五點式全自動捆鈔機的原理與實現(xiàn)解析

1、五點式全自動捆鈔機的原理與實現(xiàn)摘要： 介紹了五點式全自動捆鈔機的原理與實現(xiàn)，并給出了相應(yīng)的硬 件結(jié)構(gòu)框圖和部分軟件框圖以及各種非正常情況的處理方法。關(guān)鍵詞： 五點式 全自動 捆鈔機 可靠性捆鈔機是金融系統(tǒng)中的辦公用品，其功能是將現(xiàn)鈔打把 每百張紙幣為一 把 、打捆 每十把為一捆 ，以便進行現(xiàn)鈔的清點、運輸和保存。國內(nèi)的捆 鈔機主要分為三類。第一類是機械式的，即通過杠桿、螺旋或液壓機械按壓后 由手工捆扎，因此工作人員勞動強度較大，且操作不規(guī)范。第二類是半自動 的，即用電腦控制實現(xiàn)其中連續(xù)的一個或兩個動作，然后在工作人員配合下完 成捆鈔。第三類捆鈔機是全自動的，由工作人員把捆扎的現(xiàn)金放在工作臺上，

2、 按下自動捆扎鍵后，自動捆鈔機將完成全部動作。采用全自動方式可以真正地 把操作人員從重復(fù)的勞動中解放出來，同時大大提高效率。目前金融部門用的 捆鈔機大部分是三點式的半自動捆鈔機，由于三點式捆鈔機會引起現(xiàn)鈔的丟張 現(xiàn)象，因此金融部門要求捆鈔機能實現(xiàn)現(xiàn)金的五點捆扎?；谝陨显?，開發(fā) 了五點式的全自動捆鈔機，在實際應(yīng)用中達到了良好的效果。1五點式全自動捆抄機的工作原理五點式全自動捆鈔機連續(xù)捆鈔的動作可以分為兩步：第一步把現(xiàn)鈔進行橫 向捆扎，第二步將現(xiàn)鈔進行兩次縱向捆扎。具體實現(xiàn)過程如下：(1) 將現(xiàn)鈔放在工作臺上，按下自動捆扎鍵，壓幣電機開始動作，將現(xiàn) 鈔壓緊。當(dāng)檢測到現(xiàn)鈔被壓緊時，壓幣電機停止工

3、作。(2) 啟動進帶電機，進帶機構(gòu)開始進帶，當(dāng)帶頭碰到帶道上的“進帶到 位”行程開關(guān)時，進帶電機停止工作。同時，凸輪電機開始動作，將帶頭壓 住。壓好帶頭后，凸輪電機停止轉(zhuǎn)動。(3) 進帶電機反轉(zhuǎn)緊帶，將帶抽緊，當(dāng)檢測到帶被抽緊時，進帶電機停 止工作。同時，凸輪電機開始工作，帶動焊接頭將帶焊接好，焊完后凸輪電機 又帶動切刀將帶切斷，當(dāng)檢測到凸輪電機達到初始位置時，凸輪電機停止工 作。焊接點如圖1 ( a )中所示。(4) 壓幣電機反轉(zhuǎn)，當(dāng)工作臺下降到一定程度時，壓幣電機停止轉(zhuǎn)動。 同時，機械手電機帶動機械手左轉(zhuǎn)。當(dāng)檢測到現(xiàn)鈔已被放置成縱向時，機械手 電機停止工作。(5) 壓幣電機壓幣，然后進行進

4、帶、壓帶、緊帶，凸輪電機和下焊點電機同時動作，將上下焊點進行焊接。最后進行切帶，完成第一個縱向的捆扎。 上焊接點如圖1 ( a )中所示，下焊接點如圖1( b )中所示。(6) 機械手將現(xiàn)鈔旋轉(zhuǎn)180度后，進行第二次縱向捆扎，第二次捆 扎后的上焊點如圖1 ( a )中所示，下焊接點如圖1( b )中所示。圖1 ( a )為焊接完后的現(xiàn)鈔正面效果，圖1( b )為焊接完后現(xiàn)鈔的反面效果圖，黑點表示焊接點。橫向捆扎過程可用圖2來表示。其中，灰色部分為現(xiàn)鈔，細線為捆扎帶。全自動捆鈔機的硬件控制電路主要包括顯示部分、鍵盤部分、電機驅(qū)動部分及各個電機的位置檢測四大部分。其硬件框圖如圖3所示。電機的位置檢

5、測包括：錢幣種類5元、50元、100元等錢幣的尺寸不一 位置檢測；機械手位置檢測；壓幣電機位置檢測；下焊點位置檢測；凸 輪電機位置檢測；進帶電機位置檢測等。電機包括：幣種位置電機、機械手驅(qū)動電機、壓幣電機、下焊點驅(qū)動電 機、凸輪電機、進帶電機等。電機控制部分的電路如圖4所示。當(dāng)P1. 0為高電平時，U1截止，K1閉合，進而K2閉合，電機轉(zhuǎn)動。而當(dāng)P1. 0為低電平時，電機失電停轉(zhuǎn)。在圖4的電路中采取以下幾點措施來增強抗干擾功能：(1) 控制回路和驅(qū)動部分不共地，控制回路采用信號地，驅(qū)動部分采用 模擬地，應(yīng)用光電耦合器進行隔離。而對于交流部分采用的是交流地，并且把 交流部分放在控制板外部。(2)

6、 在直流繼電器K1的線圈兩端并一個二極管，在交流繼電器K2的 線圈兩端并一個阻容吸收回路，用來吸收線圈通斷電時產(chǎn)生的很高的反電勢， 從而減小對單片機系統(tǒng)的干擾。2 自動捆鈔機的軟件實現(xiàn)由于捆鈔機的工序是順序控制，因此對于實現(xiàn)捆鈔機動作的子程序可以獨 立編制，然后根據(jù)工藝要求將各個部分串接起來。由于各個模塊的功能主要是 對對應(yīng)的位置進行精確定位，實現(xiàn)方法基本相同，因此本文只畫出進帶電機進 帶的軟件框圖，如圖5所示。對于一個系統(tǒng)來說，除了要實現(xiàn)正常的功能外，還要能檢測整個電路的工 作情況是否正常。因此在軟件的開始部分是檢測設(shè)備能否正常工作。若機械部 分不是在復(fù)位狀態(tài)，則要驅(qū)動相應(yīng)的電機使捆鈔機復(fù)位

7、。在運行過程中要能檢 測出各種非正常情況。下面列舉幾種非正常情況的處理方法。(1) 軟件首先應(yīng)該檢測出各個位置檢測傳感器是否正常。若作為位置檢測的傳感器開路或斷路，在單位時間內(nèi)無信號接收到，則停機并開始報警，從 而提高了設(shè)備的可靠性。(2) 捆鈔機檢測到帶梢時，表示一盤帶子將用盡。這時自動把機器中的 帶梢退出，然后報警，告訴用戶帶已用完，需要重新安裝一盤新的帶子。(3) 進帶時，若由于帶子的缺陷使其卡在捆鈔機中，捆鈔機能檢測到帶 子是有缺陷的。作為金融器具，安全性也是一個重要指標(biāo)。因此要求捆鈔機能處理一些特 殊的情況，如當(dāng)壓幣電機剛開始松幣時 壓幣電機的傳感器突然發(fā)生故障。若 按正常處理各種異

8、常情況的方法，則壓幣電機停機并報警。此時現(xiàn)金將被壓在 設(shè)備中，等維修人員到現(xiàn)場處理，這可能有一兩天時間。但是把現(xiàn)金放在外部 是金融部門不允許的。本捆鈔機處理該異常情況的方法是按住某一按鍵數(shù)秒鐘 后，壓幣電機即松幣，直到該鍵放開。另外在設(shè)計捆鈔機時，對于每一個單獨的動作，都可以通過面板上對應(yīng)的按鍵來完成。通過這種設(shè)計，使捆鈔機的維修變得簡單。圖4 電機控制部分的電路圖3 提高電機控制精度的實現(xiàn)方法由于單相異步機的價格很低，因此在本系統(tǒng)中全部采用單相異步電機。但從位置控制的角度講，單相異步 接上頁)機很難精確定位(開環(huán)控制)。單相異步電機快速停車的實現(xiàn)原理如下： 當(dāng)異步電機在正常工作狀態(tài)下時，異步

9、電機兩相繞組上的相位相差9 0,因 而在異步電機定子上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子切割磁力線而使 電機旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在電機的兩相繞組上同時加同相電壓時，則在定子中產(chǎn)生一個靜 止的磁勢，而此時電機的轉(zhuǎn)子由于電流的存在也產(chǎn)生一個磁勢。該磁勢隨轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)。根據(jù)磁路最近原理可知，當(dāng)兩個磁勢產(chǎn)生的磁路最短時，磁路達到穩(wěn) 定。因而當(dāng)電機定子的磁勢和轉(zhuǎn)子的磁勢重合時，磁路達到最短。這樣就使電 機在最短的時間內(nèi)停止工作。其原理即電磁剎車的原理。硬件中沒有增加剎車 部分，但其系統(tǒng)的性能卻得到很大的提高。使用該方法不但減少成本，而且增 加了整個系統(tǒng)的可靠性。4機械手功能的實現(xiàn)由于在捆鈔機中，機械手需要完成的動作很簡單，只是把現(xiàn)鈔從橫向放置 成縱向，然后再將現(xiàn)鈔從縱向放置成橫向，各個動作之間是90度關(guān)系，因此 機械手動作可以通過電機帶動機械手的凸輪結(jié)構(gòu)來完成