硬币自动分类计数装置的设计

40现代制造技术与裝备2016第10期总第239期硬币自动分类计数装置的设计

杨云马利云苗新敏常凤金

(吕梁学院，吕梁033001)

摘要：为了解决硬币清点分离的难题，设计了一种结构简单、成本低的硬币自动分类、计数和整理装置。

其工作原理是根据硬币直径不同，利用离心力和筛选轨道来进行硬币分类，主要由分离区、筛选区和计数整理区 构成。该装置在投币口设置拨币盘，控制进入分离区硬币的数量；转盘内部采用弧形挡块限制通道高度，避免硬 币卡死情况。经对样机进行多次试验，证明其准确度高，稳定性好，在小超市、公交公司等场所有较好的应用前景。

关键词：硬币分类计数整理

引言

硬币作为最常用的货币之一，广泛应用于交通、娱乐和

各种自动售货系统中。我国第五套人民币包括1角硬币、5角

硬币以及1元硬币，流通量很大。目前，市面上存在较多的

是为银行研制的硬币清分系统，准确度高，但是价格昂贵^

市面上存在较少的是针对小型超市、公交公司和家庭等场所

的硬币分拣装置，但整体功能较少、成本较高，且无法保证

硬币分选的准确度[2]。所以，目前这些场所仍采用人工处理

的方式。然而，人工方式费时耗力，市场急需一种价格低廉、

使用可靠的集硬币筛选、计数和整理为一体的自动装置。

1工作原理及工作流程

对三种不同币值的硬币进行比较，发现其直径不同。其 中，1角硬币直径19mm，5角硬币直径20. 5mm，1元硬币直 径25. 9_。考虑到可实现性和制作成本，本文选取硬币直径 作为分选标准。

装置被设计为三部分：分离区、筛选区和计数整理区。具体的工作流程如下：将硬币放入分离区，将硬币逐个分 离后进入筛选轨道的第一部分。首先筛选出直径最小的1角硬币，同时对进入计数整理区第一部分的硬币第一次记 数a;其余硬币通过筛选轨道的第二部分时，实现第二次筛 选，分出5角硬币，同时对进入计数整理区第二部分的5 角硬币进行计数b;剩下的硬币在筛选轨道的末端落入计数 整理区第三部分，进行计数c。经过3次筛选后，1角硬币 的个数为a，5角硬币的个数为b，1元硬币的个数为c，则 投入硬币的总面值是c+0. 5X b+0. 1X a。进入筛选区的硬币最终落入到相应的计数整理区中的半圆柱形收集装置，实现对硬币的整理。

2基本结构

根据工作原理和工作流程，本文对装置的总体结构进行 设计，如图1所示。装置在分离区首先利用离心力将硬币逐 个拋至筛选区的分离轨道上分选，硬币分选后在掉落至计数 整理区，在硬币掉落过程中利用光纤传感器进行计数，最后 利用半圆柱形整理装置进行硬币收集整理。

投币口 电机1

如图2所示，分离筒主要构成为三部分：连接为一体且固定 于机架上的顶盖、漏币盘、空心圆筒、圆弧挡块；随电机旋 转的拨币盘；随传动轴旋转的分离盘。为了防止硬币在出币 口卡住，且避免因多个硬币叠加通过计数整理区而引起的计 数不准确，在顶盖下方的空心圆筒内设置拨币盘，以及在分 离盘的上方的空心圆筒内设置弧形挡块。因分离盘、拨币盘 和空心圆筒不是一个整体，为了防止硬币在盘和筒壁之间卡 住，同时考虑到装配精度和工作时的机械振动，盘和筒壁应 有合适的间隙（0.5〜lmm)。

工作时，首先启动电机，电机带动分离盘，使得分离盘 转动，再将一定量的硬币放入到漏斗中，然后硬币沿着漏斗 壁落到分离筒，再在离心力的作用下沿着底边边缘的出币口 出来，到达筛选区。

2.2筛选区

为了自动筛选硬币，在筛选区设计筛选轨道，并在上面

基金项目：吕梁学院校内基金(ZRXN201504

)。

设计与研究41

设置三个宽度不同的矩形孔。三个矩形孔的宽度直接影响硬 币的筛选情况，它们在一侧对齐，均距轨道边界6mm。筛选1角孔宽13.5mm，筛选5角孔宽16mm，筛选1元孔21mm。通过 设置滑槽的角度来控制硬币下滑的速度和路径，且必须保证 硬币沿着滑道的外侧下滑。筛选区和计数整理区如图4所示。

1角硬币会直接通过筛选1角孔到达计数整理区第一部 分，而5角和1元硬币则会从孔的上表面到达筛选5角孔。5角硬币的直径由于小于孔径和边沿的总宽而掉落至计数整 理区第二部分，1元硬币则会从孔的上表面到达筛选1元孔，进而掉落至计数整理区第三部分。至此，三种不同面值的硬 币筛选完毕。

2.3计数整理区

计数整理区由滑道、光纤传感器、半圆柱形收集装置构 成。在滑道的底端安装光纤传感器可以实现计数功能。当硬 币掉落至各自的计数收取区后，在落入最终的收集装置前，由光纤传感器检测经过的硬币数量，实现计数功能，并通过 单片机，将不同硬币的数目以及硬币面值总额显示在液晶显 示屏上。在传感器下方设置整理装置实现整理功能。整理装 置设计为半圆柱形并可拆卸，直径略大于对应硬币的直径，硬币滑落至整理装置后会依次整齐排列。当装满后，可直接 取走进行进一步包装。

3样机制作及试验

3.1样机制作

考虑到成本控制和功能实现，在样机的研制过程中，币筒、轨道以及整理部分选用的是成本低、外观效果好的亚克 力板材。加工方式采用激光切割，加工速度快、精度高。样 机的支撑部分采用的是轻巧、承载力大的工业铝型材，易加 工和连接，便于调整。样机如图5所示。

图5硬币自动分类计数装置样机3.2试验和结果分析

为了测试装置性能，对样机进行了数次试验。取100个 硬币投入装置进行分选和整理，其中1角50个、5角和1元 各25个，试验结果如表1所示。可以看出，该装置的平均 准确率可达95%以上，对于超市、公交车等场合的硬币清点，其区分速度和准确率都是可以接受的。

表1试验结果分析表

试验次数（次）12345678910

错币个数（个）5474653654准确率（％)95969396949597949596 4结论

本文设计并研制了一种结构简单、成本低的硬币自动分 类和计数装置，其工作原理是根据硬币直径不同，利用离心 力和筛选轨道来进行硬币分离。该装置主要创新点如下：投币 口设置拨币盘，控制进入分离区硬币的数量；转盘内部采用弧 形结构限制通道高度，使硬币可单个进入轨道，避免硬币卡死 情况。经对样机进行多次试验，可以看出该装置分币准确率髙，稳定性好，在公交公司、小超市等场所有较好的应用前景。另一方面，由于经济和实验室条件所限，该硬币清分机还存装置 体积大、分离轨道精度较低等问题，这也将是今后继续深入研 究的方向，以减小装置体积，提髙分币准确度。

参考文献

[1] 傅霖来.基于机器视觉的硬币识别系统研究[D].天津：天津大

学，2009.

[2] 黄敏，朱晓林，沈颖，等.硬币自动分类器的研制[J].机电产

品开发与创新，2013，26 (6) :43-45.

Design of Automatic Coin Sorting and Counting Device

YANG Yun, MA Liyun, MIAO Xinmin, CHANG Fengjin

(Department of Mining Engineering, Lvliang University, Lvliang 033001)

Abstract：In order to solve the problems of counting and arranging of coins, an automatic coin classifying and counting device was designed. Considering the different diameters of coins, the device separates coins by centrifugal force and filter track. It consists of the separation part, the filter part and the counting and arranging part. The coins dial plate is set under the coin slot to control the number of coins that enter into the separation part. The arcuate block is set inside turntable to limit the channel height and avoid stuck situation of coins. It is proved that the device has high accuracy and good stability after times of tests of the prototype. And it has a good application prospect in the place such as bus companies and small supermarkets.

Key words：

coin, classify, count, arrange