硬幣分類分揀機設計開題報告.docx

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西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計(論文)開題報告題目: 硬幣分類分揀機設計系 別 機電信息系 專 業(yè) 金屬材料工程 班 級 B120207 姓 名 劉志恒 學 號 B12021212 導 師 萬宏強 2015年12月20日1. 設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況）1.1 題目背景和意義目前在世界范圍內(nèi)，硬幣以其成本低，流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無可替代的優(yōu)勢將占領小面額貨幣市場是大勢所趨。我國第五版人民幣的發(fā)行，輔幣(10元以下)硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢，硬幣的投放量還將大幅度增加。隨著無人售票、自動售貨機的推廣，硬幣流通量大大增加，特別是公交公司、金融部門等每天要對大量硬幣進行分類，工作量巨大。然而，近年來，硬幣的回籠問題一直阻礙著硬幣的流通，具體表現(xiàn)在：1.公交、超市等硬幣集中使用部門對于大量回收來的硬幣，很難及時清點與處理；2.銀行、證劵公司等各金融機構(gòu)對硬幣的清分和包卷工作，大都處于人工操作階段；3.市場上出現(xiàn)的各類偽幣，若不能進行高速、有效地檢偽，將會進一步提高硬幣的回收和周轉(zhuǎn)成本；4.雖然市場上已經(jīng)有各種硬幣分類機，但其體積大、價格高，但由于價格昂貴，一次分離量少等原因，不適用于中小型硬幣處理機構(gòu)，目前國內(nèi)仍普遍采用人工處理的方式。由于硬幣手工分類分揀成本大，利潤小，且誤差多，因此，研究與開發(fā)符合我國使用標準與包卷規(guī)范、性能穩(wěn)定、功能完善、高速節(jié)能的全自動硬幣分分類分揀機，以滿足國內(nèi)大眾的使用需求，有著非常大的實際意義的，產(chǎn)品也有著廣闊的應用前景和良好的經(jīng)濟前景。1.2國內(nèi)外相關研究情況1.2.1國外研究情況在國外一些金融業(yè)發(fā)達的國家, 硬幣的種類和流通量都非常大, 而那里為配合硬幣流轉(zhuǎn)和運行管理的機具設備也很多 并且十分先進，這些硬幣機具根據(jù)技術特征主要可分為六大類別：1.計數(shù)類硬幣機具，這類機具的主要技術特征是進行單一幣種的計數(shù)，通過計數(shù)機的預置功能, 配上相應的接管裝置 及包裝紙管或塑管, 該機還能完成同一幣種的半手工包裝。2.清分類硬幣機具，這類機具的主要技術特征是可實現(xiàn)多幣種的一次清分、 計數(shù)、 計值和鑒偽。這類機具是硬幣機具中使用最為廣泛的機種。3.包裝類硬幣機具，這類機具的主要技術特征是完成硬幣的成卷紙包裝。成卷硬幣總高度1 1 0 毫米;每卷硬幣枚數(shù)可根據(jù)需要設定( 應相應調(diào)整卷紙寬度)。包裝類機具主要分臺式與立式兩種。近年來由于臺式包裝機故障維修率較高, 已趨淘汰。4.清洗消毒類硬幣機具，這類機具的主要技術特征是完成入庫硬幣再投放前的清洗、 除垢、 檢破損、 消毒等功能。此類機具屬大型設備, 在國 外采取下單定做的辦法, 價格十分昂貴。5.兌換類硬幣機具，此類機具的主要功能是完成紙幣兌換硬幣。產(chǎn)品分硬幣散幣兌換機與成卷包裝幣兌換機兩種。散幣兌換機一般設置在 自助服務設施較集中的地方便利于民眾;成卷兌換機一般設置在無人銀行實行收費兌換。6.自助服務類硬幣機具，這類機具中產(chǎn)品很多, 如硬幣儲蓄自動服務機、 紀念幣自動售貨機等等1。在這個領域，國際上很多銀行器具公司也做了大量工作。如瑞典 Scan CoinAB 公司，它是一家專業(yè)生產(chǎn)各種銀行器具的公司，也是國際上公認的銀行器具做的最好的公司，成系列地研制了針對不同貨幣體制下的清分系統(tǒng)。日本GLORY公司生產(chǎn)了WR-400C型硬幣點算包裝機,LAUREL公司生產(chǎn)了LAC-16、勞雷爾LPS-25等包括硬幣分揀和包裝的大型-體式處理設備2-7。它們的分揀速度較快,機構(gòu)復雜,可以處理的硬幣數(shù)量極多,并都包括了紙卷包裝系統(tǒng)。瑞士SCANCOIN公司生產(chǎn)了SC22型等小型硬幣分揀設備,它們體積小巧,機構(gòu)較簡單,一次處理的硬幣數(shù)量不多,但應用范圍可以更廣泛8。但是，中國的貨幣比較復雜，他們的系統(tǒng)應用在中國尚有一系列問題。1.2.2國內(nèi)研究情況國內(nèi)于九十年代中期開始從國外引進相關產(chǎn)品，后開始發(fā)展自主制造，最初由清華大學和昆明機床有限公司合作對日本的機器進行仿制,卻不能完美實現(xiàn)功能而仍處于研究階段,之后國內(nèi)多個大學和企業(yè)加入了研究行列。到目前為止,南京航空航天大學、合肥工業(yè)大學等學校已經(jīng)研制出了大型硬幣處理機的理論模型9-11。河北邯鄲商通電子有限公司也己經(jīng)設計生產(chǎn)出了小型的硬幣清分計數(shù)機器。對于國外硬幣處理機來說,無論是大型還是小型的都有一定的水平,技術較成熟,但是價格昂貴,而且不能適應國內(nèi)的硬幣系統(tǒng)。國內(nèi)的大型處理機除了進口之外,雖然進行過一些仿制,但由于技術問題未能批量生產(chǎn),而且大型處理機適應的場合有限,一般銀行等小型企業(yè)不會購置,無法普及。國內(nèi)的小型硬幣處理機雖然可以實現(xiàn)清分功能,但是缺乏鑒偽環(huán)節(jié),因此研究一種小型的桌面硬幣清分、鑒偽儀器是有意義的。國內(nèi)的一些知名大學：清華大學、北京科技大學、上海交通大學、杭州電子科技大學、蘇州大學、福州大學等多家單位均對如何進行正確的對硬幣真?zhèn)巫R別做過研究12-21，并且取得了一些成就，現(xiàn)在最可靠的技術是渦流檢測。渦流檢測硬幣真?zhèn)沃饕鶕?jù)其材質(zhì)及表面圖案的特征,為此硬幣真?zhèn)螜z測器可依據(jù)渦流檢測原理進行設計。傳感器電路采用電容三點式LC振蕩電路,其中L為硬幣檢測線圈。電路工作時,檢測線圈周圍將產(chǎn)生一個與LC振蕩電路頻率相同的交變磁場。當有硬幣進入線圈時,硬幣表面因渦流效應而感生出渦流,此渦流繼而產(chǎn)生新的磁場,其方向與原磁場方向相反。兩者產(chǎn)生的磁場相互作用,將使電路中振蕩電流的頻率發(fā)生改變。產(chǎn)生渦流的大小與硬幣線圈距離、材質(zhì)及表面圖案等因素有關,為此只要檢測電路中振蕩頻率的改變量,就可獲得硬幣的相關信息，進而辨別硬幣的真?zhèn)巍，F(xiàn)在市場上有少量國產(chǎn)機器，但是此類機器結(jié)構(gòu)簡單，功能不夠完善，總體性能水平與國外產(chǎn)品有一定的差距，還需要長足的發(fā)展。并且在銀行等和硬幣有密切接觸的地方，硬幣分類分揀機的普及程度十分低，歸根結(jié)底是因為國外的機器過于昂貴，國內(nèi)的機器功能單一不可靠。2.課題研究2.1主要內(nèi)容國內(nèi)流通的硬幣，包括各類游戲幣，分揀速度100枚/min 吞吐量10000枚2.2硬幣分類分揀機的分選方案方案一：篩選式圖2.1 篩選式 將硬幣由機器上方批量投入機器內(nèi)部，然后啟動機器，電機帶動機器內(nèi)部的篩分盤轉(zhuǎn)動，篩分盤上有孔洞，每層篩分盤的孔洞大小和不同種類的硬幣直徑相匹配，由上至下每層的孔直徑逐漸減小，篩分盤旁邊有滑軌，篩選的硬幣由滑軌滑入儲幣盒內(nèi)，從而達到篩分不同種類硬幣的用途。方案二：斜軌式圖2.2斜軌式 斜軌式原理是由電機帶動轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤邊緣有硬幣槽，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時每個硬幣槽一次可帶動一枚硬幣，轉(zhuǎn)盤邊緣有略大于轉(zhuǎn)盤的格擋環(huán)，當硬幣槽轉(zhuǎn)動至上方時候正好格擋環(huán)有一缺口，因為轉(zhuǎn)速很快，在離心作用下硬幣將脫離轉(zhuǎn)盤滑向一軌道，軌道傾斜放置，軌道一側(cè)有空隙，每隔一定距離有一擋板，擋板的距離根據(jù)硬幣直徑確定，當硬幣從左側(cè)進入，較小的硬幣在第一個格子就掉出滾道，而較大的硬幣要到后面才掉出滾道，軌道外面放著對應的收集盒，硬幣掉出來就落進盒子內(nèi)。方案三：差孔篩選式圖2.3差孔篩選式 此方案的原理與方案一原理相似，但是不同的是此方案只有兩個篩選盤，上面的篩盤與下方電機連接，由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，下方的篩選盤固定，不能轉(zhuǎn)動。上方的盤厚度只有一個硬幣厚，盤上有數(shù)個孔洞，孔的大小根據(jù)硬幣直徑確定，孔大小按順序排列，所以每次轉(zhuǎn)動時候孔內(nèi)只能容納一枚硬幣。下方的篩選盤孔的排列順序和上方的順序正好相反，當上方的篩選盤轉(zhuǎn)動時，每次只會有一個孔與下盤相匹配，當上下匹配時候硬幣將會掉入下方。2.3確定最優(yōu)方案 方案一結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，所以整體造價低，但是體積龐大，工作噪音大，并且因為結(jié)構(gòu)原因在加裝硬幣真?zhèn)巫R別裝置時需要加裝多套識別裝置，并不符合設計原則，而且此方案因為工作噪音的原因不利于銀行等單位工作使用。方案二與方案一相比來說，雖然方案二的工作效率不如方案一，但是工作時候聲音小，不會有噪音產(chǎn)生，對銀行、超市等單位使用單位來說很合適，并且方案二的整體結(jié)構(gòu)較方案一比體積較小，利于存放和搬運。方案三的設計結(jié)構(gòu)最為緊湊，體積小，工作安靜無噪音，最適合搬運和存放，所以適合小型單位使用。但是方案三的工作效率最低，分類分揀的速度比不上前面的方案，所以，綜上所述，最終方案選擇方案二最為合適。2.4最優(yōu)方案的詳細設計及分析該設備的研究主要由儲幣及計數(shù)系統(tǒng)、真?zhèn)伪鎰e系統(tǒng)、盛幣斗、動力系統(tǒng)、等組成。結(jié)構(gòu)下圖2.4所示：圖2.4 詳細設計圖 1.盛幣斗；2.真?zhèn)伪鎰e系統(tǒng)；3.滑軌；4.儲幣及計數(shù)系統(tǒng)；5.假幣儲幣倉；6.臨時盛幣倉；7.轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)儲幣及計數(shù)系統(tǒng)儲幣及計數(shù)系統(tǒng)包括各類硬幣的儲幣倉和硬幣計數(shù)系統(tǒng)，計數(shù)系統(tǒng)采用光電傳感器，每個儲幣倉入口有一傳感器，每當硬幣掉入儲幣倉內(nèi)時候計數(shù)器計數(shù)一次，并且將計數(shù)結(jié)果在屏幕顯示出來。真?zhèn)伪鎰e系統(tǒng)真?zhèn)伪鎰e系統(tǒng)采用現(xiàn)有成熟的渦流真?zhèn)伪鎰e技術22，當有硬幣通過軌道時候系統(tǒng)將辨別真?zhèn)?，當檢查出有假幣時候系統(tǒng)會自動將假幣推入假幣儲存?zhèn)}內(nèi)，并且在屏幕上顯示出來結(jié)果。盛幣斗盛幣斗可以放入大量硬幣，根據(jù)設計要求可容納10000枚硬幣，目前世面流通的硬幣最重的為6.05g，10000枚硬幣最重60.5kg，硬幣材質(zhì)鋼芯鍍鎳，理論上60.5kg硬幣大約能占體積為7707 cm，考慮到間隙，按照10000 cm計算，所以盛幣斗容量設計為10000 cm.動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)由可調(diào)速的單相電機構(gòu)成，電機將帶動轉(zhuǎn)盤工作。2.5課題研究方法本課題主要通過CAD繪圖、理論校核、發(fā)表論文進行完成。3本課題研究的重點及難點，前期已開展工作3.1課題重點問題及難點： a.硬幣的真?zhèn)伪鎰e，b.分類分揀功能的設計。c.不同種類的硬幣怎么整理成相同運動方式。3.2前期已開展的工作、初選設計方案：（1） 查閱相關資料，積累基礎知識；（2） 初步了解國內(nèi)外現(xiàn)有的設計及組裝（3） 選用設計方案（4） 運用CAD繪圖軟件進行制圖4、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）1-3周 調(diào)研、收集資料完成開題報告4-6周 外文翻譯、設計計算 7-8周 結(jié)構(gòu)設計9周 中期檢查10-11周 繪制總裝圖和零件圖12-14周 撰寫設計說明書、整理設計資料、準備答辯15周 答辯 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日所在系審查意見：系主管領導： 年 月 日參考文獻1吳時欣.國外的硬幣機具J.金融時報.2000年11月21日第6版2 Sidney M. 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