CN2657110Y - 具有称重功能的小型邮资机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有称重功能的电子数字式小型邮资机，可实现对邮件的自动称重、自动计费和邮资签条自动粘贴。本实用新型由以单片机为核心的主控单元及与之连接的电子称重单元、热敏打印单元、基纸回收机构、抛信机构、IC卡只读单元、键盘显示单元、通信单元等构成，且集成在同一底盘与机壳中。本实用新型还采用了SIM卡技术、嵌入式MODEM技术、PDF417二维码防伪技术，具有结构紧凑、体积小、自动化程度高的特点。推广使用本实用新型可提高工作效率，加强邮资的安全使用和管理，并有助于邮资机大量进入办公自动化领域。

Description

具有称重功能的小型邮资机

技术领域    邮资机是一种能预置、结算邮资，具有使用记录不可改变的记帐，按键或根据电子秤送来的数据自动连续调整资费，并在邮件或签条上加盖邮资符志功能的独立设备。

本实用新型涉及上述邮资机中的一种新型的光、机、电一体，技术密集的小型设备。

技术背景    目前，国内外已有的邮资机从技术上可以分为如下二大类：①机械戳印式邮资机；②电子数字式邮资机。机械戳印式邮资机又有纯机械式和电控机械式之分。电子数字式邮资机根据其采用的技术又有喷墨式、热转印式和热敏式之分。其中，热敏电子数字式邮资机目前只能单纯产生电子邮资标签，然后再由人工将所述邮资标签从基纸上撕下，粘贴到邮件上。它既不能将含有邮资的戳印直接盖印到邮件上，也不能将邮资标签直接粘贴到邮件上，自动化程度不高。喷墨式邮资机和热转印邮资机使用成本较高。

目前国内外各类邮资机，单件邮资的输入一般有二种方法：一种是人工按键输入，另一种是从邮政电子秤传入。人工按键输入的单件邮资由于人为的因素，很有可能输入的单件邮资值与邮件的实际所需邮资不符，从而造成工作的差错或邮资的跑、冒、滴、漏。在本实用新型发明之前，邮政电子秤只能作为邮资机的配套设备，连接在外，不但占用工作台面积，而且使用也很不方便。单件邮资值从外接的电子秤导入邮资机，与人工按键输入一样，不可避免邮资跑、冒、滴、漏现象的发生。

目前国内使用的各种国内外生成的邮资机，机内均不含嵌入式调制解调器(MODEM)，如需实现远程预置邮资，必须采用外挂或内插一个MODEM的方式解决。

发明内容    本实用新型的目的是设计一种将邮政电子秤和邮资机两种独立设备合二为一的新型电子数字式小型邮资机。更确切地说，将邮政电子秤的自动秤重、自动产生单件邮资的功能与一般邮资机所具有的自动启动、自动过戳、自动计数、卡塞停机、高额限资、分部门邮资帐务管理等功能集成在同一机器中，并增加远程预置邮资、自动制签贴签、邮资安全防护等功能。

本实用新型还采用了SIM卡技术，嵌入式MODEM技术、PDF417二维码加密防伪技术，以及CCFL背光显示技术。

所述实用新型的目的是这样实现的：一种具称重功能的小型邮资机由电子称重单元、热敏打印单元、贴签机构、基纸回收机构、抛信机构及IC卡只读单元、键盘显示单元、通信单元等构成，并由以单片机为核心的主控单元通过实时控制有机地结合成一个系统。其特征在于：

所述的所有单元和机构集成在同一底盘和机壳中。

所述的电子称重单元由称重传感部件、称重仪表电路和异形秤盘构成；所述异形秤盘垂直安装，其剖面做成“u”字形，允许邮件自上向下插入和作水平方向的移动、抛出；所述的异形秤盘与一次传感部件紧固联接，与机壳及其它结构无直接接触。

所述的热敏打印单元的打印机和纸卷与水平面成垂直方向安装。

所述的贴签机构包括一个签条保持辊、一个贴签辊和一个驱动电磁铁。签条保持辊、贴签辊通过一对侧板固定在打印机机壳上，它将打印好并从基纸上剥离出来的邮资签条自动粘贴到邮件上。

所述的基纸回收机构由独立的步进电机和基纸回收辊构成；在所述的基纸回收辊中装有压力可调的摩擦式超载打滑装置，在打印机和基纸回收辊之间安装了一组随动发信装置，通过主控单元的实时控制使基纸回收辊在不干扰打印机工作的前提下间断地转动收纸。

所述的抛信机构由独立的步进电机、传动齿轮、位置检测传感器及水平安装的抛信轮等构成；所述的抛信轮做成偏心轮形状，其轮体用发泡材料制成，轮缘用橡胶类材料制成。

所述的邮资机还包括如下5种IC卡：①部门(操作使用人员)IC卡；②管理员IC卡；③储值IC卡；④稽查IC卡；⑤机器身份确认IC卡，便于邮资机及其邮资的正确使用和管理。

所述的邮资机还包括三种电子邮资签条的防伪技术，即：①标签纸印有“中国邮政”标志的水印②标签纸左上角用绿色防伪油墨印有“中国邮政”标志③标签纸右下角打印了加密的PDF417二维防伪条码。

所述的邮资机还包括三种预置邮资的方法，即：①人工按键加密码预置②通过储值IC卡介质预置③通过网络远程预置。

所述的邮资机还包括可以使用中、英文二种文字，通过键盘、显示器实现人机对话。所述中文和英文二种文字可切换，方便国内外用户使用。

所述的邮资机可以直接处理厚度≤6mm、重量≤3Kg的无资明信片、本埠平信、外埠平信、航空信、国际港澳台信件，以及国内、国际普通印刷品等邮件。所述邮资机操作使用过程简述如下：按键指出待处理邮件的种类后，将邮件插入异形秤盘的通道，到位延时后，机器会自动称出邮件重量，计算出单件邮资金额，然后命令机内打印机打印出一张相应的邮资标签，并自动粘贴到信封特定的位置上，同时将信封向前传送一定距离后加速弹出。此时，邮资机自动从机内预置的邮资扣除本次使用的邮资、累计处理邮件的件数，至此结束处理一件邮件邮资的全过程。它的操作简单、方便、快捷、可靠。

附图说明    下面结合实例及附图进一步说明本实用新型的技术：

图1具有称重功能的小型邮资机外观图

图2具有称重功能的小型邮资机操作面板图

图3具有称重功能的小型邮资机打印样张图

图4具有称重功能的小型邮资机系统框图

图5具有称重功能的小型邮资机机动示意图

图6具有称重功能的小型邮资机称重部件图

图7具有称重功能的小型邮资机电控原理框图

图8具有称重功能的小型邮资机主流程图

图9具有称重功能的小型邮资机称重实施电路图

参见图1，图中101为底盘，102为前上罩壳，103为后上罩壳，104为操作面板，105为信件通道，106为IC卡插座。

所述邮资机的所有单元和机构都安装在底盘101上。

操作面板104是人机对话的窗口。

信件通道105实际上是一种搁置信件和允许信件在其中移动的异形秤盘。

IC卡插座106是IC卡的插入口，所述邮资机使用的5种IC卡，起如下4种作用：①开机的电子钥匙②使用、管理、稽查人员身份的确认③机器身份的确认④预置邮资的介质。

参见图2，显示器201采用CCFL背光的128×64点阵LCE显示模块，以文字和图案实现人机对话。所述模块可显示四行字符，每行可显示汉字8位或英文、数字16位。采用CCFL背光提高显示的清晰度，使用专用字库和专用图案增强显示效果。

键盘202有22个键，包括10个数字键和12个功能键。其中“2”(“PGUP”)和“0”(“PGDN”)为双定义键。所述键盘采用有触感的薄膜开关，具有防水、防尘、使用寿命长、可更换的特点。

参见图3，邮件301可以是无资明信片、平信、航空信和普通印刷品，也可以是国际、港澳台邮件，只要厚度不超过6mm(最大8mm)、重量不超过3Kg，均可在所述邮资机上直接进行邮资处理。不干胶邮资标签302系电子邮资标签。按照YZ/T0024-2000中华人民共和国邮政行业标准“邮资机技术条件”的规定，所述邮资机生成的电子邮资标签的防伪功能说明如下：标签纸底上水印了“中国邮政”标志和在标签纸左上角用绿色防伪油墨油印了“中国邮政”标志，“中国邮政”标志系邮政行业注册商标，任何未经授权，印制所述商标均属违法行为；加密的PDF417二维码具有信息量大、防伪性能强的特点。为了与世界接轨，所述邮资机生成的电子邮资标签采用了符合GB/T17172-1997的PDF417码和相应的加密技术。

所述电子邮资标签上的PDF417二维码包括如下9类信息：①收寄信件的日期②邮件流水编号③邮件种类④邮件重量⑤单件邮资⑥邮件收寄局名⑦主管局给出并登记在册的邮戳编号⑧生成电子邮资标签的时间⑨由国家邮政局统一规定并登记在册的设备编号。其中⑥、⑦、⑨为固定信息，其余为随机信息。

参见图4，电子秤单元401，由称重传感部件600和称重仪表电路900组成。当邮件插入异形秤盘601时，称重传感器602将输出一个与邮件重量成正比例的电信号(参见图6)，经称重仪表电路900小信号放大，A/D转换(参见图9)后输入到主控单元402。

主控单元402以单片机为核心组成。它接收从电子称重单元401输入的邮件重量数据，从键盘显示单元404送来的邮件种类信息，计算出单件邮资并与邮件收寄日期、时间、邮件流水编号、收寄局名、邮戳号、机器号以及邮件重量、邮件种类等数据和信息一起传送到热敏打印单元406。

热敏打印单元406由热敏打印机4061和打印控制电路4062二部分组成。当热敏打印单元406接收到主控单元402送来的打印信息和打印命令后经加密，打印出一张邮资标签。主控单元402接收到从热敏打印单元406传入的打印完毕信息后即刻命令贴签机构410动作，随后信件传出机构411将信件弹出。在热敏打印机406工作的过程中，剥纸机构409和不干胶标签基纸回收机构407在主控单元的控制下，同时完成剥纸和基纸回收的动作。

IC卡单元408包括IC卡卡座4081和IC卡读卡器4082。IC卡读卡器4082定时扫描IC卡卡座4081有无IC卡插入。若有卡插入，则主控单元通过通信接口读写卡内信息，用于身份识别等。可将主控单元402的RS-232C接口或网卡(可选)与上位PC机413连接实现上位微机对所述邮资机的管理，或通过嵌入式调制解调器403连接，通过网络下载，实现远程预置邮资。

参见图5，不干胶纸卷搁放在可转动的卷纸架501上，不干胶纸带通过导向辊502进入热敏打印机503中，打印并驱动不干胶纸带向前移动，移动的动力是步进电机5031。通过电机齿轮5032，一级减速齿轮5033，二级减速介轮将运动和动力传递给从动齿轮5035和打印辊5036。与打印辊紧贴接触的是热敏打印头5038，通过剥纸杆5037可以方便地将不干胶标签纸从基纸上剥离。

由打印机转动/复位机构504与贴签机构505配合动作、可以方便地完成贴签工作。接通电磁铁5041，电磁铁顶杆通过摆杆5042使打印机503转动一定地角度。此时，安装在打印机503前面的贴签机构505中的贴签辊将打印机输出的邮资标签贴向邮件表面。贴签机构的保持辊5052起保持邮资标签方向、位置的作用。

接通抛信电机5091，通过二对传动齿轮5092与5093，5092与5095减速、增力，使二只抛信轮5094、5096转动，整个转动包括：慢速-快速-减速-原位停止4个过程。慢速转动是为了配合贴签，快速转动是为了将邮件抛出机外，减速是为了缓冲和使抛信轮准确地停在原位。图中，发信板5097，二只光电传感器5098、5099，安装在齿轮的下部。

基纸回收机构507由步进电机5071驱动。当打印机工作时，所述基纸回收机构也同时启动工作，为了确保基纸回收不干扰邮资标签的打印，所述邮资机采取了下列二项技术措施：

1.赋予基纸回收辊5073具有超载打滑地功能。拧转压紧螺母5075，调节压紧弹簧5074的压力，改变基纸回收辊外套5073与内套5072之间摩擦片的正压力，从而改变基纸回收辊所能传递地卷纸扭矩，将所述扭矩调整到能带动卷纸辊转动的最小值。此力远小于打印辊5036的工作扭矩，就基本上不会干扰打印机打印邮资标签的工作。

2.所述邮资机在打印机503与基纸回收机构507之间的收纸导辊506上安装了一个随动发信装置。所述随动发信装置由导辊5061、摆辊5062、发信侧板5063和2只光电传感器5064组成。将摆辊5062轻压在回收的基纸上，当卷纸的线速度超过打印辊5036工作的线速度，基纸被张紧，此时除了所述基纸回收辊5073自动打滑，其中1只光电传感器5064发出信号，告诉主控单元402基纸已被张紧。由主控单元402命令步进电机5071暂停转动。步进电机5071暂停转动后，基纸开始松弛，松弛到第2只光电传感器发出信号，步进电机5071重新启动，驱动基纸回收辊5073继续转动回收基纸，从而确保基纸回收不对打印机发生干扰。

参见图6，所述异形秤盘由秤盘605和秤盘座604组成。在秤盘605的底部和后侧板上安装了一些滚柱606、607，是为了减少信件在通道中移动的阻力。在所述异行秤盘右下角安装了一对光电管和光敏管508，用于检测插入信件是否到位(参见图5)。在所述异行秤盘的前侧板上安装了数根弹簧钢丝608和一个压辊709，起如下二个作用：①插入信件的导向②保证插入信件的一面紧靠后侧板，确保邮资标签的正确粘贴。

称重传感部件由底板601，电阻应变片式称重传感器602和秤盘联接板603等零件组成。

当信件插入所述异形秤盘605，称重传感器602便会输出一个与重量成正比例的电信号至称重实施电路进行处理。

参见图7，电控系统由主控单元和显示接口电路、键盘扫描电路、电子称重电路、打印驱动电路、贴签驱动电路、步进电机驱动电路、IC卡读卡电路和通信接口电路等9个部份组成。

所述邮资机的全部功能和操作均在主控单元的控制下完成，主控单元为单片机系统。

所述邮资机采用了128×64点阵的LCD点阵显示模块，以图文并茂的方式实现人机对话的输出，其显示接口电路与显示屏集成在同一块电路块上。采用CCFL背光显示效果好、清晰度高但需外加逆变小电源。

所述邮资机的键盘是人机对话的输入部分。有22个键，组成4×6矩阵，供扫描电路读取键值。22个键中除了10个数字键外，其余12个键分别为功能键，如邮件种类键。

所述邮资机内含的电子称重单元由称重传感器和电子称重电路等部份组成，称重传感器系平行梁电阻应变片式传感器。该传感器在供电的条件下能产生与邮件重量成正比的电信号，经电子称重电路处理后输入给主控单元。该电子称重单元能达到1/3000F·S精度，符合国家非自动秤III级的要求。

所述邮资机采用的打印机系热敏打印机。当系统获取邮资标签全部信息后，把此信息发送给打印机控制电路，经加密后命令打印机打印出含加密二维条码的电子邮资标签(参见图3中的302)。

IC卡读卡电路与主控单元配合，用于识别和读写插入所述邮资机IC卡卡座上的IC卡。插入的如果是非法卡，机器将发出警示；插入的是合法卡，机器将会识别是什么性质的卡，既是部门卡、管理卡、稽查卡还是储值卡，进而作出相应的处理。

所述邮资机的通信接口电路包括嵌入式MODEM和RS-232C二部份(LAN网卡可选配)。嵌入式MODEM主要用于通过电话线，实施远程预置邮资。RS-232C(或LAN)主要用于所述邮资机与上位机的通信，为邮资机的网络管理创造了条件。

参见图8，主流程框图按照功能分成两大块。一块为底层操作，包括信件从进入邮资机，选择邮件种类，电子秤称重，打印邮资标签，剥离、粘贴标签，到把信件抛出，整个一整套动作，它实现了邮资机的基本功能。详细叙述如下：

a)当用户把符合标准的信件插入到通道，邮资机检测到后，提示用户输入邮件种类；

b)电子秤等待信件稳定后，自动称出信件重量，把重量信息发送回主控单元。

c)主控单元计算出该邮件的邮资费用，综合流水号、局号、邮编等信息，构成明文，再把明文经过一定的加密算法，产生密文，把此明文和密文以及打印命令送给邮资标签打印机。

d)打印机接收到命令后，打印出一张相应的邮资不干胶标签。

e)不干胶邮资标签经过剥离机构，分离成标签和基纸。标签经过贴签机构粘贴到信件表面；基纸经回收机构回收。

f)粘贴完毕，抛信机构把信件从通道中抛出。

另一大块是管理系统。邮资机机内含有预置邮资、使用邮资、剩余邮资等重要数据，如何安全操作、管理邮资也是邮资机的基本的、重要功能。管理系统包括身份管理模块，邮资管理模块，用户帐户管理模块，统计管理模块，通信监控、联机模块等等，详细叙述如下：

a)邮资机开机初始化后，必须由管理人员用管理IC卡，登陆到管理中心，经注册后方能使用。然后，操作员用部门IC卡，经部门、密码校对正确后，才可以使用。管理员还拥有其它权利，例如，增删部门，修改系统参数等。

b)邮资管理是重中之重。它包括邮资下载的时间、方式，机器出现大的故障后的安全转移，每个部门拥有使用的最大使用金额，最新的前100笔交易的记录等。为安全起见，连接网络的邮资机每天开机使用时，可把资费使用的全部信息上传到管理中心。这样，即使出现最坏情况，也最多只有一天的交易记录被损坏。

c)用户帐户管理。管理员有权设置/修改管理员密码、增删用户帐户、用户使用权限等。

d)统计管理模块。统计总的信件数量、种类、金额，各部门信件的数量、种类、金额，每次预置邮资的方式、金额、时间等。

e)通信监控、联机模块。通过RS-232C或LAN，可以把邮资机看成电子邮政计算机网络上的一个终端，下载邮资、统计功能、用户帐户管理功能、交易记录等等信息将通过通信单元完成的。

参见图9，传感器(图6中602)把邮件重量成比例地转换成微伏级的模拟电信号，经J1接口送入图9二次仪表电路，经过901、902运放放大，在电子秤单片机控制下，电子开关903和比较器904相配合，把放大后的模拟量转换成数字量，读入到电子秤单片机中，经过数据处理再送入到主控单元402。

具体实施方式    本实用新型在实施时还要注意解决机内邮资的安全性专用网网络通信协议的确认和确定PDF417二维码的密码体系。本实用新型的实施不仅可研发出一种实用新型的数字式小型邮资机，其设计思路也可应用到机械戳印式小型邮资机的研发上。

邮资机在国外发达国家中目前使用已相当普遍，具有量大面广的特点。所述具有称重功能的小型邮资机作为一种新型的邮资机，为国内外首创，它可用于邮政内部的邮件处理，政营业窗口邮件的自动收寄，更适合于社会各企事业单位、公司的广泛使用。推广使用本实用新型可以简化操作，提高工作效率，减少占用工作台面积，加强邮资机及其邮资的安全使用和管理，并有助于邮资机大量进入办公自动化领域，同时还可以减少用邮单位的邮资费用。

Claims (6)

1.一种具有称重功能的小型邮资机，由电子称重单元、热敏打印单元、贴签机构、基纸回收机构、抛信机构及IC卡只读单元、键盘显示单元、通信单元等构成，其特征在于：所述单元和机构均由以单片机为核心的主控单元通过实时控制有机地结合成一个系统并集成在同一底盘和机壳中。

2.根据权利要求1所述具有称重功能的小型邮资机，其特征在于：所述的电子称重单元由称重传感部件、称重仪表电路和异形秤盘构成；所述异形秤盘垂直安装，其剖面做成“U”字形，允许邮件自上向下插入和作水平方向的移动、抛出；所述的异形秤盘与称重传感部件紧固联接，与机壳及其它结构无直接接触。

3.根据权利要求1所述具有称重功能的小型邮资机，其特征在于：所述的基纸回收机构由独立的步进电机和基纸回收辊构成；在所述的基纸回收辊中装有压力可调的摩擦式超载打滑装置，在打印机和基纸回收辊之间安装了一组随动发信装置，通过主控单元的实时控制使基纸回收锟在不干扰打印机工作的前提下间断地转动收纸。

4.根据权利要求1所述具有称重功能的小型邮资机，其特征在于：所述的抛信机构由独立的步进电机、传动齿轮、位置检测传感器及水平安装的抛信轮构成；所述的抛信轮做成偏心轮形状，其轮体用发泡塑料制成，轮缘用橡胶类材料制成。

5.根据权利要求1所述具有称重功能的小型邮资机，其特征在于：所述通信单元包括一个嵌入式的调制解调器(MODEM)，可在主控单元的控制下，实现远程预置邮资。

6.根据权利要求1所述具有称重功能的小型邮资机，其特征在于：所述主控单元还包括一个独立的邮资信息数据安全模块，所述的安全模块具有自己的CPU和操作系统。

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