自動收銀機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計

喻志高　馬帥兵　聶興家

摘 要：本文談到收銀機(jī)在現(xiàn)實生活中不可缺少的地位，詳細(xì)介紹收銀機(jī)機(jī)構(gòu)的組成和工作原理，找零系統(tǒng)的功能和重要性。該機(jī)構(gòu)整體緊湊，識別精確，靈敏度高，運用范圍廣泛。

關(guān)鍵字：收銀機(jī)機(jī)構(gòu)；自動找零；紙幣；硬幣

Abstract： This paper talks about the indispensable status of cash registers in the real life， and gives detailed explanation about the composition and working principle of cash registers as well as the function and importance of their change system.The whole is compact in structure， precise in identification， high in sensitivity and used in wide range.

Key words：cash registers； automation change；paper money；coin

自動收銀系統(tǒng)是融合計算機(jī)技術(shù)、信息采集和處理技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計為一體的自動化紙幣接收、找零系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的智能化功能。本產(chǎn)品設(shè)計主要針對大型超市，餐廳等紙幣流通較快的場所。目前，我國自動收銀關(guān)鍵技術(shù)已取得長足的進(jìn)展，但是由于資金和研究投入量少，實際成果并不能令人滿意。因此自動收銀機(jī)構(gòu)的設(shè)計是必不可少的。

1 收銀機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理

1.1 收銀機(jī)系統(tǒng)的組成

收銀結(jié)構(gòu)主要有以下幾部分組成：紙幣識別部分、紙幣分揀部分、紙幣送入部分、送紙機(jī)構(gòu)、紙幣分離機(jī)構(gòu)、出幣機(jī)構(gòu)；硬幣識別部分、硬幣分揀、硬幣找零。

1.2 收銀機(jī)系統(tǒng)工作原理

紙幣分揀機(jī)構(gòu)：紙幣分揀與紙幣識別模塊相結(jié)合，當(dāng)紙幣通過分揀機(jī)構(gòu)時，紙幣識別模塊能夠判斷紙幣的面額；然后電機(jī)帶動螺桿轉(zhuǎn)動一定的角度，將分揀器帶到對應(yīng)的位置，進(jìn)而將紙幣送入對應(yīng)的傳送帶機(jī)構(gòu)。運動一共分為四個階段，第一階段，將紙幣吸入，識別紙幣的真?zhèn)?、面額，第二階段，步進(jìn)電機(jī)帶動絲杠，將分揀機(jī)構(gòu)送到對應(yīng)送幣口，第三階段，分揀機(jī)構(gòu)和傳送帶一起運動，將紙幣送入傳送帶。第四階段，步進(jìn)電機(jī)帶動絲杠，將分揀機(jī)構(gòu)回到初始位置。

紙幣送入部分：從分揀機(jī)構(gòu)到儲幣箱，用的是兩副皮帶夾緊紙幣傳輸，兩副皮帶緊密接觸，一副皮帶的運動由獨立電機(jī)驅(qū)動，另一幅靠兩個皮帶壓緊產(chǎn)生的摩擦力帶動。每當(dāng)紙幣從分揀機(jī)構(gòu)中吐出，傳送帶轉(zhuǎn)一定角度，將紙幣吸入傳送帶暫存，當(dāng)紙幣完全進(jìn)入傳送帶時，傳送帶停止運功。

紙幣存儲機(jī)構(gòu)：用于儲存預(yù)先放入到紙幣和工作收入的紙幣。儲幣箱包括箱體、托板、滑片擋板、彈簧。紙幣放在托板上，由彈簧頂起，將紙幣壓緊在托板與滑片擋板之間。隨著找零的進(jìn)行，紙幣厚度減少，托板上移。紙盒與找零箱體分離，便于紙幣的添加。

送紙機(jī)構(gòu)：包括電機(jī)、主齒輪、輔助齒輪、固聯(lián)曲柄、拖動連桿、天軸，走紙齒輪、走紙軸。主齒輪安裝在電機(jī)主軸上，主齒輪同時帶動輔助齒輪和走紙齒輪轉(zhuǎn)動。在儲幣箱托板壓緊作用下，走紙軸與紙幣接觸，并存在壓緊力，走紙軸轉(zhuǎn)動帶動紙幣出儲幣箱，進(jìn)入分離軸。機(jī)構(gòu)中增添了輔助齒輪和一個四桿機(jī)構(gòu)，使走紙軸與紙幣斷續(xù)接觸，使積攢的紙幣回到儲幣箱。主齒輪帶動輔助齒輪，曲柄與輔助齒輪固聯(lián)，曲柄帶動拖動連桿，進(jìn)而使走紙軸在圓弧軌道中往復(fù)滑動，實現(xiàn)走紙軸與紙幣斷續(xù)接觸。為了使走紙軸能夠順利平動，不會傾斜卡頓，增加了天軸傳送動力，在軸的兩端均有一個四桿機(jī)構(gòu)帶動走紙軸往復(fù)運動。

分離機(jī)構(gòu)：分離機(jī)構(gòu)包括定軸和分離軸。分離軸通過彈簧掛在定軸下面，且使兩者壓緊，當(dāng)有紙幣進(jìn)入分離機(jī)構(gòu)時，分離軸允許上下在一定范圍內(nèi)移動。定軸的動力由走紙機(jī)構(gòu)中的輔助齒輪通過齒輪組提供，分離軸沒有直接的動力來源。隨著紙幣進(jìn)入量的增多，分離軸和定軸之間的間距增大，彈簧被拉緊，分離軸轉(zhuǎn)動受到的摩擦阻力增大，定軸將帶動最上面一張紙幣進(jìn)入儲幣機(jī)構(gòu)，下面的紙幣和分離軸一起停止運動，直到最上面的紙幣完全從分離機(jī)構(gòu)進(jìn)入出紙機(jī)構(gòu)，下面的紙幣才能繼續(xù)進(jìn)入，從而實現(xiàn)紙幣的分離。

出幣機(jī)構(gòu)：由兩幅傳送帶，一個光電開關(guān)組成。紙幣經(jīng)過分離機(jī)構(gòu)后，進(jìn)入出幣機(jī)構(gòu)，進(jìn)而送到找零盒。通過找零算法計算出各面額錢幣的數(shù)目后，對應(yīng)的走紙機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、送紙機(jī)構(gòu)持續(xù)轉(zhuǎn)到，每出一張紙幣，通過光電開關(guān)記一次數(shù)，直至找夠計算的數(shù)目。

硬幣識別模塊：硬幣進(jìn)入硬幣識別模塊后，根據(jù)硬幣的材質(zhì)不同，對磁場的影響不同，判別出硬幣的面額和真?zhèn)?。然后將信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)控制分揀機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的動作。

硬幣分揀模塊：包括滑道、滑道軸、一對電磁鐵等，滑道通過軟管與硬幣識別器相連，滑道與滑道軸固聯(lián)，在滑道與電磁鐵之間裝有彈簧，電磁鐵不通電時，將滑道保持在兩個電磁鐵中間。根據(jù)識別器提供的面額信息，不同的電磁鐵通電方式，讓滑道與不同的硬幣通道相連，將硬幣送入不同的儲幣筒中。

儲幣與硬幣找零：從分揀機(jī)構(gòu)經(jīng)硬幣通道進(jìn)入的硬幣，儲存在儲幣筒中。儲幣筒在擺桿一側(cè)開有槽孔，另一側(cè)也開有槽孔和斜坡；槽孔的高度、寬度和厚度，恰好對應(yīng)一個硬幣的厚度，斜坡便于硬幣的滑出。找零機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、齒輪組、擺桿、儲幣筒和齒輪盒等。步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪組轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動擺桿轉(zhuǎn)過一定角度；擺桿的高度和厚度與槽孔相對應(yīng)，擺桿轉(zhuǎn)動可以掃過儲幣孔的中心，將硬幣一半打出儲幣筒滑入斜坡，實現(xiàn)找零。

2 收銀機(jī)機(jī)構(gòu)的功能簡介

2.1顧客投入的紙幣經(jīng)過分揀機(jī)構(gòu)的傳送帶，紙幣經(jīng)分揀箱判斷面額大小，然后把信號傳到步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動分揀器將紙幣運送到相應(yīng)的送入機(jī)構(gòu)，進(jìn)而送入儲幣箱。由于彈簧托板的存在，紙幣壓緊通過送紙軸送過送紙機(jī)構(gòu)。

2.2顧客投入的硬幣，經(jīng)識別真?zhèn)危环湃雽?yīng)的儲幣筒中。通過運用算法確定找零的數(shù)額，經(jīng)單片機(jī)控制各個送紙機(jī)構(gòu)的工作，直到所有的數(shù)額吐出，乘客取走找零后，完成這一投幣過程，系統(tǒng)復(fù)零，完成等待下一位乘客投幣的準(zhǔn)備。

3 結(jié)束語

收銀機(jī)的出現(xiàn)填補(bǔ)了中國市場在這方面的空缺，加快了人們生活節(jié)奏，減少了顧客排隊等待的時間，為人們的生活帶來更多的便捷。然而，市面上出現(xiàn)過自動找零系統(tǒng)，因其不具備真?zhèn)吴n識別的功能，程序冗長，找零緩慢，使得收銀機(jī)的應(yīng)用并不廣泛。所以這次對收銀機(jī)的設(shè)計本著簡單而又實用的原則。使其更加智能便民化。

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