點驗鈔機走鈔機構測速穩定性研究

劉明等

摘 要： 以廣州康藝9000點鈔機為研究對象，搭建一種能清晰顯示走鈔機構的滾輪軸速度試驗平臺。滾輪軸速度是由增量式光電編碼器測量，邏輯分析儀采集和記錄，Matlab精確繪制。該方法可對走鈔滾輪軸轉速進行實時測定，并精確顯示放鈔后轉速的變化。為達到高精度測速目的，通過設計、安裝編碼器固定支架以及采用彈性聯軸器、三軸微調平臺等減振措施來降低振動影響，設置滾輪組間不同的壓力，顯示過鈔時滾輪軸的速度情況，試驗結果清晰顯示出放鈔時點鈔機走鈔機構滾輪軸速度明顯下降，并且隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣通過滾輪組時滾輪軸的速度陡變也越大。

關鍵詞： 走鈔機構； 測速； 試驗平臺； 點驗鈔機

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）12?0135?04

隨著我國市場經濟的高速發展，市場流通所需的紙幣量在不斷增加，假幣的非法流通也越來越猖獗，給人們的日常生活乃至中國的金融市場產生了很不利的影響[1?4]，因此提高現有點鈔機的鑒偽、走鈔時的各方面性能勢在必行[5]。走鈔機構作為點驗鈔機機械部分的核心，是點驗鈔機完成紙幣運動的關鍵所在[6]。

1 點鈔機的結構

圖1所示為點驗鈔機的結構示意圖，其中，進鈔捻輪、走鈔滾輪對組、出鈔滾輪對組和接鈔葉輪均是通過軸承與側板進行連接，當紙幣放入進鈔臺時，電機驅動進鈔捻輪旋轉將紙幣捻入傳到走鈔滾輪對組和出鈔滾輪對組，再傳到接鈔葉輪，最后放入接鈔臺完成紙幣點鈔過程。

本文試驗平臺測速是針對走鈔滾輪，利用PrOe對其進行三維制圖，如圖2所示。圖2中黑色部分為進鈔橡膠捻輪，右下角齒輪為傳動齒輪。

當點驗鈔機工作時處于高速狀態，滾輪組的轉速對紙幣在機構中的運動狀態有著重要影響。本文搭建的實驗平臺及所得結論對于研究紙幣在通過各個滾輪組時的姿態變化，及點鈔機的走鈔平穩性都是重要的參考依據。

2 走鈔機構轉速試驗平臺的搭建

本試驗平臺采用編碼器作為平臺速度信號采集的傳感器，傳感器信號采集單元由邏輯分析儀執行。最后通過Matlab編程對信號進行處理[7?8]。平臺的工作流程如圖3所示。

平臺以光電式旋轉增量編碼器為基礎，通過Saleae16邏輯分析儀對編碼器輸出的需要處理和分析的數據進行采集記錄操作。為了能更準確地測得紙幣通過滾輪對組時的轉速變化，本文采用彈性聯軸器微調平臺等系列的減震措施來保證測速精度。除了選用彈性聯軸器，采用編碼器固定支架及高精度可調的平臺，通過可調轉臺的微調來保證編碼器的輸入軸與點驗鈔機滾輪組輸出軸的基本同軸，因此選用SELN的LD60?LM型XYZR軸微調平臺，其可實現x，y軸的水平方向平移、z軸方向上的豎直平移和z軸的旋轉。每個方向上的運動都可精確到0.01 mm[9?10]。其完整的安裝圖如圖4所示。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗方法

通過搭建實驗測速平臺，可以完成實時對點鈔機走鈔機構進行高精度測速，并清晰顯示過鈔時的速度變化，并設置在改變滾輪間的壓力，對走鈔平穩性的實時顯示。達到為以后點鈔機的開發及平穩性研究提供直觀的參考數據。

試驗基于高精度測速H38S?6?1000?3?N?24型光電式旋轉增量編碼器為基礎，搭建平臺與安裝精密的XYZR軸微調平臺上，使用彈性聯軸器，已消除不必要的振動，在硬件測速平臺的基礎上，采用采樣深度深采樣頻率精度高的Saleae16邏輯分析儀進行數據采集，后導入到Matlab里進行數據處理。可以精確顯示過鈔時滾輪的速度及平穩性變化。試驗按以下步驟開展：

（1） 將微調平臺固定于有機玻璃底板上，光電式編碼器固定到加工好的夾持支架上，并將編碼器和支架一起固定于XYZR軸微調平臺，通過平行尺調整微調平臺x、y、z軸旋轉方向上測微頭旋鈕，保證編碼器輸入軸端面與點驗鈔機滾輪組輸出軸端面保持平行，這時將彈性聯軸器固定于點驗鈔機滾輪組輸出軸上，并通過微調平臺X軸旋鈕將傳感器送入彈性聯軸器的另一端，并旋轉滾輪組觀察彈性聯軸器是否有明顯形變，如果沒有則說明兩軸基本同軸，并鎖緊各個旋轉方向上的緊定旋鈕。

（2） 實驗電路連接實物如圖5所示，用12～15 V電源模塊給編碼器供電，在編碼器信號輸線端與電源間連接500 Ω的上拉電阻，將Saleae16邏輯分析儀黃色、藍色、綠色探頭分別與編碼器A、B相和點驗鈔機對管信號線相連。完成電路連接后，接通12 V電源進行實驗。

圖5 實驗平臺整體效果

（3） 通過Saleae16邏輯分析儀對滾輪組測速傳感器信號進行采集，打開邏輯分析儀配套軟件Logic 1.18.exe并進入設置界面、采樣頻率、采樣存儲深度等參數。通道數目，分別用來采編碼器A相、B相和點驗鈔機對管信號，設置好邏輯分析儀后，對點驗鈔機和傳感器進行通電，打開點鈔機設置常轉模式，這時點邏輯分析儀開始鍵，然后向開機狀態下的點驗鈔機進鈔臺放入紙幣，邏輯性分析儀將進行傳感器數據采集。采集的信號波形如圖6所示。

（4） 將采集的數據導入Matlab進行處理，在此組實驗結束后，將薄膜壓力傳感器放入走鈔滾輪的主、從動輪之間，調節不同壓力值，進行多次實驗采集，記錄數據，進行同樣數據處理。

3.2 數據分析

通過Matlab編寫程序對邏輯分析儀所采得的數據進行處理并繪出曲線如圖7所示。從圖中可以看出，紙幣以一定的初速度進入走鈔滾輪組，轉速發生陡變，當紙幣進入滾輪后，由于紙幣速度還未達到滾輪組轉速，滾輪組以一定的加速度驅動紙幣加速，直至紙幣速度與滾輪組速度相同時，紙幣的速度趨于穩定。圖7可整體顯示紙幣過鈔時的速度降低情況。圖8中底部分的脈沖波形是滾輪組前紅外對管信號，當有紙幣通過紅外對管時，對管就發出脈沖波形。由圖8可知當有紙幣通過滾輪組時，滾輪組的轉速將發生陡變，圖8中下凹部分代表3張紙幣分別通過滾輪組時滾輪組轉速的變化。

進一步試驗表明，改變滾輪對組間壓力，得出仿真結果如圖9所示，當滾輪組間壓力非常小的時候，紙幣通過滾輪組時，滾輪組轉速幾乎不變，隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣通過滾輪組時滾輪組轉速發生陡變越大，而由上述可知滾輪組速度的對紙幣傳輸速度變化趨勢基本保證一致。由此可知，隨著滾輪組間壓力增大，紙幣在進鈔階段，速度陡變也越大。

4 結 語

通過采用光電式編碼器測定走鈔滾輪對實時轉速、薄膜壓力傳感器測定滾輪對間壓力來實現對紙幣通過滾輪組時轉速變化的定量分析：通過搭建試驗平臺，采取減振措施，對點鈔機的過鈔過程進行實時測定，清晰顯現過鈔時滾輪軸的速度降低情況。通過設置滾輪組間不同壓力，顯現過鈔時的滾輪軸的速度情況，圖中清晰顯示存在陡變情況，并且隨著滾輪組間壓力的增大，紙幣在進鈔階段，滾輪軸的速度陡變越大。

注：本文通訊作者為趙祚喜。

參考文獻

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