一种纸币自动整理分类清点装置的制作方法

本发明属于一种纸币自动整理装置，具体涉及一种纸币自动整理分类清点装置。

背景技术：

现今，像城市交通、商贸、银行等行业，每天都要处理大量的钱币。当纸币在社会中流动时，大多会出现卷曲、褶皱、折角等纸币形态的现象，这对纸币的整理和分类造成非常大的困难。而现有的验钞机、点钞机等设备只能为整理好的纸币种进行计数，因而对纸币的整理和分类只能依靠人工来完成。人工整理和分类不仅要消耗大量的时间和人力，而且非常容易出错，不利于纸币的高效运转。

对于快速发展的交通、商业、金融业，急需一种能把不同面值的纸币和混杂在一起的、形态多变的纸币进行高效整理、识别、计数和分类的一体化的智能装置。对比目前已经申请的纸币整理分类的专利：一种便携纸币整理装置，专利号为ZL201620389498.X，该装置主要是对放置的不整齐钱币自动进行整理，把纸币压平，使纸币堆叠整齐，还可以把破币和残币分离出来，但是它不能对纸币进行分类和计数。一种纸币整理机，专利号为ZL201620384471.1，该装置能够对褶皱、混乱的纸币进行展开和收集，但只是简单的对纸币进行展开，有些卷曲、褶皱、折角严重的纸币还不能处理，达不到预计效果，且不能进行计数和分类。一种纸币整理装置，专利号为ZL201521089507.5，该装置主要是保证纸币上下及左右方向的整齐，使每一张纸币置于设备中间位置，可以有效防止纸币因堆叠不齐产生的后续处理不畅，但是却不能对纸币进行计数和分类，也不具有对卷曲、褶皱、折角严重的纸币进行有效处理。虽然目前有研发集整理、分类、储存的案例存在，但是功能不齐全，效果不尽人意。因此，开发一种纸币自动整理分类清点装置具有良好的使用价值和社会意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够对纸币进行自动整理、搓开导平、加热定型、识别、分类，且精度较高、效率高的纸币自动整理分类清点装置。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该纸币自动整理分类清点装置，它包括上层的纸币整理和定型模块，以及下层的纸币识别、分类和清点模块；所述纸币整理和定型模块包括从左至右依次连接的投币区、差速摆正区、搓钞区、导平区、加热定型区、纸币输导区、差速拉距区；所述纸币识别、分类和清点模块包括从右至左依次连接的斜面对齐区、纸币激光检测识别区、分类入仓区；所述差速拉距区的右端与斜面对齐区的右端连接；所述纸币激光检测识别区和分类入仓区与纸币检测控制系统连接。

具体的，所述投币区包括一个斜坡式的储币斗，在储币斗内的斜坡上设置了传送带，储币斗底部出口处设置了捻钞滚轮和摩擦面并与传送带底部相接；其中，捻钞滚轮与摩擦面间的距离为0.1mm，捻钞滚轮和摩擦面与纸币间的摩擦系数均大于纸币与纸币之间的摩擦系数，传送带的速度低于捻钞滚轮的速度。

具体的，所述差速摆正区包括左右两条整理传送带和中间一条输送传送带，两条整理传送带的水平位置比输送传送带的水平位置高出10mm-15mm，其中一条整理传送带的速度是另外一条整理传送带和输送传送带的速度的1.5倍。

具体的，所述搓钞区包括六段搓钞传送带；第一段搓钞传送带之下安装有第二段搓钞传送带，第二段搓钞传送带之后连接第三段搓钞传送带；第三段搓钞传送带之上先后安装有第四段搓钞传送带和第五段搓钞传送带；第三段搓钞传送带之后连接第六段搓钞传送带；第二段搓钞传送带和第三段搓钞传送带的运行速度相同、材料相同，第一段搓钞传送带、第四段搓钞传送带、第五段搓钞传送带和第六段搓钞传送带的运行速度相同、材质相同；第四段搓钞传送带和第五段搓钞传送带的中轴线方向与第三段搓钞传送带的中轴线方向各成30度角，且第四段搓钞传送带和第五段搓钞传送带相互成八字形；第一段搓钞传送带的运行速度是第二段搓钞传送带运行速度的1.2倍；第二段搓钞传送带、第三段搓钞传送带和第六段搓钞传送带的摩擦粘性大于第一段搓钞传送带、第四段搓钞传送带和第五段搓钞传送带的摩擦粘性；

所述导平区包括依次连接的三组导平滚轮组；第一导平滚轮组为一对带毛刷滚轮，其运行速度与第六段搓钞传送带的速度相同；第二导平滚轮组为一对高速拉钞滚轮，其运行速度是第一导平滚轮组运行速度的1.5倍；第三导平滚轮组为一对带毛刷滚轮，其运行速度是第二导平滚轮组运行速度的1.5倍。

具体的，所述加热定型区包括依次连接的捻钞滚轮组、加热电阻、辗压传送带，其加热温度为150-160度。

具体的，所述纸币输导区包括左右两边的左段整理传送带和右段整理传送带、以及中间的运输传送带，左段整理传送带和右段整理传送带与运输传送带之间的夹角为30度角；左段整理传送带和右段整理传送带的外侧边处设有侧壁。

具体的，所述差速拉距区为一个U型结构，U型结构内表面安装有差速传送带，外表面为一块U型的表面光滑的输导板；差速传送带的速度是纸币输导区运输传送带速度的1.5倍。

具体的，所述斜面对齐区包括一个与差速拉距区相接的斜面，斜面上设置有表面光滑的倾斜布置传送带，倾斜布置传送带长300mm、宽150，倾斜角为40度。

具体的，所述纸币激光检测识别区包括激光发射器和光信号接收装置，光信号接收装置安装于被测纸币的上面，激光发射器安装于被测纸币的下面，光信号接收装置与激光发射器之间开有通光孔，被测纸币经过通光孔的上方；所述光信号接收装置与纸币检测控制系统连接。

具体的，所述分类入仓区包括若干储币仓、若干仓门、传送带以及分类入仓区前端平板；仓门上表面是光滑的面板，仓门位于传送带之下，仓门之下是储币仓；纸币在传送带的带动下在各个仓门上表面移动；传送带由并排的两段传送带组成，并排的两段传送带之间间隙为10mm、两段传送带宽度均为50mm；传送带与仓门与斜面对齐区的倾斜布置传送带平行，即存在一个40度倾斜角；所述各仓门通过其驱动电机与纸币检测控制系统连接。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中，投币区斜面上设置的传送带能保证杂乱无章的纸币顺利移向投币区底部。投币区底部设置的捻钞滚轮和摩擦平面相配合的结构，使纸币能逐张进入后续处理区，避免整理过程中纸币的重叠。

(2)本发明中，在差速摆正区采用平行布置不同速度的传送带，可准确将纵横不一致的纸币整理成纵向一致的状态。

(3)本发明中，采用搓钞机制对卷曲和褶皱纸币搓开，是一种操作简单、非常有效的纸币整理方法。同时，多组导平滚轮组对搓钞整理后的纸币进一步进行整理，实现纸币更彻底的整理；这种多步整理方法和装置能保证纸币的高效、高准确率的自动整理，且装置结构简单，成本低。

(4)本发明中，采用加热定型方法对整理平整后的纸币进行定型处理，可有效防止再度变形。

(5)本发明中，通过识别纸币的长度来识别币种，同时通过控制仓门的延时打开来实现纸币的分类收集，识别和分类准确度较高，结构简单可靠，成本低。

而本发明能够对纸币进行整理、识别、分类、计数、储存，并且结构原理简单、成本低、操作运行简便。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构主视图。

图2是本发明实施例的整体立体结构示意图。

图3是图1中导区的立体结构示意图。

图4是图1中纸币激光检测识别区的原理结构示意简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1，本实施例包括上层的纸币整理和定型模块，以及下层的纸币识别、分类和清点模块。从图1中可见，纸币整理和定型模块包括从左至右依次连接的投币区33、差速摆正区34、搓钞区35、导平区36、加热定型区37、纸币输导区38、差速拉距区39；纸币识别、分类和清点模块包括从右至左依次连接的斜面对齐区40、纸币激光检测识别区41、分类入仓区42；差速拉距区39的右端与斜面对齐区40的右端连接。纸币整理分类清点过程中，纸币依次经过投币区33、差速摆正区34、搓钞区35、导平区36、加热定型区37、纸币输导区38、差速拉距区39、斜面对齐区40、纸币激光检测识别区41，最后进入分类入仓区42对应币种的储币仓内。

参见图1、图2，投币区33的主体结构是一个斜坡式的储币斗，在储币斗内的斜坡上设置了传送带1，储币斗底部、传送带1的末端链接一个摩擦面2，捻钞滚轮3安装在摩擦面2正上方，斜坡上设置的传送带1以保证投入的纸币能顺利的被送到捻钞入口处。传送带1速度低于捻钞滚轮3的速度，避免纸币在底部入口处的积压。捻钞滚轮3与其下面摩擦面2之间的距离设置为约一张纸币厚度的距离0.1mm。底部摩擦面2具有较大的摩擦系数，可有效防止纸币在没有捻钞滚轮3作用下而自由进入入口。捻钞滚轮3同样具有较大摩擦系数，接触到捻钞滚轮3的最上面的一张纸币可在捻钞轮3摩擦作用下顺利的被捻进入口。捻钞滚轮3和摩擦面2与纸币间的摩擦系数均大于纸币与纸币之间的摩擦系数。如果同时有两张重叠的纸币处在入口处时，捻钞滚轮3对最上一张钱币的摩擦作用力大于下面纸币与纸币之间的摩擦力，那么最上一张纸币将被捻钞轮3带动进入入口，而下面一张纸币由于受到下面摩擦面2的摩擦阻力而不能进入入口，从而在捻钞过程中保证纸币同时只有一张进入。

参见图1、图2，与投币区33相连的是差数摆正区34，纸币从摩擦面2出来，进入差数摆正区34。差数摆正区34由左右两条整理传送带和中间一条输送传送带组成，整理传送带4和整理传送带5的水平位置比中间输送传送带6的水平位置高出10mm-15mm，整理传送带4的速度是另外两者速度的1.5倍，中间输送传送带6的宽度为100mm，整理传送带4和整理传送带5的宽度均为30mm。差速摆正区34的作用和功能是将捻进来的纸币整理成纸币长度方向与传输方向大体上一致的形式。当由投币区33传输过来的纸币为横向摆放时，纸币一端搭在整理传送带4上，另一端搭在整理传送带5上，由于整理传送带4与整理传送带5之间的速度差，纸币将发生旋转并被摆正，落在水平位置稍低的输送传送带6上，实现初步摆正整理步骤。

参见图1、图2，与差速摆正区34相连的是搓钞区35。搓钞区35由六段搓钞传送带构成；第一段搓钞传送带7之下安装有第二段搓钞传送带8，第二段搓钞传送带8之后连接第三段搓钞传送带9；第三段搓钞传送带9之上先后安装有第四段搓钞传送带10和第五段搓钞传送带11；第三段搓钞传送带9之后连接第六段搓钞传送带12；第二段搓钞传送带8和第三段搓钞传送带9的运行速度相同、材料相同，第一段搓钞传送带7、第四段搓钞传送带10、第五段搓钞传送带11和第六段搓钞传送带12的运行速度相同、材质相同；第四段搓钞传送带10和第五段搓钞传送带11的中轴线方向与第三段搓钞传送带9的中轴线方向各成30度角，且第四段搓钞传送带10和第五段搓钞传送带11相互成八字形；第一段搓钞传送带7的运行速度是第二段搓钞传送带8和运行速度的1.2倍；第二段搓钞传送带8、第三段搓钞传送带9和第六段搓钞传送带12的摩擦粘性大于第一段搓钞传送带7、第四段搓钞传送带10和第五段搓钞传送带11的摩擦粘性。其中，第一段搓钞传送带7、第二段搓钞传送带8和第三段搓钞传送带9的长度为300mm，宽度为170mm；第四段搓钞传送带10和第五段搓钞传送带11的长度为100mm，宽度为170mm；第六段搓钞传送带12长度为60mm，宽度为170mm。

参见图1、图2、图3，与搓钞区35相连的是导平区36。导平区36由三组导平滚轮组构成。由图3可见，第一导平滚轮组13为一对带毛刷滚轮，其运行速度与第六段搓钞传送带12的速度相同；第二导平滚轮组14为一对高速拉钞滚轮，其运行速度是第一导平滚轮组13运行速度的1.5倍；第三导平滚轮组15为一对带毛刷滚轮，其运行速度是第二导平滚轮组14运行速度的1.5倍。上述搓钞区35和导平区36的现有组合，实现纸币褶皱折角处理过程，可对不同褶皱、折叠、折角等各种复杂形态的纸币摊平整理，为后续的纸币识别和分类做好准备。

纸币褶皱折角处理过程由5个过程组成。

过程1：由第一段搓钞传送带7和第二段搓钞传送带8协作完成。此过程为第1次搓钞，主要作用和功能是将具有向上褶皱和折叠形态的纸币搓平。搓钞原理是依据上下第一段搓钞传送带7和第二段搓钞传送带8之间的速度差和摩擦粘性差实现。当褶皱和折叠形态的纸币进入时，高速运行的上部分第一段搓钞传送带7可将皱折的纸币前端搓平，而由于下部分的第二段搓钞传送带8具有较大粘性，已经摊平的纸币不会再次被搓成卷曲或褶皱形式。

过程2：由第四段搓钞传送带10和第三段搓钞传送带9协作完成。此过程为第2次搓钞，主要作用和功能是将纸币前端具有向上折角形态的纸币搓平。搓钞原理与第1次搓钞原理类似。不同之处在于，当第四段搓钞传送带10的运行方向与第三段搓钞传送带9的运行方向成一定角度时，第四段搓钞传送带10可轻松的将折角纸币搓平。

过程3：由第五段搓钞传送带11和第三段搓钞传送带9协作完成。此过程为第3次搓钞，主要作用和功能是将具有的折角方向与过程2中相反的纸币前端向上折角搓平。其原理和过程与过程2类似。

过程4：由第六段搓钞传送带12、第一导平滚轮组13和第二导平滚轮组14协作完成。此过程为第1次摊平。当纸币经过3个搓平过程之后可保证纸币前端向上褶皱和折角都已搓平，第1次摊平过程的主要作用和功能则是将纸币后部具有的向上和向下的褶皱、折叠、折角等形态的纸币摊平。其摊平原理过程是：当纸币由第六段搓钞传送带12输送到第一导平滚轮组13时，纸币的后半部分处于不受压迫的自由状态，方便纸币的舒张，在低速的第一导平滚轮组13将纸币传送到第二导平滚轮组14时，由于第二导平滚轮组14具有更高的运行速度，纸币将被第二导平滚轮组14夹住往前拉，而此时低速运行的带毛刷的第一导平滚轮组13具有将纸币后半部的褶皱、折叠、折角等形态进行顺平的作用，使得纸币后半部分被摊平。

过程5：由第二导平滚轮组14和第三导平滚轮组15协作完成。此过程为第2次摊平，其主要作用和功能是将纸币前部具有的向下褶皱、折叠、折角等形态的纸币摊平。其摊平原理过程是：当纸币由第二导平滚轮组14传输到第三导平滚轮组15时，因纸币被第二导平滚轮组14夹住，所以纸币速度由第二导平滚轮组14决定，而比第二导平滚轮组14运行速度更高的、带毛刷的第三导平滚轮组15则可将纸币前端向下褶皱、折叠、折角等形态的纸币理顺摊平，然后进入下一处理环节。

上述5个纸币搓平和理顺摊平处理过程，系统考虑了纸币不同形式的不平整状态，实现了不同褶皱、折叠、折角等各种复杂形态的纸币摊平整理，为后续的纸币识别和分类做好准备。

参见图1、图2，纸币摊平整理后进入加热定型区37。加热定型区37由捻钞滚轮组16、加热电阻17、辗压传送带18组成，其加热温度为150-160度。辗压传送带18长100mm、宽170mm。纸币经过搓钞和摊平后，经过捻钞滚轮组16输送到加热、辗压区，经过加热和辗压的纸币具有了稳定的固定的平整形态，可有效防止辗平的纸币再回复到褶皱状态。

参见图1、图2，纸币被加热辗压定型后进入纸币输导区38。纸币输导区38由左右两边的左段整理传送带19和右段整理传送带20、以及中间的运输传送带21传送带组成，左段整理传送带19和右段整理传送带20与运输传送带21之间的夹角为30度角。纸币输导区38的长350mm，前端宽170mm，后端宽80mm。中间的运输传送带21的长350mm，宽80mm。左段整理传送带19和右段整理传送带20的长100mm，宽50mm。左段整理传送带19和右段整理传送带20的外侧边处设有侧壁，防止纸币飞出。左段整理传送带19、右段整理传送带20和运输传送带21表面光滑，纸币可在表面顺利滑动，处在左段整理传送带19和右段整理传送带20上面的纸币在侧壁的阻扰作用下，向中间靠拢，最后由运输传送带21输送到下一环节。

参见图1、图2，纸币进入差速拉距区39，差速拉距区39设计为一个U型结构，U型结构内表面安装差速传送带23，外表面是一块U型的表面光滑的输导板22。差速传送带23的速度是前一级运输传送带21速度的1.5倍。纸币通过U型结构时，从上面的“纸币整理和定型模块”传输到下面的“纸币识别、分类和清点模块”。差速拉距区39的目的是拉开前后两张纸币的距离，保证识别计数时只对一张纸币进行处理。

参见图1、图2，纸币由差速拉距区39传输落在斜面对齐区40的倾斜布置传送带24上。斜面对齐区40的倾斜布置传送带24表面非常光滑，纸币可在上面顺利下滑，与底边对齐。斜面对齐区40的倾斜布置传送带24长300mm、宽150，倾斜角为40度，倾斜布置传送带24设置于斜面上。此过程可保证纸币的长边与底边对齐、且与下一步纸币输送方向平行，从而保证下一步对纸币长度进行检测识别的准确度。

参见图1、图2、图4，接下来，纸币进入纸币激光检测识别区41与分类入仓区42。纸币激光检测识别区41由光源和光传感器组成。纸币上面安装光信号接收装置27即光传感器，纸币下面安装激光发射器28即光源，中间开有通光孔26。图4中，32表示安装激光发射器28和光信号接收装置27的支持结构，25表示激光发射器28照出的光线，30表示分类入仓区的传送带，传送带30由并排的两段传送带组成，并排的两段传送带之间间隙为10mm、传送带宽度均为50mm，31表示分类入仓区前端平板。通光孔26的位置位于分类入仓区传送带30的两段传送带之间的10mm间隙处，且位于靠近斜面对齐区40的第一个仓门与斜面对齐区40的中间位置。

参见图1、图2，分类入仓区42由七个储币仓29、七个仓门、传送带30以及分类入仓区前端平板31组成。仓门上表面是光滑的面板，纸币在传送带30的带动下在各个仓门上表面移动，当某个仓门接收到开门指令时，纸币落入对应的储币仓29。传送带30与仓门与斜面对齐区40的倾斜布置传送带24平行，即存在一个40度倾斜角。

纸币经过斜面对齐区40对齐之后，倾斜布置传送带24直接将纸币传输给分类入仓区42的两条平行传送带30。纸币在传送带30带动下经过纸币激光检测识别区41的通光孔26遮挡激光，使得纸币上面的光信号接收装置27接收不到信号。当纸币通过通光孔26之后，控制器记录下被遮挡时间，同时已知传送带速度即已知纸币的移动速度，在设定的程序下可计算出纸币的长度。将检测的纸币长度与已有币种的长度进行对比，从而确定识别通过纸币的种类，并进行计数。

当纸币通过时，根据传送带速度可计算出纸币离开激光检测区到达对应给纸币种类的纸币储存仓的时间，在预设程序控制下对仓门进行延时控制仓门打开，当纸币落入对应储币仓后仓门马上又恢复到常闭状态，从而实现纸币的准确分类入仓。

接上述技术方案，本发明纸币自动整理分类清点装置的纸币检测控制系统部分主要由电机转速控制模块、纸币尺寸计算识别与计数模块、钱币储币仓开关控制模块、单片机主控模块和电源模块组成。带动传送带运动的电机转速控制模块主要功能是控制传送带速度。纸币尺寸计算识别与计数模块主要功能是实现对纸币尺寸的计算，对比现有币种，实现纸币识别，同时兼有币值计数功能。钱币储币仓开关控制模块主要功能是计算纸币种类所对应的储币仓与检测区之间的距离，设计对应仓门延时打开和关闭之类。相关信号和处理计算由单片机主控模块进行，电源模块为所有电机和控制电路提供电源。

电机转速控制模块由转速检测和电机驱动两路组成。工作过程中，转速传感器输出与电机转速成正比的脉冲信号，该信号通过放大处理后，接入单片机的IO口，单片机通过定时器的计数功能，获得转速信号。检测获得的转速与设定值进行比较，根据比较结果相应调整单片机输出的PWM信号，该信号通过电机驱动芯片，调整电机的转速，最终使得电机运行于设定值上。

纸币尺寸计算识别与计数模块通过光电检测获得一定宽度的脉冲信号，该脉冲信号宽度与纸币尺寸成正比，与传送带传输速度成反比。脉冲信号通过放大处理后，通过IO为单片机接收，从而获得纸币的尺寸信息。

单片机根据检测得到的纸币尺寸，判断当前纸币的种类和额度，并进行清点计数。同时通过GPIO口输出相应的电平(高或低)，该电平信号通过放大后，直接控制相应纸币存储仓仓门的打开。待纸币进入存储仓后仓门关闭。

纸币检测控制系统的核心即单片机，可选择51系列单片机或TI公司的MSP430系列单片机。电源模块主要通过DC/DC和LDO，将220v转换成设计所需要的电压，5V和3.3V。

以上所述仅是本发明的优势实施方式，应当指出的是，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。