CN106097562A - 一种智能化钱币分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化钱币分拣装置，包括混杂钱币分离机构、纸币分拣机构、硬币分拣机构和硬币包装机构，混杂钱币分离机构包括筛选滚筒和滚筒驱动组件，混杂钱币从筛选滚筒的顶端开口倒入，滚筒驱动组件驱动筛选滚筒转动，硬币从筛选孔洞中落下，纸币从筛选滚筒的底端开口滑出；纸币分拣机构包括捻纸槽组件、单张运纸组件、图像识别组件和纸币分类收集组件，捻纸槽组件捻出单张纸币，单张运纸组件将单张纸币运送到图像识别组件的入口，图像识别组件通过图像采集识别出纸币的类型后，将纸币分类放入纸币分类收集组件。与现有技术相比，本发明实现钱币自动化分拣，具有节约劳动力成本、提高分拣效率与精度等优点。

Description

一种智能化钱币分拣装置

技术领域

本发明涉及钱币分类技术领域，尤其是涉及一种智能化钱币分拣装置。

背景技术

随着经济的发展、国家的富强与个人经济水平的提高，消费能力不断提升，在市面上所流通的货币总量不断增多。同时，无论交通行业、金融行业还是日常生活中的各个领域，只要涉及到交易，货币的流通就是必然的。但是，货币的数量与种类的增多，给这些涉及货币日常清点与整理的各行各业带来了不小的麻烦。公共交通、商贸和银行等金融行业在日常运作中都不可避免的需要投入大量的时间和人力资源在货币的验伪、清算及包装等一系列处理事项上。目前常用的方法是人工清点加特定功能机器的组合，相较早期已提高了一定效率。但是，目前市面上的硬币自动清分、计数整理、包装的设备成本很高，并且体积笨重，没有得到普遍推广，只是用于少量商业机构或银行里，有待改进与创新。而能进行纸币处理的机器更是无论从技术层面还是在价格方面都给其推广带来极大的限制。

中国专利CN204946160U公开了一种钱币自动分类整理机，包括箱体、门体，设于箱体上端的投币口，箱体内部设有上端开口大下端开口小的两端敞开的圆筒；圆盘上设有多个硬币能通过的圆孔，圆盘的下端设有电机；通过圆盘的转动及圆盘上的圆孔的作用，使得硬币被筛入圆盘下端的硬币钱袋中，而纸币由于较膨胀，被推板从开口推出到纸币钱袋内，实现硬币和纸币的自动分离。该专利容易产生纸币因推板动作而变形、变形纸币堵塞圆孔的情况，且实现功能单一。

中国专利CN204926258U公开了一种手摇皮带式硬币分拣机，包括框架，以及由上至下设置在框架内的手摇皮带式送料机构、硬币分拣轨道、硬币计数机构和收集整理筒，所述手摇皮带式送料机构和硬币分拣轨道为同一方向倾斜设置，手摇皮带式送料机构的传输方向向上，所述硬币计数机构和收集整理筒均为多个；硬币由手摇式皮带送料机构输送至最高点后落入硬币分拣轨道上，再由硬币分拣轨道分类后经过不同的硬币计数机构落入对应的收集整理筒。该专利的硬币分拣轨道存在结构复杂、不易批量制作的缺陷，且实现功能单一。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能化钱币分拣装置，实现钱币自动化分拣，具有节约劳动力成本、提高分拣效率与精度等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能化钱币分拣装置，包括混杂钱币分离机构、纸币分拣机构、硬币分拣机构和硬币包装机构，

所述混杂钱币分离机构包括两端开口的筛选滚筒以及连接筛选滚筒的滚筒驱动组件，所述筛选滚筒倾斜设置，筛选滚筒的筒壁上设有多个筛选孔洞，混杂钱币从筛选滚筒的顶端开口倒入，滚筒驱动组件驱动筛选滚筒转动，硬币从筛选孔洞中落下，纸币从筛选滚筒的底端开口滑出；

所述纸币分拣机构包括依次顺序设置的捻纸槽组件、单张运纸组件、图像识别组件和纸币分类收集组件，所述捻纸槽组件的入口对准筛选滚筒的底端开口，捻纸槽组件捻出单张纸币，单张运纸组件将单张纸币运送到图像识别组件的入口，图像识别组件通过图像采集识别出纸币的类型后，将纸币分类放入纸币分类收集组件；

所述硬币分拣机构的入口位于筛选孔洞的下方，所述硬币包装机构的入口位于硬币分拣机构的出口的下方。

所述多个筛选孔洞沿圆周均布设置在筛选滚筒的筒壁上。

所述捻纸槽组件包括捻纸槽机壳、捻轮、压板、捻轮驱动电机和压板驱动电机，所述捻纸槽机壳包括相连接的入纸漏斗槽口和出纸槽口，所述入纸漏斗槽口对准筛选滚筒的底端开口，入纸漏斗槽口的两侧槽壁上设有弧形限位滑轨，所述压板设于入纸漏斗槽口内，压板的两侧边卡入弧形限位滑轨内，所述压板驱动电机连接压板，所述捻轮设置于入纸漏斗槽口和出纸槽口的交界处，并连接捻轮驱动电机，压板驱动电机驱动压板沿弧形限位滑轨以入纸漏斗槽口和出纸槽口的交界线为转动轴往返转动，捻轮驱动电机驱动捻轮转动，纸币在压板的作用下移向捻轮，并由捻轮捻至出纸槽口。

所述压板的顶部和入纸漏斗槽口的顶部之间设有防止在压板转动过程中纸币滑出的薄膜。

所述单张运纸组件包括摇臂、真空吸头和摇臂驱动电机，所述摇臂的底端连接摇臂驱动电机，所述真空吸头设于摇臂的顶端，摇臂驱动电机驱动摇臂转动，使得真空吸头在捻纸槽组件的出口与图像识别组件的入口之间往返运动，所述真空吸头连接有用于调整真空吸头方向的真空吸头驱动电机。

所述图像识别组件包括纸币传送带输送机、黑箱、照明灯、摄像头和图像识别控制器，所述黑箱架设在纸币传送带输送机上，所述照明灯和摄像头设于黑箱内，所述图像识别控制器连接摄像头，图像识别控制器根据纸币的特征色识别纸币的种类。

所述纸币分类收集组件包括纸币收集桶、纸币收集桶驱动电机、用于纸币收集桶自复位的纸币收集桶定位传感器和纸币分类收集控制器，所述纸币收集桶内均匀划分为不同纸币收集区，所述纸币收集桶驱动电机连接纸币收集桶，所述纸币收集桶定位传感器设于纸币收集桶上，所述纸币分类收集控制器分别连接纸币收集桶驱动电机、纸币收集桶定位传感器和图像识别控制器，纸币分类收集控制器根据图像识别控制器的纸币识别结果，控制纸币收集桶驱动电机驱动纸币收集桶驱动电机，使得对应的纸币收集区对准纸币传送带输送机的出口，纸币落入对应的纸币收集区后，纸币分类收集控制器根据纸币收集桶定位传感器采集的数据控制纸币收集桶驱动电机驱动纸币收集桶驱动电机回到初始位置。

所述硬币分拣机构包括由上至下依次设置的皮带式送料组件、硬币分拣轨道、多个缓存筒、多个单硬币分离组件和多个硬币计数器，所述皮带式送料组件和硬币分拣轨道为同一方向倾斜设置，皮带式送料组件的传输方向向上，所述硬币分拣轨道的横截面呈N字型，硬币分拣轨道上沿倾斜向下方向依次设有多个分拣槽，多个缓存筒分别对应对准一分拣槽和硬币分拣轨道的末端，每个硬币缓存筒的下方对应设置一单硬币分离组件，每个单硬币分离组件上设置一硬币计数器。

所述硬币包装机构包括包装筒、包装主动辊、包装从动辊、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机、送纸组件、活动托币组件、包装硬币收集盒和硬币包装控制器，所述包装筒设于单硬币分离组件的出口下方，所述活动托币组件设于包装筒的底部，所述包装硬币收集盒位于包装筒的下方，所述包装主动辊和包装从动辊均匀设置在包装筒的筒壁上，所述包装主动辊驱动电机连接包装主动辊，所述包装从动辊驱动电机连接包装从动辊，所述送纸组件设于包装从动辊的一侧，送纸组件与包装从动辊之间设有切纸组件和包装纸引导槽，所述硬币包装控制器分别连接硬币计数器、单硬币分离组件、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机和活动托币组件，活动托币组件将落下的硬币托在包装筒内，硬币计数器计数到设定硬币数值后，硬币包装控制器控制单硬币分离组件暂停工作，包装从动辊驱动电机带动包装从动辊夹紧包装筒内的堆叠的硬币，包装主动辊驱动电机驱动包装主动辊转动，使得堆叠的硬币和包装从动辊也随着转动，送纸组件带动包装纸沿包装纸引导槽进入包装从动辊与堆叠的硬币之间，包装纸包裹堆叠的硬币，切纸组件切断包装纸，包装主动辊停止转动，包装从动辊复位，活动托币组件移开，包装好的硬币落入包装硬币收集盒。

所述活动托币组件包括托币垫片、振子和托币垫片驱动电机，所述托币垫片设于包装筒的底部，所述振子设于托币垫片内，所述托币垫片驱动电机连接托币垫片。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明将混杂钱币分离机构、纸币分拣机构、硬币分拣机构和硬币包装机构组合成一整体，实现钱币(包括硬币和纸币)的自动化分拣，节约劳动力成本，提高劳动生产率，结构简单，降低成本，提高经济效益，可实现较为稳定的每分钟识别40余张混乱纸币、并且图像识别***识别正确率近100％。

2)本发明混杂钱币分离机构采用转动圆筒分离的方式，圆筒倾斜设置，实现大量混杂钱币中硬币和纸币的分离，处理钱币量大，且分离效果好，多个筛选孔洞沿圆周均布设置，保证圆筒转动过程中，硬币从任何方向均可以快速分离。

3)本发明纸币分拣机构利用捻纸槽组件实现单张纸币的分离，任意形状的纸币滑入压板与入口漏斗槽口之间的空间中，伴随压板在弧形限位滑轨内的规律运动，使纸币被一定程度压缩延展(并不产生压痕)，克服了因纸币韧性高而易阻塞漏斗空间的缺陷，从而顺利接触到高速运动中的捻轮，将纸币捻出，便于后续机构的执行。

4)本发明单张运纸组件采用摇臂与吸头相结合的结构，在运动过程中，吸头运动至吸纸区并过度运动，使吸头与纸币完全接触，此时吸头密闭，负压产生作用，纸币被从一端运动至传送带输送机上，在快接近传送带输送机时，真空吸头驱动电机带动的吸头相对台面角度并不垂直，而是更偏向传送带输送机方向，从而使纸币更顺利的置于传送带输送机上，从而实现快速且精准的单张纸币运输。

5)本发明图像识别组件采用摄像头配合图像识别控制器的方式，黑箱和照明灯提供好的摄像环境，大大提高纸币识别精度，且采用摄像头的视频模式和照片模式切换，进一步提供数据处理的效率，图像识别控制器根据离散点特征色的统计加权计算进行识别，运行稳定，识别准确。

6)本发明纸币分类收集组件占地面积小，且设有用于纸币收集桶自复位的纸币收集桶定位传感器，实现每次收集后的自复位，消除单圈转动误差，可实现真正意义上的连续高精度定位转动，为收集盒实现连续收集纸币提供保障。

7)本发明硬币分拣机构在保证分拣效率的同时，将硬币分拣轨道设计为横截面呈N字型的结构，结构简单，制作成本低，功能多样，易于大批量生产制作。

8)本发明硬币包装机构采用包装筒配合送纸组件的结构，配合硬币计数器和单硬币分离组件实现设定数量硬币的包装，结构小巧、功能强、包装效率高，而且可以完全实现硬币的自动化包装，同时由于采用纸张包装，并且对纸张种类要求不高，通用性强，成本低廉。

9)本发明活动托币组件在托币垫片上设有振子，在硬币堆叠过程中振动，将可能立起的硬币振倒，从而有效避免硬币收集的空间状态错误。

10)本发明采用模块化设计，可以填加或去除模块来完成特定目标，适用性强，多机器并联后，可实现远程数据监控，适于大规模推广。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为混杂钱币分离机构的结构示意图；

图3为纸币分拣机构的立体示意图；

图4为纸币分拣机构的正视示意图；

图5为纸币分拣机构的俯视示意图；

图6为硬币分拣机构和硬币包装机构的立体示意图；

图7为硬币分拣机构和硬币包装机构的剖视示意图；；

图8为硬币分拣轨道的结构示意图；

图9为硬币包装机构的结构示意图；

图10为硬币包装机构的运动方向示意图；

图11为本发明工作流程示意图。

图中：1、筛选滚筒，2、捻纸槽组件，3、单张运纸组件，4、图像识别组件，5、纸币分类收集组件，6、硬币分拣机构，7、硬币包装机构，11、筛选孔洞，12、筛选滚筒驱动电机，13、万向节，21、捻轮，22、压板，23、捻轮驱动电机，24、压板驱动电机，25、入纸漏斗槽口，26、出纸槽口，27、弧形限位滑轨，28、薄膜定位圆孔，29、薄膜定位杆，31、摇臂，32、真空吸头，33、摇臂驱动电机，34、真空吸头驱动电机，35、摇臂位置传感器，41、纸币传送带输送机，42、黑箱，51、纸币收集桶，52、纸币收集桶驱动电机，53、纸币收集桶定位传感器，61、皮带式送料组件，62、硬币分拣轨道，63、缓存筒，64、单硬币分离组件，65、硬币计数器，66、硬币收集漏斗，71、包装筒，72、包装主动辊，73、包装从动辊，74、送纸组件，75、活动托币组件，76、切纸组件，77、包装纸引导槽，611、硬币入料口，612、硬币传送带输送机，613、后挡板，614、前挡板，615、硬币传送带支撑板，621、分拣槽，641、旋转圆盘，642、出口圆盘，643、第一圆孔，644、第二圆孔，645、单硬币滑轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种智能化钱币分拣装置，包括用于混杂的纸币和硬币初步分离的混杂钱币分离机构、用于纸币分类、清点、整理的纸币分拣机构、用于纸币全自动分类、清点、整理、打包的硬币分拣机构6和硬币包装机构7，使用时将混杂的纸币和硬币放入混杂钱币分离机构中，筛选后的纸币和硬币分别进入硬币分拣机构6和纸币分拣机构中，可实现全自动机电一体化，进行钱币的分拣、整理、收集与包装，模块化设计、高效、节能、成本低廉、通用性强，具有较高的市场推广价值，三部分均可独立运作，极大提升其适用范围。以分拣人民币为例，下面对各模块具体说明：

一、混杂钱币分离机构

如图2所示，混杂钱币分离机构包括两端开口的筛选滚筒1以及连接筛选滚筒1的滚筒驱动组件，滚筒驱动组件包括相连接的筛选滚筒驱动电机12和万向节13，万向节13连接筛选滚筒1，筛选滚筒1倾斜设置，筛选滚筒1的筒壁上沿圆周均布有多个筛选孔洞11，混杂钱币从筛选滚筒1的顶端开口倒入，滚筒驱动组件驱动筛选滚筒1转动，利用纸硬币在体积、密度等方面的巨大差距，硬币在滑动过程中从筛选孔洞11中落下，而因为筛选滚筒1的倾角，纸币沿着筒壁从筛选滚筒1的底端开口滑出，同时筛选滚筒1的转动则带动钱币的周向运动，避免硬币在纸币表面滑行而无法漏出的情况，硬币分拣机构6的入口位于筛选孔洞11的下方，硬币包装机构7的入口位于硬币分拣机构6的出口的下方。本实施例中，筛选滚筒1的外径160mm，长400mm，筛选滚筒1还可以设计为顶端开口直径小于底端开口直径的圆台形，考虑到一元的直径为25mm，故将筛选孔洞11设计为长40mm、宽30mm的矩形，每个矩形之间距离20mm，使得硬币有充分的空间落下。

二、纸币分拣机构

如图3、图4、图5所示，纸币分拣机构包括依次顺序设置的捻纸槽组件2、单张运纸组件3、图像识别组件4和纸币分类收集组件5，捻纸槽组件2的入口对准筛选滚筒1的底端开口，捻纸槽组件2捻出单张纸币，单张运纸组件3将单张纸币运送到图像识别组件4的入口，图像识别组件4通过图像采集识别出纸币的类型后，将纸币分类放入纸币分类收集组件5。

捻纸槽组件2包括捻纸槽机壳、捻轮21、压板22、捻轮驱动电机23和压板驱动电机24，捻纸槽机壳包括相连接的入纸漏斗槽口25和出纸槽口26，入纸漏斗槽口25对准筛选滚筒1的底端开口，入纸漏斗槽口25的槽顶有外加扩展导板，确保纸币顺利流入，入纸漏斗槽口25的两侧槽壁上分别设有两列的弧形限位滑轨27，压板22设于入纸漏斗槽口25内，压板22的两侧边卡入弧形限位滑轨27内，压板驱动电机24连接压板22，捻轮21设置于入纸漏斗槽口25和出纸槽口26的交界处，并连接捻轮驱动电机23，压板驱动电机24驱动压板22沿弧形限位滑轨27以入纸漏斗槽口25和出纸槽口26的交界线为转动轴往返转动，捻轮驱动电机23驱动捻轮21间歇有规律地转动，纸币在压板22的作用下移向捻轮21，并因摩擦力的作用由捻轮21捻至出纸槽口26，压板22的顶部和入纸漏斗槽口25的顶部之间设有防止在压板22转动过程中纸币滑出的薄膜，以免在压板22运动过程中导致纸币划出，同时压板22的顶部上设有一系列用于安装薄膜的薄膜定位圆孔28，入纸漏斗槽口25的顶部架设有一根用于安装薄膜的薄膜定位杆29。

开机后，任意形状的纸币滑入压板22与捻纸槽机壳之间的空间中。若无压板22，则由于纸币自身的韧性较高，则会在该类漏斗空间中堵塞，而无法接触到底部捻轮21。而加入压板22后，伴随压板22在弧形限位滑轨27内的规律运动，使纸币被一定程度压缩延展(并不产生压痕)，从而顺利接触到高速运动中的捻轮21，将纸币捻出，进入出纸槽口26的待吸区，便于后续机构的执行。

单张运纸组件3包括摇臂31、真空吸头32和摇臂驱动电机33，摇臂31为两根平行设置的杆件，摇臂31的底端连接摇臂驱动电机33，真空吸头32设于摇臂31的顶端，利用真空吸头32内真空负压(真空发生器+空压机)吸取纸币，摇臂驱动电机33驱动摇臂31转动，使得真空吸头32在出纸槽口26的待吸区与纸币传送带输送机41的传送带入口处之间往返运动，用真空发生器提供吸力，当真空吸头32作用于纸币时，若作用于多张纸币，由于气密性差，无法吸起，因此有利于单张纸币的吸取，利于处理后续步骤的高效实现。。

真空吸头32连接有用于调整真空吸头32方向的真空吸头驱动电机34，真空吸头32在运动过程中始终保持竖直向下的状态，并且真空吸头32是带有弹簧的可伸缩吸头，在运动过程中，真空吸头32运动至吸纸区并过度运动，使真空吸头32与纸币完全接触，此时真空吸头32密闭，负压产生作用，纸币被从一端运动至纸币传送带输送机41的传送带上，在快接近纸币传送带输送机41的传送带时，真空吸头驱动电机34带动的真空吸头32相对台面角度并不垂直，而是更偏向传送带方向，从而使纸币更顺利的置于传送带上。

摇臂31在运动过程中涉及到真空吸头32的电磁阀开闭与摇臂31的空间位置配合。因此如图5所示，在摇臂31的底端设置一个摇臂位置传感器35，可采用对射极遮光式光电传感器，起到位置预报作用，反馈回是否到达预设位置，若到达，则产生负压，吸起纸币带动其运动到传送带上，实现纸币的搬运，当摇臂31运动到传送带处时，光电门被遮挡，发信号关闭电磁阀，此时，由于没有气流通过真空发生器，因此真空吸头32内部无负压，纸币在自身重力作用下掉落至传送带上。

图像识别组件4包括纸币传送带输送机41、黑箱42、照明灯、摄像头和图像识别控制器，黑箱42架设在纸币传送带输送机41上，照明灯和摄像头设于黑箱42内，照明灯呈对称环形布设，提供一定光照强度，有利于图像识别，图像识别控制器连接摄像头，纸币随着传送带输送机的运输传送至黑箱42内，置于黑箱42顶端中间位置的摄像头采集图像，通过排线将信号输入图像识别控制器(可采用Raspberry Pi迷你电脑)进行图像分析，根据纸币的特征色判断纸币的类型，处理速度为0.2S/张，同时，将分析结果与统计数据展示在外接显示屏上，摄像头先处于视频(VEDIO)模式，图像识别控制器接收摄像头采集的图像，并遍历所有图像离散点，通过RGB色彩空间与HSV色彩空间的混用对纸币进行特征色判断，经加权计算后得出黑色总点数，判断黑色总点数低于预设阈值，若否，则控制摄像头保持视频模式，若是，则判断为有纸币进入，并在延迟设定时间后，控制摄像头切换为照片(PHOTO)模式，此时，纸币位于摄像头正下方，采集到的图像的特征色足够完整，从而极大提高识别精度。经过试验验证，图像识别组件4可实现较为稳定的每分钟识别40余张混乱纸币、并且图像识别***识别正确率近100％。

纸币分类收集组件5包括纸币收集桶51、纸币收集桶驱动电机52、用于纸币收集桶51自复位的纸币收集桶定位传感器53和纸币分类收集控制器，纸币收集桶51内均匀划分为不同纸币收集区，纸币收集桶驱动电机52连接纸币收集桶51，纸币收集桶定位传感器53设于纸币收集桶51上，纸币分类收集控制器分别连接纸币收集桶驱动电机52、纸币收集桶定位传感器53和图像识别控制器，纸币分类收集控制器根据图像识别控制器的纸币识别结果，控制纸币收集桶驱动电机52驱动纸币收集桶驱动电机52，使得对应的纸币收集区对准纸币传送带输送机41的出口，纸币落入对应的纸币收集区后，纸币分类收集控制器根据纸币收集桶定位传感器53采集的数据控制纸币收集桶驱动电机52驱动纸币收集桶驱动电机52回到初始位置。本实施例中，纸币收集桶51设计为六宫格结构，纸币收集桶定位传感器53采用挡光盘和光电传感器的结构，当纸币收集桶51转动时，挡光盘跟着转动，当光电传感器检测到由挡光状态变为导通状态时，则将纸币收集桶驱动电机52停止，从而实现了自复位，便于下张纸币的收集，确保每次转动精准无误，为收集盒实现连续收集纸币提供保障。

纸币分类收集组件5占地面积小，由于采用转动方式，因此只需一个步进电机就可实现不同纸币的收集，并且加入了光电传感器及挡光盘，从而实现每次收集后的自复位，消除单圈转动误差，可实现真正意义上的连续高精度定位转动。

三、硬币分拣机构6

如图6、图7所示，硬币分拣机构6包括由上至下依次设置的皮带式送料组件61、硬币分拣轨道62、多个缓存筒63、多个单硬币分离组件64和多个硬币计数器65，皮带式送料组件61和硬币分拣轨道62为同一方向倾斜设置，皮带式送料组件61的传输方向向上，硬币分拣轨道62的横截面呈N字型，如图8所示，硬币分拣轨道62上沿倾斜向下方向依次设有多个分拣槽621，多个缓存筒63分别通过一硬币收集漏斗66对应对准一分拣槽621和硬币分拣轨道62的末端，每个硬币缓存筒63的下方对应设置一单硬币分离组件64，每个单硬币分离组件64上设置一硬币计数器65。

皮带式送料组件61包括硬币入料口611、硬币传送带输送机612、用于防止硬币滑落的后挡板613和用于使硬币单个传输的前挡板614，硬币传送带输送机612采用同步电机驱动同步带的结构，后挡板613和前挡板614沿硬币传送带输送机612传输方向设置在硬币传送带输送机612与硬币入料口611之间，与硬币入料口611对应硬币传送带输送机612的同步带下方设有用于支撑硬币的硬币传送带支撑板615。硬币传送带输送机612具有速度可调、损耗低的优点。

硬币由筛选孔洞11经硬币入料口611落入倾斜硬币传送带输送机612的同步带的下部，同步电机带动同步带向上运输，硬币由于摩擦从底端向上移动，同步带上端出口的前挡板614上限制了硬币的输出，实现硬币连续单一输出的功能。由于硬币放置于同步带上时将会有一定的形变，因此通过设置硬币传送带支撑板615，来避免硬币从后挡板613与变形后同步带的较大空隙中漏出，限制了同步带的挠度，避免了漏币的问题。与此同时，在皮带式送料组件61的两侧设置机架固定板，严格控制了机架固定板与同步带之间的间隙，保证了硬币不会从其间隙掉落。

硬币分拣轨道62采用横截面呈N字型与不同宽度的镂空的结构，相比传统的阶梯形状分拣轨道，更大程度利用硬币直径差异的特点，结构简单，易于加工，无需额外将分拣轨道朝向一侧倾斜设置，且分拣效果好。本实施例中，硬币分拣轨道62设置了一角硬币分拣槽和五角硬币分拣槽，当硬币经过同步带的单一输出后，进入了硬币分拣轨道62，由于倾角，硬币下滑，硬币分拣轨道62与同步带底面间距较小，在下滑初段，通过机械结构的限制，有效减少硬币的振动，使其趋于稳定地紧贴轨道滑动。一角硬币分拣槽大小与一角的硬币直径吻合，运行一段距离，经过长槽时，由于槽宽大于重心所处位置，一角的硬币将掉下，同理，五角硬币落入五角硬币分拣槽内，完成五角硬币分拣，一元硬币顺利滑下即可完成硬币的分拣。

单硬币分离组件64包括旋转圆盘641、出口圆盘642和单硬币滑轨645，旋转圆盘641的厚度接近但小于一个硬币的厚度，旋转圆盘641的顶面紧贴缓存筒63的底端开口，旋转圆盘641的底面紧贴出口圆盘642的顶面，旋转圆盘641上设有多个第一圆孔643，出口圆盘642上设有一个第二圆孔644，旋转圆盘641转动使得第一圆孔643与缓存筒63的底端开口或第二圆孔644相通，单硬币滑轨645的顶端对准第二圆孔644，单硬币滑轨645的底端对准包装筒71，硬币计数器65设置在单硬币滑轨645上。本实施例中旋转圆盘641上设置两个对称的第一圆孔643，旋转圆盘641转动，每次带动一个硬币，转动180度后，从第二圆孔644掉落，落入单硬币滑轨645。

四、硬币包装机构7

如图9所示，硬币包装机构7包括包装筒71、包装主动辊72、包装从动辊73、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机、送纸组件74、活动托币组件75、包装硬币收集盒和硬币包装控制器，包装筒71设于单硬币分离组件64的出口下方，活动托币组件75设于包装筒71的底部，包装硬币收集盒位于包装筒71的下方，包装主动辊72和包装从动辊73均匀设置在包装筒71的筒壁上，包装主动辊驱动电机连接包装主动辊72，包装从动辊驱动电机连接包装从动辊73，送纸组件74设于包装从动辊73的一侧，送纸组件74与包装从动辊73之间设有切纸组件76和包装纸引导槽77，硬币包装控制器分别连接硬币计数器65、单硬币分离组件64、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机和活动托币组件75。本实施例中包装主动辊72为两根，送至组件采用三根并排设置的送纸辊，中间的送纸辊为主动辊，切纸组件76包括切纸刀、切纸刀框架和切纸刀滑轨，切纸刀倾斜设置在切纸刀框架上，切纸刀框架与切纸刀滑轨滑动连接，包装纸可采用纸+胶带的结构。

活动托币组件75包括托币垫片、振子和托币垫片驱动电机，托币垫片设于包装筒71的底部，托币垫片驱动电机连接托币垫片，振子设于托币垫片内，在硬币收集过程中振动，将可能立起的硬币振倒，从而有效避免硬币收集的空间状态错误。

如图10所示，A为包装主动辊72的运动方向，B为中间的送纸辊的运动方向，C为包装从动辊73的夹紧方向，D为托币垫片的移动方向，E为包装纸的包装方向，F为切纸刀的运动方向，初始状态时活动托币组件75将落下的硬币托在包装筒71内，硬币计数器65计数到设定硬币数值后，硬币包装控制器控制单硬币分离组件64暂停工作，包装从动辊驱动电机带动包装从动辊73由较外处运动到夹紧位，夹紧包装筒71内的堆叠的硬币，包装主动辊驱动电机驱动包装主动辊72转动，由于硬币与辊之间的夹紧力所引起的摩擦力，使得堆叠的硬币和包装从动辊73也随着转动，送纸组件74带动包装纸沿包装纸引导槽77进入包装从动辊73与堆叠的硬币之间，包装纸包裹堆叠的硬币大概一圈后，包装主动辊72、包装从动辊73以及送纸辊皆停转，并处于锁死状体，则包装筒71与送纸辊之间的包装纸处于绷紧状态，此时，切纸组件76切断包装纸并复位，包装主动辊72延时15秒时间后停止转动，接着包装从动辊73复位，则硬币与辊之间由夹紧状态转为虚接触状态，活动托币组件75移开，包装好的硬币在重力作用下竖直下落，落入包装硬币收集盒，从而完成了一摞硬币的包装。

硬币包装机构7小巧、功能强、包装效率高，而且可以完全实现硬币的自动化包装。由于采用纸张包装，并且对纸张种类要求不高，通用性强，成本低廉。

综上所述，混杂的钱币(包括纸币和硬币)首先通过筛选滚筒1进行第一步筛选，实现纸币和硬币的初分，对应分别进入硬币入料区域及纸币清分区域。进入硬币区域的硬币经过同步带传动，并通过前挡板614，实现连续的单个硬币输出，进入硬币分拣轨道62，硬币分拣轨道62根据硬币的直径差异区分硬币，可以实现100％精确区分出一角、五角、一元硬币，硬币在重力用下分别进入相应的硬币收集漏斗66，硬币收集漏斗66调整硬币下落姿势，随后依次进入硬币包装机构7，实现包装，还可以由统一显示终端实时反馈其统计数据与当前数值。而进入纸币区域的纸币通过捻轮21捻出，然后由摇臂31配合真空吸头32将纸置于传送带上，随传送带进入识别区域。当纸币进入识别区域后，摄像头采集数据并反馈给图像识别控制器，图像识别控制器将识别结果发送给纸币分类收集控制器，纸币分类收集控制器设定延迟时间使纸币收集桶51调整相应的宫格以待纸币的进入。

如图11所示，硬币分拣工作流程：

1、硬币落入硬币入料口611，电机带动同步带运动，由于摩擦，硬币上行。到达限位处，单个输出。

2、硬币逐枚通过硬币分拣轨道62，导向及光电计数后进入各自缓存筒63，分拣完成。

3、缓存筒63底部旋转圆盘641转动，硬币单个输出，传感器反馈数值至硬币包装控制器，到达预设值，停止转动。

4、活动托币组件75内振子振动，消除硬币错位。随之，包装从动辊73夹紧硬币，在包装主动辊72带动下一起旋转。

5、送纸辊捻纸进入包装筒71内，达到一定长度，所有辊停转，锁紧当前位置。

6、切纸组件76运动，切纸刀切断纸条，形成定长单段纸带。

7、包装主动辊72继续转动，外露纸带全部进入并进行硬币包装。

8、辊停转，包装从动辊73离开，托币垫片转动，硬币卷掉落，包装完成。

纸币处理机构的工作流程：

1、纸币进入捻纸槽机壳，捻轮21及压板22在舵机带动下共同作用，实现纸币单张输出。

2、摇臂31配合真空吸头32的电磁阀开闭，实现单张纸币的取出与移动。

3、纸币落于传送带上，随着传送带运动，进行动态图像识别，发送信号。

4、识别信号为驱动信号，六宫格结构的纸币收集桶51转动达指定位。

5、纸币落入，延时后，纸币收集桶51自复位，等待下次驱动信号。

6、周而复始，实现快速分拣。

本发明可实现混杂钱币的分拣、计数、整理、包装等功能的全自动机电一体化。对于涉及钱币处理的行业，如金融、公交等行业，该装置可谓为其量身定做。同时，本发明装置采用了模块化设计，单独部分皆可取出单独运行。

本发明具有结构紧凑，功能强大，速度快、准确率高、效率高，降低了人工成本；耗电低、清洁环保；价格低廉等特点。综合而言，非常适于市场推广，有良好的市场前景。

Claims (10)

1.一种智能化钱币分拣装置，包括混杂钱币分离机构、纸币分拣机构、硬币分拣机构(6)和硬币包装机构(7)，其特征在于，

所述混杂钱币分离机构包括两端开口的筛选滚筒(1)以及连接筛选滚筒(1)的滚筒驱动组件，所述筛选滚筒(1)倾斜设置，筛选滚筒(1)的筒壁上设有多个筛选孔洞(11)，混杂钱币从筛选滚筒(1)的顶端开口倒入，滚筒驱动组件驱动筛选滚筒(1)转动，硬币从筛选孔洞(11)中落下，纸币从筛选滚筒(1)的底端开口滑出；

所述纸币分拣机构包括依次顺序设置的捻纸槽组件(2)、单张运纸组件(3)、图像识别组件(4)和纸币分类收集组件(5)，所述捻纸槽组件(2)的入口对准筛选滚筒(1)的底端开口，捻纸槽组件(2)捻出单张纸币，单张运纸组件(3)将单张纸币运送到图像识别组件(4)的入口，图像识别组件(4)通过图像采集识别出纸币的类型后，将纸币分类放入纸币分类收集组件(5)；

所述硬币分拣机构(6)的入口位于筛选孔洞(11)的下方，所述硬币包装机构(7)的入口位于硬币分拣机构(6)的出口的下方。

2.根据权利要求1所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述多个筛选孔洞(11)沿圆周均布设置在筛选滚筒(1)的筒壁上。

3.根据权利要求1所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述捻纸槽组件(2)包括捻纸槽机壳、捻轮(21)、压板(22)、捻轮驱动电机(23)和压板驱动电机(24)，所述捻纸槽机壳包括相连接的入纸漏斗槽口(25)和出纸槽口(26)，所述入纸漏斗槽口(25)对准筛选滚筒(1)的底端开口，入纸漏斗槽口(25)的两侧槽壁上设有弧形限位滑轨(27)，所述压板(22)设于入纸漏斗槽口(25)内，压板(22)的两侧边卡入弧形限位滑轨(27)内，所述压板驱动电机(24)连接压板(22)，所述捻轮(21)设置于入纸漏斗槽口(25)和出纸槽口(26)的交界处，并连接捻轮驱动电机(23)，压板驱动电机(24)驱动压板(22)沿弧形限位滑轨(27)以入纸漏斗槽口(25)和出纸槽口(26)的交界线为转动轴往返转动，捻轮驱动电机(23)驱动捻轮(21)转动，纸币在压板(22)的作用下移向捻轮(21)，并由捻轮(21)捻至出纸槽口(26)。

4.根据权利要求3所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述压板(22)的顶部和入纸漏斗槽口(25)的顶部之间设有防止在压板(22)转动过程中纸币滑出的薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述单张运纸组件(3)包括摇臂(31)、真空吸头(32)和摇臂驱动电机(33)，所述摇臂(31)的底端连接摇臂驱动电机(33)，所述真空吸头(32)设于摇臂(31)的顶端，摇臂驱动电机(33)驱动摇臂(31)转动，使得真空吸头(32)在捻纸槽组件(2)的出口与图像识别组件(4)的入口之间往返运动，所述真空吸头(32)连接有用于调整真空吸头(32)方向的真空吸头驱动电机(34)。

6.根据权利要求1所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述图像识别组件(4)包括纸币传送带输送机(41)、黑箱(42)、照明灯、摄像头和图像识别控制器，所述黑箱(42)架设在纸币传送带输送机(41)上，所述照明灯和摄像头设于黑箱(42)内，所述图像识别控制器连接摄像头，图像识别控制器根据纸币的特征色识别纸币的种类。

7.根据权利要求6所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述纸币分类收集组件(5)包括纸币收集桶(51)、纸币收集桶驱动电机(52)、用于纸币收集桶(51)自复位的纸币收集桶定位传感器(53)和纸币分类收集控制器，所述纸币收集桶(51)内均匀划分为不同纸币收集区，所述纸币收集桶驱动电机(52)连接纸币收集桶(51)，所述纸币收集桶定位传感器(53)设于纸币收集桶(51)上，所述纸币分类收集控制器分别连接纸币收集桶驱动电机(52)、纸币收集桶定位传感器(53)和图像识别控制器，纸币分类收集控制器根据图像识别控制器的纸币识别结果，控制纸币收集桶驱动电机(52)驱动纸币收集桶驱动电机(52)，使得对应的纸币收集区对准纸币传送带输送机(41)的出口，纸币落入对应的纸币收集区后，纸币分类收集控制器根据纸币收集桶定位传感器(53)采集的数据控制纸币收集桶驱动电机(52)驱动纸币收集桶驱动电机(52)回到初始位置。

8.根据权利要求1所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述硬币分拣机构(6)包括由上至下依次设置的皮带式送料组件(61)、硬币分拣轨道(62)、多个缓存筒(63)、多个单硬币分离组件(64)和多个硬币计数器(65)，所述皮带式送料组件(61)和硬币分拣轨道(62)为同一方向倾斜设置，皮带式送料组件(61)的传输方向向上，所述硬币分拣轨道(62)的横截面呈N字型，硬币分拣轨道(62)上沿倾斜向下方向依次设有多个分拣槽(621)，多个缓存筒(63)分别对应对准一分拣槽(621)和硬币分拣轨道(62)的末端，每个硬币缓存筒(63)的下方对应设置一单硬币分离组件(64)，每个单硬币分离组件(64)上设置一硬币计数器(65)。

9.根据权利要求8所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述硬币包装机构(7)包括包装筒(71)、包装主动辊(72)、包装从动辊(73)、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机、送纸组件(74)、活动托币组件(75)、包装硬币收集盒和硬币包装控制器，所述包装筒(71)设于单硬币分离组件(64)的出口下方，所述活动托币组件(75)设于包装筒(71)的底部，所述包装硬币收集盒位于包装筒(71)的下方，所述包装主动辊(72)和包装从动辊(73)均匀设置在包装筒(71)的筒壁上，所述包装主动辊驱动电机连接包装主动辊(72)，所述包装从动辊驱动电机连接包装从动辊(73)，所述送纸组件(74)设于包装从动辊(73)的一侧，送纸组件(74)与包装从动辊(73)之间设有切纸组件(76)和包装纸引导槽(77)，所述硬币包装控制器分别连接硬币计数器(65)、单硬币分离组件(64)、包装主动辊驱动电机、包装从动辊驱动电机和活动托币组件(75)，活动托币组件(75)将落下的硬币托在包装筒(71)内，硬币计数器(65)计数到设定硬币数值后，硬币包装控制器控制单硬币分离组件(64)暂停工作，包装从动辊驱动电机带动包装从动辊(73)夹紧包装筒(71)内的堆叠的硬币，包装主动辊驱动电机驱动包装主动辊(72)转动，使得堆叠的硬币和包装从动辊(73)也随着转动，送纸组件(74)带动包装纸沿包装纸引导槽(77)进入包装从动辊(73)与堆叠的硬币之间，包装纸包裹堆叠的硬币，切纸组件(76)切断包装纸，包装主动辊(72)停止转动，包装从动辊(73)复位，活动托币组件(75)移开，包装好的硬币落入包装硬币收集盒。

10.根据权利要求9所述的一种智能化钱币分拣装置，其特征在于，所述活动托币组件(75)包括托币垫片、振子和托币垫片驱动电机，所述托币垫片设于包装筒(71)的底部，所述振子设于托币垫片内，所述托币垫片驱动电机连接托币垫片。