臥式辨偽點鈔機的小型化和改進*

劉慶東

(廣州工程技術職業學院機電工程系，廣東廣州 510075)

0 引言

雖然全世界一直都在大力推廣電子貨幣以減少鈔票的發行量，但是由于我國的國情以及傳統習慣，很多人仍然習慣使用現金進行交易，使我國成為使用現金量最大的國家。各行各業特別是銀行出納柜臺現金處理工作繁重，點鈔機成為不可缺少的設備。點鈔機集計數和辨偽于一身，國家標準要求以每秒最低15張的速度對鈔票進行清點、辨偽，通常還具有自動開停機、預置數、防雙張、防粘張和防夾張等輔助功能。常用的辨偽手段有熒光識別、磁性分析、紅外穿透三種方式。隨著印刷技術、復印技術和電子掃描技術的發展，偽鈔的制造水平越來越高，必須不斷提高點鈔機的辨偽性能［1］。

1 存在的問題

按照鈔票的運動軌跡不同，點鈔機分為立式點鈔機和臥式點鈔機。

國外主要使用立式點鈔機。立式點鈔機以英國的得利來(DeLaRue)、日本的光榮公司(Glory)為代表，采用底出鈔間歇分張、葉輪接鈔的方式，優點是外形美觀，長、寬尺寸小;缺點是對鈔票的質量要求較高，要求鈔票至少有七成以上的嶄新程度而且平整，否則鈔票很難分張，同時鈔票堆砌也不整齊。以前，由于人民幣殘、舊鈔比較多，導致立式點鈔機一直難以進入中國市場。近年來，隨著國家定期將殘、舊鈔回收，以及越來越多的人習慣用錢包裝錢，使流通的人民幣質量大大提高，立式點鈔機隨之逐漸進入國內市場，占有越來越大的市場份額。

國內主要使用臥式點鈔機。臥式點鈔機采用面出鈔連續分張的方式，沒有接鈔葉輪取而代之的是橡膠輸送帶和鈔票整理機構，優點是對鈔票的新舊和平整度要求不高，鈔票堆砌整齊，這也是臥式點鈔機目前仍然在市場占主導地位的原因;缺點是外形不夠美觀，長度尺寸大。由于臥式點鈔機占地面積較大，在銀行工作臺擺放不便，現在的臥式點鈔機多用葉輪機構代替了橡膠輸送帶和鈔票整理機構，使臥式點鈔機的長度減小，從而占地面積也得以減小。

臥式點鈔機普遍存在以下問題:①目前，臥式點鈔機相對于立式點鈔機存在占地面積大的缺點，隨著銀行儲蓄所辦公臺面擺放的設備種類越來越多，對點鈔機提出小型化要求;②由于銀行點鈔工作量大，導致捻鈔膠圈、阻力橡皮磨損較快，每隔一段時間就需調整或更換，否則點鈔機會出現計數不準、重張等故障，更換捻鈔膠圈、阻力橡皮需要專業技術人員，在儲蓄所沒有專業技術人員的條件下，要求更換捻鈔膠圈、阻力橡皮必須簡單、方便;③假鈔的制作水平越來越高，迫切要求提高辨偽水平和減少誤報率。

2 小型化設計方案

長期以來，各點鈔機生產廠家都致力于點鈔機的小型化。由于受到鈔票長度尺寸的限制，點鈔機的寬度尺寸無法減小，點鈔機的小型化只能減小長度和高度尺寸。

臥式點鈔機的體積難以減小的主要原因是點鈔機的主電機(單相異步電動機，型號YYD－40A－4)體積太大。臥式點鈔機一直使用交流電機作為動力，沿用至今。立式點鈔機則一直使用直流電機作為動力，直流電機的體積比交流電機小得多，這也是立式點鈔機比臥式點鈔機小的原因之一。設想以直流電機(24 V)代替交流電機作為臥式點鈔機的動力，配合開關電源，可以達到小型化的效果。

經過實驗，電機直徑由90 mm減小為40 mm，再將葉輪直徑由99 mm改為80 mm，臥式點鈔機的長度由323 mm減小為298 mm，高度由193 mm減小為138 mm，大大減小了臥式點鈔機體積和重量。

3 結構部分改進

所設計的點鈔機由捻鈔、出鈔、接鈔、傳動、機架和電子電路等六部分組成(如圖1所示)。

圖1 臥式點鈔機結構簡圖

3．1 捻鈔部分改進

捻鈔部分主要由滑鈔板、送鈔舌、阻力橡皮、落鈔板、調節螺絲、捻鈔膠圈等組成。將要清點的鈔票逐張捻出是保證計數準確的前提。臥式點鈔機采用面出鈔連續分張的方法:捻鈔膠圈捻走處于表面的一張鈔票，下面的鈔票被阻力橡皮粘住，使表面的鈔票與下面的鈔票分開，實現分張，由于出鈔膠輪的線速度是捻鈔膠輪的2倍，因此相鄰的兩張鈔票之間被拉開一定的距離，為鈔票計數和辨偽提供必要的條件。這個過程不斷重復進行，直到捻完最后一張鈔票。

由于更換麻煩，做為易損件的捻鈔膠圈和阻力橡皮的磨損一直是困擾使用的兩大難題，要解決這個問題，有兩種方法:①提高使用壽命;②更換方便。

舊落鈔板組件的結構如圖2所示。

圖2 舊落鈔板結構圖

舊落鈔板組件阻力橡皮是用螺釘和阻力橡皮夾板固定，更換時需先拆掉滑鈔板再拆掉阻力橡皮夾板，不僅拆裝麻煩，而且裝好后需要調整阻力橡皮和滑鈔舌的位置，還要調捻鈔力(大約0．5 kg)，既費時間，還需要一定的技術。新落鈔板組件的結構如圖3。

圖3 新落鈔板組件

阻力橡皮靠扭簧產生的作用力由滑鈔板和送鈔舌壓住，阻力橡皮的位置由托鈔板上的溝槽確定。更換阻力橡皮只需要用手壓住滑鈔板后端即可，非常方便。增加捻鈔膠圈的耐磨性，可以通過加大外徑和在外圓中間開一圈凹槽，避免捻鈔膠圈和鈔票之間主要是尖角處接觸導致捻鈔膠圈不耐磨，來提高捻鈔膠圈的耐磨性;并將捻鈔膠圈軸向截面改為鋸齒形，使膠圈齒面和鈔票的接觸面加大，提高捻鈔膠圈齒面對鈔票的附著力。

3．2 出鈔部份的改進

主要由出鈔膠輪、出鈔對轉輪組成。其作用是出鈔膠圈以捻鈔膠圈兩倍的線速度把連續送過來先到的鈔票與后面的鈔票分開一定的距離，送往計數器與檢測傳感器進行計數和辨偽。

鈔票離開捻鈔膠圈進入出鈔膠圈。TD系列點鈔機由于捻鈔軸與出鈔軸之間的距離(60 mm)小于被清點鈔票的寬度(最大77 mm)，鈔票的剩余寬度會導致捻鈔膠圈與鈔票間的相對摩擦，降低捻鈔膠圈的使用壽命?？刹捎眉哟簏c鈔機出鈔軸與捻鈔軸之間距離的方式(出鈔軸與捻鈔軸之間距離增大為80 mm)來避免這一摩擦現象的發生。由于捻鈔軸與出鈔軸之間的距離加寬，為了確保鈔票從捻鈔輪順利運動到出鈔輪，可增加一對過輪，過輪外緣的線速度等于捻鈔膠圈外緣的線速度，出鈔膠圈外緣的線速度是捻鈔膠圈外緣線速度的兩倍。當出鈔膠圈外緣捻到鈔票后，鈔票即以原來速度的兩倍運動，這樣就將捻鈔膠圈的磨損轉移到過輪上，而過輪采用耐磨材料制造，實踐證明，捻鈔膠圈的使用壽命提高了幾倍。

雖然增加一對過輪可以提高捻鈔膠圈的使用壽命，但隨之帶來的問題是成本增加，結構復雜，維修不方便，且增加了點鈔機的長度尺寸。在不增加一對過輪的情況下，可采用在捻鈔軸上裝一個超越離合器(俗稱單向軸承)，同樣可起到相同的作用，原理如下:單向軸承裝在捻鈔傳動輪內，可以相對于捻鈔軸逆時針轉動。捻鈔時，捻鈔傳動輪順時針轉動，單向軸承不轉動，起傳遞動力的作用，當鈔票去到出鈔膠輪時，即以兩倍于原來的速度運動，在鈔票的拖動下，由于單向軸承的作用，捻鈔膠圈外緣以和鈔票相同的速度運動，鈔票和捻鈔膠圈間沒有相對滑動，因而可延長捻鈔膠圈的使用壽命(如圖4所示)。

4 辨偽部分改進

辨偽是通過檢測人民幣的固有特性來分辨真假。

4．1 磁性檢測

磁性檢測的工作原理是利用大面額真鈔(10、20、50、100元)的某些部位是用磁性油墨印刷，通過一組磁頭對運動鈔票進行磁性檢測，通過電路對磁性進行分析辨別鈔票真假［2］。

圖4 點鈔機傳動圖

(1)檢測新版人民幣金屬絲磁性。根據在示波器下的觀測，金屬絲的磁性是很有規律的矩形波，且量值也很準確，10、20、50、100元人民幣的矩形波規律(脈沖編碼)是不一樣的(不同面值的歐元其矩形波的規律是一樣的)，由于不容易仿制，在磁性檢測中利用這個特性，可大大提高辨偽水平。目前水平停留在檢測有無矩形波，如檢測矩形波的規律(脈沖編碼)則要求磁信號的采集要完整，由于在點鈔機上鈔票的運行速度較快，磁信號容易失真，在單張檢測比較容易做到。

(2)檢測新版人民幣橫號碼磁性。目前水平停留在檢測有無磁性。由于橫號碼是帶有一定磁性的數字，如對橫號碼的磁性數量和大小進行檢測，辨偽水平可大大提高。

4．2 圖像識別

近年來，用傳統的熒光、磁性、紅外三種方法辨別變造幣遇到了極大的困難，迫切需要開發新的辨偽手段。采用多譜光學和數字圖像處理［3］，即采用CMOS攝像頭的數字圖像鑒偽，可以在傳統機讀信號被仿冒和克隆的情況下，充分利用隱含在紙基和圖案中的其他防偽特征，把真偽鑒別建立在“以真辨假”的基礎之上。要求在點驗鈔票的過程中采集和識別每張鈔票的冠字號碼。由于采集和識別冠字號碼的功能得以在點鈔機上實現，就有了技術上可閱讀的ID碼，從而使現鈔貨幣流進入物聯網進行實時動態監管成為可能。點鈔機轉變為從簡單的點驗鈔票到金融物聯網的界面設備，從低技術含量、低價位的一般機具到高技術含量、價位適度的智能機具。

5 結語

實踐證明，經過改進后點鈔機的體積減小，捻鈔膠圈的壽命提高了數倍，阻力橡皮更換簡單、方便，一

圖8 活塞桿實際響應速度

圖9 液壓缸大腔壓力和液壓泵出口壓力

4 結語

介紹了超越負載下負載口獨立控制系統的組成，分別設計了對應工況的控制策略和控制器，給出了壓力流量復合控制方法，并建立了系統的AMESim與MATLAB的聯合仿真模型，仿真結果表明，該系統具有更快的響應速度，在超越工況下具有更好的速度穩定性。

［1］ 李鄂民．超越負載的液壓平衡方法［J］．機床與液壓，2005(12):107－108．

［2］ 王子坡．高空作業車臂架變幅下降時的平穩性研究［D］．長沙:中南大學，2013．

［3］ 劉幫才．超越負載工況下輪式起重機起升系統特性研究［D］．長春:吉林大學，2012．

［4］ Andersen TO，MnzerM E，Hanse M R．Evaluation of control strategies for separatemeter－in separatemeter－outhydraulic boom actuation inmobileapplications［C］∥The17th International Conference on Hydraulic and Pneumatics．Ostrava，Czech Republic:［s．n．］，2001，1:475－450．

［5］ 熊 翔，朱建新，楊 翔，等．基于雙閥芯的液壓控制系統在挖掘機上的應用［J］．建筑機械，2008(1):102－105．

［6］ 顧臨怡，王慶豐．采用計算流量反饋的流量控制方法及特性研究［J］．機械工程學報，1999，35(4):96－98．

［7］ 劉英杰，徐 兵，楊華勇，等．電液比例負載敏感負載口獨立控制系統仿真研究．第五屆全國流體傳動與控制學術會議暨2008年中國航空學會液壓與氣動學術會議論文集［C］．北京:浙江大學流體傳動級控制國家重點實驗室，2008．