CN101259468B - 有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法，该方法具体为：①将主动轮和从动轮分别由独立的电机驱动；②设置一脉冲发生装置，使其所发出脉冲的频率与主动轮的转速成正比；③将脉冲发生装置的脉冲信号作为时钟信号，控制从动轮的转动；④调整主动轮和从动轮的初始相位，使从动轮上各工作点的位置均与主动轮上的周向零点位置相对应；⑤分别在主动轮和从动轮处设置传感器，根据两传感器的检测信号对从动轮的转速进行调整。本发明对主动轮、从动轮及其之间的传送通道分别设置传感器来采集相应的信号，经过处理后再控制主动轮和从动轮，从而使每一张有价证券被传送到从动轮处时均与从动轮上相应的工作点的位置准确对应。

Description

有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种用于有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步方法。

背景技术

清分机主要是用于有价证券的计数及真伪鉴别。清分机一般包括主动轮(分拣鼓)、从动轮(堆叠器)、驱动电机、传送带等装置，工作时，首先通过分拣鼓来一张张拣取有价证券，然后利用传送带将拣取的有价证券一一输送到堆叠器处，并通过堆叠器将各有价证券进行分类堆叠处理。由于堆叠器是通过其上沿周向均匀设置的若干个收集仓来一一接收传送带送来的每一张有价证券，并且分拣鼓每次都在固定的相位点来拣取有价证券，因此，为了使被清分的有价证券能够在清分机中准确地传递，就要求分拣鼓和堆叠器按照一定的相对关系进行转动，并保持相对转速的稳定，以保证堆叠器能够准确地接收传送来的每一张有价证券。现有清分机主要是通过采用一个电机来驱动主动轮和从动轮以使二者保持恒定的相对转动关系。但仅仅保持主动轮和从动轮之间相对转速的稳定还不足以保证有价证券的准确传递，如果主、从动轮上的传送带出现打滑，仍然会使有价证券在传送过程中出现一定量的滞后，而造成清分机计数出错或出现卡机的现象。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法，利用该方法可以实现主动轮和从动轮速度及相位的匹配，从而更精确地控制有价证券的传送。

为实现上述目的，本发明一种有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法，包括如下步骤：

①将主动轮和从动轮分别由独立的电机驱动机构进行驱动；

②设置一脉冲发生装置，使该脉冲发生装置所发出脉冲的频率与清分机中主动轮的转速成正比；

③将所述脉冲发生装置所发出的脉冲信号作为时钟信号，控制从动轮的转动，使从动轮与主动轮之间的转速保持稳定的对应关系：n2＝k1×n1，其中n1为主动轮转速，n2为从动轮转速，k1为一常数；

④调整主动轮和从动轮的初始相位，使从动轮上沿其周向均布的各工作点的位置均与主动轮上的周向零点位置相对应；

⑤分别在主动轮和从动轮处设置传感器，其中主动轮处的传感器用于检测主动轮上的周向零点位置，从动轮处的传感器用于检测从动轮上工作点的位置；

⑥根据主动轮和从动轮处传感器的检测信号对从动轮的转速进行调整，使从动轮上的每一个工作点均与主动轮上的周向零点位置在相位上准确对应。

进一步，在所述主动轮与从动轮之间的传输通道上设置传感器，利用该传感器对从主动轮处将有价证券传送到从动轮处的传送带上的每一张有价证券的位置进行检测，将各有价证券的位置检测信号与其理想的位置信号进行比较，根据比较结果对从动轮的转速作进一步调整，使每一张有价证券被传送到从动轮处时均与从动轮上相应的工作点的位置准确对应。

进一步，所述步骤⑥具体为：将主动轮处传感器每次检测的主动轮周向零点位置检测信号作为每一次开始记数的清零信号，将从动轮处传感器检测的相应工作点的检测信号到来时所记的数与理想数进行比较，根据比较结果来调整从动轮的转速，使从动轮上的每一个工作点均与主动轮上的周向零点位置在相位上准确对应。

进一步，所述脉冲发生器具有三个工作频率，三个工作频率分别对应从动轮的上限转速、理想转速和下限转速，根据主动轮和从动轮处两传感器的检测信号，分别选择不同的工作频率来控制从动轮的工作。

本发明对主动轮和从动轮分别设置传感器来采集相应的信号，经过处理后再控制主动轮和从动轮，同时在主动轮和从动轮之间的传输通道上设置传感器，利用该传感器检测的信号对从动轮的转速作进一步调整，从而使每一张有价证券被传送到从动轮处时均与从动轮上相应的工作点的位置准确对应。

附图说明

图1为本发明构成示意图；

图2为编码器安装位置示意图；

图3为第一传感器安装位置示意图；

图4a为堆叠器叶片端面结构示意图；

图4b为堆叠器检测叶片结构示意图；

图4c为堆叠器整体结构示意图；

图5为中间传感器设置在传输通道中的位置示意图；

图6为第一传感器和第二传感器产生的信号波形图；

图7为编码器信号、分拣鼓的零位信号和所设传感器信号的对应关系示意图；

图8为信号修正方法的示意图；

图9为同步跟踪的装置2的结构示意图；

图10为图9进一步的详细视图。

具体实施方式

实施例1

图1所示为本发明构成示意图。

本装置所实现的功能：

1)速度同步跟踪：主动轮1以一定的速度转动，速度为n1，要求从动轮2以n2的速度同步跟踪，n2＝k1×n1，k1是从动轮2和主动轮1的转速比，为常数，可能大于1，可能小于1，也可能等于1。如果主动轮1的速度发生变化，从动轮2的速度也要发生变化，但n2＝k1×n1的关系保持不变，即使这一关系发生小的变化，则要求速度跟踪的误差也会在允许的范围之内。

2)位置同步跟踪：本装置不仅要实现速度同步跟踪，而且要实现主动轮1和从动轮2上设定位置的同步跟踪。即主动轮1上的周向零点位置信号和从动轮2上沿周向设定的相应工作点的信号的角度差是恒定的，这一角度差即使有小的变化，也在误差的允许范围之内。

传动环节：

电机M1通过第一传动环节5带动主动轮1转动，电机M2通过第二传动环节7与从动轮2相连。第一传动环节5和第二传动环节7可以是皮带传动，可以是齿轮系传动，可以是丝杠传递，也可以是电机M1、M2分别和主动轮1和从动轮2直接相连。

脉冲发生装置：

脉冲发生装置6可以安装在第一传动环节5中，也可以直接与主动轮1安装在一起。脉冲发生装置6的作用是将主动轮1的转速或第一传动环节5的线速度转换成一定频率的脉冲信号，频率和速度之间的对应关系为：f＝k2×v，其中，k2是一个比例常数，f为脉冲发生装置6产生的频率，v为主动轮1的转速或第一传动环节的线速度。脉冲发生装置6产生的脉冲信号作为整个控制系统的系统时钟。脉冲发生装置6可以通过编码器来实现。

传感器：

第一传感器3用于检测主动轮1上设置的周向零点位置，并向控制器8发送相应的周向零点位置信号。

第二传感器4用于检测从动轮2上沿周向均布的各个工作点，并向控制器8发送各个工作点的位置信号。

控制器8通过将第一传感器3检测的主动轮1周向零点位置信号与第二传感器4检测的从动轮2上相应工作点的位置信号进行比较，得到从动轮2在该工作点同步跟踪主动轮1的误差量，并根据该误差量调整从动轮2的转速，以使从动轮2相对主动轮1的同步跟踪误差被控制在允许的范围内。

电机驱动器：

如图1所示，电机驱动器9用以驱动电机M2。控制器8接收第一传感器3和第二传感器4的信号。通过分析第一传感器3和第二传感器4的信号，控制器8能够得到从动轮1和主动轮2之间速度之间的差异情况、主动轮1上周向零点位置和从动轮2上各具体工作点之间的偏差情况。依据上述得到的分析结果，控制器8发出相应的控制信号给电机驱动器9，控制电机M2工作。控制器8也可发出相应的电机控制信号直接控制电机M2。

如图2所示，主动轮1为一由片状材料制成的分拣鼓10，第一传动环节5则由皮带传动机构构成，脉冲发生装置由编码器11构成，编码器11设置在传动皮带12处，将传动皮带12的线速度转换成一定频率的脉冲信号，其中，传动皮带12所形成的传动路径可以根据需要任意设置。

分拣鼓10上有一排气孔13，工作时，分拣鼓10内部为负压，气孔13位置是分拣鼓10的工作位置，分拣鼓10的作用是将一摞片状材料一张一张分离出来并送至传动皮带12上。分拣鼓10的工作位置到达一摞片状材料的顶端的时候将最上面的片状材料吸住送走，以达到拣取片状材料的目的。

如图3所示，第一传感器3是接近开关，安装于分拣鼓10的尾部，分拣鼓10的尾部设置有一个凹孔14(也可以是凸柱结构)，第一传感器3可以检测到凹孔14(或凸柱)的位置，并给控制器8发送一个脉冲信号。分拣鼓10转一圈，第一传感器3便给出一个脉冲信号，作为分拣鼓10的周向零点位置信号。分拣鼓10的周向零点位置与气孔13的位置在分拣鼓10圆周上的角度偏差是可调整的。

如图4c所示，从动轮2为一由若干个片状材料制成的堆叠器20。为了接收一定宽度的片状材料，例如钞票，堆叠器20由沿着轴向间隔排列的5个堆叠器叶片15和一个检测叶片16组成，其中堆叠器叶片15的个数可以根据需要进行调整。

如图4a所示，堆叠器20在圆周上均匀地分布着20个齿17，两个相邻的齿17之间形成一个收集仓18，因此，在圆周上共有20个收集仓18，齿17的个数同样可以根据需要进行调整。

如图4b所示，检测叶片16在圆周上均匀地开了20与收集仓18一一对应的检测槽位19，第二传感器4通过检测槽位19来相应地确定各收集仓18的位置。图1中的第二传感器4由一组光电开关21、22构成，光电开关21、22的位置可以互换。工作时，当检测叶片16上的槽位19转到光电开关所在位置时，光电开关中发射管21发出的光通过检测槽位19后被接收管22接收，并给出一个脉冲信号，以此作为相应收集仓18的位置信号。当利用金属来制作检测叶片16时，第二传感器4也可以是与图3中的第一传感器3原理相同的接近开关。电机M2为一步进式电机。

如图5所示，分拣鼓10转动一圈，便从成摞的片状材料中分拣出一张送给传送带28，由传送带28将片状材料29送入堆叠器20上的收集仓18。堆叠器20上的每个收集仓18一次只收集一张片状材料29，所以分拣鼓10转一圈，要求堆叠器20转过一个收集仓位。

下面详细说明同步跟踪的方法。

第一传感器3和第二传感器4产生的信号波形图如图6所示，分拣鼓10转动一圈，第一传感器3产生一个脉冲信号，这个脉冲信号将编码器11的计数器清零，使编码器11的计数器重新开始计数，编码器11计数器计数的最大值为C_MV，即分拣鼓10转一圈编码器11所给出的脉冲的个数。堆叠器20以一定的速度跟踪分拣鼓10转动，当检测槽位19到第二传感器4时，第二传感器4给出一个脉冲信号，这个信号到来时，编码器11的计数器的计数值为n，则n表征分拣鼓10的零点和堆叠器20的槽位之间的角度差。如图6所示，n有可能等于n1，有可能等于N，也有可能等于n2，n1＜N＜n2。如果N是我们设定的理想标准值，即我们期望的分拣鼓10零位和堆叠器20槽位的角度差，那么n＝n1说明堆叠器20的转速比期望的快了，此时应该减速；n＝n2则说明堆叠器20的转速比期望的慢了，此时应该加速；n＝N则说明堆叠器20的速度与期望的一致，应该保持；从而达到同步跟踪的目的。

另外，由于分拣鼓10的转速不可能理想恒定，实际运转中总会有一些小的速度上的变化，所以，N可以设两个，即N1和N2，N1＜N2。当N1≤n≤N2时，说明堆叠器20的转速与期望的转速一致，应保持堆叠器20的转速。

另外，可以根据n1、n2与N的偏差大小的不同程度，选择不同的减速或加速方法，以达到更好的同步跟踪效果和更小的同步跟踪误差。

实施例2

同步跟踪的目的是使堆叠器20准确地收集传送带28送来的片状材料29，不至于使片状材料打在堆叠器20的齿上，从而导致片状材料29不能正确地收集。片状材料29与分拣鼓10分离时，不可能每次分离点都在分拣鼓10工作位置的同一位置上，有可能提前一些，也有可能滞后一些，片状材料29初始拣取位置的差异，会对片状材料29的准确收集产生影响。另外，片状材料29在传送带28上传输的过程中，也有可能存在片状材料29与传送带28相对滑动的情况，如果片状材料29与传送带29之间的相对滑动太大，则采用实施例1中的同步跟踪方法仍然不能很好地实现片状材料的收集和堆叠。

为了改善这种情况，可以在图5所示的传输路径上设置一个中间传感器23，该中间传感器23在传输路径中的具体位置根据需要设定，所设置的中间传感器23的作用是：当传送带28上的片状材料29的前沿到来时，该中间传感器23给出一个电信号的上升沿(或下降沿)，在上升沿(或下降沿)所处时刻的编码器11的计数器的计数值，作为修正同步跟踪的依据。修正的原理阐述如下。

如图7所示，如果片状材料29与传送带28之间没有相对滑动，则片状材料29到达所设置的中间传感器23时，编码器11的计数器的计数值为X；如果片状材料29与传送带28之间有相对滑动，则片状材料29到达所设置的中间传感器23时，编码器11的计数器的计数值为x2，如果片状材料29被分拣鼓10提前拣取，则其到达所设置的中间传感器23时，编码器11的计数器的计数值为x1。定义ε₁＝X-x1为提前修正量；ε₂＝x2-X为滞后修正量。则片状材料超前时，将实施实施例1中提到的N修正为：N¹＝N-ε₁，即堆叠器20的收集仓18应当提前一些到达；当片状材料滞后时，将实施例1中的N修正为：N²＝N+ε₂，即堆叠器20的收集仓18应当滞后一点到。

为了实现上述修正方法，必须建立片状材料29与它自身的修正量之间在传输路径上的一一对应关系。这种对应关系的一种可能实现方法是在控制器内部建立“先进先出”的寄存器队列24，如图8所示。当修正量入队信号到达时，片状材料29到达中间传感器23产生的修正量被移送到队列中，分拣鼓10转动一圈，寄存器队列24中的修正量依次向对尾移动一次，移动的距离为1，即寄存器m-1中的修正量移入寄存器m，……，寄存器的1中的修正量移入寄存器2。修正量入队信号的一种实现方法是：直接将分拣鼓10的零位信号作为修正量入队信号。

队列中寄存器的个数m是一个大于或等于2的整数。m的值是根据传输路径的长度确定的。

当开始进行修正的信号到达时，控制器从队列的第m个寄存器(也可能是队列中的其他寄存器)中取出修正量对N进行修正。堆叠器20进行同步跟踪时不再依据实施例1中的N，而是依据修正后的N¹或N²进行转速的调整。

为了实现更好的收集效果，可以在片状材料29的传输路径上设置多个中间传感器23，这些中间传感器具体的设置位置可根据需要确定。

实施例3

如图9所示，编码器11与主动轮1直接相连，也可以安装在图1所示的脉冲发生装置6的位置。

从动轮2由步进电机25进行驱动，从动轮2和步进电机25之间可以直接相连，也可以通过传动装置相连。

主动轮1转动，编码器11便产生一定频率的脉冲信号，编码器11产生脉冲信号的频率与主动轮1的转速成正比。编码器11的脉冲信号直接输出到步进电机驱动器26的输入端，以控制步进电机25的转速。步进电机25的转速与编码器11的脉冲信号频率之间也成正比，因此，主动轮1与从动轮2之间的转速成正比，只要在步进电机25控制的过程中不出现丢步现象，主动轮1与从动轮2之间就会保持这种正比关系。

从动轮2与主动轮1之间的速度比可以通过合理地选择或设计编码器11，或合理地选择和设计步进电机驱动器26的细分选项，或合理地选择和设计步进电机25的步长，或合理地设计传动装置的传动比来实现。

这在实现的效果上，就像在主动轮1和从动轮2之间存在着一个“虚轴”一样，虽然在机械上并没有这样的结构。

这种装置的优点是：可以实现从动轮2与主动轮1之间速度的比例关系；缺点是：不能实现从动轮2与主动轮1之间位置的同步跟踪。

为了实现位置的同步跟踪，必须在主动轮1和从动轮2的合适位置安装传感器以测量主动轮1和从动轮2上各至少一个位置的信号，并且将图9中的编码器换成脉冲发生装置以产生一定频率的脉冲信号作为从动轮2转速的调整信号。如图10所示。

实施例4

参见图9、图10，在具体实施时，脉冲发生装置6可以与主动轮1直接相连，也可以安装在主动轮1的第一传动环节5上，如图1所示。

当脉冲发生装置6与主动轮1直接相连时，该脉冲发生装置6可以是经过重新设计的编码器11，该编码器11至少能够产生三路脉冲信号：f+、f、f-，三者之间的关系为：f+＝f+A×n；f＝f-+B×n；其中n是主动轮1的转速，A、B为常数，A可以大于B，A可以等于B，A也可以小于B。

上述重新设置的脉冲发生装置6也可以安装在主动轮1的传动装置(例如如图2所示的传动皮带)上。

安装在传动皮带12上的脉冲发生装置6也可以由三个普通的编码器实现，一个产生脉冲的频率是f+，一个产生脉冲的频率是f，另一个产生脉冲的频率是f-。三个编码器在传动皮带12上的安装位置根据需要确定。

频率选择装置27：根据第一传感器3和第二传感器4给出的位置检测信号，以确定f+、f和f-中的哪一个输出给步进电机控制器。

参见图6，频率选择装置27的频率选择关系如下：

如果n＝n1，频率选择装置输出f-；

如果n＝N，频率选择装置输出f；

如果n＝n2，频率选择装置输出f+。

也可以将N设置为一个区间：N1≤N≤N2，n1＜N1≤N2＜n2。上述频率选择关系变更为：

如果n＝n1，频率选择装置输出f-；

如果N1≤n≤N2，频率选择装置输出f；

如果n＝n2，频率选择装置输出频率f+。

也可以如实施例2一样，在传输路径中设置中间传感器，根据中间传感器检测的信号来对N作进一步修正。修正的方法和实施例2中所介绍的方法一样。

Claims (3)

1.一种有价证券清分机中主动轮和从动轮之间的同步跟踪方法，包括如下步骤：

①将主动轮和从动轮分别由独立的电机驱动机构进行驱动；

②设置一脉冲发生装置，使该脉冲发生装置所发出脉冲的频率与清分机中主动轮的转速成正比；

③将所述脉冲发生装置所发出的脉冲信号作为时钟信号，控制从动轮的转动，使从动轮与主动轮之间的转速保持稳定的对应关系：n2＝k1×n1，其中n1为主动轮转速，n2为从动轮转速，k1为一常数；

④调整主动轮和从动轮的初始相位，使从动轮上沿其周向均布的各工作点的位置均与主动轮上的周向零点位置相对应；

⑤分别在主动轮和从动轮处设置传感器，其中主动轮处的传感器用于检测主动轮上的周向零点位置，从动轮处的传感器用于检测从动轮上工作点的位置；

⑥根据主动轮和从动轮处传感器的检测信号对从动轮的转速进行调整，使从动轮上的每一个工作点均与主动轮上的周向零点位置在相位上准确对应；具体为：将主动轮处传感器每次检测的主动轮周向零点位置检测信号作为每一次开始记数的清零信号，将从动轮处传感器检测的相应工作点的检测信号到来时所记的数与理想数进行比较，根据比较结果来调整从动轮的转速，使从动轮上的每一个工作点均与主动轮上的周向零点位置在相位上准确对应。

2.如权利要求1所述的同步跟踪方法，其特征在于，在所述主动轮与从动轮之间的传输通道上设置传感器，利用主动轮与从动轮之间的传输通道上设置的传感器对从主动轮处将有价证券传送到从动轮处的传送带上的每一张有价证券的位置进行检测，将各有价证券的位置检测信号与其理想的位置信号进行比较，根据比较结果对从动轮的转速作进一步调整，使每一张有价证券被传送到从动轮处时均与从动轮上相应的工作点的位置准确对应。

3.如权利要求1所述的同步跟踪方法，其特征在于，所述脉冲发生器具有三个工作频率，三个工作频率分别对应从动轮的上限转速、理想转速和下限转速，根据主动轮和从动轮处两传感器的检测信号，分别选择不同的工作频率来控制从动轮的工作。

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