CN112224514A - 一种基于二维码分类的纸钞智能装箱机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于二维码识别分类的纸钞智能装箱设备，包括气动夹具、旋转机构、X轴、Y轴、Z轴、二维码扫描枪、钞箱、电控柜、手操器；可识别的币值包括10元（1万/包）、50元（5万/包）、100元（10万/包）；本发明简单、经济、实用；采用在线调整行程夹臂，实现不同钞包夹取；旋转机构和夹持机构采用嵌套原理，方便更换同类型夹具；本发明能够自动抓取钞包，读取二维码信息，对钞包进行分类，快速送到指定钞箱，反复循环，实现全程自动装箱，提高工作效率，减少企业人工成本。

Description

一种基于二维码分类的纸钞智能装箱机

技术领域

本发明属于劳动机械领域，可对多种纸钞进行分类，可对一百元、五十元、十元的钞包进行自动装箱。

背景技术

目前企业正在使用的JL8000现钞多功能智能处理系统，由纸币智能清分扎把一体机、自动盖章及转向机构、自动提升分配机构、ATM 币自动处理线、流通币自动处理线、假币及残损币处理配套设备组成，可以实现纸币动态鉴伪识别、清点清分、扎把盖章、提升分配、分层输送、把币整理、大把捆钞、封包热塑、封签贴标等功能，对于已经捆扎好的钞包，装箱工作由人工完成，每个工作区域至少安排六人，劳动强度大，工作效率不高，且装箱的一致性等很难保证。

因此设计一套纸钞自动装箱系统，实现钞包自动装箱，提高纸币的摆放质量和装箱效率，降低人工成本。

发明内容

本发明的目的设计一种新型智能装箱设备，首先通过二维码扫描自动对钞包进行分类，通过滑轨及气缸，实现5轴运动，模拟人工装箱过程，可以24小时不间断工作，提高装箱效率，降低工人劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）采用5轴机械运动结构，实现多位置存放钞包；

（2）采用PLC控制器和二维码扫描枪，实现钞包信息扫描、信息存储、分类、自动装箱；

（3）采用伺服驱动器和伺服电机，实现位置及速度双闭环控制，提高摆放位置精度；

（4）采用手操器操作，可以实现手动操作和自动操作，同时画面上显示钞包的位置、数量、二维码信息、总钱数等信息；

（5）气动夹具与旋转气缸采用嵌套结构，其快速接头方便更换不同的夹具；气动夹具采用弹性机构，夹具夹板与钞包发生碰撞时，利用弹簧作用；气动夹具采用双滚珠滑杆结构，左夹臂固定，右夹臂可移动；夹臂具有多种行程，采用步进电机加丝杆结构，在线自动调整夹板行程；

（6）设备自动运行时，采用光幕传感器、限位传感器等进行安全保护，同时采用声光报警，保护人身安全。

新型智能装箱设备，包括气动夹具、旋转机构、X轴、Y轴、Z轴、伺服电机、同步带传动机构、二维码扫描枪、钞箱、电控柜、手操器；其功能在于：手操器上点击自动操作，5轴机械手自动抓取钞包，根据二维码扫描结果，自动把钞包送到指定位置，同时对钞包信息进行记录。

系统主框架采用型材结构，钞包重量1公斤左右，为了防止钞包坠落，夹具夹板固定薄胶皮，增加摩擦力。

进一步的，考虑钞箱内部空间，夹具要下降到钞箱内部，考虑钞包间距为1cm，夹持气缸的打开行程要满足钞包间距，闭合行程要满足钞包尺寸要求。

进一步的，钞包摆放位置根据需要，分横排摆放和竖排摆放，要求夹具旋转90度。

进一步的，采用旋转气缸固定夹持气缸，旋转气缸的尺寸无法满足钞箱要求，需要在旋转气缸和夹持安装到加长杆。

进一步的，旋转气缸采用倒挂安装方式，加长杆顶端采用中空结构，与旋转气缸主轴嵌套，采用顶丝及凹坑固定。

进一步的，旋转气缸固定在Z轴底端，Z轴总负荷5KG左右，考虑承重，Z轴采用丝杠结构，驱动采用抱闸伺服电机，加装绝对值编码器，保证位置精度，防止Z轴断电下滑。

进一步的，Z轴固定在X轴的主梁和固定梁上，考虑Z轴升降过程的稳定性，X轴采用双梁结构，驱动方式采用同步带，电机采用伺服电机，加装绝对值编码器，保证位置精度。

进一步的，系统采用龙门架结构，保证Y轴运动同步，Y轴采用双轴结构，驱动方式采用同轴双同步带，电机采用伺服电机，加装绝对值编码器，保证位置精度。

进一步的，采用二维码扫描枪，区分10元、50元、100元面值纸钞。

进一步的，采用PLC控制器，对比二维码扫描结果，驱动伺服电机运动到指定位置，同时对钞包及钞箱信息进行记录。

与现有技术相比本发明有以下技术效果：

本发明机械结构采用滑轨及气缸，电气控制采用伺服驱动，代替现有的机械手，实现同样的功能，成本降低一半；控制器采用PLC和伺服驱动器，企业的工程技术人员均可以对装置进行编程调试，而专用的机器人需要派遣专人进行维护；现有的机器人抓取系统，可以实现抓取、摆放，无法对定位的钞包进行分类，本发明中的PLC控制器可以和二维码扫码枪结合在一起，实现智能分类、抓取和摆放。

附图说明

图1为本发明结构+电气示意图。

图1中：101、气动夹具；102、旋转机构；103、X轴；104、Y轴；105、Z轴；106、二维码扫描枪；107、钞箱；108、电控柜；109、手操器。

图2为图1的旋转机构和夹手结构示意图。

图2中：201、夹手；202、嵌套连杆；203、旋转气缸。

图3为图2的夹手结构示意图。

图3中：301、防撞弹簧；302、光轴座；303、光轴；304、滑块；305、气缸；306、步进电机；307、间距调整丝杠；308、夹手。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

设备框架整体由40*40型材搭建，将2根Y轴滑轨（104）固定在两侧的型材框架上，在Y轴（104）上每侧安装2组滑块，用于固定X轴（103）滑轨，为了加强X轴（103）的稳定性， X轴（103）旁侧加装一根固定梁，形成双梁结构，固定梁采用滚轮方式，X轴（103）主梁和固定梁通过机械方式坚固；Z轴（105）固定在X轴（103）主梁的滑块上，滑块上加装紧固件，连接Z轴（105）和固定梁；Z轴（105）下端安装旋转机构（102），旋转机构（102）由旋转汽缸和紧固件构成；旋转汽缸主轴安装加长杆，用于固定气动夹具（101），钞箱的空间有限，夹持气缸无法进入钞箱，需要安装加长板，钞包重量达1公斤，加长夹板需采用薄且硬的材质，解决夹板变形钞包坠落问题。

动力方面，X轴（103）主梁采用同步带结构，驱动采用伺服电机，固定梁采用机械滑轮方式，被动跟随主梁运动；Y轴（104）采用双侧同步带结构，伺服电机带动同心轴驱动，解决两梁同步问题； Z轴（105）采用丝杠结构，驱动采用抱闸伺服电机，Z轴（105）采用双滑块结构，解决负荷过重颤动问题。

旋转机构（203）采用90度旋转气缸，通过加长嵌套连杆（202）连接夹具（201），夹具（201）采用夹持气缸结构，夹持气缸进气管加装节气阀，调整进气压力，防止夹坏钞包；考虑钞箱内部空间及钞包排列，夹具（201）采用左侧固定式，右侧移到式结构，夹具下降到位时，夹持气缸（305）松开夹手（308）不会碰到现有的钞包；不同钞包尺寸不同，采用夹手行程在线调整方式，通过步进电机（306）驱动丝杠（307）调整夹手间距；钞箱内最右侧一列，夹手放置钞包时，右侧夹手（308）有可能碰到钞箱，能过防撞弹簧（301）缓解刚性碰撞。

本发明的工作原理为：

（1）由传输线运送钞包，传输到指定位置，摆正钞包位置；

（2）启动钞包到位检测传感器，等待3秒钟，确定钞包确定存在，检测信号送给控制器；

（3）启动二维码扫描枪，把扫描数据传到手操器，操作人员比对结果是否正确；

（4）根据二维码扫描结果，对钞包进行分类，自动计算出需要放置的坐标；

（5）启动五轴机械手，在原点位置下降抓取钞包，上升到指定位置，X/Y轴运动到指定位置，下降、松开夹具，放置钞包；五轴机械手上升到指令位置，X/Y轴运动到原点待命，准备下次循环；

（6）手操器画面上相应的钞包位置会有显示，同时对放置好的钞包进行数据统计，方便操作人员核查钞包信息。

Claims (6)

1.一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，包括气动夹具、旋转机构、X轴、Y轴、Z轴、二维码扫描枪、钞箱、电控柜、手操器；系统采用二维码扫描枪，扫描的币值包括10元、50元和100元；系统运送钞包到指定位置摆正，扫描枪读取二维码信息，夹具自动抓取钞包，根据扫描结果，对钞包进行分类，快速送到指定钞箱里固定位置，反复循环，实现全程自动装箱。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，其特征在于：二维码扫描枪对纸钞面值自动识别、分类，信息传与PLC控制器，伺服电机根据PLC给定坐标，自动传送钞包到指定钞箱。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，其特征在于：气动夹具与旋转气缸采用嵌套结构，其快速接头方便更换不同的夹具。

4.根据权利要求3所述的一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，其特征在于：气动夹手采用弹性机构，夹手与钞箱发生碰撞，由于弹簧缓冲作用，夹手会反方向进行微小移动。

5.根据权利要求3所述的一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，其特征在于：气动夹手采用双滚珠滑杆结构，左侧夹手固定，右侧夹手可移动。

6.根据权利要求5所述的一种基于二维码识别分类纸钞智能装箱设备，其特征在于：夹手具有多种行程，夹手采用步进电机驱动丝杆结构，实时在线自动调整夹手行程。

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