自動收銀機機構設計

喻志高　馬帥兵　聶興家

摘 要：本文談到收銀機在現實生活中不可缺少的地位，詳細介紹收銀機機構的組成和工作原理，找零系統的功能和重要性。該機構整體緊湊，識別精確，靈敏度高，運用范圍廣泛。

關鍵字：收銀機機構；自動找零；紙幣；硬幣

Abstract： This paper talks about the indispensable status of cash registers in the real life， and gives detailed explanation about the composition and working principle of cash registers as well as the function and importance of their change system.The whole is compact in structure， precise in identification， high in sensitivity and used in wide range.

Key words：cash registers； automation change；paper money；coin

自動收銀系統是融合計算機技術、信息采集和處理技術、結構設計為一體的自動化紙幣接收、找零系統，具有很強的智能化功能。本產品設計主要針對大型超市，餐廳等紙幣流通較快的場所。目前，我國自動收銀關鍵技術已取得長足的進展，但是由于資金和研究投入量少，實際成果并不能令人滿意。因此自動收銀機構的設計是必不可少的。

1 收銀機系統的組成及工作原理

1.1 收銀機系統的組成

收銀結構主要有以下幾部分組成：紙幣識別部分、紙幣分揀部分、紙幣送入部分、送紙機構、紙幣分離機構、出幣機構；硬幣識別部分、硬幣分揀、硬幣找零。

1.2 收銀機系統工作原理

紙幣分揀機構：紙幣分揀與紙幣識別模塊相結合，當紙幣通過分揀機構時，紙幣識別模塊能夠判斷紙幣的面額；然后電機帶動螺桿轉動一定的角度，將分揀器帶到對應的位置，進而將紙幣送入對應的傳送帶機構。運動一共分為四個階段，第一階段，將紙幣吸入，識別紙幣的真偽、面額，第二階段，步進電機帶動絲杠，將分揀機構送到對應送幣口，第三階段，分揀機構和傳送帶一起運動，將紙幣送入傳送帶。第四階段，步進電機帶動絲杠，將分揀機構回到初始位置。

紙幣送入部分：從分揀機構到儲幣箱，用的是兩副皮帶夾緊紙幣傳輸，兩副皮帶緊密接觸，一副皮帶的運動由獨立電機驅動，另一幅靠兩個皮帶壓緊產生的摩擦力帶動。每當紙幣從分揀機構中吐出，傳送帶轉一定角度，將紙幣吸入傳送帶暫存，當紙幣完全進入傳送帶時，傳送帶停止運功。

紙幣存儲機構：用于儲存預先放入到紙幣和工作收入的紙幣。儲幣箱包括箱體、托板、滑片擋板、彈簧。紙幣放在托板上，由彈簧頂起，將紙幣壓緊在托板與滑片擋板之間。隨著找零的進行，紙幣厚度減少，托板上移。紙盒與找零箱體分離，便于紙幣的添加。

送紙機構：包括電機、主齒輪、輔助齒輪、固聯曲柄、拖動連桿、天軸，走紙齒輪、走紙軸。主齒輪安裝在電機主軸上，主齒輪同時帶動輔助齒輪和走紙齒輪轉動。在儲幣箱托板壓緊作用下，走紙軸與紙幣接觸，并存在壓緊力，走紙軸轉動帶動紙幣出儲幣箱，進入分離軸。機構中增添了輔助齒輪和一個四桿機構，使走紙軸與紙幣斷續接觸，使積攢的紙幣回到儲幣箱。主齒輪帶動輔助齒輪，曲柄與輔助齒輪固聯，曲柄帶動拖動連桿，進而使走紙軸在圓弧軌道中往復滑動，實現走紙軸與紙幣斷續接觸。為了使走紙軸能夠順利平動，不會傾斜卡頓，增加了天軸傳送動力，在軸的兩端均有一個四桿機構帶動走紙軸往復運動。

分離機構：分離機構包括定軸和分離軸。分離軸通過彈簧掛在定軸下面，且使兩者壓緊，當有紙幣進入分離機構時，分離軸允許上下在一定范圍內移動。定軸的動力由走紙機構中的輔助齒輪通過齒輪組提供，分離軸沒有直接的動力來源。隨著紙幣進入量的增多，分離軸和定軸之間的間距增大，彈簧被拉緊，分離軸轉動受到的摩擦阻力增大，定軸將帶動最上面一張紙幣進入儲幣機構，下面的紙幣和分離軸一起停止運動，直到最上面的紙幣完全從分離機構進入出紙機構，下面的紙幣才能繼續進入，從而實現紙幣的分離。

出幣機構：由兩幅傳送帶，一個光電開關組成。紙幣經過分離機構后，進入出幣機構，進而送到找零盒。通過找零算法計算出各面額錢幣的數目后，對應的走紙機構、分離機構、送紙機構持續轉到，每出一張紙幣，通過光電開關記一次數，直至找夠計算的數目。

硬幣識別模塊：硬幣進入硬幣識別模塊后，根據硬幣的材質不同，對磁場的影響不同，判別出硬幣的面額和真偽。然后將信號傳遞給單片機，單片機控制分揀機構做出相應的動作。

硬幣分揀模塊：包括滑道、滑道軸、一對電磁鐵等，滑道通過軟管與硬幣識別器相連，滑道與滑道軸固聯，在滑道與電磁鐵之間裝有彈簧，電磁鐵不通電時，將滑道保持在兩個電磁鐵中間。根據識別器提供的面額信息，不同的電磁鐵通電方式，讓滑道與不同的硬幣通道相連，將硬幣送入不同的儲幣筒中。

儲幣與硬幣找零：從分揀機構經硬幣通道進入的硬幣，儲存在儲幣筒中。儲幣筒在擺桿一側開有槽孔，另一側也開有槽孔和斜坡；槽孔的高度、寬度和厚度，恰好對應一個硬幣的厚度，斜坡便于硬幣的滑出。找零機構包括步進電機、齒輪組、擺桿、儲幣筒和齒輪盒等。步進電機帶動齒輪組轉動，進而帶動擺桿轉過一定角度；擺桿的高度和厚度與槽孔相對應，擺桿轉動可以掃過儲幣孔的中心，將硬幣一半打出儲幣筒滑入斜坡，實現找零。

2 收銀機機構的功能簡介

2.1顧客投入的紙幣經過分揀機構的傳送帶，紙幣經分揀箱判斷面額大小，然后把信號傳到步進電機，步進電機帶動分揀器將紙幣運送到相應的送入機構，進而送入儲幣箱。由于彈簧托板的存在，紙幣壓緊通過送紙軸送過送紙機構。

2.2顧客投入的硬幣，經識別真偽，被放入對應的儲幣筒中。通過運用算法確定找零的數額，經單片機控制各個送紙機構的工作，直到所有的數額吐出，乘客取走找零后，完成這一投幣過程，系統復零，完成等待下一位乘客投幣的準備。

3 結束語

收銀機的出現填補了中國市場在這方面的空缺，加快了人們生活節奏，減少了顧客排隊等待的時間，為人們的生活帶來更多的便捷。然而，市面上出現過自動找零系統，因其不具備真偽鈔識別的功能，程序冗長，找零緩慢，使得收銀機的應用并不廣泛。所以這次對收銀機的設計本著簡單而又實用的原則。使其更加智能便民化。

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