CN106022455B - 一种纸币清分类机器载钞入钞机构及其运行方式 - Google Patents

Abstract

一种纸币清分类机器载钞入钞机构及其运行方式，通过摩擦分离方式来分离纸币，其通过改变纸币与入钞机构各轮系与纸币的位置关系，将重力调整分布到活动压板和载钞台上，同时引入压板及压簧组件、压力传感器和控制单元，通过感应作用于入钞轮系上的压力大小，反馈给控制电路，计算出实际压力值与标准压力值的差，并以一定关系控制步进电机的步速，进而通过控制活动压板运动，改变作用在入钞轮系上的压力，以此解决由纸币重量变化引起的摩擦力变化较大的问题，并将纸币分离所需外力A1、ΔA1、∑F的大小控制在适合范围。本发明能确保纸币分离可靠，下钞效果稳定，入钞速度均匀，同时还能有效增加载钞台容钞量，甚至达到3000张以上。

Description

一种纸币清分类机器载钞入钞机构及其运行方式

技术领域

本发明涉及纸币处理技术及相关设备的技术领域，具体为一种纸币清分类机器载钞入钞机构及其运行方式。

背景技术

近年来根据中国人民银行“假币零容忍”，“现钞全额清分”等行业政策的要求，人民币必须在七成新以上才能在市场上流通，这使得银行纸币全额清分币的任务相当繁重。基于这些原因，纸币清分类机器越来越成为银行和金融机构不可缺少的金融设备。为提高清分机器的工作效率，相关行业的工作人员在希望清分机器能够实现连续不停机工作，需要清分机单次进行清分工作时能够一次清分足够厚度的钞量，这就要求载钞台容量足够大，能一次将足够多的待清点纸币放在载钞台上，而相关的入钞机构内部的处理部件也要求能适应载钞台上钞量变化过程中施加在钞面上的各外力的动态变化，这样就能在两次加钞时间中有更多的时间处理别的工作任务(如扎把、盖章、处理异常纸币等)。

一般认为，载钞台容量的大小与下钞方式有关。目前已有的下钞方式分为卧式下钞和立式下钞两种。卧式下钞载钞容量一般在200张左右，故清分机一般采用立式下钞方式。

立式下钞的原理如图1所示，其结构中主要包括入钞台2001、送钞轮2002，并在进钞道内设置有捻钞轮组件2003、阻力轮2005、前压轮2004及后压轮组件2016，阻力轮2005、前压轮2004及后压轮组件2016分别与捻钞轮组件3相抵接。工作时，纸币放置在入钞台2001的上表面，在捻钞轮组件2003、阻力轮2005及前压轮2004磨擦带动下，将最下面的一张纸币与其上面的纸币分开，送到后压轮组件2016与捻钞轮组件2003之间，然后在后压轮组件2016与捻钞轮组件2003摩擦力的作用下，将待清点的纸币逐张送入机器内部，使相邻两张纸币的间距保持相对固定，纸币在入钞通道内不倾斜，使纸币按照理想状态进入清分机的内部，在此种下钞条件下，纸币置于送钞轮2002、捻钞轮组件2003之间，送钞轮2002作用主要是将整叠纸币推向捻钞轮组件2003上方。这种结构的载钞台的载钞量一般设定在500张左右，相对于点钞机的处理量大了几倍，但也不够多，同时还存在着下钞效果不稳定的情况，尤其就最后几张纸币很难正常捻入。

也有在立式下钞装置上进行改进的先例，但是思路基本也都是在对载钞台的尺寸进行改进的同时增加压钞装置，在专利CN102376124A中就公开了一种纸币检测装置中的压钞系统，这种压钞系统的结构如图2所示，其下钞方式也是立式下钞方式，通过加入一套复杂的压钞系统，当载钞台上载钞量减小到一定量时，启动压钞系统，使得此时纸币币面所受压力增加。这种下钞方案的主要缺点是结构复杂，其在载钞台上承载纸币低于某高度时，引入外来的压钞力，因此确保最后几张纸币能正常捻入。但仍没解决前一张在入钞方向所受外力和两张纸币之间受力的差值以及单张纸币受外力和随着载钞台上纸币数量增大而变大，且变化值为变量的问题，为了保证钞票的正常捻入，在载钞台上设置的压钞系统也通常是需要施加一个大于变化值平均值的一个量值，因而，当载钞量增大时，增加压钞装置虽然下钞效果要好一些，但对纸币(特别是旧钞和已有损伤的钞)的损害更大。另外，即使采用压钞系统，考虑到压钞系统不至于破坏钞片纸面的大前提，这一立式下钞装置的载钞台容量设置也多为1000张以内，相比来说还是不够大。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种纸币清分类机器载钞入钞机构及其运行方式，这种载钞入钞结构能最大程度弱化入钞机构受载钞量变化的影响，使其入钞摩擦力相对稳定在预计范围内，从而使纸币分离顺利可靠，下钞效果稳定，入钞速度均匀。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种纸币清分类机器载钞入钞机构，包括载钞台、入钞机构以及电控系统：

所述载钞台包括活动压板、载钞台、运动传动系统，活动压板上设置有用于判定是否有钞的判定传感器，载钞台装置了起始位置传感器，另外，在活动压板上还设置有一凸片，此凸片在达到起始位置传感器时使起始位置传感器信号发生改变，并以此作为活动压板的起始位置，另外，在载钞台和活动压板的两侧边上还有若干挂钩，用于安装有可拆卸式的纸币保持器；

所述入钞机构包括送钞轮组、捻钞轮组、捻轮支架、阻钞轮组、通道内送钞轮组、通道内压钞轮组、压板及压簧组件、同步带及带轮，所述送钞轮组和捻钞轮组通过轴承安装在捻轮支架上，捻钞轮组通过轴承固定在机架上，捻轮支架绕捻钞轮组的轴心线转动时带动送钞轮组一起转动；阻钞轮组内安装有单向轴承，其作用是使阻钞轮组仅能朝相背于进钞方向的方向转动；同步带及带轮使送钞轮组和捻钞轮组保持一定速比传动。

所述电控系统包括压力传感器、压力信号处理单元、控制单元、电机驱动单元、步进电机、有无钞判定传感器、起始位置传感器、手动加钞按键和SPI通讯单元，其压力传感器安装在机架的固定面上，与入钞机构相接触，入钞机构与压力传感器之间为柔性连接，通过压板及压簧组件与捻轮支架接触来感应踢钞轮组所受压力值。

在本发明中，所述活动压板的压钞面与载钞台的承钞面之间呈45°～85°的夹角，以利于纸币倾斜进行提前分离，且在载钞台靠近捻钞轮端设置在圆弧状，以利于纸币进一步次提前分离。

本发明还提供了一种具有上述技术特征的纸币清分类机器载钞入钞机构的运行方式，该方式通过电控系统指导载钞台以及入钞机构的相关部件运动，其运动步骤包括：

步骤S11：系统自检初始化

系统上电后，系统进入初始化工作，即检查起始位置传感器信号，判断活动压板是否处于初始位置，如果活动压板不在初始位置，则使其回到初始位置；另一方面系统进行自检过程，检查各模块相应的参数。然后进入有无故障的判定过程，判断各功能模块是否有故障。如果有故障，程序进入通过SPI通讯单元上传故障点及解决方法以方便排障，然后重新进入自检过程。如此循环，直至自检结果为无故障。

步骤S12：载钞台加钞准备

如果自检无故障，则检测活动压板表面有无钞票。这时操作者可以直接往载钞台上加钞。当有纸币挡住有无钞票判断传感器时，如果系统收到有钞票信号，电机控制活动压板直接进入压钞过程；如果检测无钞票，则操作者手动设置并进入加钞程序，电机带动活动压板走到起始工作位置，操作者进行加钞操作，加钞完成后，再按手动加钞按键，通知加钞完毕，电机控制活动压板直接进入压钞过程。

步骤S13：载钞台压钞就绪

系统进入电机控制活动压板进入压钞过程时，先检测压力值，通过电控系统中的控制元件控制步进电机以相应的步速压钞。压钞过程实时检测压力值，当压力值达到Nmin时，压钞过程完成，并通过SPI通讯单元上传载钞台准备就绪指令。

步骤S14：连续入钞

系统上传载钞台准备就绪指令，通知清分机本模块已经准备就绪，可以进行入钞，然后判断有无入钞命令。如果有入钞命令，启动入钞机构，接着控制步进电机送钞，送钞后判断有无停止入钞命令，有该命令则进入步骤S16；如果没有，则再通过传感器进一步检测有无钞票，无钞时，进入步骤S16；有钞时，检测压力判定是否需要送钞，当N＜Nmax，同时操作者不需要加钞时，控制步进电机送钞，重复前面的过程，机器连续入钞；N＞Nmax，程序进入停止送钞程序，步进电机停止工作t时间，活动压板停在当前位置t时间后，又进入检测压力判定是否需要送钞；操作者需要加钞时，程序将转入步骤S15。

步骤S15：中间加钞

系统接到加钞命令后，控制步进电机加钞，电机带动活动压板走到起始位置，以空出加钞空间，操作者这时可以进行加钞操作。这期间程序实时判断是否完成加钞。操作者完成加钞，给出完成加钞指令，程序进入检测有无钞票判定过程。

当本次加钞为少量加钞时，纸币未遮住活动压板，判定无钞，此时步进电机快进，步进电机快进的同时，系统持续进行检测有无钞票检测，直到检测到有钞信号，程序跳到步骤S14的控制步进电机送钞过程以完成中间加钞任务。

当本次加钞为满载加钞时，纸币遮住活动压板，判定有钞，程序跳到步骤S14的控制步进电机送钞过程，中间加钞任务完成。

步骤S16：停止入钞

当控制单元收到停止入钞命令或步骤S14中的检测有无钞票为无时，程序进入S16停止入钞机构和压钞，先停止入钞机构运转，再停止压钞，活动压板停在当前位置。以停止前有无钞判定传感器36的信号状态分为两种处理方式：停止前为有钞时，等待新的入钞命令；停止前为无钞时，等待加钞命令。

在本发明中，

在S13中“检测压力判断是否完成压钞”和S14中“检测压力判断是否需要送钞”这两个判定过程中，采用相应的算法将实际压力值N与标准压力值N标的差ΔN换算成控制步进电机的步速。ΔN与步进电机步速n的数学模型，见式(a)。

式中：n为步进电机的步速(单位：步/分)；

ΔN为实际压力值N与标准压力值Nmin的差(单位：牛顿)；

K为压簧刚度系数(单位：牛顿/mm)；

θ为步进电机步距角(单位：度)；

P为传动系统螺杆的螺距(单位：mm)；

H为入钞速度(单位：张/分)；

T为时间，ΔN变为0的期望时间(单位：分)；

在S13中“检测压力判断是否完成压钞”判定过程中，入钞速度H＝0，即此过程只有压钞动作，而不向通道内入钞，压力值处于0～Nmin，N标设置为Nmin，此过程ΔN＝Nmin-N，式(a)转换成式(b)：

在S14中“检测压力判断是否需要送钞”的判定过程中，此过程不仅有压钞动作，而还向通道内入钞，压力值处于Nmin～Nmax，N标设置为Nmax，此过程ΔN＝Nmax-N，式(a)转换成式(c)：

当压力值达到Nmax后，步进电机停止工作，停止工作t(单位：秒)时间按式(d)：

在步骤S14中，确保顺利下钞具有相对稳定的A1、ΔA1、∑F所需的正压力N范围：2牛顿～6牛顿，其中Nmin取2.5±0.5牛顿，Nmax取6±2牛顿。

有益效果：本发明通过摩擦分离方式来分离纸币，但通过改变纸币与入钞机构各轮系的位置关系，将重力调整分布到活动压板和载钞台上，同时引入压板及压簧组件，压力传感器和控制单元，通过感应作用于入钞轮系上的压力大小，反馈给控制电路，计算出实际压力值与标准压力值的差，并以一定关系控制步进电机的步速，进而通过控制活动压板运动，改变作用在入钞轮系上的压力，以此解决由纸币重量变化引起的摩擦力变化较大的问题，并将纸币分离所需外力A1、ΔA1、∑F的大小控制在适合范围以确保纸币分离可靠，下钞效果稳定，入钞速度均匀，而基于此种方式的载钞入钞机构能有效增加载钞台容钞量，在实验条件下可达3000张以上，而理论条件以及工艺允许的条件下可实现无限延长。

附图说明

图1为现有技术中常用的立式下钞机构的结构图。

图2为现有技术中另一改进结构图。

图3为将结构简化后的最靠近捻钞轮和送钞轮的第一张纸币受力分析示意图。

图4为图3条件下的第二张纸币受力分析示意图。

图5为本发明载钞入钞机构一个实用例示意图。

图6为图5实施例的机构结构简化后第一、二张纸币受力分析示意图。

图7为图5实施例的控制系统组成图。

图8是本发明的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图5所示，在本发明的较佳实施例中包括载钞台1、入钞机构2、以及电控系统3三部分。

载钞台1包括活动压板11、载钞台12、运动传动系统13、载钞空间14、纸币保持器15。活动压板11上装置了有无钞判定传感器36；载钞台12上装置了起始位置传感器37；活动压板11还有一凸片111，凸片111达到起始位置传感器37，使其信号发生改变，标志着活动压板11位于起始位置。活动压板11两侧各有一个用于安装纸币保持器15的挂钩112。载钞台12的两侧边有若干用于安装纸币保持器15的安装挂钩121。

入钞机构2包括送钞轮组21、捻钞轮组22、捻轮支架23、阻钞轮组24、通道内送钞轮组25、通道内压钞轮组26、压板及压簧组件27、同步带28、带轮29。送钞轮组21和捻钞轮组22通过轴承安装在捻轮支架23上，捻钞轮组22还通过轴承固定在机架上，捻轮支架23带着送钞轮组21绕捻钞轮组22的轴心线转动。阻钞轮组24内安装有单向轴承241，其作用是使阻钞轮组24仅能朝相背于进钞方向的方向转动。同步带28、带轮29将送钞轮组21和捻钞轮组22联接，并使它们保持一定速比传动。

电控系统3包括：压力传感器31、压力信号处理单元32、控制单元33、电机驱动单元34、步进电机35、有无钞判定传感器36、起始位置传感器37、手动加钞按键38和SPI通讯单元39。压力传感器31安装在机架的固定面上，通过压板及压簧组件27与捻轮支架23接触感应送钞轮组21所受压力。

而电控系统3的硬件示意框图如图7所示，包括：压力传感器31、压力信号处理单元32、控制单元33、电机驱动单元34、步进电机35、有无钞判定传感器36、起始位置传感器37、手动加钞按键38和SPI通讯单元39。

控制单元33是电控系统3的控制中心，采用PIC24FJ64，通过内部程序对各外设进行状态采集和控制，实现本发明各模块的各个功能。所有传感器的信号均输入控制单元33来分析处理。

压力传感器31主要用于检测作用于送钞轮组的压力值，加钞完成或连续入钞过程中该压力值应保持在2牛顿～6牛顿；

压力信号处理单元32对压力传感器31的输出电信号进行调整放大，送入控制单元33的AD输入端口；

有无钞票判断传感器36用于检测活动压板11表面是否有钞票，采用SG-2BC；

起始位置传感器37主要用于检测活动压板11是否在初始位置，它可以采用遮光型光电传感器，也可以采用行程开关；

手动加钞按键38主要用于在需要手动加钞时，向控制单元33发“手动加钞”、“手动加钞完成”命令，它可以采用状态开关；

电机驱动单元34采用TB62209FG步进电机驱动芯片。控制单元33根据各接口接收的信号，输出逻辑信号，电机驱动单元34将其转换为步进电机驱动信号；

步进电机35采用57HBP76AL4，步进电机35根据驱动信号驱动运动传动系统13带动活动压板11运动；

SPI通讯单元39与清分机主机交互状态信息和控制命令。

本发明的电控系统控制流程如图8所示，图中：

“各功能模块的自检”过程指：载钞台初始化，检查起始位置传感器37信号，判断活动压板11是否处于初始位置，如果活动压板11不在初始位置，则使其回到初始位置，判断各功能模块是否工作正常、有无故障的过程。

“SPI上传故障点及解决方法”过程指：SPI上传检测到的故障点，并显示故障点和提供解决方法的过程。

“控制步进电机加钞”过程指：系统检测起始位置传感器37的信号，控制步进电机带动活动压板11以V快速度快速退回到起始位置，以空出加钞空间的过程。

“控制步进电机压钞”过程指：将纸币压紧的过程，压力值由0变到Nmin的过程。

“控制步进电机送钞”过程指：系统处于正常连续入钞过程，此时入钞机构正常运转，步进电机带动活动压板压紧纸币，此过程压力值稳定在Nmin到Nmax之间。

“SPI上传载钞台准备就绪”过程指：载钞台加钞已完成，上传载钞台就绪命令，等待接收入钞命令。此时压力值为Nmin。

“启动入钞机构”过程指：启动入钞机构2，即使送钞轮、捻钞轮组运转起来。

“停止送钞”过程指：步进电机停止工作t时间，活动压板11停在当前位置t时间不动。此过程入钞机构继续入钞，压力值缓慢由Nmax变到Nmin。

“停止入钞机构和压钞”过程指：先停止入钞机构2运转，即使送钞轮组、捻钞轮组停止运转；再停止压钞，即使活动压板停在当前位置不动。

“步进电机快进”过程指：步进电机以V快速度快速前进若干步的过程。

在如图5的实施例的结构，其受力部分与图1、图2结构存在一定的类似部分，但又有着不同点。载钞入钞机构的工作过程具体分为4种工作过程，下面分别说明：

1、“第一次加钞”过程

“第一次加钞”过程即指机器初始化后，载钞台上无纸币，活动压板位于初始位置，将纸币装到载钞台，并压紧的过程。据第一次加钞数量不同可分为二种加钞过程：“第一次满载加钞”过程和“第一次少量加钞”过程。图5为“第一次满载加钞”过程的工作示意图。以B代表所加纸币总厚度，Lmax代表载钞台上可用于放置纸币的最大长度。

其中，满载加钞指：纸币总厚度B≈载钞台载钞最大长度Lmax时的加钞状态。

而少量加钞则指：纸币总厚度B＜载钞台载钞最大长度Lmax时的加钞状态。

这两种加钞工作过程分别如下：

1.1“第一次满载加钞”过程

第一次加钞时，活动压板11位于初始位置，这时步进电机和入钞机构2均未启动。满载加钞时，纸币总厚度B＝载钞台总长度Lmax，纸币遮住有无钞判定传感器36，其检测到有钞信号，而压力传感器31也可检测到压力值，但低于Nmin，这时控制单元33通过电机驱动单元34启动步进电机35，步进电机以W低转速旋转，带动活动压板11以V低速度推动整叠纸币P向入钞机构2压紧。入钞机构2受压力后压向压板及压簧组件27，压力传递给压力传感器31。活动压板11持续以V低速度前进，压板及压簧组件27持续压缩，储存弹力，并将压力持续传递给压力传感器31。当压力传感器31上感应到压力值达到Nmin时，步进电机停止工作，活动压板停在当前位置，加钞完成。此过程各参数如表1所示。

1.2“第一次少量加钞”过程

第一次加钞为少量加钞时，活动压板11位于初始位置，纸币总厚度B＜载钞台总长度Lmax。这时步进电机和入钞机构2均未启动。操作人员将纸币靠紧活动压板11放置，并用一只手轻轻支撑着(或用挂在活动压11两侧的挂钩112上的纸币保持器15保持纸币直立)。少量加钞时，纸币遮住有无钞判定传感器36，传感器检测到有钞信号，而纸币与入钞机构2未接触，故压力传感器31检测到压力值为0，这时控制单元33通过电机驱动单元34控制步进电机35以W高转速旋转，带动运动传动系统13较快速运动，进而带动活动压板11以V高速度推动整叠纸币P向入钞机构2接近。当整叠纸币P与入钞机构2接触后，压力传感器31开始可感应到压力值，活动压板11改以V低速度持续前进，压力传感器31上感应到压力值由0逐渐达到Nmin，当压力值达到Nmin时，步进电机35停止工作，活动压板11停在当前位置，加钞动作完成。此过程各参数如表1所示。

2、“持续入钞”过程

当压力值增加到Nmin后，接收到来自主控程序下达的“入钞”指令后，机器即进入“持续入钞”过程。

接到来自主控程序的“入钞”命令后，主控程序启动入钞机构2，入钞机构2中的各轮开始转动，送钞轮组21与紧贴着的纸币P表面摩擦，其压力值N＞Nmin，按受力分析知，A1、ΔA1均远大于0，送钞轮能将第一张纸币P送入捻钞轮组22与阻钞轮组24之间。因捻钞轮组22与阻钞轮组24之间的间隙仅允许一张纸币通过，捻钞轮组22与阻钞轮组24共同作用下，模拟人手搓捻纸币的动作，成功将这一张纸币与后面的纸币分离出来，送入通道内送钞轮组25和通道内压钞轮组26之间，由二者共同将纸币送入通道。送钞轮组21与捻钞轮组22直径相同，转速相同，它们每转动一圈捻入一张纸币P。

活动压板11持续以V低速度前进，当压力传感器31上感应到压力值超过Nmax时，控制单元33通过电机驱动单元34控制步进电机35停止工作，活动压板11停在当前位置。入钞机构2仍继续运转，继续正常入钞。此时，活动压板11支撑着整叠纸币P，捻钞入口与活动压板之间的距离L保持不变。随着入钞机构2的不间断工作，纸币被连续捻入通道，则存留在载钞台上纸币数量减少，纸币总厚度B也减小。压板及压簧组件27回弹，释放储存的弹力，推动捻轮支架23带动踢钞轮组21向纸币P靠紧，从而继续提供足够大的压力产生摩擦力分离纸币P。随着压板及压簧组件27释放储存的弹力，其传递给压力传感器31逐渐减小，经过约t时间后，当压力值由Nmax变化到Nmin附近，因为此时有无钞判定传感器36仍被纸币遮挡，有无钞判定传感器36向控制单元33发出有钞信号，控制单元33通过电机驱动单元34重新启动步进电机35以W低转速工作，活动压板11又开始以V低速度前进，又开始新一轮的活动压板推进纸币前进的运动。如此反复，直到将载钞台上所有纸币都捻入通道。此过程各参数如表1所示。

3、“停止入钞”过程

“停止入钞”过程指停止向通道内送入纸币直到重新开始入钞的过程。此过程内，入钞机构2停止转动，不向通道内送入纸币。根据停止入钞时载钞台上是否有纸币，可将“停止入钞”过程分成“停止入钞”过程I和“停止入钞”过程II这两种过程。

3.1“停止入钞”过程I

当载钞台上所有纸币P全都捻入通道，即载钞台上无纸币时，控制单元33接收有无钞判定传感器36的无钞信号，程序进入“停止入钞”过程I：主控程序先控制入钞机构2停止工作，再控制步进电机35停止工作，活动压板11停止在当前位置；接着控制单元33询问是否有加钞命令，直到接收到加钞命令后，控制单元33通过电机驱动单元34控制步进电机35快速反转，带动运动传动系统13快速反向运动，最后带动活动压板11快速向与压紧方向相反的方向运动。当活动压板11到达起始位置，其上的凸片111触动位于起始位置的起始位置传感器37，传感器发出到达初始位置信号，控制单元33通过电机驱动单元34控制步进电机35停止工作，活动压板11停在起始位置，等待操作者完成加钞任务。此过程各参数如表1所示。

3.2“停止入钞”过程II

无论机器当前处于哪种过程，当主控程序下达停止入钞命令时，且有无钞判定传感器36的信号为有钞时，程序进入“停止入钞”过程II：主控程序先控制入钞机构2停止工作，再控制步进电机35停止工作，活动压板11停止在当前位置，接着等待新的入钞命令。此过程各参数如表1所示。

4、“中间加钞”过程

“中间加钞”过程又据当次加钞数量的多少分为“中间少量加钞”过程和“中间满载加钞”过程两种过程。当操作人员想进行中途加钞时，操作人员用一个手支撑着(或装上纸币保持器15压住)余下来的这少部分整叠纸币P并向下钞机构2方向轻推，随后用按动手动加钞按键38，控制单元33通过电机驱动单元34控制步进电机35快速反转，带动运动传动系统13快速反向运动，带动活动压板11快速向与压紧方向相反的方向运动，回到起始位置，以空出加钞位置实现加钞。此过程各参数如表1所示。

4.1“中间少量加钞”过程

当本次加钞为少量加钞，加钞后纸币总厚度B＜载钞台总长度Lmax，纸币不能填满载钞台，此时按一次手动加钞按键38表示加钞完毕。这时有无钞判定传感器36反馈的是无钞信号，控制单元启动步进电机35快速带动运动传动系统13快速运动，带动活动压板11快速向压紧方向运动，当活动压板11接触到纸币P时，有无钞判定传感器36被纸币遮挡，发出有钞信号，控制单元控制步进电机35以较低的转速运转，活动压板11以较低速度推动整叠纸币P向入钞机构2压紧，至此本次中间加钞即算完成，机器进入前述持续点钞过程。这时可以松开支撑纸币的手或解开纸币保持器15。此过程各参数如表1所示。

4.2“中间满载加钞”过程

本次加钞为满载加钞，加钞后纸币总厚度B≈载钞台总长度Lmax，纸币填满载钞台，此时按一次手动加钞按键38表示加钞完毕。此时有无钞判定传感器36被纸币遮挡，发出有钞信号，控制单元启动步进电机以较低转速工作，开始新一轮的活动压板推进纸币前进的运动。至此本次中间加钞即算完成，机器进入到前述持续点钞过程。这时可以松开支撑纸币的手或解开纸币保持器15。此过程各参数如表1所示。

表1(前半部分)

表1(后半部分)

在“检测压力判断是否完成压钞”和“检测压力判断是否需要送钞”这两个判定过程中，采用相应的算法将实际压力值N与标准压力值N标的差ΔN换算成控制步进电机的步速。ΔN与步进电机步速n的数学模型，见式(a)。

式中：n为步进电机的步速(单位：步/分)；

ΔN为实际压力值N与标准压力值Nmin的差(单位：牛顿)；

K为压簧刚度系数(单位：牛顿/mm)；

θ为步进电机步距角(单位：度)；

P为传动系统螺杆的螺距(单位：mm)；

H为入钞速度(单位：张/分)；

T为时间，ΔN变为0的期望时间(单位：分)；

在S13中“检测压力判断是否完成压钞”判定过程中，入钞速度H＝0，即此过程只有压钞动作，而不向通道内入钞，压力值处于0～Nmin，N标设置为Nmin，此过程ΔN＝Nmin-N，式(a)转换成式(b)：

在S14中“检测压力判断是否需要送钞”的判定过程中，此过程不仅有压钞动作，而还向通道内入钞，压力值处于Nmin～Nmax，N标设置为Nmax，此过程ΔN＝Nmax-N，式(a)转换成式(c)：

当压力值达到Nmax后，步进电机停止工作，停止工作时间t(单位：秒)按式(d)：

在实际例中，取K＝0.25N/mm；θ＝1.8°；P＝2mm；压紧过程中H＝0张/分，T＝1/60分；连续入钞时，H＝1000张/分，T＝5分；Nmin＝2牛顿；Nmax＝4牛顿。其具体参数表示如表2：

表2不同取值条件下的系统不同参数表现

而分别对图1、图2以及本实施例中的结构的下钞方式进行受力分析，其结果如下：

见图1的下钞机构，该机构具有入钞台2001、送钞轮2002，设有捻钞轮组件2003、阻力轮2005、前压轮2004及后压轮组件2016，阻力轮2005、前压轮2004及后压轮组件2016分别与捻钞轮组件3相抵接。工作时，纸币放置在入钞台2001的上表面，在捻钞轮组件2003、阻力轮2005及前压轮2004磨擦带动下，将最下面的一张纸币与其上面的纸币分开，送到后压轮组件2016与捻钞轮组件2003之间，在后压轮组件2016与捻钞轮组件2003摩擦力的作用下，将待清点的纸币逐张送入机器内部，使相邻两张纸币的间距保持相对固定，纸币在入钞通道内不倾斜，使纸币按照理想状态进入清分机的内部。

此种下钞方式纸币置于送钞、捻钞轮系上方。送钞轮作用主要是将整叠纸币送入到捻钞轮组件上方。图3是将结构简化后的最靠近捻钞轮和送钞轮的第一张纸币受力分析示意图(为了方便表示第一张纸币受力情况，将原本相互紧贴的第一、二张纸币之间的间隙夸张画出)。图4是第二张纸币受力分析示意图。

与送钞轮接触的第一张纸币在入钞方向(即顺着载钞台平面的入钞方向)上主要受Gn、F送和F纸1三种力作用：

1、Gn是n张纸币的重力G在入钞方向的分量，表达如式(1)。式中g是单张纸币的重量，n是载钞台上纸币的总数量，α是载钞台平面与重力方向的夹角。

2、F送是送钞轮上胶轮部分施加给紧贴着的第一张纸币下表面的摩擦力，表达如式(3)。式中μ送是送钞轮上胶轮部分与纸币间的摩擦系数Nn为n张纸币重力形成的垂直于载钞面的正压力，表达如式(2)。F送方向如图3中所示。

3、F纸1是第二张纸币对第一张纸币施加的摩擦力，表达如式(4)。它不仅与重力相关，而且与两纸之间(特别是新币印刷生产中所带来的静电吸力和污损纸币之间的粘接力)吸附力相关。式中μ纸是二张纸币之间的摩擦系数。F纸1如图3所示，F送与F纸1大小不同，方向相反。

以A1来表示第一张纸币在入钞方向所受外力和，其表达如式(5)。

Gn＝G×cosα＝g×n×cosα (1)

Nn＝G×sinα＝g×n×sinα (2)

F送＝μ送×Nn＝μ送×g×n×sinα (3)

F纸1＝μ纸×(Nn-1+F附)＝μ纸×g×(n-1)×sinα+μ纸×F附 (4)

A1＝Gn+F送-F纸1

＝g×n×cosα+μ送×g×n×sinα-μ纸×g×(n-1)×sinα-μ纸×F附

＝g×n×cosα+(μ送-μ纸)×g×n×sinα+μ纸×g×sinα-μ纸×F附 (5)

第二张纸币在入钞方向(即顺着载钞台平面的入钞方向)上主要受Gn-1、F纸1’和F纸2三种力作用，如图4所示：

1、Gn-1是第一张纸币上方n-1张纸币的重力G在入钞方向的分量，其表达如式(6)。

2、F纸1′第一张纸币对第二张纸币施加的摩擦力，其表达如式(7)。方向见图4。

3、F纸2是第三张纸币对第二张纸币施加的摩擦力，其表达如式(8)。方向与F纸1′相反。

Gn-1＝g×(n-1)×cosα (6)

F纸1′＝μ纸×(Nn-1+F附)＝μ纸×g×(n-1)×sinα+μ纸×F附 (7)

F纸2＝μ纸×(Nn-2+F附)＝μ纸×g×(n-2)×sinα+μ纸×F附 (8)

以A2来表示第二张纸币在入钞方向所受外力和，其表达如式(9)。

A2＝Gn-1+F纸1′-F纸2＝g×(n-1)×cosα+(μ纸×g×(n-1)×sinα+μ纸×F附)-(μ纸×g×(n-2)×sinα+μ纸×F附)

＝g×(n-1)×cosα+μ纸×g×sinα (9)

类似的，第三张纸币在入钞方向(即顺着载钞台平面的入钞方向)上的受力情况与第二张纸币类似，主要受Gn-2、F纸2’和F纸3三种力作用，只是均比第二张纸币少一张纸币的重力的影响：

1、Gn-2是第二张纸币上方n-2张纸币的重力G在入钞方向的分量，其表达如式(10)。

2、F纸2′第二张纸币对第三张纸币施加的摩擦力，其表达如式(11)。方向与F纸1′相同。

3、F纸3是第四张纸币对第三张纸币施加的摩擦力，其表达如式(12)。方向与F纸2′相反。

Gn-2＝g×(n-2)×cosα (11)

F纸2′＝μ纸×(Nn-2+F附)＝μ纸×g×(n-2)×sinα+μ纸×F附 (12)

F纸3＝μ纸×(Nn-3+F附)＝μ纸×g×(n-3)×sinα+μ纸×F附 (13)

以A3来表示第三张纸币在入钞方向所受外力和，其表达如式(14)。

A3＝Gn-2+F纸2′-F纸2

＝g×(n-2)×cosα+(μ纸×g×(n-2)×sinα+μ纸×F附)-(μ纸×g×(n-3)×sinα+μ纸×F附)

＝g×(n-2)×cosα+μ纸×g×sinα (14)

由式(9)可知，当n很小时，A2＞0，虽然此时A2很小，第二张能被送到捻钞轮组和阻力轮间。

以此类推，第n-1张纸币在入钞方向所受外力和An-1的表达如式(15)

An-1＝g×[n-(n-2)]×cosα+μ纸×g×sinα＝2g×cosα+μ纸×g×sinα (15)

由上述分析知，从第二张纸币起直到第n-1张纸币，它们的受力基本类似，不同的只是位于其上纸币数量不同，其所受重力影响不同。

ΔAn表示本张纸币受力与其上方的那一张所受外力和之差，如ΔA1表示A1与A2的差，以ΔA2表示A2与A3的差……

ΔA1＝A1-A2，即式(5)与(9)相减，得：

ΔA1＝A1-A2＝g×cosα+(μ送-μ纸)×g×n×sinα-μ纸×F附 (16)

ΔA2＝A2-A3，即式(9)与(14)相减，得：

ΔA2＝g×(n-1)×cosα+μ纸×g×sinα]-[g×(n-2)×cosα+μ纸×g×sinα]

＝g×cosα (17)

以此类推，以ΔAn-1表示An-1与An-2的差，得：

ΔAn-1＝g×cosα (18)

由式(16)、(17)、(18)知，除ΔA1不同外，随后ΔA2到ΔAn-1均稳定为g×cosα。因单张纸币g很小，故它们实际为一个很小的数值。

能否按顺序正常入钞，特别要看第一张纸币是否能与第二张纸币分离，即要看A1、ΔA1是否远大于0。当A1远大于0时，第一张纸币能被送到捻钞轮组和阻力轮间。当ΔA1远大于0，即A1远大于A2时，第一张纸币才能与第二张纸币分开，先一步到达捻钞轮组和阻力轮前。

由式(5)可知，要A1＞0，即要g×n×cosα+(μ送-μ纸)×g×n×sinα+μ纸×g×sinα＞μ纸×F附。

一般机构设计时，都会选择μ送＞μ纸，且μ送＞2×μ纸。同时在一个已有的机构中cosα、sinα是定值，μ纸×F附与纸币的物理特性有关，一般不易改变，由式(5)可知，A1主要与载钞台上的纸币数量n有关，随着放在载钞台上纸币数量n增加而增加。

当n较小时，可能出现g×n×cosα+(μ送-μ纸)×g×n×sinα＜μ纸×F附，即A1≯0，这时，第一张纸币不能与整叠纸币分离。

由式(16)可知，为增大ΔA1值，需增加g×cosα+(μ送-μ纸)×g×n×sinα，减小μ纸×F附。而μ纸×F附与纸币的物理特性有关，不易改变；在一个已有的机构中，g×cosα是一个相对稳定的数据，所以最终只能设法增加(μ送-μ纸)×g×n×sinα。增加(μ送-μ纸)×g×n×sinα，一方面可选择送钞轮胶轮的μ送远大于μ纸，使μ送-μ纸增大；另一方面增大g×n，g×n随着放在载钞台上的纸币数量n的增加而增加；第三方面就是取较大的sinα。α取值为0°～90°，对应sinα值为0～1。

由上分析可知，ΔA1不是一个恒定值。在一个已有的机构中，ΔA1变化主要与载钞台上承钞数量n有关，它随着放在载钞台上的纸币数量n的增加而增加。当载钞台上纸币数量较多时，(μ送-μ纸)×g×n×sinα+g×cosα＞μ纸×F附，ΔA1＞0，能够保证有效将最下一张纸币与整叠纸币顺利分离。当载钞台上只有少量纸币时，(μ送-μ纸)×g×n×sinα+g×cosα≯μ纸×F附，ΔA1≯0，不能保证将最下一张纸币与整叠纸币有效分离，这时因为纸币处于送钞轮之上，随着送钞轮转动，将整叠纸币一起送到捻钞轮与阻力轮之间，就可能造成多张连张，甚至将机构堵死的结果。在实践中发现，ΔA1也不是越大越好，ΔA1过大，会增加对纸币的损害。

当第一张纸币被送入到捻钞轮组和阻力轮间后，这张纸币除了原受的外力以外，又将受到捻钞轮组和阻力轮给予的摩擦力F捻和F阻，其大小分别见式(19)和式(20)，式中μ捻是捻钞轮组的胶轮部分与纸币间的摩擦系数，μ阻是阻力轮的胶轮部分与纸币间的摩擦系数，N捻是纸币挤入捻钞轮组和阻力轮间时变形产生的压力，与捻钞轮组和阻力轮间的间隙δ有关，当δ设定时，N捻就基本稳定不变，它们的方向见图3。此时，这张纸币受外力和用∑F表示，∑F见式(21)。

F捻＝μ捻×N捻 (19)

F阻＝μ阻×N捻 (20)

∑F＝A1+μ捻×N捻-μ阻×N捻

＝A1+(μ捻-μ阻)×N捻 (21)

一般机构设计时，都会选择μ捻＞μ阻，且μ捻＞2×μ阻。由式(21)可知，∑F变化仅与A1有关，随着A1增减而增减。

综上，A1随着放在载钞台上的纸币数量n的增减而增减，ΔA1随着放在载钞台上的纸币数量n的增减而增减，∑F随着A1增减而增减。当A1远大于0时，第一张纸币才能被顺利送到捻钞轮组和阻力轮前；ΔA1远大于0时，第一张纸币才能与第二张纸币顺利摩擦分离；∑F远大于0，进入捻钞轮组和阻力轮的纸币才能顺利捻入通道。A1、ΔA1值越大，摩擦分离越顺利，送钞效果越好。∑F值越大，纸币捻入通道越顺利。但在实践中发现，A1、ΔA1、∑F值也不能无限大，A1、ΔA1、∑F值过大，会增加对纸币的损害。

目前图1这种下钞方式载钞台的载钞量一般设定在500张左右。这种下钞方案的主要缺点是下钞效果不稳定，特别是当n较小，即最后几张纸币很难正常捻入。载钞台容量仅500张，不够大。

而在此类结构上增加压钞装置，当载钞台上载钞量减小到一定量时，启动压钞系统，使得此时纸币所受压力N不仅有纸币的重力，还新增一个压力N压，实际是增加了F送，确保纸币数量变少时ΔA＞0。以F送s表示启动压钞机构工作后送钞轮上胶轮部分施加给紧贴着的第一张纸币下表面的摩擦力，F送s表达如式(22)。

F送s＝μ送×∑N＝μ送×(g×n×sinα+N压) (22)

这种下钞方案的主要缺点是结构复杂，其在载钞台上承载纸币低于某高度时，引入外来的压钞力，因此确保最后几张纸币能正常捻入。但仍没解决A1、ΔA1、∑F随着载钞台上纸币数量增大还变大的问题。当载钞量增大时，由前述受力分析可知，当载钞台上承载纸币数量越大，A1、ΔA1、∑F越大，虽然下钞效果要好一些，但对纸币(特别是旧钞和已有损伤的钞)的损害也更大。

而在本实施例中，入钞装置从改变纸币与送钞、捻钞轮系位置关系入手，从而改变纸币在入钞方向的受力情况，特别是使纸币在入钞方向的受力与纸币重力无关。纸币可以位于送钞、捻钞轮系的从侧边(如图5)到侧下边，直到下边之间的、纸币重力不作用于送钞、捻钞轮系的上的任意位置。送钞轮作用主要是将最贴近送钞轮系的纸币送入到捻钞轮组件22与阻钞轮组24之间。图6是将结构简化后的最靠近捻钞轮和送钞轮的第一、二张纸币受力分析示意图(为了方便表示第一、二张纸币受力情况，将原本相互紧贴的纸币之间的间隙夸张画出)。与送钞轮接触的第一张纸币在入钞方向主要受F送、F纸和g×cosβ这三力的作用：

1、F送是送钞轮上胶轮部分施加给紧贴着的第一张纸币接触表面的摩擦力；

2、F纸1是第二张纸币对第一张纸币施加的摩擦力；

3、g×cosβ是单张纸币在入钞方向的分力，g为单张纸币的重力，β是纸币平面与重力方向的夹角。因g很小，5°≤β≤90°，所以g×cosβ很小，可忽略不计。

F送是送钞轮上胶轮部分施加给紧贴着的第一张纸币表面的摩擦力，方向如图6所示，F送表达如式(23)。

其中，μ送是送钞轮上胶轮部分与纸币间的摩擦系数，T压是活动压板施加在纸币上的推力，N是压力传感器反馈出来的、送钞轮作用在第一张纸币上的正压力，N是此方向所有外力和的综合实际反应。

F纸是第二张纸币对第一张纸币施加的摩擦力，它与送钞轮施加在纸币上的压力相关，也与两纸之间(特别是新币印刷生产中所带来的静电吸力和污损纸币之间的粘接力)吸附力相关，方向如图6所示，其与F送方向相反，F纸表达如式(24)。

μ纸是二张纸币之间摩擦系数。F送与F纸大小不同，方向相反。以A1来表示第一张纸币在入钞方向所受外力之和，其表达如式(25)。

F送＝μ送×N (23)

F纸1＝μ纸×∑N＝μ纸×(N+F附)＝μ纸×N+μ纸×F附 (24)

A1＝g×cosβ+F送-F纸1＝g×cosβ+μ送×N-μ纸×N-μ纸×F附

＝g×cosβ+(μ送-μ纸)×N-μ纸×F附

≈(μ送-μ纸)×N-μ纸×F附 (25)

第二张纸币的两面接触的均是纸币，在入钞方向主要受F纸1’、F纸2和g×cosβ这三力的作用：

1、F纸1′是第一张纸币对第二张纸币施加的摩擦力，表达如式(26)，方向见图6；

2、F纸2是第三张纸币对第二张纸币施加的摩擦力，表达如式(27)。方向与F纸1′相反；

3、g×cosβ，同上。

F纸1′＝μ纸×∑N＝μ纸×(N+F附) (26)

F纸2＝μ纸×∑N＝μ纸×(N+F附) (27)

A2来表示第二张纸币在入钞方向所受外力之和，其表达如式(28)。

A2＝g×cosβ+F纸1′-F纸2＝g×cosβ≈0 (28)

由于本方案载钞台上每张纸币在与入钞方向垂直方向上所受正压力都相等，所以除第一张以外的余下纸币在入钞方向上的受力情况完全相同，An-1＝A2＝g×cosβ

以ΔAn表示本张纸币受力与其后的那一张所受外力和之差，如ΔA1表示A1与A2的差，以ΔA2表示A2与A3的差。

ΔA1＝A1-A2＝A1-g×cosβ≈A1

ΔA2＝0….ΔAn-1＝0

当A1、ΔA1是一个远大于0的数值时，第一张纸币与第二张纸币即可摩擦分离开。A1、ΔA1值越大，摩擦分离越顺利，送钞效果越好。

由式(25)知，增大A1值，需增加(μ送-μ纸)×N，减小μ纸×F附。而μ纸×F附与纸币的物理特性有关，不易改变，所以主要设法增加(μ送-μ纸)×N。增加(μ送-μ纸)×N，一方面可选择送钞轮胶轮的μ送远大于μ纸，使μ送-μ纸增大；另一方面增大N。

在一个已有的机构中，μ纸×F附、μ送-μ纸均为相对稳定的值，由式(25)可知，A1的变化仅与N有关。N设定在一定范围，A1即也控制在一定范围。从实际应用来看，A1值不是越大越好，相应N值也不是越大越好，这些参数过大，将对纸币造成损伤。实例中设定Nmin＜N＜Nmax时，入钞效果最优。

同样的，当那张纸币送入到捻钞轮组件与阻钞轮组间时，在入钞方向上作用于纸币上的外力和A1外，另外还增加二种外力：F捻、F阻。F捻是捻钞轮胶轮作用于纸币表面的摩擦力，F阻是阻力轮胶轮作用于纸币表面的摩擦力，它们的方向如图6中所示，大小分别用式(29)和(30)表示。式中μ捻是捻钞轮胶轮与纸币下表面间的摩擦系数，μ阻是阻力轮胶轮与纸币上表面间的摩擦系数，N捻是纸币挤入捻钞轮组件和阻力轮间时所形成的压力。

F捻＝μ捻×N捻 (29)

F阻＝μ阻×N捻 (30)

用∑F表示所有入钞方向上作用于第一张纸币的外力和，见式(31)

∑F＝F捻-F阻+A＝(μ捻-μ阻)×N捻+A1 (31)

最终纸币能顺利送入通道的条件是∑F＞0。由式(31)可知，为确保下钞可靠，在机构设计时会加大捻钞轮胶和阻力轮胶的摩擦系数的差值，即增大μ捻-μ阻。N捻与捻钞轮组件和阻力轮之间间隙值δ有关，δ越小，N捻越大。在一个已有的机构中，捻钞轮组件和阻力轮之间间隙值δ设定后，(μ捻-μ阻)×N捻值就基本确定了。最终∑F的大小与A1大小相关。当N设定在一定范围，A1能控制在一定范围，即∑F也可控制在一定范围。

基于上述受力分析数据可以发现，目前常用的如图1、2所示的纸币清分类机器下钞结构中，均采用摩擦分离方式来分离纸币，待清分纸币置于入钞机构入钞轮系的上方，形成分离纸币所需的外力变化主要与纸币本身的重力有关，分离纸币所需的A1、ΔA1、∑F随着堆叠纸币的重力增减而增减，导致纸币分离效果不稳定。当堆叠纸币的重量过小时，下钞不畅通；当堆叠纸币的重量过大时，对纸币本身损害又加大。

本发明也是通过摩擦分离方式来分离纸币，但通过改变纸币与入钞机构各轮系与纸币的位置关系(如图5所示)，将重力调整分布到活动压板和载钞台上，同时引入压板及压簧组件27、压力传感器31和控制单元33，通过感应作用于入钞轮系上的压力大小，反馈给控制电路，计算出实际压力值与标准压力值的差，并以一定关系控制步进电机的步速，进而通过控制活动压板运动，改变作用在入钞轮系上的压力，以此解决由纸币重量变化引起的摩擦力变化较大的问题，并将纸币分离所需外力A1、ΔA1、∑F的大小控制在适合范围(即在预定下限值～预定上限值)。可以实现纸币在入钞方向的A1、ΔA1、∑F均远大于0，并相对稳定在预计范围内的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种纸币清分类机器载钞入钞机构，其特征在于，包括载钞台、入钞机构以及电控系统：

所述载钞台包括活动压板、载钞台、运动传动系统，活动压板上设置有用于判定是否有钞的判定传感器，载钞台装置了起始位置传感器，另外，在活动压板上还设置有一凸片，此凸片在达到起始位置传感器时使其信号发生改变，并以此作为活动压板的起始位置，另外，在载钞台和活动压板的两侧边上还设置有挂钩，用于安装有可拆卸式的纸币保持器；

所述入钞机构包括送钞轮组、捻钞轮组、捻轮支架、阻钞轮组、通道内送钞轮组、通道内压钞轮组、压板及压簧组件，所述送钞轮组和捻钞轮组通过轴承安装在捻轮支架上，捻钞轮组通过轴承固定在机架上，捻轮支架绕捻钞轮组的轴心线转动时带动送钞轮组一起转动；阻钞轮组内装有单向轴承，单向轴承使阻钞轮组仅能朝相背于进钞方向的方向转动；同步带及带轮使送钞轮组和捻钞轮组保持一定速比传动；

所述电控系统包括压力传感器、压力信号处理单元、控制单元、电机驱动单元、步进电机、有无钞判定传感器、起始位置传感器、手动加钞按键和SPI通讯单元，其压力传感器安装在机架的固定面上，与入钞机构相接触，入钞机构与压力传感器之间为柔性连接，通过压板及压簧组件与捻轮支架接触来感应送钞轮组所受压力值。

2.根据权利要求1所述的一种纸币清分类机器载钞入钞机构，其特征在于，所述活动压板的压钞面与载钞台的承钞面之间呈45°～85°的夹角，以利于纸币倾斜进行提前分离，且在载钞台靠近捻钞轮端设置在圆弧状，以利于纸币进一步次提前分离。

3.一种载钞入钞机构的运行方式，其特征在于，使用到如权利要求1～2中所述的任意一种纸币清分类机器载钞入钞机构，其包括如下运动步骤：

步骤S11：系统自检初始化

系统上电后，系统进入初始化工作，即检查起始位置传感器信号，判断活动压板是否处于初始位置，如果活动压板不在初始位置，则使其回到初始位置；另一方面系统进行自检过程，检查各模块相应的参数；然后进入有无故障的判定过程，判断各功能模块是否有故障；如果有故障，程序进入通过SPI通讯单元上传故障点及解决方法以方便排障，然后重新进入自检过程；如此循环，直至自检结果为无故障；

步骤S12：载钞台加钞准备

如果自检无故障，则检测活动压板表面有无钞票；这时操作者可以直接往载钞台上加钞；当有纸币挡住有无钞票判断传感器时，如果系统收到有钞票信号，电机控制活动压板直接进入压钞过程；如果检测无钞票，则操作者手动设置并进入加钞程序，电机带动活动压板走到起始工作位置，操作者进行加钞操作，加钞完成后，再按手动加钞按键，通知加钞完毕，电机控制活动压板直接进入压钞过程；

步骤S13：载钞台压钞就绪

系统进入电机控制活动压板进入压钞过程时，先检测压力值，通过电控系统中的控制元件控制步进电机以相应的步速压钞；压钞过程实时检测压力值，当压力值达到Nmin时，压钞过程完成，并通过SPI通讯单元上传载钞台准备就绪指令；

步骤S14：连续入钞

系统上传载钞台准备就绪指令，通知清分机本模块已经准备就绪，可以进行入钞，然后判断有无入钞命令；如果有入钞命令，启动入钞机构，接着控制步进电机送钞，送钞后判断有无停止入钞命令，有该命令则进入步骤S16；如果没有，则再通过传感器进一步检测有无钞票，无钞时，进入步骤S16；有钞时，检测压力判定是否需要送钞，当N＜Nmax，同时操作者不需要加钞时，控制步进电机送钞，重复前面的过程，机器连续入钞；N＞Nmax，程序进入停止送钞程序，步进电机停止工作t时间，活动压板停在当前位置t时间后，又进入检测压力判定是否需要送钞；操作者需要加钞时，程序将转入步骤S15；

步骤S15：中间加钞

系统接到加钞命令后，控制步进电机加钞，电机带动活动压板走到起始位置，以空出加钞空间，操作者这时可以进行加钞操作；这期间程序实时判断是否完成加钞；操作者完成加钞，给出完成加钞指令，程序进入检测有无钞票判定过程；

当本次加钞为少量加钞时，纸币未遮住活动压板，判定无钞，此时步进电机快进，步进电机快进的同时，系统持续进行检测有无钞票检测，直到检测到有钞信号，程序跳到步骤S14的控制步进电机送钞过程以完成中间加钞任务；

当本次加钞为满载加钞时，纸币遮住活动压板，判定有钞，程序跳到步骤S14的控制步进电机送钞过程，中间加钞任务完成；

步骤S16：停止入钞

当控制单元收到停止入钞命令或步骤S14中的检测有无钞票为无时，程序进入S16停止入钞机构和压钞，先停止入钞机构运转，再停止压钞，活动压板停在当前位置；以停止前有无钞判定传感器36的信号状态分为两种处理方式：停止前为有钞时，等待新的入钞命令；停止前为无钞时，等待加钞命令。

4.根据权利要求3所述的一种载钞入钞机构的运行方式，其特征在于，在步骤S13中“检测压力判断是否完成压钞”和步骤S14中“检测压力判断是否需要送钞”这两个判定过程中，采用相应的算法将实际压力值N与标准压力值N标的差ΔN换算成控制步进电机的步速；ΔN与步进电机步速n的数学模型，见式(a)：

式中：n为步进电机的步速；

ΔN为实际压力值N与标准压力值Nmin的差；

K为压簧刚度系数；

θ为步进电机步距角；

P为传动系统螺杆的螺距；

H为入钞速度；

T为时间，ΔN变为0的期望时间；

在S13中“检测压力判断是否完成压钞”判定过程中，入钞速度H＝0，即此过程只有压钞动作，而不向通道内入钞，压力值处于0～Nmin，N_标设置为Nmin，此过程ΔN＝Nmin-N，式(a)转化成式(b)：

在S14中“检测压力判断是否需要送钞”的判定过程中，此过程不仅有压钞动作，而还向通道内入钞，压力值处于Nmin～Nmax，N_标设置为Nmax，此过程ΔN＝Nmax-N，式

(a)转换成式(c)：

当压力值达到Nmax后，步进电机停止工作，停止工作时间t，单位：秒；按式(d)：

5.根据权利要求3所述的一种载钞入钞机构的运行方式，其特征在于，设定ΔN与步进电机行进的速度及步数关系为正比关系。

6.根据权利要求3所述的一种载钞入钞机构的运行方式，其特征在于，确保顺利下钞具有相对稳定的A1、ΔA1、∑F所需的正压力N范围：2牛顿～6牛顿，其中Nmin取2.5±0.5牛顿，Nmax取6±2牛顿。

7.根据权利要求3所述的一种载钞入钞机构的运行方式，其特征在于，活动压板走到起始位置后，操作者可以进行加钞操作，程序通过判断手动加钞键状态判断操作者是否完成加钞，如果操作者完成加钞，程序跳回到步骤S13的控制步进电机压钞过程。