陳林+付宇澤+朱文濤

【摘 要】針對目前硬幣包裝機(jī)使用成本高等情況，設(shè)計(jì)了一種將硬幣整理、包裝、清點(diǎn)于一體的低成本硬幣包裝機(jī)。該機(jī)器包括控制部分、送料部分、訂裝部分、外殼部分。控制部分控制送料部分中硬幣的運(yùn)送任務(wù)和訂裝部分中硬幣的訂裝任務(wù)。該機(jī)器降低了人工成本，提高了包裝效率，同時(shí)，可降低硬幣包裝機(jī)使用價(jià)格，提高硬幣包裝機(jī)的市場應(yīng)用率。

【關(guān)鍵詞】包裝機(jī)；硬幣包裝；硬幣清點(diǎn)；控制系統(tǒng)

1.引言

在大中型城市，硬幣使用廣泛且使用量巨大，硬幣包裝也成為研究熱點(diǎn)。目前硬幣包裝方式有機(jī)器包裝和人工包裝兩種方式，但目前硬幣包裝機(jī)大多價(jià)格高昂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人工包裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力。高價(jià)格極大地限制了硬幣包裝機(jī)的市場使用率，一般企業(yè)、學(xué)校、公司不愿意花高成本去使用這種硬幣包裝機(jī)，而人工包裝又帶來人工成本和時(shí)間成本的問題。大多包裝機(jī)采用紙張包卷硬幣實(shí)現(xiàn)包裝目的，而紙張包卷結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。從降低使用成本的角度出發(fā)，采用訂裝的方式，利用訂書機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)硬幣訂裝的目的，低成本的解決硬幣包裝問題，提高包裝機(jī)市場應(yīng)用率。

2.包裝機(jī)結(jié)構(gòu)

基于Arduino控制的新型硬幣包裝機(jī)由控制部分、送料部分、訂裝部分、外殼部分組成。

3.實(shí)施過程

3.1 硬幣送入

當(dāng)使用者需要使用本包裝機(jī)時(shí)，打開機(jī)器總開關(guān)，控制送料部分的步進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)同步帶轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)幣訂裝盒移動(dòng)出來，即從初始位置移動(dòng)到中轉(zhuǎn)位置。當(dāng)硬幣訂裝盒傳送至硬幣訂裝盒前限位開關(guān)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)使用者右手將一張包裝紙的中部放在硬幣訂裝盒上，左手從清點(diǎn)硬幣盒拿出小格里的十枚硬幣，豎直放入硬幣訂裝盒，共放入五十枚硬幣，同時(shí)將包裝紙壓入硬幣訂裝盒上，整理好包裝紙狀態(tài)，以便訂裝任務(wù)順利完成。按下工作開關(guān)，控制步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，硬幣訂裝盒在帶傳動(dòng)作用下進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部，回到初始位置。至此，送料部分硬幣送入任務(wù)完成。

3.2 訂裝

當(dāng)裝好硬幣和包裝紙的硬幣訂裝盒回到初始位置時(shí)，會(huì)碰撞到位于初始位置的硬幣訂裝盒后限位開關(guān)，兩個(gè)推桿電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，向前推動(dòng)訂裝部分的推壓板和承壓板相向運(yùn)動(dòng)，推壓板通過彈簧間接推動(dòng)中間板，當(dāng)中間板和承壓板推合到一起后，包裝紙上端和側(cè)端開口在兩板的壓合作用下對合到一起，此時(shí)，推壓板繼續(xù)向前推壓，壓縮彈簧，并推壓訂裝出針結(jié)構(gòu)出針，和設(shè)在承壓板上的訂裝底座一起訂合包裝紙的兩端和側(cè)端。至此，訂裝部分硬幣訂裝任務(wù)完成。

3.3 硬幣送出

當(dāng)訂裝完成時(shí)，兩推桿電機(jī)在接收到Arduino給出的反轉(zhuǎn)信號下相背運(yùn)動(dòng)至自身原始的鎖定點(diǎn)而停止，推桿電機(jī)也帶動(dòng)所有訂裝結(jié)構(gòu)回到原始位置，等待下一次訂裝指令；步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)同步帶轉(zhuǎn)動(dòng)，硬幣訂裝盒在帶傳動(dòng)作用下從機(jī)器內(nèi)部移動(dòng)出來，到達(dá)硬幣訂裝盒前限位開關(guān)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)使用者將包裝好的硬幣放入指定的包裝好的硬幣收納盒。至此，送料部分硬幣送出任務(wù)完成。

3.4 計(jì)數(shù)

包裝機(jī)每次包裝的硬幣數(shù)目是50枚，每次執(zhí)行訂裝任務(wù)會(huì)使訂裝完成檢測開關(guān)工作一次，Arduino控制模塊接收到訂裝完成檢測開關(guān)的計(jì)數(shù)信號，通過記錄其工作次數(shù)和利用換算公式：包裝硬幣總數(shù)=50枚x工作次數(shù)，來計(jì)算硬幣包裝總數(shù)量。同時(shí)，Arduino控制模塊將包裝機(jī)包裝過的硬幣包數(shù)和硬幣總數(shù)等信息實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，供使用者知曉。至此，計(jì)數(shù)任務(wù)完成。

一個(gè)包裝周期完成后，當(dāng)使用者需要繼續(xù)進(jìn)行包裝工作時(shí)，只需要重復(fù)上述工作流程。若使用者完成了包裝工作，只需要按下總開關(guān)，Arduino控制模塊接收到信號后，發(fā)出兩個(gè)指令：一是讓總開關(guān)顯示燈熄滅，二是讓步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，硬幣訂裝盒在帶傳動(dòng)作用下進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部，回到初始位置。當(dāng)空載的硬幣訂裝盒回到初始位置時(shí)，會(huì)碰撞到位于初始位置的硬幣訂裝盒后限位開關(guān)，此開關(guān)反饋信號給Arduino控制模塊，控制模塊發(fā)出指令，讓步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。至此，整個(gè)機(jī)器復(fù)位，結(jié)束工作。

作者簡介：

陳林：（1996.03-），男，漢，湖南常德人，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)14級本科生。

付宇澤：（1998.08-），男，滿，黑龍江哈爾濱人，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)16級本科生。

朱文濤：（1997.01-），男，漢，甘肅金昌人，上海電機(jī)學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)15級本科生。

黃黎銘：（1998.08-），男，漢，上海崇明人，上海電機(jī)學(xué)院材料成型及控制工程 16 級本科生。

鐘力：（1963.03-），女，漢，遼寧開原人，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院副教授。endprint