CN108109258A - 一种小型硬币快速清点装置及清点方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硬币清点装置和清点方法，根据五角和一元两种面值的硬币直径大小不同，用筛分装置对硬币进行筛分然后再进行自动计数；清点装置包括支撑架、传动装置、筛分装置、接收装置和计数装置，本发明将电机的回转运动转化成了筛分装置的直线往复运动，筛分装置底板孔采用蜂窝状正六边形孔，提高了孔占面积的比例和清点的效率，筛体的整体倾斜，两次筛分减小了筛分的误差率；收拢装置将硬币整理成单列单层的硬币流，采用单片机控制光电传感器对硬币进行计数，可见光干扰较小，计数准确，为硬币下一步的包装提供了便利条件。本发明结构简单、占用空间小、成本低和搬运方便，比较容易实现量产。

Description

一种小型硬币快速清点装置及清点方法

技术领域

本发明涉及一种小型硬币快速清点装置，适用于第五版人民币的五角硬币和一元硬币的清点，通过该硬币清点装置，能大大提高硬币清点效率和降低硬币清点的难度。

背景技术

目前在世界范围内，硬币以可流通次数较多、不易磨损、可回收重铸等无可替代的优势将占领小面额货币市场。同时我国“1元券硬币化工程”向全国的推广，势必造成小面额货币硬币化将成为国际货币流通领域的发展趋势，硬币生存与发展的空间将非常广阔。随着我国第五版人民币的发行，硬币的投放量在后续将会大幅度增加，而目前市场上流通的硬币主要以一元硬币和五角硬币为主。

然而，硬币频遭银行拒收的新闻屡见不鲜,究其原因主要是硬币与纸币相比，首先其重量和数量较大将造成携带的不方便，其次是较大量的硬币清点工作十分繁琐，硬币接收部门将雇佣专人对硬币进行清点，造成成本大，利润小，并且人工清点容易造成误差。

因此，研究一种小型、适应国内硬币体系的高效清点装置是非常有必要的。虽然国外硬币清点装置很早就开始研究了，但是设备过于庞大，价格比较昂贵，且不适合我国的币种。国内于20世纪90年代中期开始从国外引进相关类型的清点装置，后陆续开始自主设计和制造。但由于核心技术和生产工艺的限制又加之装置种类较少，且批量生产成本比较高，清点效率较低等问题而一直没有量产，并且清点装置的应用场合十分有限，一般中小型银行和超市并不适合购置，无法进行普及。

所以，研究与开发符合我国硬币体系使用标准、使用性能稳定、各项功能完善、高效节能的小型硬币快速清点装置，对满足国内较为普遍的使用需求有着非常重大的实际意义，也有着广阔的应用前景和良好的经济前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种符合我国硬币体系使用标准、使用性能稳定、各项功能完善、高效节能的小型硬币快速清点装置。

本发明是根据两种面值的硬币直径大小不同，用筛分装置对硬币进行筛分然后再进行高效清点。清点装置包括支撑架、驱动装置，传动装置、筛分装置、接收装置和计数装置。所述的支撑架分为上下两层，其中，上层支撑架左侧高，右侧低，上层支撑架与水平面呈一定角度的倾斜。所述驱动装置为单相异步电机，所述的传动装置包括调速器、电机、同步带、同步带轮、曲柄滑块机构。所述的调速器能够对单相异步电机的转速进行调整。所述的曲柄滑块机构包括曲轴、轴承、连杆、导轨、滑块、限位块，直角支架和各种螺钉，曲柄滑块机构将电机的旋转运动转化为直线往复运动。曲轴采用5段式，其中两个支撑轴段，用以安装轴承。最外端安装同步带轮。同步轮通过平键和紧定螺钉和电机输出轴固定在一起，同步带连接两个同步带轮。所述的筛分装置为设置了隔挡板的蜂窝状底板。筛分装置安装在滑块上，由连杆带动作一定频率的直线往复运动，筛分装置往复运动实现了不同面值硬币的筛分。

所述的接收装置分为五角硬币接收装置和一元硬币接收装置，均包括储存装置、传送装置和收拢装置。其中五角硬币储存装置位于筛分装置的下方，一元硬币接收装置位于筛分装置右侧。所述传送装置包括电机、减速器和传送带。所述储存装置有一定的倾斜角度，五角硬币存储装置在宽度上和筛分装置的宽度保持一致，长度上在筛分装置长度的基础上加上一个最大行程。储存装置下方开一小口，仅容一层硬币通过。所述收拢装置位于传送带上方，仅容许硬币被传送带整理成单列一层的硬币流。

所述计数装置被固定在传送带末端的正前方，包括红外光电传感器、STC89C51系列单片机、LED显示模块和蜂鸣器。

采用的计数方法如下：

步骤1）：将混合的五角硬币和一元硬币倒入筛分装置左侧小框体结构中，启动单相异步电机，通过传送装置带动筛分装置在导轨上往复移动，由于上层支撑架整体呈一定的倾斜角度，硬币在筛分装置内能够以一定的速度从左向右滑动，在滑动过程中，一部分五角硬币通过蜂窝状底板上的正六边形孔落入五角硬币接收装置中，完成初步筛分，其余硬币通过第二隔挡板与蜂窝状底板之间的缝隙进入到筛分装置的右侧小框体结构中，进行第二次筛分；随着筛分装置的往复移动，筛分装置中的五角硬币全部落入五角硬币接收装置中，一元硬币在筛分装置中继续向右滑动，最终通过第一隔挡板与蜂窝状底板之间的缝隙落入位于筛分装置右侧的一元硬币接收装置中；

步骤2）：当第一储存装置中有硬币落入后，启动第一电机，第一电机通过第一减速器带动第一传送带开始朝着一个方向运动，五角硬币通过储存装置下方的小口落入第一传送带上形成单层硬币，经收拢装置收拢，单层硬币又变成单层单列，当五角硬币依次脱离第一传送带时，五角硬币计数单元对五角硬币进行计数；

步骤3）：当第二储存装置中有硬币落入后，启动第二电机，第二电机通过第二减速器带动第二传送带开始朝着一个方向运动，一元硬币通过储存装置下方的小口落入第一传送带上形成单层硬币，经收拢装置收拢，单层硬币又变成单层单列，当一元硬币依次脱离第二传送带时，一元硬币计数单元对一元硬币进行计数；

步骤4）：分别读取五角硬币计数单元和一元硬币计数单元中LED显示模块上的数字，获得五角硬币和一元硬币的数量。

在筛分的过程中，随着筛分装置中硬币数量的逐步减少，通过调速器对单相异步电机的转速进行调整，实现分档调速

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

第一，本发明的筛分装置底板孔采用蜂窝状正六边形孔，在保证底板刚度的同时，大大提高孔占面积的比例，提高了清点的效率，而且筛分装置呈一定的倾斜角度，同时进行两次筛分大大减小了硬币筛分的误差率；

第二，本发明采用电机调速器，可以适应不同硬币量的筛分，清点效率更高；

第三，本发明采用收拢装置将硬币整理成单列一层的硬币流，采用单片机控制光电传感器对硬币进行计数，可见光干扰较小，计数准确，为硬币下一步的包装提供了便利条件；

第四，本发明结构简单、占用空间小、成本低和搬运方便，比较容易实现量产，同时可以实现在中小型银行、超市和公交公司等经常会收入大量硬币的行业的普及。

附图说明

图1为本发明的总体结构三维造型图。

图2为本发明的筛分装置三维造型图。

图3为本发明的传动装置三维造型图。

图4（a）为五角硬币接收装置；图4(b)为一元硬币接收装置。

具体实施方式

本发明采用电机带动曲柄滑块机构的曲柄做回转运动，将电机的回转运动转化成了筛分装置的直线往复运动。硬币在筛分装置的底板上滑动时，符合孔径要求的硬币就会被筛出，筛分后的硬币被接收装置归整到传送带上，经收拢装置将硬币整理成单列的硬币，通过计数装置进行计数。

下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。一种小型硬币快速清点装置，包括支撑架001、驱动装置，传动装置、筛分装置108、接收装置和计数装置；所述的支撑架是为整个装置提供支撑和定位的，分为上下两层，其中，上层支撑架左侧高，右侧低，上层支撑架与水平面呈11.3°的倾斜。

所述驱动装置为单相异步电机102，所述的传动装置包括调速器101、同步带104、第一同步带轮103、第二同步带轮、曲柄滑块机构。所述单相异步电机型号为YN70-15，回转频率为5Hz；所述的调速器能够对单相异步电机的转速进行调整，实现三档调速；所述的曲柄滑块机构包括曲轴106、轴承105、连杆107、导轨111、滑块110、限位块112，曲柄滑块机构将电机的旋转运动转化为直线往复运动；曲轴中曲柄的长度为15mm，滑块一个周期的行程为30mm；第一同步带轮通过平键和紧定螺钉和电机输出轴固定在一起，曲轴采用五段式，其中两个支撑轴段用以安装轴承，最外端安装第二同步带轮，同步带连接两个同步轮，带宽为15mm；筛分装置包括一个框体结构和蜂窝状底板201，框体结构由前、后、左、右四块竖直的隔挡板组成，其中，位于右侧的第一隔挡板203下端与蜂窝状底板的距离为2mm，第二隔挡板202位于框体结构的中部，将框体结构分为左右两个小框体结构，第二隔挡板下端与蜂窝状底板的距离也为2mm，筛分装置安装在滑块上，由连杆带动作一定频率的直线往复运动，筛分装置往复直线运动实现了不同面值硬币的筛分，蜂窝状底板上具有若干个边长为10.5mm的正六边形孔，蜂窝状底板的长度为300 mm ，宽度为200mm，蜂窝状底板选用不锈钢材料，材料与硬币之间的摩擦系数为0.2。

接收装置分为五角硬币接收装置和一元硬币接收装置，五角硬币接收装置包括第一储存装置303、第一传送装置和第一收拢装置304。其中五角硬币接收装置位于筛分装置下方，一元硬币接收装置位于筛分装置右方，所述第一传送装置包括第一电机301、第一减速器302和第一传送带305，所述第一电机301的功率为15W，第一减速器302为二级减速器，减速比为7.5，第一传送带305的带宽为100mm，带长为500mm，第一储存装置截面呈V形，五角硬币接收装置的宽度和筛分装置的宽度相同，五角硬币接收装置的长度等于筛分装置的长度加上一个滑块的最大行程；第一储存装置的下方开一小口，小口仅容一层硬币通过，第一收拢装置位于第一传送带上方，仅容许五角硬币在第一传送带上被整理成单列单层的硬币流。

一元硬币接收装置包括第二储存装置403、第二传送装置和第二收拢装置404，所述第二传送装置包括第二电机401、第二减速器402和第二传送带405，第二储存装置上方具有开口，下方开一小口，小口仅容一层硬币通过，第二收拢装置位于第二传送带上方，仅容许一元硬币在第二传送带上被整理成单列单层的硬币流。

所述计数装置包括五角硬币计数单元306和一元硬币计数单元406，五角硬币计数单元固定在第一传送带末端的正前方，一元硬币计数单元固定在第二传送带末端的正前方，每个计数单元均包括红外光电传感器、STC89C51系列单片机、LED显示模块和蜂鸣器。

一种采用上述清点装置进行硬币清点的方法，根据五角和一元两种面值的硬币直径大小不同，用筛分装置对硬币进行筛分然后再进行自动计数，包括如下步骤：

步骤1）：将混合的五角硬币和一元硬币倒入筛分装置左侧小框体结构中，启动单相异步电机，通过传送装置带动筛分装置在导轨上往复移动，由于上层支撑架整体呈一定的倾斜角度，硬币在筛分装置内能够以一定的速度从左向右滑动，在滑动过程中，一部分五角硬币通过蜂窝状底板上的正六边形孔落入五角硬币接收装置中，完成初步筛分，其余硬币通过第二隔挡板202与蜂窝状底板之间的缝隙进入到筛分装置的右侧小框体结构中，进行第二次筛分；随着筛分装置的往复移动，筛分装置中的五角硬币全部落入五角硬币接收装置中，一元硬币在筛分装置中继续向右滑动，最终通过第一隔挡板203与蜂窝状底板之间的缝隙落入位于筛分装置右侧的一元硬币接收装置中；

步骤2）：当第一储存装置中有硬币落入后，启动第一电机301，第一电机301通过第一减速器302带动第一传送带305开始朝着一个方向运动，五角硬币通过储存装置下方的小口落入第一传送带上形成单层硬币，经收拢装置304收拢，单层硬币又变成单层单列，当五角硬币依次脱离第一传送带时，五角硬币计数单元306对五角硬币进行计数；

步骤3）：当第二储存装置中有硬币落入后，启动第二电机401，第二电机401通过第二减速器402带动第二传送带405开始朝着一个方向运动，一元硬币通过储存装置下方的小口落入第二传送带上形成单层硬币，经收拢装置304收拢，单层硬币又变成单层单列，当一元硬币依次脱离第二传送带时，一元硬币计数单元406对一元硬币进行计数；

步骤4）：分别读取五角硬币计数单元306和一元硬币计数单元406中LED显示模块上的数字，获得五角硬币和一元硬币的数量。

进一步的，在筛分的过程中，随着筛分装置中硬币数量的逐步减少，通过调速器101对单相异步电机102的转速进行调整，实现分档调速。

计数装置的计数原理为：当光电传感器检测的有物体通过时，产生数字信号并传给单片机系统，通过单片机的控制将计数通过数码管显示出来，并且计数每达到8时蜂鸣器响一次，由红外传感器发射管发射红外光线，当红外接收管有红外线照射的时候，其光敏原件电阻比较小，当无红外线照射的时候光敏原件的电阻比较大，这样就可以通过一个电压比较器和一个基准电压对电路两端的电压进行对比。当有光反射回来的时候，红外接收管电阻比较小，那么和其进行串联的电路电压分压就会增大，所以电压比较器将会输出一个高电平；当无红外光反射回来的时候，红外接收管的通路电阻比较大，这样电压比较器就会输出一个低电平。这个便是外部计数的电平信号，这个电平信号整理为数字信号后送入AT89C51单片机进行计数控制，在经过扩展、显示驱动数码管完成最后的计数显示过程。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种小型硬币快速清点装置，其特征在于，所述清点装置包括支撑架、驱动装置，传动装置、筛分装置、接收装置和计数装置；所述的支撑架分为上下两层，其中，上层支撑架左侧高，右侧低，上层支撑架与水平面呈11.3°的倾斜；

所述驱动装置为单相异步电机，所述的传动装置包括调速器、同步带、第一同步带轮、第二同步带轮、曲柄滑块机构，所述单相异步电机型号为YN70-15，回转频率为5Hz；所述的调速器能够对单相异步电机的转速进行调整，实现三档调速；所述的曲柄滑块机构包括曲轴、轴承、连杆、导轨、滑块、限位块，曲轴中曲柄的长度为15mm，滑块一个周期的行程为30mm；第一同步带轮通过平键和紧定螺钉和单相异步电机输出轴固定在一起，曲轴采用五段式，其中两个支撑轴段用以安装轴承，最外端安装第二同步带轮，同步带连接两个同步带轮，带宽为15mm；筛分装置包括一个框体结构和一个蜂窝状底板，框体结构由前、后、左、右四块竖直的隔挡板组成，其中，位于右侧的第一隔挡板下端与蜂窝状底板的距离为2mm，第二隔挡板位于框体结构的中部，将框体结构分为左右两个小框体结构，第二隔挡板下端与蜂窝状底板的距离也为2mm，筛分装置安装在滑块上，蜂窝状底板上具有若干个边长为10.5mm的正六边形孔，蜂窝状底板的长度为300 mm ，宽度为200mm，蜂窝状底板选用不锈钢材料，材料与硬币之间的摩擦系数为0.2；

接收装置分为五角硬币接收装置和一元硬币接收装置，五角硬币接收装置包括第一储存装置、第一传送装置和第一收拢装置，其中五角硬币接收装置位于筛分装置下方，一元硬币接收装置位于筛分装置右方，所述第一传送装置包括第一电机、第一减速器和第一传送带，所述第一电机的功率为15W，第一减速器为二级减速器，减速比为7.5，第一传送带的带宽为100mm，带长为500mm，第一储存装置截面呈V形，五角硬币接收装置的宽度和筛分装置的宽度相同，五角硬币接收装置的长度等于筛分装置的长度加上一个滑块的最大行程；第一储存装置的下方开一小口，小口仅容一层硬币通过，所述第一收拢装置位于第一传送带上方，仅容许五角硬币在第一传送带上被整理成单列单层的硬币流；

一元硬币接收装置包括第二储存装置、第二传送装置和第二收拢装置，所述第二传送装置包括第二电机、第二减速器和第二传送带，第二储存装置上方具有开口，下方开一小口，小口仅容一层硬币通过，所述第二收拢装置位于第二传送带上方，仅容许一元硬币在第二传送带上被整理成单列单层的硬币流；

所述计数装置包括五角硬币计数单元和一元硬币计数单元，五角硬币计数单元固定在第一传送带末端的正前方，一元硬币计数单元固定在第二传送带末端的正前方，每个计数单元均包括红外光电传感器、STC89C51系列单片机、LED显示模块和蜂鸣器。

2.一种采用如权利要求1所述的清点装置进行硬币清点的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）：将混合的五角硬币和一元硬币倒入筛分装置左侧小框体结构中，启动单相异步电机，通过传送装置带动筛分装置在导轨上往复移动，由于上层支撑架整体呈一定的倾斜角度，硬币在筛分装置内能够以一定的速度从左向右滑动，在滑动过程中，一部分五角硬币通过蜂窝状底板上的正六边形孔落入五角硬币接收装置中，完成初步筛分，其余硬币通过第二隔挡板与蜂窝状底板之间的缝隙进入到筛分装置的右侧小框体结构中，进行第二次筛分；随着筛分装置的往复移动，筛分装置中的五角硬币全部落入五角硬币接收装置中，一元硬币在筛分装置中继续向右滑动，最终通过第一隔挡板与蜂窝状底板之间的缝隙落入位于筛分装置右侧的一元硬币接收装置中；

步骤2）：当第一储存装置中有硬币落入后，启动第一电机，第一电机通过第一减速器带动第一传送带开始朝着一个方向运动，五角硬币通过储存装置下方的小口落入第一传送带上形成单层硬币，经收拢装置收拢，单层硬币又变成单层单列，当五角硬币依次脱离第一传送带时，五角硬币计数单元对五角硬币进行计数；

步骤3）：当第二储存装置中有硬币落入后，启动第二电机，第二电机通过第二减速器带动第二传送带开始朝着一个方向运动，一元硬币通过储存装置下方的小口落入第一传送带上形成单层硬币，经收拢装置收拢，单层硬币又变成单层单列，当一元硬币依次脱离第二传送带时，一元硬币计数单元对一元硬币进行计数；

步骤4）：分别读取五角硬币计数单元和一元硬币计数单元中LED显示模块上的数字，获得五角硬币和一元硬币的数量。

3.如权利要求2所述的清点方法，其特征在于，在筛分的过程中，随着筛分装置中硬币数量的逐步减少，通过调速器对单相异步电机的转速进行调整，实现分档调速。