五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)的原理與實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)的原理與實(shí)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。

捆鈔機(jī)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(jìn)行現(xiàn)鈔的清點(diǎn)、運(yùn)輸和保存。國內(nèi)的捆鈔機(jī)主要分為三類。第一類是機(jī)械式的，即通過杠桿、螺旋或液壓機(jī)械按壓后由手工捆扎，因此工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且操作不規(guī)范。第二類是半自動(dòng)的，即用電腦控制實(shí)現(xiàn)其中連續(xù)的一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作，然后在工作人員配合下完成捆鈔。第三類捆鈔機(jī)是全自動(dòng)的，由工作人員把捆扎的現(xiàn)金放在工作臺(tái)上，按下自動(dòng)捆扎鍵后，自動(dòng)捆鈔機(jī)將完成全部動(dòng)作。采用全自動(dòng)方式可以真正地把操作人員從重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來，同時(shí)大大提高效率。目前金融部門用的捆鈔機(jī)大部分是三點(diǎn)式的半自動(dòng)捆鈔機(jī)，由于三點(diǎn)式捆鈔機(jī)會(huì)引起現(xiàn)鈔的丟張現(xiàn)象，因此金融部門要求捆鈔機(jī)能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金的五點(diǎn)捆扎?；谝陨显颍_發(fā)了五點(diǎn)式的全自動(dòng)捆鈔機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到了良好的效果。

１ 五點(diǎn)式全自動(dòng)捆抄機(jī)的工作原理

五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)連續(xù)捆鈔的動(dòng)作可以分為兩步：第一步把現(xiàn)鈔進(jìn)行橫向捆扎，第二步將現(xiàn)鈔進(jìn)行兩次縱向捆扎。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

（１）將現(xiàn)鈔放在工作臺(tái)上，按下自動(dòng)捆扎鍵，壓幣電機(jī)開始動(dòng)作，將現(xiàn)鈔壓緊。當(dāng)檢測到現(xiàn)鈔被壓緊時(shí)，壓幣電機(jī)停止工作。

（２）啟動(dòng)進(jìn)帶電機(jī)，進(jìn)帶機(jī)構(gòu)開始進(jìn)帶，當(dāng)帶頭碰到帶道上的“進(jìn)帶到位”行程開關(guān)時(shí)，進(jìn)帶電機(jī)停止工作。同時(shí)，凸輪電機(jī)開始動(dòng)作，將帶頭壓住。壓好帶頭后，凸輪電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

（３）進(jìn)帶電機(jī)反轉(zhuǎn)緊帶，將帶抽緊，當(dāng)檢測到帶被抽緊時(shí)，進(jìn)帶電機(jī)停止工作。同時(shí)，凸輪電機(jī)開始工作，帶動(dòng)焊接頭將帶焊接好，焊完后凸輪電機(jī)又帶動(dòng)切刀將帶切斷，當(dāng)檢測到凸輪電機(jī)達(dá)到初始位置時(shí)，凸輪電機(jī)停止工作。焊接點(diǎn)如圖１(ａ)中①所示。

（４）壓幣電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)工作臺(tái)下降到一定程度時(shí)，壓幣電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，機(jī)械手電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手左轉(zhuǎn)。當(dāng)檢測到現(xiàn)鈔已被放置成縱向時(shí)，機(jī)械手電機(jī)停止工作。

（５）壓幣電機(jī)壓幣，然后進(jìn)行進(jìn)帶、壓帶、緊帶，凸輪電機(jī)和下焊點(diǎn)電機(jī)同時(shí)動(dòng)作，將上下焊點(diǎn)進(jìn)行焊接。最后進(jìn)行切帶，完成第一個(gè)縱向的捆扎。上焊接點(diǎn)如圖１(ａ)中②所示，下焊接點(diǎn)如圖１(ｂ)中④所示。

（６）機(jī)械手將現(xiàn)鈔旋轉(zhuǎn)１８０度后，進(jìn)行第二次縱向捆扎，第二次捆扎后的上焊點(diǎn)如圖１(ａ)中③所示，下焊接點(diǎn)如圖１(ｂ)中⑤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(diǎn)表示焊接點(diǎn)。

橫向捆扎過程可用圖２來表示。其中，灰色部分為現(xiàn)鈔，細(xì)線為捆扎帶。

全自動(dòng)捆鈔機(jī)的硬件控制電路主要包括顯示部分、鍵盤部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分及各個(gè)電機(jī)的位置檢測四大部分。其硬件框圖如圖３所示。

電機(jī)的位置檢測包括：錢幣種類５元、５０元、１００元等錢幣的尺寸不一位置檢測；機(jī)械手位置檢測；壓幣電機(jī)位置檢測；下焊點(diǎn)位置檢測；凸輪電機(jī)位置檢測；進(jìn)帶電機(jī)位置檢測等。

電機(jī)包括：幣種位置電機(jī)、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)電機(jī)、壓幣電機(jī)、下焊點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、凸輪電機(jī)、進(jìn)帶電機(jī)等。

電機(jī)控制部分的電路如圖４所示。

當(dāng)Ｐ１．０為高電平時(shí)，Ｕ１截止，Ｋ１閉合，進(jìn)而Ｋ２閉合，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)Ｐ１．０為低電平時(shí)，電機(jī)失電停轉(zhuǎn)。

在圖４的電路中采取以下幾點(diǎn)措施來增強(qiáng)抗干擾功能：

（１）控制回路和驅(qū)動(dòng)部分不共地，控制回路采用信號(hào)地，驅(qū)動(dòng)部分采用模擬地，應(yīng)用光電耦合器進(jìn)行隔離。而對(duì)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）在直流繼電器Ｋ１的線圈兩端并一個(gè)二極管，在交流繼電器Ｋ２的線圈兩端并一個(gè)阻容吸收回路，用來吸收線圈通斷電時(shí)產(chǎn)生的很高的反電勢，從而減小對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾。

２ 自動(dòng)捆鈔機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)

由于捆鈔機(jī)的工序是順序控制，因此對(duì)于實(shí)現(xiàn)捆鈔機(jī)動(dòng)作的子程序可以獨(dú)立編制，然后根據(jù)工藝要求將各個(gè)部分串接起來。由于各個(gè)模塊的功能主要是對(duì)對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行精確定位，實(shí)現(xiàn)方法基本相同，因此本文只畫出進(jìn)帶電機(jī)進(jìn)帶的軟件框圖，如圖５所示。

對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來說，除了要實(shí)現(xiàn)正常的功能外，還要能檢測整個(gè)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(jī)械部分不是在復(fù)位狀態(tài)，則要驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)使捆鈔機(jī)復(fù)位。在運(yùn)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(gè)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(shí)間內(nèi)無信號(hào)接收到，則停機(jī)并開始報(bào)警，從而提高了設(shè)備的可靠性。

（２）捆鈔機(jī)檢測到帶梢時(shí)，表示一盤帶子將用盡。這時(shí)自動(dòng)把機(jī)器中的帶梢退出，然后報(bào)警，告訴用戶帶已用完，需要重新安裝一盤新的帶子。

（３）進(jìn)帶時(shí)，若由于帶子的缺陷使其卡在捆鈔機(jī)中，捆鈔機(jī)能檢測到帶子是有缺陷的。