CN107742355B - 自动传送分拣硬币的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种自动传送分拣硬币的装置，包括硬币托盘和间歇式运动的传送轨道，所述传送轨道的前部设为上料工位，传送轨道的中部设为检测工位，传送轨道的后部设为分拣工位；在上料工位上方设有硬币发放器，在硬币发放器底部出币口处设有控制落币量的落币机构；在上料工位和检测工位之间设有将硬币单层平铺在硬币托盘上的硬币平铺机构；在检测工位上方设有图像采集识别装置，所述图像采集识别装置包括CCD摄像头、光源系统和图像处理系统；在分拣工位上方设有对托盘上的硬币逐一进行分拣的摇臂式机械手。本发明利用图像处理识别硬币、并联机械手分拣、自动化传送系统输送，快速、准确地完成硬币的分拣、清点与打包，利于实现工业化流水作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬币分拣装置，特别是一种自动传送分拣硬币的装置。
背景技术
硬币的使用在很大的程度方便了我们的生活；公交车、自动拍照机等大都使用硬币。最早出现的自动售货机就是使用硬币进行售卖，虽然自动售货机发展到今天，由于互联网经济迅速发展，电子商务普及，可以网上支付，但是仍然没有脱离硬币的使用。硬币的大量使用必然会带来大量硬币清点、整理问题，银行、零售商等经常会有大量的硬币囤积，需要大量的时间进行分类与计数，这项工作往往费时又费力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种快速、准确的自动传送分拣硬币的装置。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种自动传送分拣硬币的装置，其特点是，包括硬币托盘和间歇式运动的传送轨道，所述传送轨道的前部设为上料工位，传送轨道的中部设为检测工位，传送轨道的后部设为分拣工位；
在上料工位上方设有硬币发放器，在硬币发放器底部出币口处设有控制落币量的落币机构；
在上料工位和检测工位之间设有将硬币单层平铺在硬币托盘上的硬币平铺机构；
在检测工位上方设有图像采集识别装置，所述图像采集识别装置包括用于采集硬币托盘上硬币图像的CCD摄像头、为CCD摄像头提供光源的光源系统和图像处理系统；
在分拣工位上方设有摇臂式机械手，所述摇臂式机械手按照机械手控制器的指令对托盘上的硬币逐一进行分拣，机械手控制器则接收图像采集识别装置传送的硬币标记信息；
所述图像采集识别装置获取图像要先安装相应的摄像头驱动，利用Matlab调用摄像头，调用API函数控制摄像头进行拍照并存储图片；
所述图像采集识别装置处理图像包括以下步骤，
（1）获取所有硬币的中心
先将获取到的RGB图像通过调用imfilter函数对图像进行退化，并添加高斯噪声，退化图像中的噪点，并将退化好的图像转化成二值图像，然后使用bwulterode函数进行二值图像的极限腐蚀，直至每个对象变成一个像素点为止，接下来使用纵向和横向搜索方法，把可能是硬币圆心的点找出并对每一个点进行检验以得出硬币的位置信息，找到中心点坐标位置；
（2）颜色识别
颜色识别基于RGB数值比例来分辨颜色种类，将五角硬币从一元硬币和一角硬币中分辨出来，依此完成五角硬币的识别，并做出标记；
（3）尺寸识别
经过颜色识别判别出五角硬币后，再判别一角硬币和一元硬币，先设定阀值，再判断硬币半径是否超过设定阀值以识别出一元硬币和一角硬币，超过阀值的是一元硬币，否则是一角硬币，并分别作出标记；
（4）将以上硬币标记信息传送至摇臂式控制器。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，处理图像的步骤（2）中纵向和横向搜索方法的具体做法是，以每一个点为圆心，在固定大小的半径内取点，若检验圆内点达到有效点数目以及排列方式，则点为圆心，取值为1，若点不是圆心，则取值是0，在完成圆心检测的同时，以此点与之前周围所有像素点进行距离计算，当它们的最大距离值小于某个阈值时取值0，一旦发现有取值是0的点，则把这个点舍去，由此来过滤掉重复或错误的点，最终得出硬币的位置信息，找到中心点的坐标位置。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，处理图像的步骤（3）中颜色识别的具体做法是，取一定半径范围内的点，将取出的RGB值求和平均得出平均值，同时将平均值与RGB各个部分的比例进行颜色判断，最终对颜色值进行识别，识别出五角硬币。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述传送轨道包括上下两层平行设置的上层工作轨道和下层托盘回传轨道，在上层工作轨道和下层托盘回传轨道的两端设有托盘升降机构，所述托盘升降机构用于控制托盘在上层工作轨道和下层托盘回传轨道之间的转换。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述光源系统包括镜头罩、发光元件及配套的可调变压模块，所述镜头罩设置为截头四面锥形，所述发光元件设置在镜头罩内一侧，在镜头罩的内侧壁上设有反光层。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述硬币平铺装置包括平铺板，在平铺板上方设有竖向设置的连接杆，所述连接杆下端部与平铺板中心处铰接，在平铺板与连接杆之间设有使平铺板保持竖向位置的复位机构，在连接杆上端部设带动平铺板前后往复运动的传动机构。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述复位机构为记忆金属片或复位弹簧。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述落币机构包括设置在硬币发放器出币口处的固定挡板，在固定挡板下方设有旋转挡板，在旋转挡板和固定挡板上均开有至少一个落币孔，所述落币孔到旋转挡板的旋转中心的距离相同。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在传送轨道后设有硬币打包装置，所述硬币打包装置包括底座，在底座上安装有下币筒和可升降的上币筒，所述上币筒和下币筒均为半圆柱体，在上币筒和下币筒的中心处设有与待打包硬币直径相对应的腔室，所述上币筒和下币筒上下相对设置，在上币筒上设有对其内壁进行加热的加热装置。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在底座上设有竖向设置的滑道，上币筒通过滑块安装在滑道上，上币筒在驱动电机的带动下在滑道上升降以实现与下币筒的闭合、分离。
与现有技术相比，本发明通过在自动传送硬币的轨道上设置落币机构、硬币平铺机构、图像采集识别装置和摇臂式机械手实现硬币的发放、分拣和清点，然后利用硬币打包装置对分拣好的硬币进行封包处理。本发明利用图像处理识别硬币、并联机械手分拣、自动化传送系统输送，快速、准确地完成硬币的分拣、清点与打包，利于实现工业化流水作业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2表示图1中落币机构的结构示意图；
图3表示图1中硬币平铺机构的结构示意图；
图4表示图1中镜头罩的结构示意图；
图5为硬币打包装置的结构示意图；
图6为本发明运行流程图。
具体实施方式
进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1-5，一种自动传送分拣硬币的装置，包括硬币托盘5和间歇式运动的传送轨道，所述传送轨道的前部设为上料工位，传送轨道的中部设为检测工位，传送轨道的后部设为分拣工位。
在上料工位上方设有硬币发放器1，所述硬币发放器设为漏斗状，硬币发放器1底部设有朝下的出币口，在出币口处设有控制落币量的落币机构，所述落币机构包括设置在硬币发放器出币口处的固定挡板10，在固定挡板10下方设有旋转挡板11，在旋转挡板11和固定挡板10上均开有至少一个落币孔，所述固定挡板上的落币孔13到旋转挡板11旋转中心的距离与旋转挡板上的落币孔12到旋转中心的距离相同，旋转挡板11在舵机9的带动下转动一定角度，当旋转挡板上的落币孔与固定挡板上的落币孔重合时，旋转板停止转动，硬币从落币孔内落至托盘上，经过设定时间段后，舵机再带动旋转挡板转动，使旋转挡板和固定挡板的落币孔错开，硬币停止下落。
在上料工位和检测工位之间设有将硬币单层平铺在硬币托盘上的硬币平铺机构2，所述硬币平铺装置包括平铺板16，在平铺板16上方设有竖向设置的连接杆14，所述连接杆14下端部与平铺板16中心处铰接，在平铺板16与连接杆14之间设有使平铺板保持竖向位置的复位机构15，所述复位机构15为记忆金属片或复位弹簧，在连接杆上端部设带动平铺板前后往复运动的传动机构。在平铺板上方设置一个铰接连接的连接杆，用以解决当叠在一起的硬币给平铺板较大阻力时，会产生一个向上的推力，连接杆和平铺板之间的铰接连接可消除这个推力，避免对平铺板造成硬性损伤，进一步地，在二者之间设置复位机构，可以使平铺板向上抬起后自动恢复到水平原位，还能为平铺板向上抬起时给予一定的阻力，只有在硬币造成一定的推力时才能使平铺板上台，可以提高硬币平铺的有效性和高效性。
在检测工位上方设有图像采集识别装置3，所述图像采集识别装置包括用于采集硬币托盘上硬币图像的CCD摄像头、为CCD摄像头提供光源的光源系统和图像处理系统；所述光源系统包括镜头罩17、发光元件18及配套的可调变压模块，所述镜头罩17设为截头四面锥形，所述发光元件18设置在镜头罩内一侧，在镜头罩的内侧壁上设有反光层。所述CCD摄像头选用无畸变摄像头，感光元件为CMOS感光元件，发光元件可使用3.3V、1W的鱼眼灯珠，同时配备0.7V到12V的可调变压模块，用于调节灯珠光强度。镜头罩内部采用反光原理，镜头罩侧壁与水平面之间为50°—70°的夹角，发光光源大部分光反射至对面板的底板区域，由于镜头罩为截头四面锥形，整个镜头罩反光面为四面，可以将反射光较为均匀的反射至底板，同时在镜头罩内侧壁上贴一层反光度不高的反光层，使镜头罩内表面形成漫反射，可避免硬币表面反射带来的颜色识别问题，提高识别环境的一致性，更有利于硬币图像的识别。
所述图像采集识别装置获取图像要先安装相应的摄像头驱动，利用Matlab调用摄像头，调用API函数控制摄像头进行拍照并存储图片；
所述图像采集识别装置处理图像包括以下步骤，
（1）获取所有硬币的中心
先将获取到的RGB图像通过调用imfilter函数对图像进行退化，并添加高斯噪声，退化图像中的噪点，并将退化好的图像转化成二值图像，然后使用bwulterode函数进行二值图像的极限腐蚀，直至每个对象变成一个像素点为止，接下来使用纵向和横向搜索方法，把可能是硬币圆心的点找出并对每一个点进行检验以得出硬币的位置信息，找到中心点坐标位置；
（2）颜色识别
颜色识别基于RGB数值比例来分辨颜色种类，将五角硬币从一元硬币和一角硬币中分辨出来，依此完成五角硬币的识别，并做出标记；
（3）尺寸识别
经过颜色识别判别出五角硬币后，再判别一角硬币和一元硬币，先设定阀值，再判断硬币半径是否超过设定阀值以识别出一元硬币和一角硬币，超过阀值的是一元硬币，否则是一角硬币，并分别作出标记；
（4）将以上硬币标记信息传送至摇臂式控制器。
上述的步骤（2）中纵向和横向搜索方法的具体做法是，以每一个点为圆心，在固定大小的半径内取点，若检验圆内点达到有效点数目以及排列方式，则点为圆心，取值为1，若点不是圆心，则取值是0，在完成圆心检测的同时，以此点与之前周围所有像素点进行距离计算，当它们的最大距离值小于某个阈值时取值0，一旦发现有取值是0的点，则把这个点舍去，由此来过滤掉重复或错误的点，最终得出硬币的位置信息，找到中心点的坐标位置。
上述的步骤（3）中颜色识别的具体做法是，取一定半径范围内的点，将取出的RGB值求和平均得出平均值，同时将平均值与RGB各个部分的比例进行颜色判断，最终对颜色值进行识别，识别出五角硬币。
在分拣工位上方设有摇臂式机械手4，所述摇臂式机械手按照机械手控制器的指令对托盘上的硬币逐一进行分拣，机械手控制器用以接收图像采集识别装置传送的硬币标记信息。所述摇臂式机械手选用三摇臂式机械手，机械手控制器则采用STM32单片机进行控制，可以通过自带串口与图像处理系统通信。
所述传送轨道包括上下两层平行设置的上层工作轨道6和下层托盘回传轨道7，在上层工作轨道6和下层托盘回传轨道7的两端设有托盘升降机构8，所述托盘升降机构8用于控制托盘在上层工作轨道和下层托盘回传轨道之间的转换。托盘5通过传动滑块安装在传送轨道上，然后在自动进给系统的作用下在传送轨道上做间歇式运动，依次经过上料工位、检测工位和分拣工位。为了更好地利用空间，将托盘回传轨道8设置在工作轨道6的下方，同时在二者的两端加入连杆式升降台，控制托盘在去程和回程轨道之间的转换。
在传送轨道后设有硬币打包装置，所述硬币打包装置包括底座19，在底座19上安装有下币筒20和可升降的上币筒23，所述上币筒23和下币筒20均为半圆柱体，在上币筒和下币筒的中心处设有与待打包硬币直径相对应的腔室21，所述上币筒23和下币筒20上下相对设置，在上币筒23上设有对其内壁进行加热的加热装置；在底座1上设有竖向设置的滑道22，上币筒23通过滑块24安装在滑道22上，上币筒23在驱动电机的带动下在滑道23上升降以实现与下币筒的闭合、分离。需要对分拣好的硬币进行打包时，先将上币筒的加热装置预热，然后将封装薄膜置于下币筒内，然后将叠放好的硬币压在薄膜上，硬币顺着腔室入口滑入并将薄膜完成半圆柱状，在硬币上方再放上一张封装薄膜，然后上币筒在驱动电机的带动下下压与下币筒闭合，两张薄膜在加热装置的作用下封合，然后上移上币筒，硬币打包完成。
整个系统的各模块运作时序均由主控制器进行控制，以完成硬币的传送、发放、平铺、识别和分拣一系列动作，实现硬币分拣的自动化流水作业。
Claims (9)
1.一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：包括硬币托盘和间歇式运动的传送轨道，所述传送轨道的前部设为上料工位，传送轨道的中部设为检测工位，传送轨道的后部设为分拣工位；
在上料工位上方设有硬币发放器，在硬币发放器底部出币口处设有控制落币量的落币机构；
在上料工位和检测工位之间设有将硬币单层平铺在硬币托盘上的硬币平铺机构；
在检测工位上方设有图像采集识别装置，所述图像采集识别装置包括用于采集硬币托盘上硬币图像的CCD摄像头、为CCD摄像头提供光源的光源系统和图像处理系统；
在分拣工位上方设有摇臂式机械手，所述摇臂式机械手按照机械手控制器的指令对托盘上的硬币逐一进行分拣，机械手控制器则接收图像采集识别装置传送的硬币标记信息；
所述图像采集识别装置获取图像要先安装相应的摄像头驱动，利用Matlab调用摄像头，调用API函数控制摄像头进行拍照并存储图片；
所述图像采集识别装置处理图像包括以下步骤，
获取所有硬币的中心
先将获取到的RGB图像通过调用imfilter函数对图像进行退化，并添加高斯噪声，退化图像中的噪点，并将退化好的图像转化成二值图像，然后使用bwulterode函数进行二值图像的极限腐蚀，直至每个对象变成一个像素点为止，接下来使用纵向和横向搜索方法，把可能是硬币圆心的点找出并对每一个点进行检验以得出硬币的位置信息，找到中心点坐标位置；
颜色识别
颜色识别基于RGB数值比例来分辨颜色种类，将五角硬币从一元硬币和一角硬币中分辨出来，依此完成五角硬币的识别，并做出标记；
尺寸识别
经过颜色识别判别出五角硬币后，再判别一角硬币和一元硬币，先设定阈值，再判断硬币半径是否超过设定阈值以识别出一元硬币和一角硬币，超过阈值的是一元硬币，否则是一角硬币，并分别作出标记；
将以上硬币标记信息传送至摇臂式控制器；
处理图像的步骤中纵向和横向搜索方法的具体做法是，以每一个点为圆心，在固定大小的半径内取点，若检验圆内点达到有效点数目以及排列方式，则点为圆心，取值为1，若点不是圆心，则取值是0，在完成圆心检测的同时，以此点与之前周围所有像素点进行距离计算，当它们的最大距离值小于某个阈值时取值0，一旦发现有取值是0的点，则把这个点舍去，由此来过滤掉重复或错误的点，最终得出硬币的位置信息，找到中心点的坐标位置。
2.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：处理图像的步骤（3）中颜色识别的具体做法是，取一定半径范围内的点，将取出的RGB值求和平均得出平均值，同时将平均值与RGB各个部分的比例进行颜色判断，最终对颜色值进行识别，识别出五角硬币。
3.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：所述传送轨道包括上下两层平行设置的上层工作轨道和下层托盘回传轨道，在上层工作轨道和下层托盘回传轨道的两端设有托盘升降机构，所述托盘升降机构用于控制托盘在上层工作轨道和下层托盘回传轨道之间的转换。
4.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：所述光源系统包括镜头罩、发光元件及配套的可调变压模块，所述镜头罩设置为截头四面锥形，所述发光元件设置在镜头罩内一侧，在镜头罩的内侧壁上设有反光层。
5.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：所述硬币平铺机构包括平铺板，在平铺板上方设有竖向设置的连接杆，所述连接杆下端部与平铺板中心处铰接，在平铺板与连接杆之间设有使平铺板保持竖向位置的复位机构，在连接杆上端部设带动平铺板前后往复运动的传动机构。
6.根据权利要求5所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：所述复位机构为记忆金属片或复位弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：所述落币机构包括设置在硬币发放器出币口处的固定挡板，在固定挡板下方设有旋转挡板，在旋转挡板和固定挡板上均开有至少一个落币孔，所述落币孔到旋转挡板的旋转中心的距离相同。
8.根据权利要求1所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：在传送轨道后设有硬币打包装置，所述硬币打包装置包括底座，在底座上安装有下币筒和可升降的上币筒，所述上币筒和下币筒均为半圆柱体，在上币筒和下币筒的中心处设有与待打包硬币直径相对应的腔室，所述上币筒和下币筒上下相对设置，在上币筒上设有对其内壁进行加热的加热装置。
9.根据权利要求8所述的一种自动传送分拣硬币的装置，其特征在于：在底座上设有竖向设置的滑道，上币筒通过滑块安装在滑道上，上币筒在驱动电机的带动下在滑道上升降以实现与下币筒的闭合、分离。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: Liu Mingqin, School of Machinery, Huaihai Institute of Technology, No. 59, Cangwu Road, Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province, 222000 Applicant after: Jiangsu Ocean University Address before: Liu Mingqin, School of Machinery, Huaihai Institute of Technology, No. 59, Cangwu Road, Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province, 222000 Applicant before: HUAIHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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