卧式辨伪点钞机的小型化和改进*

刘庆东

(广州工程技术职业学院机电工程系，广东广州 510075)

0 引言

虽然全世界一直都在大力推广电子货币以减少钞票的发行量，但是由于我国的国情以及传统习惯，很多人仍然习惯使用现金进行交易，使我国成为使用现金量最大的国家。各行各业特别是银行出纳柜台现金处理工作繁重，点钞机成为不可缺少的设备。点钞机集计数和辨伪于一身，国家标准要求以每秒最低15张的速度对钞票进行清点、辨伪，通常还具有自动开停机、预置数、防双张、防粘张和防夹张等辅助功能。常用的辨伪手段有荧光识别、磁性分析、红外穿透三种方式。随着印刷技术、复印技术和电子扫描技术的发展，伪钞的制造水平越来越高，必须不断提高点钞机的辨伪性能［1］。

1 存在的问题

按照钞票的运动轨迹不同，点钞机分为立式点钞机和卧式点钞机。

国外主要使用立式点钞机。立式点钞机以英国的得利来(DeLaRue)、日本的光荣公司(Glory)为代表，采用底出钞间歇分张、叶轮接钞的方式，优点是外形美观，长、宽尺寸小;缺点是对钞票的质量要求较高，要求钞票至少有七成以上的崭新程度而且平整，否则钞票很难分张，同时钞票堆砌也不整齐。以前，由于人民币残、旧钞比较多，导致立式点钞机一直难以进入中国市场。近年来，随着国家定期将残、旧钞回收，以及越来越多的人习惯用钱包装钱，使流通的人民币质量大大提高，立式点钞机随之逐渐进入国内市场，占有越来越大的市场份额。

国内主要使用卧式点钞机。卧式点钞机采用面出钞连续分张的方式，没有接钞叶轮取而代之的是橡胶输送带和钞票整理机构，优点是对钞票的新旧和平整度要求不高，钞票堆砌整齐，这也是卧式点钞机目前仍然在市场占主导地位的原因;缺点是外形不够美观，长度尺寸大。由于卧式点钞机占地面积较大，在银行工作台摆放不便，现在的卧式点钞机多用叶轮机构代替了橡胶输送带和钞票整理机构，使卧式点钞机的长度减小，从而占地面积也得以减小。

卧式点钞机普遍存在以下问题:①目前，卧式点钞机相对于立式点钞机存在占地面积大的缺点，随着银行储蓄所办公台面摆放的设备种类越来越多，对点钞机提出小型化要求;②由于银行点钞工作量大，导致捻钞胶圈、阻力橡皮磨损较快，每隔一段时间就需调整或更换，否则点钞机会出现计数不准、重张等故障，更换捻钞胶圈、阻力橡皮需要专业技术人员，在储蓄所没有专业技术人员的条件下，要求更换捻钞胶圈、阻力橡皮必须简单、方便;③假钞的制作水平越来越高，迫切要求提高辨伪水平和减少误报率。

2 小型化设计方案

长期以来，各点钞机生产厂家都致力于点钞机的小型化。由于受到钞票长度尺寸的限制，点钞机的宽度尺寸无法减小，点钞机的小型化只能减小长度和高度尺寸。

卧式点钞机的体积难以减小的主要原因是点钞机的主电机(单相异步电动机，型号YYD－40A－4)体积太大。卧式点钞机一直使用交流电机作为动力，沿用至今。立式点钞机则一直使用直流电机作为动力，直流电机的体积比交流电机小得多，这也是立式点钞机比卧式点钞机小的原因之一。设想以直流电机(24 V)代替交流电机作为卧式点钞机的动力，配合开关电源，可以达到小型化的效果。

经过实验，电机直径由90 mm减小为40 mm，再将叶轮直径由99 mm改为80 mm，卧式点钞机的长度由323 mm减小为298 mm，高度由193 mm减小为138 mm，大大减小了卧式点钞机体积和重量。

3 结构部分改进

所设计的点钞机由捻钞、出钞、接钞、传动、机架和电子电路等六部分组成(如图1所示)。

图1 卧式点钞机结构简图

3．1 捻钞部分改进

捻钞部分主要由滑钞板、送钞舌、阻力橡皮、落钞板、调节螺丝、捻钞胶圈等组成。将要清点的钞票逐张捻出是保证计数准确的前提。卧式点钞机采用面出钞连续分张的方法:捻钞胶圈捻走处于表面的一张钞票，下面的钞票被阻力橡皮粘住，使表面的钞票与下面的钞票分开，实现分张，由于出钞胶轮的线速度是捻钞胶轮的2倍，因此相邻的两张钞票之间被拉开一定的距离，为钞票计数和辨伪提供必要的条件。这个过程不断重复进行，直到捻完最后一张钞票。

由于更换麻烦，做为易损件的捻钞胶圈和阻力橡皮的磨损一直是困扰使用的两大难题，要解决这个问题，有两种方法:①提高使用寿命;②更换方便。

旧落钞板组件的结构如图2所示。

图2 旧落钞板结构图

旧落钞板组件阻力橡皮是用螺钉和阻力橡皮夹板固定，更换时需先拆掉滑钞板再拆掉阻力橡皮夹板，不仅拆装麻烦，而且装好后需要调整阻力橡皮和滑钞舌的位置，还要调捻钞力(大约0．5 kg)，既费时间，还需要一定的技术。新落钞板组件的结构如图3。

图3 新落钞板组件

阻力橡皮靠扭簧产生的作用力由滑钞板和送钞舌压住，阻力橡皮的位置由托钞板上的沟槽确定。更换阻力橡皮只需要用手压住滑钞板后端即可，非常方便。增加捻钞胶圈的耐磨性，可以通过加大外径和在外圆中间开一圈凹槽，避免捻钞胶圈和钞票之间主要是尖角处接触导致捻钞胶圈不耐磨，来提高捻钞胶圈的耐磨性;并将捻钞胶圈轴向截面改为锯齿形，使胶圈齿面和钞票的接触面加大，提高捻钞胶圈齿面对钞票的附着力。

3．2 出钞部份的改进

主要由出钞胶轮、出钞对转轮组成。其作用是出钞胶圈以捻钞胶圈两倍的线速度把连续送过来先到的钞票与后面的钞票分开一定的距离，送往计数器与检测传感器进行计数和辨伪。

钞票离开捻钞胶圈进入出钞胶圈。TD系列点钞机由于捻钞轴与出钞轴之间的距离(60 mm)小于被清点钞票的宽度(最大77 mm)，钞票的剩余宽度会导致捻钞胶圈与钞票间的相对摩擦，降低捻钞胶圈的使用寿命。可采用加大点钞机出钞轴与捻钞轴之间距离的方式(出钞轴与捻钞轴之间距离增大为80 mm)来避免这一摩擦现象的发生。由于捻钞轴与出钞轴之间的距离加宽，为了确保钞票从捻钞轮顺利运动到出钞轮，可增加一对过轮，过轮外缘的线速度等于捻钞胶圈外缘的线速度，出钞胶圈外缘的线速度是捻钞胶圈外缘线速度的两倍。当出钞胶圈外缘捻到钞票后，钞票即以原来速度的两倍运动，这样就将捻钞胶圈的磨损转移到过轮上，而过轮采用耐磨材料制造，实践证明，捻钞胶圈的使用寿命提高了几倍。

虽然增加一对过轮可以提高捻钞胶圈的使用寿命，但随之带来的问题是成本增加，结构复杂，维修不方便，且增加了点钞机的长度尺寸。在不增加一对过轮的情况下，可采用在捻钞轴上装一个超越离合器(俗称单向轴承)，同样可起到相同的作用，原理如下:单向轴承装在捻钞传动轮内，可以相对于捻钞轴逆时针转动。捻钞时，捻钞传动轮顺时针转动，单向轴承不转动，起传递动力的作用，当钞票去到出钞胶轮时，即以两倍于原来的速度运动，在钞票的拖动下，由于单向轴承的作用，捻钞胶圈外缘以和钞票相同的速度运动，钞票和捻钞胶圈间没有相对滑动，因而可延长捻钞胶圈的使用寿命(如图4所示)。

4 辨伪部分改进

辨伪是通过检测人民币的固有特性来分辨真假。

4．1 磁性检测

磁性检测的工作原理是利用大面额真钞(10、20、50、100元)的某些部位是用磁性油墨印刷，通过一组磁头对运动钞票进行磁性检测，通过电路对磁性进行分析辨别钞票真假［2］。

图4 点钞机传动图

(1)检测新版人民币金属丝磁性。根据在示波器下的观测，金属丝的磁性是很有规律的矩形波，且量值也很准确，10、20、50、100元人民币的矩形波规律(脉冲编码)是不一样的(不同面值的欧元其矩形波的规律是一样的)，由于不容易仿制，在磁性检测中利用这个特性，可大大提高辨伪水平。目前水平停留在检测有无矩形波，如检测矩形波的规律(脉冲编码)则要求磁信号的采集要完整，由于在点钞机上钞票的运行速度较快，磁信号容易失真，在单张检测比较容易做到。

(2)检测新版人民币横号码磁性。目前水平停留在检测有无磁性。由于横号码是带有一定磁性的数字，如对横号码的磁性数量和大小进行检测，辨伪水平可大大提高。

4．2 图像识别

近年来，用传统的荧光、磁性、红外三种方法辨别变造币遇到了极大的困难，迫切需要开发新的辨伪手段。采用多谱光学和数字图像处理［3］，即采用CMOS摄像头的数字图像鉴伪，可以在传统机读信号被仿冒和克隆的情况下，充分利用隐含在纸基和图案中的其他防伪特征，把真伪鉴别建立在“以真辨假”的基础之上。要求在点验钞票的过程中采集和识别每张钞票的冠字号码。由于采集和识别冠字号码的功能得以在点钞机上实现，就有了技术上可阅读的ID码，从而使现钞货币流进入物联网进行实时动态监管成为可能。点钞机转变为从简单的点验钞票到金融物联网的界面设备，从低技术含量、低价位的一般机具到高技术含量、价位适度的智能机具。

5 结语

实践证明，经过改进后点钞机的体积减小，捻钞胶圈的寿命提高了数倍，阻力橡皮更换简单、方便，一

图8 活塞杆实际响应速度

图9 液压缸大腔压力和液压泵出口压力

4 结语

介绍了超越负载下负载口独立控制系统的组成，分别设计了对应工况的控制策略和控制器，给出了压力流量复合控制方法，并建立了系统的AMESim与MATLAB的联合仿真模型，仿真结果表明，该系统具有更快的响应速度，在超越工况下具有更好的速度稳定性。

［1］ 李鄂民．超越负载的液压平衡方法［J］．机床与液压，2005(12):107－108．

［2］ 王子坡．高空作业车臂架变幅下降时的平稳性研究［D］．长沙:中南大学，2013．

［3］ 刘帮才．超越负载工况下轮式起重机起升系统特性研究［D］．长春:吉林大学，2012．

［4］ Andersen TO，MnzerM E，Hanse M R．Evaluation of control strategies for separatemeter－in separatemeter－outhydraulic boom actuation inmobileapplications［C］∥The17th International Conference on Hydraulic and Pneumatics．Ostrava，Czech Republic:［s．n．］，2001，1:475－450．

［5］ 熊 翔，朱建新，杨 翔，等．基于双阀芯的液压控制系统在挖掘机上的应用［J］．建筑机械，2008(1):102－105．

［6］ 顾临怡，王庆丰．采用计算流量反馈的流量控制方法及特性研究［J］．机械工程学报，1999，35(4):96－98．

［7］ 刘英杰，徐 兵，杨华勇，等．电液比例负载敏感负载口独立控制系统仿真研究．第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集［C］．北京:浙江大学流体传动级控制国家重点实验室，2008．