简易清分机等。纵观国内外硬币处理技术及其设备研究的发展趋势，在向着多样、自动和小型智能化方向发展。这主要是由于随着辅币的硬币化的推行和硬币投放量的增加，有更多的银行储蓄所、超市商场、公交部门等面临硬币处理和规范化硬币回笼的实际问题。同时，随着近年来基础技术研究的进步，存此方面的设备和技术也丽临着更新换代。可以说，丌发适合我国国情的、性能先进、功能完善、符合我国使用卡，j 、准和使用规范习惯的全自动台式硬币包装机，以满足斟内广大用户的需求，华北电力人学( 北京) 硕士学位论文是有着重大的现实意义的，产品也肯定有着广阔的应用前景和良好的经济前景。本课题正是基于上述背景和原因而产生，致力于硬币包装机构实用性的研究与丌发。由于本课题的选题及整个设计过程中都遵循着面向实际应用的目标，所以系统的总体设计也自始至终贯彻了“简单实用、操作方便、安全可靠、技术先进”的原则。本文仔细分析了国外同类产品的特点，并借鉴了它们的成功经验。1 4 自动硬币包装的相关技术用于硬币包装设备的i 丁l = 发涉及系统总体技术、检测与传感技术、自动控制技术、机械传动等多种技术领域。1 ) 机械技术机械技术是硬币包卷机技术的基础，是连接整个包卷过程的桥梁，是硬币包卷机至关重要的部分。从包卷机所采用的机械技术就可以清楚的看到包卷机的先进性如何。因此，需要更新机械设计概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足缩小体积、减轻重量、提高精度和刚度、改善性能的要求。2 ) 自动控制技术自动制技术范围广泛，包括自动控制理论、控制系统设计。系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。由于系统控制对象种类繁多，所以控制技术的内容极其丰富，包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现，检索等等。由于微型计算机的广泛应用，自动控制技术越来越多的与计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十分关键的技术。3 ) 传感及检测技术传感器与检测装置是系统的感官器官，它与系统的输入输出相连，并将检测到的信号输送到信息处理部分，传感器检测装置是实现自动化的关键环节，它的功能越强，系统的自动化程度越高。随着自动化领域的不断扩展，需要测量的参量r 益增加，对传感器进_ 步提出数字化、智能化、标准化的紧迫要求。4 ) 伺服驱动技术伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件有电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动式执行元件，由微型计算机通过接口与这些传动装置相连接，控制它们的运动实现规定动作。传动系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。常见的系统驱动执行部件有直流电机、步进电机等。5 ) 系统总体技术系统总体技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局的角度和系4华北电力人学 ( 北京 )硕 士学位论文是有着重大的现实意义的，产品也 肯定有着广阔的应用前景和 良好的经济前景。本课题正是基于上述背景和原因而产生，致力于硬币包装机构实用性的研究与开发。 由于本课题的选题及整个设计过程中都遵循着面向实际应用 的目标，所 以系统的总体设1 i - 也自始至终贯彻了 “ 简单实用、操作方便、安全可靠、技术先进”的原则。本文仔细分析了国外同类产品的特点，并借鉴了它们的成功经验。1 . 4 自动硬币包装的相 关技术 用于硬币包装设备的开发涉及系统总体技术、检测与传感技术、 自动控制技术、机械传动等多种技术领域。 1 ) 机械技术 机械技术是硬币包卷机技术的基础，是连接整个包卷过程的桥梁，是硬币包卷机至关重要的部分。从包卷机所采用的机械技术就可以清楚的看到包卷机的先进性如何。因此 ，需要更新机械设计概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足缩小体积、减轻重量、提高精度和刚度、改善性能的要求。 2 ) 自动控制技术 自动制技术范围广泛 ，包括 自动控制理论、控制系统设计。系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践 的整个过程。由于系统控制对象种类繁多，所以控制技术的内容极其丰富，包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、 自诊断校 正、补偿、再现、检索等等。由于微型计算机的广泛应用，自动控制技术越来越 多的与计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十分关键的技术。 3 ) 值感及 检测 技术 传感器与检测装置是系统的感官器官，它与系统的输入输出相连，并将检测到的信号输送到信息处理部分，传感器检测装置是实现 自动化的关键环节，它的功能越强，系统的 自动化程度越高。随着 自动化领域的不断扩展，需要测量的参量 日益增加，对传感器进 下步提 出数字化 、智能化、标准化的紧迫要求。 4 ) 伺服驱动技术 伺服 驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件有电动、气动、 几 液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动式执行元件，由微型计算机通过接 口与这些传动装置相连接，控制它们的运动实现规定动作。传动系统是实 d电 信号 到 机械 动作的 转换 装置与 部 件， 对系统 的动 态性能 、 控制 质量和功 能具有决定性的影响。常见的系统驱动执行部件有直流电机、步进电 机等。 5 ) 系统总体技术 系 41 a ft休枯术4以秒休的概念织织应用各种相关技术，从全局的角度 和系华北电力大学 北京)硕士学位论文统目标出发，将总体分解成相互有机联系的若干功能单元，以功能单元为子系统进行继续分解， 直至找到可实 现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术 。接 口技术是其重要 内容之一，是实现系统各个部分有机连接的保证。接口包括电气接口、机械接口、人一机接口。电 气接口实现系统间电信号的连按;机械接口则实现机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接;人一机接 日提供人与系统间的交互界面。5本论文主要研 究工作 在充分了解国内外硬 币自动处理技术现状和发展趋势的基础上，详细分析了当前国内有关生产厂家的产品的特点和使用范围， 认真研究了其优点和不足之处，并结合国内的用户的使用环境及由此衍生出的使用要求，改进了本装置。并在原有功能的基础上，进一步提高了其自动化程度，尤其增加了其它产品所缺少的鉴伪功能，为硬币的全 自动快速处理技术的应用打 卜良好的基础。所涉及到具体工作有如下几个方面:1 . 5 . 1论文的主要研究内容 1 ) 分析人民币硬币的构成和主要特征，并结合银行的硬币回收规程，研究适合系列硬 币 ( 如六种人民币硬 币)的检测和包装处理的方法和总体技术方案。 2 ) 研究人民币硬币 ( 一元面值)的动态快速鉴伪方法和基本装置。 3 ) 试改进开发具有鉴伪功能的光机电一体化的硬币自 动清分、包装设备，主要用于回笼硬 币的规范化包装。 4 ) 开 究硬币 自动包装的方法和功能原理，并进行相关控制系统设计 与研究。1 . 5 . 2论文的内容安排 经过对硬币包装 设备机械与控制系统原理的详细分析，确定了硬 币包装的总体设计方案。本论文在总结前一阶段的工作撰写而成，其论文具体内容安排如 : 第户章绪论，首先介绍了 硬币 包装机的国际、国内发展状况及其涉及的相关技术， 一 接着分析 了目前国内硬币包卷机械存在的不足 ，提出了本论文所要研究的主要工作。 第 二 章 硬 币 包 装 机 的 总 体 方 案 设 计 ， 介 绍 了 硬 币 包 装 机 的 性 能 笋 求 ， 分 析 了包卷工艺，并确定 了硬币包装机的总体设计方案。 第三章硬币 自动包装系统的机械构件设 计，具体介绍了硬 币包装系统的洁 分、华北电力大学 北京)硕士学位论文统目标出发，将总体分解成相互有机联系的若干功能单元，以功能单元为子系统进行继续分解， 直至找到可实 现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术 。接 口技术是其重要 内容之一，是实现系统各个部分有机连接的保证。接口包括电气接口、机械接口、人一机接口。电 气接口实现系统间电信号的连按;机械接口则实现机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接;人一机接 日提供人与系统间的交互界面。5本论文主要研 究工作 在充分了解国内外硬 币自动处理技术现状和发展趋势的基础上，详细分析了当前国内有关生产厂家的产品的特点和使用范围， 认真研究了其优点和不足之处，并结合国内的用户的使用环境及由此衍生出的使用要求，改进了本装置。并在原有功能的基础上，进一步提高了其自动化程度，尤其增加了其它产品所缺少的鉴伪功能，为硬币的全 自动快速处理技术的应用打 卜良好的基础。所涉及到具体工作有如下几个方面:1 . 5 . 1论文的主要研究内容 1 ) 分析人民币硬币的构成和主要特征，并结合银行的硬币回收规程，研究适合系列硬 币 ( 如六种人民币硬 币)的检测和包装处理的方法和总体技术方案。 2 ) 研究人民币硬币 ( 一元面值)的动态快速鉴伪方法和基本装置。 3 ) 试改进开发具有鉴伪功能的光机电一体化的硬币自 动清分、包装设备，主要用于回笼硬 币的规范化包装。 4 ) 开 究硬币 自动包装的方法和功能原理，并进行相关控制系统设计 与研究。1 . 5 . 2论文的内容安排 经过对硬币包装 设备机械与控制系统原理的详细分析，确定了硬 币包装的总体设计方案。本论文在总结前一阶段的工作撰写而成，其论文具体内容安排如 : 第户章绪论，首先介绍了 硬币 包装机的国际、国内发展状况及其涉及的相关技术， 一 接着分析 了目前国内硬币包卷机械存在的不足 ，提出了本论文所要研究的主要工作。 第 二 章 硬 币 包 装 机 的 总 体 方 案 设 计 ， 介 绍 了 硬 币 包 装 机 的 性 能 笋 求 ， 分 析 了包卷工艺，并确定 了硬币包装机的总体设计方案。 第三章硬币 自动包装系统的机械构件设 计，具体介绍了硬 币包装系统的洁 分、华北电力大学 北京)硕士学位论文统目标出发，将总体分解成相互有机联系的若干功能单元，以功能单元为子系统进行继续分解， 直至找到可实 现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术 。接 口技术是其重要 内容之一，是实现系统各个部分有机连接的保证。接口包括电气接口、机械接口、人一机接口。电 气接口实现系统间电信号的连按;机械接口则实现机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接;人一机接 日提供人与系统间的交互界面。5本论文主要研 究工作 在充分了解国内外硬 币自动处理技术现状和发展趋势的基础上，详细分析了当前国内有关生产厂家的产品的特点和使用范围， 认真研究了其优点和不足之处，并结合国内的用户的使用环境及由此衍生出的使用要求，改进了本装置。并在原有功能的基础上，进一步提高了其自动化程度，尤其增加了其它产品所缺少的鉴伪功能，为硬币的全 自动快速处理技术的应用打 卜良好的基础。所涉及到具体工作有如下几个方面:1 . 5 . 1论文的主要研究内容 1 ) 分析人民币硬币的构成和主要特征，并结合银行的硬币回收规程，研究适合系列硬 币 ( 如六种人民币硬 币)的检测和包装处理的方法和总体技术方案。 2 ) 研究人民币硬币 ( 一元面值)的动态快速鉴伪方法和基本装置。 3 ) 试改进开发具有鉴伪功能的光机电一体化的硬币自 动清分、包装设备，主要用于回笼硬 币的规范化包装。 4 ) 开 究硬币 自动包装的方法和功能原理，并进行相关控制系统设计 与研究。1 . 5 . 2论文的内容安排 经过对硬币包装 设备机械与控制系统原理的详细分析，确定了硬 币包装的总体设计方案。本论文在总结前一阶段的工作撰写而成，其论文具体内容安排如 : 第户章绪论，首先介绍了 硬币 包装机的国际、国内发展状况及其涉及的相关技术， 一 接着分析 了目前国内硬币包卷机械存在的不足 ，提出了本论文所要研究的主要工作。 第 二 章 硬 币 包 装 机 的 总 体 方 案 设 计 ， 介 绍 了 硬 币 包 装 机 的 性 能 笋 求 ， 分 析 了包卷工艺，并确定 了硬币包装机的总体设计方案。 第三章硬币 自动包装系统的机械构件设 计，具体介绍了硬 币包装系统的洁 分、华北电力大学 ( 北京)硕十学位论文堆码、包卷等各个机械部分的设计。 第四章硬币鉴伪方法研究与鉴伪功能的实现， 主要包括电磁检测技术的原理，参数分析，谐振 电路及其外围基本电路的设计。 第五章硬币自 动包装机控制系统的设计，提出了硬币 包装系统电气控制的总体方案。 对各个机构动作的控制做了其休阐述，并分析了单片机技术在硬币 包卷机中的应用，给 出了包卷工作的控制设计流程图。 第六章结论与展望，对本论文所做的工作进行了总结，同时对硬 币自动包装系统进一步研究方向进行了展望。1 . 5 . 3需要解决的技术关键 1 )可靠 的硬 币动态鉴伪原理和实用的自动检测方法。 能够鉴别检测硬 币真伪的方法有很多种，但本文要解决 自动包装过程中，高速运动中动态快速的剔除伪币，实现 自动检测，保证包装处理的准确率。 2 )小型的机 电一体化装置包装的方法，方案。 国外产品虽然功能较先进，但体积庞大 ，造价过 高。不适和我国中小用户的实际要求。本文所研究的自 动包装设备并不是只在体积上简单的缩小，而致力于研究功能完善，操作方便，成本较低的小型设备的设计方案。 3 )对系列硬 币的自动计数、包装和封 c i 原理研究与功能分析，包装运动过程分析和仿真，并研究相应的光机电一体化系统构成。主要包括:执行机构方案、适应不同币种的精密调整机械手、自动火持和传动系统方案、基于微处理器和光电检测和伺服控制等技术的控制原理和控制方案。华北电力大学 ( 北京)硕十学位论文堆码、包卷等各个机械部分的设计。 第四章硬币鉴伪方法研究与鉴伪功能的实现， 主要包括电磁检测技术的原理，参数分析，谐振 电路及其外围基本电路的设计。 第五章硬币自 动包装机控制系统的设计，提出了硬币 包装系统电气控制的总体方案。 对各个机构动作的控制做了其休阐述，并分析了单片机技术在硬币 包卷机中的应用，给 出了包卷工作的控制设计流程图。 第六章结论与展望，对本论文所做的工作进行了总结，同时对硬 币自动包装系统进一步研究方向进行了展望。1 . 5 . 3需要解决的技术关键 1 )可靠 的硬 币动态鉴伪原理和实用的自动检测方法。 能够鉴别检测硬 币真伪的方法有很多种，但本文要解决 自动包装过程中，高速运动中动态快速的剔除伪币，实现 自动检测，保证包装处理的准确率。 2 )小型的机 电一体化装置包装的方法，方案。 国外产品虽然功能较先进，但体积庞大 ，造价过 高。不适和我国中小用户的实际要求。本文所研究的自 动包装设备并不是只在体积上简单的缩小，而致力于研究功能完善，操作方便，成本较低的小型设备的设计方案。 3 )对系列硬 币的自动计数、包装和封 c i 原理研究与功能分析，包装运动过程分析和仿真，并研究相应的光机电一体化系统构成。主要包括:执行机构方案、适应不同币种的精密调整机械手、自动火持和传动系统方案、基于微处理器和光电检测和伺服控制等技术的控制原理和控制方案。华北电力大学 ( 北京)硕 1 : 学位论文第二章 硬 币包装机的总体方案设计2 .1硬币包装机的性能要求 硬 币包装机应以满足稳定高效的清分计数和包装的生产率为前提，做到技术先进，经济合理，运行可靠稳定 。 一套好的硬币自动包装机应具有: 1 ) 良好的使用性能 a . 所有 的动作都要符合包卷的工艺要求; b . 运动平稳准确 ，能保证规定的运动精度; c . 可靠性高; d . 使用维修方便 ，操作简单安全。 2 ) 合理 的技术性能指标 a . 经包卷后 的硬 币应能保证实现客户所提出的包装要求。例如在运输和存储期间不会松散和损坏; b . 具有一定的灵活性，多种硬币的处理能力; c . 结构简单，制造容易，成本低; d生产效率高、能耗少; e . 耐 用的 设计。 3 ) 其他 a . 减轻劳动强度 ，不污染环境 ，讲究技术美学，创造文 明生产条件; b . 留有发展 的余地，需要改进时而不致造成全机废弃。 此纷，本文研究的具体 目标及技术参数: 1 ) 具有硬 币鉴伪功能硬 币自动包装机技术方案和部分机构设计，满足人 民币硬币自动清分处理。采用电磁检测技术，应用谐振 电路动态 ，快速，准确鉴别当前流通的一元面值硬币。 技术指标:清分速率 ; 5 0 0 枚/ m i n ; 清分一元假币识别率:9 9 . 9 9 % 2 ) 适应我国多数用户的需求，采用独特的结构和控制原理，具有自动计数、送币、 包装、封口等功能。与国外相关设备比 较，此设备应体积小 ( 约为国外设备的 1 / 4 ) ，适合柜台使用，造价低 ( 控制在 国外设备的 1 / 1 0 - 1 / 9左右) 。华北 电力大学 ( 北京)硕十学位论文2 . 2硬币包装系统 的基本工作流程分析 不论何种型式的硬币处理机器，其工作过程都是类似的。根据硬币的形态特点，首先是将币堆内各类硬币经过输送装置，使之按照一定的方式运动，在这过程中根据具体特征实现不 同面值的分选 ，这部分称之为清分功能单元;然后按操作需要 排列某一种硬币 进行鉴伪、计数，并以一定枚数将其整齐地堆码在一起，这部分称之为鉴伪堆码功能单兀:最后将堆码好的硬币，送至包卷辊 子处进行包卷处理，这部分称为包卷功能单儿。功能分解如图 2 - 1 所示。硬币包装机鉴伪 计数包卷堆放 ， 输送分选排 列分选鉴伪 图 2 - 1 硬 币包装系统的功能分解 其操作过程大致可描述为:储币斗内的混币 ( 不同面值硬 币及伪 币)经加速后，沿引导弧进入 币道。在压 币带的带动下向前移动，通过光电传感器和检测装置剔除伪 币，经计数器计数后进入堆 币系统，堆码到指定枚数后，压 币带停止输送硬币，下一级的接币杆将堆好 的硬币移入包卷系统，将硬币夹紧，这时送纸机构送出包卷纸，同时给出信号压 币带继续输送，接币杆退回原位等待下一个堆码结束。包卷辊子带动 币堆和纸高速旋转，等待在包卷辊子外面的钩子摆入对币堆进行钩边。钩边完成后，辊子张开，落币 卷门打开，包好的币卷落下，完成 一 次包卷动作。 卜 面将各部分的具体工作流程分析如下:2 . 2 . 1清分功能单元的工作流程分析 清分 单元的主要功能是实现硬币的存储 ，输送，排列，分拣 。 首先，堆积在储币斗内大量的混币需要以一定的方式输送至相应的位置，所以要让各种杂乱状态的硬币沿着 一定的方式运动，根据硬币的形状特 点，可以用币盆直接和储 币斗相通，或者 说储 币斗是币盆的延伸。币盆的底部有转盘直接和电机联接，这样在 电机转动 时，硬 币由 于离心力的作用会被甩到 币盆 的边缘 。其速度 根据实际处理能力设置，这样堆放的硬 币就被置为加速运动状态。华北 电力大学 ( 北京)硕十学位论文2 . 2硬币包装系统 的基本工作流程分析 不论何种型式的硬币处理机器，其工作过程都是类似的。根据硬币的形态特点，首先是将币堆内各类硬币经过输送装置，使之按照一定的方式运动，在这过程中根据具体特征实现不 同面值的分选 ，这部分称之为清分功能单元;然后按操作需要 排列某一种硬币 进行鉴伪、计数，并以一定枚数将其整齐地堆码在一起，这部分称之为鉴伪堆码功能单兀:最后将堆码好的硬币，送至包卷辊 子处进行包卷处理，这部分称为包卷功能单儿。功能分解如图 2 - 1 所示。硬币包装机鉴伪 计数包卷堆放 ， 输送分选排 列分选鉴伪 图 2 - 1 硬 币包装系统的功能分解 其操作过程大致可描述为:储币斗内的混币 ( 不同面值硬 币及伪 币)经加速后，沿引导弧进入 币道。在压 币带的带动下向前移动，通过光电传感器和检测装置剔除伪 币，经计数器计数后进入堆 币系统，堆码到指定枚数后，压 币带停止输送硬币，下一级的接币杆将堆好 的硬币移入包卷系统，将硬币夹紧，这时送纸机构送出包卷纸，同时给出信号压 币带继续输送，接币杆退回原位等待下一个堆码结束。包卷辊子带动 币堆和纸高速旋转，等待在包卷辊子外面的钩子摆入对币堆进行钩边。钩边完成后，辊子张开，落币 卷门打开，包好的币卷落下，完成 一 次包卷动作。 卜 面将各部分的具体工作流程分析如下:2 . 2 . 1清分功能单元的工作流程分析 清分 单元的主要功能是实现硬币的存储 ，输送，排列，分拣 。 首先，堆积在储币斗内大量的混币需要以一定的方式输送至相应的位置，所以要让各种杂乱状态的硬币沿着 一定的方式运动，根据硬币的形状特 点，可以用币盆直接和储 币斗相通，或者 说储 币斗是币盆的延伸。币盆的底部有转盘直接和电机联接，这样在 电机转动 时，硬 币由 于离心力的作用会被甩到 币盆 的边缘 。其速度 根据实际处理能力设置，这样堆放的硬 币就被置为加速运动状态。华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 币盆边缘会有引导弧和硬 币轨道相通，并且入口处有间隙可调节的压片称为选币口，根据硬币 厚度不同而设定它的出日标准，轨道间距按照不同面值硬币 的直径设置，选 币日的间隙值和轨道的距离都可以调整 ，并且不会出现成擦出现的状况，避免堵塞，这样保证每次只有规定面值的硬币通过，从而达到了排列，分拣的目的。经加速后的硬 币进入币道后就会在压 币带的带动下继续前移，移动过程中依次通过鉴伪装置，如果出现假币会被剔除， 然后硬币就会再经过光电传感器下落，同时计数器开始记数，至此硬币被分拣、鉴伪、计数完毕。2 . 2 . 2鉴伪功能单元的工作流程分析 鉴伪装置安装在硬 币轨道上，当处理元面值硬 币时，对依次经过的硬币进行动态鉴伪， 其原理是跟据真、 假硬币的材料差异而设计的 ( 详 见第四章) 。只要发现假币系统就会发出信号，