硬幣分揀機的發展現狀及系統設計

河南農業大學機電工程學院 李慧琴 丁麗 王佩云 吳亞文 劉勇敢

硬幣分揀機的發展現狀及系統設計

河南農業大學機電工程學院 李慧琴 丁麗 王佩云 吳亞文 劉勇敢

近年來，隨著科技的不斷發展，計算機、工業機器人大量應用于人們的日常生活，人民生活水平不斷提高，各類自動販賣機應運而生，硬幣的發行量和流通量隨之大大增加。但是，硬幣分揀是一項很復雜且很繁瑣的工作，效率慢、速度低，造成巨大的人員浪費。如何大量地、短時間地分類大量硬幣的問題隨之出現。每天數以億計的硬幣需要分揀，迫切需要適用于不同場所的各類硬幣分揀機。對于硬幣分揀機這類非工業用途的機械設備，其意義不僅僅是它們自身所帶的直接經濟價值，而且大大地解放了人力，使更多的人力可以做一些更加有經濟效益的工作。

一、硬幣分揀機的發展

隨著科技的飛速發展，機械設備也進入高速發展期，日常生活中，機械的影子也隨處可見。簡單的比如電梯，利用定滑輪及拉伸機構；復雜的比如起重機、鍛造機等復雜機械。硬幣的發行量每年都在增加，如何高效率、低成本、高精度地分揀多種硬幣，促成了硬幣分揀機的發展從最簡單的非機械的僅僅利用硬幣的直徑不同，通過一個傾斜面來分揀硬幣，再到利用硬幣的厚度，把較多的硬幣放入溝槽之中，從而得出硬幣的數量，以及隨后出現的機械類的硬幣分揀機、離心硬幣分離機、電磁振動硬幣分離機，硬幣分揀機的發展是多種多樣的。

二、國內硬幣分揀機的發展

國內于20世紀90年代中期開始從國外引進相關產品，后開始發展自主制造，最初由清華大學和昆明機床有限公司合作對日本的機器進行仿制，卻不能完美實現功能而仍處于研究階段，之后國內多個大學和企業加入了研究行列。到目前為至，南京航空航天大學、合肥工業大學等學校已經研制出了大型硬幣處理機的理論模型。河北邯鄲商通電子有限公司也已經設計生產出了小型的硬幣清分計數機器。

對于國外硬幣分揀機來說，無論是大型還是小型的雖然都有一定的水平，且技術較成熟，但是價格昂貴，而且不能適應國內的硬幣系統。所以，國內的大型處理機除了進口之外，雖然進行過一些仿制，但由于技術問題未能批量生產，而且大型處理機適應的場合有限，一般銀行等小型企業不會購置，無法普及。國內的小型硬幣處理機雖然可以實現清分功能，但是缺乏鑒偽環節，因此研究一種小型的硬幣分揀、清理裝置是有意義的。

硬幣分揀級數技術的出現不只運用在公交車投幣系統中，也應用到了自動售貨機、自動投幣飲水機、投幣游戲機等設備中。硬幣識別器的種類也是多種多樣，發展也是越來越先進。硬幣識別器的技術已經成熟，采用傳感器技術與光電子技術和電磁技術對硬幣的幾何參數和材質進行檢測使得識別器達到了很高的精度。

在我國，與硬幣識別配套使用的儀器和設備數量龐大且種類繁多。然而，硬幣識別器的種類并不多，硬幣識別器主要還是以其所檢測硬幣的特性進行分類的。最常見的硬幣識別器有單一式硬幣識別器。單一式硬幣識別器可分為幾何參數識別器和材質識別器。幾何參數識別器主要是檢測硬幣的直徑與厚度，在此類硬幣識別器的發展過程中直徑的檢測方法有了新的改進，老式的識別器裝置用光電管隊列來識別直徑，如果排列組合得當的話，識別精度也不低于0.5 mm。現在改進后的識別器都用偏心或異形線圈來測量，依據是直徑小的硬幣與線圈的重合部分也小，由此帶來頻率變化的不同。

三、總體方案的設計

（一）各種方案的比較

目前，硬幣分揀裝置的原理共有三種，非機械、電磁振動、離心分離，將三種硬幣分揀裝置的原理來進行比較，如表1所示。

表1 不同種類的硬幣詳情

（二）整體方案的確定

因為本次設計主要針對公交公司、個體商戶等中等用幣量的場所，所以采用離心分離原理，優缺點如表2所示。

表2 不同種類硬幣分揀裝置的優缺點

（三）總體設計

硬幣分揀機通常包括三部分，分揀裝置、計數裝置、整理裝置。本次設計利用離心分離，使硬幣在分離盤中旋轉，通過圓筒壁上高度與直徑可調節的孔出來，再經過滑道進一步選取，最后落入分揀盤中。整個裝置的裝配圖如圖所示。

硬幣分揀器總體設計圖

四、結論

硬幣分揀裝置是采用機械化的手段針對大量待整理硬幣所設計出來的機械化裝置，它的主要功能是將不同種類的硬幣通過離心分離裝置分揀出來，并在此基礎上，通過簡單的光電觸發器進行計數，從而得知硬幣的數量。硬幣分揀裝置的實用性和使用性都是極高的，不僅僅提高了分類的效率，提升了分類的精度，更大大降低了人工成本，可以使更多的人力投入到其他必要性的工作中去。硬幣分揀裝置的設計主要針對公交公司、個體商販等貨幣流通量較大的群體及單位。