硬币分拣机的发展现状及系统设计

河南农业大学机电工程学院 李慧琴 丁丽 王佩云 吴亚文 刘勇敢

硬币分拣机的发展现状及系统设计

河南农业大学机电工程学院 李慧琴 丁丽 王佩云 吴亚文 刘勇敢

近年来，随着科技的不断发展，计算机、工业机器人大量应用于人们的日常生活，人民生活水平不断提高，各类自动贩卖机应运而生，硬币的发行量和流通量随之大大增加。但是，硬币分拣是一项很复杂且很繁琐的工作，效率慢、速度低，造成巨大的人员浪费。如何大量地、短时间地分类大量硬币的问题随之出现。每天数以亿计的硬币需要分拣，迫切需要适用于不同场所的各类硬币分拣机。对于硬币分拣机这类非工业用途的机械设备，其意义不仅仅是它们自身所带的直接经济价值，而且大大地解放了人力，使更多的人力可以做一些更加有经济效益的工作。

一、硬币分拣机的发展

随着科技的飞速发展，机械设备也进入高速发展期，日常生活中，机械的影子也随处可见。简单的比如电梯，利用定滑轮及拉伸机构；复杂的比如起重机、锻造机等复杂机械。硬币的发行量每年都在增加，如何高效率、低成本、高精度地分拣多种硬币，促成了硬币分拣机的发展从最简单的非机械的仅仅利用硬币的直径不同，通过一个倾斜面来分拣硬币，再到利用硬币的厚度，把较多的硬币放入沟槽之中，从而得出硬币的数量，以及随后出现的机械类的硬币分拣机、离心硬币分离机、电磁振动硬币分离机，硬币分拣机的发展是多种多样的。

二、国内硬币分拣机的发展

国内于20世纪90年代中期开始从国外引进相关产品，后开始发展自主制造，最初由清华大学和昆明机床有限公司合作对日本的机器进行仿制，却不能完美实现功能而仍处于研究阶段，之后国内多个大学和企业加入了研究行列。到目前为至，南京航空航天大学、合肥工业大学等学校已经研制出了大型硬币处理机的理论模型。河北邯郸商通电子有限公司也已经设计生产出了小型的硬币清分计数机器。

对于国外硬币分拣机来说，无论是大型还是小型的虽然都有一定的水平，且技术较成熟，但是价格昂贵，而且不能适应国内的硬币系统。所以，国内的大型处理机除了进口之外，虽然进行过一些仿制，但由于技术问题未能批量生产，而且大型处理机适应的场合有限，一般银行等小型企业不会购置，无法普及。国内的小型硬币处理机虽然可以实现清分功能，但是缺乏鉴伪环节，因此研究一种小型的硬币分拣、清理装置是有意义的。

硬币分拣级数技术的出现不只运用在公交车投币系统中，也应用到了自动售货机、自动投币饮水机、投币游戏机等设备中。硬币识别器的种类也是多种多样，发展也是越来越先进。硬币识别器的技术已经成熟，采用传感器技术与光电子技术和电磁技术对硬币的几何参数和材质进行检测使得识别器达到了很高的精度。

在我国，与硬币识别配套使用的仪器和设备数量庞大且种类繁多。然而，硬币识别器的种类并不多，硬币识别器主要还是以其所检测硬币的特性进行分类的。最常见的硬币识别器有单一式硬币识别器。单一式硬币识别器可分为几何参数识别器和材质识别器。几何参数识别器主要是检测硬币的直径与厚度，在此类硬币识别器的发展过程中直径的检测方法有了新的改进，老式的识别器装置用光电管队列来识别直径，如果排列组合得当的话，识别精度也不低于0.5 mm。现在改进后的识别器都用偏心或异形线圈来测量，依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也小，由此带来频率变化的不同。

三、总体方案的设计

（一）各种方案的比较

目前，硬币分拣装置的原理共有三种，非机械、电磁振动、离心分离，将三种硬币分拣装置的原理来进行比较，如表1所示。

表1 不同种类的硬币详情

（二）整体方案的确定

因为本次设计主要针对公交公司、个体商户等中等用币量的场所，所以采用离心分离原理，优缺点如表2所示。

表2 不同种类硬币分拣装置的优缺点

（三）总体设计

硬币分拣机通常包括三部分，分拣装置、计数装置、整理装置。本次设计利用离心分离，使硬币在分离盘中旋转，通过圆筒壁上高度与直径可调节的孔出来，再经过滑道进一步选取，最后落入分拣盘中。整个装置的装配图如图所示。

硬币分拣器总体设计图

四、结论

硬币分拣装置是采用机械化的手段针对大量待整理硬币所设计出来的机械化装置，它的主要功能是将不同种类的硬币通过离心分离装置分拣出来，并在此基础上，通过简单的光电触发器进行计数，从而得知硬币的数量。硬币分拣装置的实用性和使用性都是极高的，不仅仅提高了分类的效率，提升了分类的精度，更大大降低了人工成本，可以使更多的人力投入到其他必要性的工作中去。硬币分拣装置的设计主要针对公交公司、个体商贩等货币流通量较大的群体及单位。