一種帶實時制卡功能的卡片亂序發放模塊設計

孫 欣，徐春海，易志軍

(湖南長城信息金融設備有限責任公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

目前，全國各大銀行智能網點新卡開戶辦理已基本實現預制卡自助設備領取，相關業務的離柜化使銀行效率不斷提升，釋放了巨大的柜面壓力[1]。但預制卡類產品領取機無法覆蓋銀行全業務的卡片領取和卡片管理需求，網點仍有關鍵少數業務未能向自助渠道遷移，如信用卡辦理、社保卡領取以及“換卡保號”、吞沒卡管理等，仍需設立專人專崗處理，造成網點柜員浪費。尤其是信用卡辦理主要采用集中管理作業模式，正常流程需一至兩周時間才能完成進件審核、制卡郵寄[2]，該方式管理復雜，人員找卡工作量大，客戶需要前往指定網點的人工柜臺領卡，無法滿足銀行和客戶領取業務的低成本和便捷性需求。為將柜面業務離柜化進程進行到底，需開發一種集實時制卡和亂序發放于一體的全新智能自助設備，替代現有預制卡類產品發放設備，在自助渠道完成信用卡實時制卡發放、社保卡等卡種指定卡號發放以及舊卡或遺失卡“換卡不換號”補辦等業務辦理。

1 帶實時制卡功能的卡片亂序發放模塊工作原理

圖1為帶實時制卡功能的卡片亂序發放模塊總體結構示意圖。該設備主要包括發卡模組1、卡片傳送模組2、卡庫接送卡模組3、亂序卡庫模組4、讀卡器5、制卡機6、銷毀模塊7和回收箱8以及控制各模塊協調工作的控制系統。發卡模組主要完成卡片存儲和發放；卡片傳送模組主要完成不同位置的卡片搬運；亂序卡庫主要進行卡片暫存和發放；讀卡器進行卡片信息的讀寫；制卡機進行新卡片的卡號、DIY信息的制作；而銷毀模塊進行舊卡銷毀；回收箱用于回收卡片存儲。

1-發卡模組；2-卡片傳送模組；3-卡庫接送卡模組；4-亂序卡庫模組；5-讀卡器；6-制卡機；7-銷毀模塊；8-回收箱

發卡機構和發卡模組結構原理如圖2所示，存儲箱2內存放的卡片被發卡卡鉤1推送至卡片傳送模組中，每個發卡模塊設有一個獨立的發卡機構和兩個獨立的卡片存儲箱，用于收納介質，卡片尺寸為(長×寬×厚)：85.6 mm×54 mm×(0.7～1.2)mm。存儲箱前后方向放置，發卡機構上設有上下浮動的可以將存儲箱內卡片推出的卡鉤，前后放置的存儲箱存在一定高度差，而卡鉤前后移動的同時又可以上下浮動，這樣可以實現前后任一個存儲箱發卡，而不必將前面的存儲箱發放完畢后才能發放后面存儲箱的卡片。

1-發卡卡鉤；2-存儲箱

圖3為卡片傳送模組及搬運小車示意圖。存儲箱的卡片被發放到卡片傳送模組中后，卡片傳送模組可以把卡片傳送至亂序卡庫、讀卡器、回收箱、制卡模塊或銷毀模塊等任意一個位置。卡片傳送模組的特征為在兩側布置兩組同步帶，同時由步進電機帶動橫梁支架升降，而位于圖3中橫梁上的搬運小車1可以在橫梁上左右移動，且搬運小車自帶的搓卡輪2通過不同方向的轉動可以將卡片3前后移動，最終實現卡片三個自由度上的搬運[3]。通過位于卡片傳送模組底部及橫梁一側的零位傳感器4實現搬運小車零位基準準確定位[4]。

1-搬運小車；2-搓卡輪；3-卡片；4-零位傳感器

在設備底部設有兩個回收箱，可以回收客戶舊卡或制卡失敗的卡片，同時還可以批量清理卡庫內的卡片，對這些卡片進行批量回收或清點處理，而制卡模塊可以滿足銀行不同卡面版式的需求，真正做到全方位無限制的卡片以舊換新和DIY制卡，以提升客戶體驗。此外，銷毀卡單元可以對客戶舊卡在業務辦理現場銷毀，從而提升舊卡管理安全性。

2 亂序卡庫工作原理

亂序卡庫設有3個同心布置的存卡盤，且各存卡單元即存卡槽以卡盤軸心為中心等距陣列布置，3個存卡盤固定為一體繞圓盤中心轉動。在卡庫最外圈設有如圖4所示的齒輪1，背部設有零位特征2，以精確定位卡庫初始位置，同時后支撐板4上卡槽背部設有3組卡片有無檢測和一個卡庫零位傳感器組件3[5]，圓盤以零位特征為起點位置，標定每個圓盤的暫存槽。因此每個存卡單元就建立了唯一位置坐標，只要存卡盤轉動對應的角度，配合卡片傳送模組的運動，就可以實現卡片在卡庫內的定位和取放，卡庫在轉動的同時檢測卡槽內卡片有無，進行卡庫盤點。從內至外，3個存卡盤分別設有75、160和225個存卡槽，卡庫共計有460張的存儲容量。

1-齒輪；2-卡庫零位特征；3-卡片有無檢測及卡庫零位傳感器組件；4-后支撐板

固定在卡庫后支撐板上的3個卡庫接送卡模組如圖5所示，搓卡輪1是扇形結構，在復位時，搓卡輪處于避位位置，與卡槽內卡片不干涉，當需要把卡片發出或搓進卡槽時，搓卡輪按照對應的轉向轉動，扇形特征會和卡片2側片干涉，而卡片另一側有亂序卡庫的卡槽限位，由扇形特征變形產生的摩擦力會帶動卡片進出卡槽，同時升降小車配合搓卡輪同步運動，最終實現卡片在卡槽內的取放。

1-扇形搓卡輪；2-卡片

卡片在發到卡庫前先被發至讀卡器內讀取卡片信息，再被存放到某一位置卡槽內，設備后臺記錄卡片信息和對應的卡槽位置信息，這樣卡片位置就和卡號信息關聯起來，當需要發放該卡號卡片時，到對應卡槽位置取卡即可。

3 時序控制邏輯及關鍵零部件的選型

本設計采用核心微控制器STM32作為主控制器，通過硬件電路的設計以及相應軟件程序的編寫實現卡片存取、卡片和執行機構位置檢測、設備狀態監測功能，通過上位機與模塊的控制微機之間相互通訊，控制微機對模塊各部件發出指令并通過電機執行對應動作[6]，模塊各功能部件通過傳感器給微機提供信號反饋，從而形成閉環控制，使設備更精準和智能。

模塊傳感器的布置分為三類：一類是用于獲取升降機構、搬運小車、卡鉤等部件位置的位置傳感器；第二類是監控卡片是否發完或回收箱滿，及儲存箱是否放置到位的狀態傳感器；第三類為檢測卡槽內卡片有無的傳感器，因為是檢測0.7 mm～1.2 mm卡片厚度特征以判斷卡片有無，要求該傳感器具有更高的檢測精度和靈敏度。

本模塊使用型號為STM32F103VCT6的MCU作為主控制器，該MCU運行速度快，數字I/O端口驅動能力強，可靠性高，且具備在線編程功能；它使用JTAG接口進行固件代碼調試；支持遠程在線升級固件功能，方便后臺系統更新設備固件版本。開發了人機交互接口，用撥碼開關和LED數碼管配合進行單步測試，以驗證各部件功能，并通過數碼管顯示當前設備狀態，提高了設備維護檢修效率。步進電機驅動采用A4982SLP驅動芯片；檢測卡槽內卡片有無的傳感器選用新光電子KR1226型光電傳感器，用于檢測位置的傳感器采用韓國光電子SG243型號傳感器，而用于檢測回收箱滿等狀態的傳感器使用對射傳感器，發射端和接收端分別選用VISHAY品牌的TSML1020和TEMD1020型號傳感器。設備使用RS232串口與上位機通訊，控制設備實現發卡、搬運、從卡庫取放卡、回收等執行動作，并通過指示燈反映是否有故障。系統應用程序采用VC6.0編寫。

4 結束語

本技術旨在解決信用卡、社保卡實時制卡以及換卡保號和指定卡號發放時存在的辦理及領取過程復雜、占用時間長、柜臺效率低以及只能順序發放等問題，設計了一種可以帶實時制卡功能的卡片亂序發放模塊，并對其工作原理進行了介紹。該模塊基于高度集成化的模塊設計，綜合運用直線運動、旋轉運動機構，同時使用傳感器檢測定位控制技術，實現了卡片亂序發放及實時制卡，豐富了銀行自助設備的應用場景。本技術還能應用于網點存量卡片的查找、保管、盤點、記賬。將原有人工處理的存量卡片管理工作遷移至自動化和客戶自助化處理，解決了柜員對于存量卡片的管理工作。通過投放該設備能有效降低銀行對于指定卡片的發卡成本，解決了客戶領卡業務流程復雜等問題。還可推廣至其他智能自助領域，諸如身份證補辦、港澳通行證的領取等。