硬幣分類分揀機設(shè)計開題報告.docx

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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目: 硬幣分類分揀機設(shè)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(xué) 號 B12021212 導(dǎo) 師 萬宏強 2015年12月20日 1. 設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)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(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用前景和良好的經(jīng)濟前景。 1.2國內(nèi)外相關(guān)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(shè)備也很多 并且十分先進，這些硬幣機具根據(jù)技術(shù)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(shù)特征是進行單一幣種的計數(shù)，通過計數(shù)機的預(yù)置功能, 配上相應(yīng)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(shù)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(shù)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(shè)定( 應(yīng)相應(yīng)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(shù)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(shè)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(shè)置在 自助服務(wù)設(shè)施較集中的地方便利于民眾;成卷兌換機一般設(shè)置在無人銀行實行收費兌換。 6.自助服務(wù)類硬幣機具，這類機具中產(chǎn)品很多, 如硬幣儲蓄自動服務(wù)機、 紀(jì)念幣自動售貨機等等[1]。 在這個領(lǐng)域，國際上很多銀行器具公司也做了大量工作。如瑞典 Scan Coin AB 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(shè)備[2-7]。它們的分揀速度較快,機構(gòu)復(fù)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(shè)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(yīng)用范圍可以更廣泛[8]。但是，中國的貨幣比較復(fù)雜，他們的系統(tǒng)應(yīng)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(guān)產(chǎn)品，后開始發(fā)展自主制造，最初由清華大學(xué)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(xué)和企業(yè)加入了研究行列。到目前為止,南京航空航天大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等學(xué)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(shè)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(shù)較成熟,但是價格昂貴,而且不能適應(yīng)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(shù)問題未能批量生產(chǎn),而且大型處理機適應(yīng)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(xué)：清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、蘇州大學(xué)、福州大學(xué)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(shù)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(shè)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(dāng)有硬幣進入線圈時,硬幣表面因渦流效應(yīng)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(guān),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(guān)信息，進而辨別硬幣的真?zhèn)巍? 現(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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(shè)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(shè)計及分析 該設(shè)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(shè)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(dāng)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(shù)[22]，當(dāng)有硬幣通過軌道時候系統(tǒng)將辨別真?zhèn)?，?dāng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計方案： （1） 查閱相關(guān)資料，積累基礎(chǔ)知識； （2） 初步了解國內(nèi)外現(xiàn)有的設(shè)計及組裝 （3） 選用設(shè)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(shè)計計算 7-8周 結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計說明書、整理設(shè)計資料、準(zhǔn)備答辯 15周 答辯 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 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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