一种带实时制卡功能的卡片乱序发放模块设计

孙 欣，徐春海，易志军

(湖南长城信息金融设备有限责任公司，湖南 长沙 410000)

0 引言

目前，全国各大银行智能网点新卡开户办理已基本实现预制卡自助设备领取，相关业务的离柜化使银行效率不断提升，释放了巨大的柜面压力[1]。但预制卡类产品领取机无法覆盖银行全业务的卡片领取和卡片管理需求，网点仍有关键少数业务未能向自助渠道迁移，如信用卡办理、社保卡领取以及“换卡保号”、吞没卡管理等，仍需设立专人专岗处理，造成网点柜员浪费。尤其是信用卡办理主要采用集中管理作业模式，正常流程需一至两周时间才能完成进件审核、制卡邮寄[2]，该方式管理复杂，人员找卡工作量大，客户需要前往指定网点的人工柜台领卡，无法满足银行和客户领取业务的低成本和便捷性需求。为将柜面业务离柜化进程进行到底，需开发一种集实时制卡和乱序发放于一体的全新智能自助设备，替代现有预制卡类产品发放设备，在自助渠道完成信用卡实时制卡发放、社保卡等卡种指定卡号发放以及旧卡或遗失卡“换卡不换号”补办等业务办理。

1 带实时制卡功能的卡片乱序发放模块工作原理

图1为带实时制卡功能的卡片乱序发放模块总体结构示意图。该设备主要包括发卡模组1、卡片传送模组2、卡库接送卡模组3、乱序卡库模组4、读卡器5、制卡机6、销毁模块7和回收箱8以及控制各模块协调工作的控制系统。发卡模组主要完成卡片存储和发放；卡片传送模组主要完成不同位置的卡片搬运；乱序卡库主要进行卡片暂存和发放；读卡器进行卡片信息的读写；制卡机进行新卡片的卡号、DIY信息的制作；而销毁模块进行旧卡销毁；回收箱用于回收卡片存储。

1-发卡模组；2-卡片传送模组；3-卡库接送卡模组；4-乱序卡库模组；5-读卡器；6-制卡机；7-销毁模块；8-回收箱

发卡机构和发卡模组结构原理如图2所示，存储箱2内存放的卡片被发卡卡钩1推送至卡片传送模组中，每个发卡模块设有一个独立的发卡机构和两个独立的卡片存储箱，用于收纳介质，卡片尺寸为(长×宽×厚)：85.6 mm×54 mm×(0.7～1.2)mm。存储箱前后方向放置，发卡机构上设有上下浮动的可以将存储箱内卡片推出的卡钩，前后放置的存储箱存在一定高度差，而卡钩前后移动的同时又可以上下浮动，这样可以实现前后任一个存储箱发卡，而不必将前面的存储箱发放完毕后才能发放后面存储箱的卡片。

1-发卡卡钩；2-存储箱

图3为卡片传送模组及搬运小车示意图。存储箱的卡片被发放到卡片传送模组中后，卡片传送模组可以把卡片传送至乱序卡库、读卡器、回收箱、制卡模块或销毁模块等任意一个位置。卡片传送模组的特征为在两侧布置两组同步带，同时由步进电机带动横梁支架升降，而位于图3中横梁上的搬运小车1可以在横梁上左右移动，且搬运小车自带的搓卡轮2通过不同方向的转动可以将卡片3前后移动，最终实现卡片三个自由度上的搬运[3]。通过位于卡片传送模组底部及横梁一侧的零位传感器4实现搬运小车零位基准准确定位[4]。

1-搬运小车；2-搓卡轮；3-卡片；4-零位传感器

在设备底部设有两个回收箱，可以回收客户旧卡或制卡失败的卡片，同时还可以批量清理卡库内的卡片，对这些卡片进行批量回收或清点处理，而制卡模块可以满足银行不同卡面版式的需求，真正做到全方位无限制的卡片以旧换新和DIY制卡，以提升客户体验。此外，销毁卡单元可以对客户旧卡在业务办理现场销毁，从而提升旧卡管理安全性。

2 乱序卡库工作原理

乱序卡库设有3个同心布置的存卡盘，且各存卡单元即存卡槽以卡盘轴心为中心等距阵列布置，3个存卡盘固定为一体绕圆盘中心转动。在卡库最外圈设有如图4所示的齿轮1，背部设有零位特征2，以精确定位卡库初始位置，同时后支撑板4上卡槽背部设有3组卡片有无检测和一个卡库零位传感器组件3[5]，圆盘以零位特征为起点位置，标定每个圆盘的暂存槽。因此每个存卡单元就建立了唯一位置坐标，只要存卡盘转动对应的角度，配合卡片传送模组的运动，就可以实现卡片在卡库内的定位和取放，卡库在转动的同时检测卡槽内卡片有无，进行卡库盘点。从内至外，3个存卡盘分别设有75、160和225个存卡槽，卡库共计有460张的存储容量。

1-齿轮；2-卡库零位特征；3-卡片有无检测及卡库零位传感器组件；4-后支撑板

固定在卡库后支撑板上的3个卡库接送卡模组如图5所示，搓卡轮1是扇形结构，在复位时，搓卡轮处于避位位置，与卡槽内卡片不干涉，当需要把卡片发出或搓进卡槽时，搓卡轮按照对应的转向转动，扇形特征会和卡片2侧片干涉，而卡片另一侧有乱序卡库的卡槽限位，由扇形特征变形产生的摩擦力会带动卡片进出卡槽，同时升降小车配合搓卡轮同步运动，最终实现卡片在卡槽内的取放。

1-扇形搓卡轮；2-卡片

卡片在发到卡库前先被发至读卡器内读取卡片信息，再被存放到某一位置卡槽内，设备后台记录卡片信息和对应的卡槽位置信息，这样卡片位置就和卡号信息关联起来，当需要发放该卡号卡片时，到对应卡槽位置取卡即可。

3 时序控制逻辑及关键零部件的选型

本设计采用核心微控制器STM32作为主控制器，通过硬件电路的设计以及相应软件程序的编写实现卡片存取、卡片和执行机构位置检测、设备状态监测功能，通过上位机与模块的控制微机之间相互通讯，控制微机对模块各部件发出指令并通过电机执行对应动作[6]，模块各功能部件通过传感器给微机提供信号反馈，从而形成闭环控制，使设备更精准和智能。

模块传感器的布置分为三类：一类是用于获取升降机构、搬运小车、卡钩等部件位置的位置传感器；第二类是监控卡片是否发完或回收箱满，及储存箱是否放置到位的状态传感器；第三类为检测卡槽内卡片有无的传感器，因为是检测0.7 mm～1.2 mm卡片厚度特征以判断卡片有无，要求该传感器具有更高的检测精度和灵敏度。

本模块使用型号为STM32F103VCT6的MCU作为主控制器，该MCU运行速度快，数字I/O端口驱动能力强，可靠性高，且具备在线编程功能；它使用JTAG接口进行固件代码调试；支持远程在线升级固件功能，方便后台系统更新设备固件版本。开发了人机交互接口，用拨码开关和LED数码管配合进行单步测试，以验证各部件功能，并通过数码管显示当前设备状态，提高了设备维护检修效率。步进电机驱动采用A4982SLP驱动芯片；检测卡槽内卡片有无的传感器选用新光电子KR1226型光电传感器，用于检测位置的传感器采用韩国光电子SG243型号传感器，而用于检测回收箱满等状态的传感器使用对射传感器，发射端和接收端分别选用VISHAY品牌的TSML1020和TEMD1020型号传感器。设备使用RS232串口与上位机通讯，控制设备实现发卡、搬运、从卡库取放卡、回收等执行动作，并通过指示灯反映是否有故障。系统应用程序采用VC6.0编写。

4 结束语

本技术旨在解决信用卡、社保卡实时制卡以及换卡保号和指定卡号发放时存在的办理及领取过程复杂、占用时间长、柜台效率低以及只能顺序发放等问题，设计了一种可以带实时制卡功能的卡片乱序发放模块，并对其工作原理进行了介绍。该模块基于高度集成化的模块设计，综合运用直线运动、旋转运动机构，同时使用传感器检测定位控制技术，实现了卡片乱序发放及实时制卡，丰富了银行自助设备的应用场景。本技术还能应用于网点存量卡片的查找、保管、盘点、记账。将原有人工处理的存量卡片管理工作迁移至自动化和客户自助化处理，解决了柜员对于存量卡片的管理工作。通过投放该设备能有效降低银行对于指定卡片的发卡成本，解决了客户领卡业务流程复杂等问题。还可推广至其他智能自助领域，诸如身份证补办、港澳通行证的领取等。