公交车投币箱钱币的分类与整理

公交车投币箱钱币的分类与整理
熊玉仲;汤瑞清;杨刚;向治强
【摘要】公交车钱币的分类整理还存在很多问题,不能达到人工智能的要求.为减轻公交车投币箱中的钱币的分类与整理的工作量,文中对公交车投币箱进行改进、创新,来实现对钱币的分类与整理.
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2016(000)012
【总页数】3页(P115-117)
【关键词】公交车;投币箱;钱币;分类整理
【作者】熊玉仲;汤瑞清;杨刚;向治强
【作者单位】四川文理学院智能制造学院,四川达州635000;四川文理学院智能制造学院,四川达州635000;四川文理学院智能制造学院,四川达州635000;四川文理学院智能制造学院,四川达州635000
【正文语种】中文
【中图分类】TH122
随着社会的发展，无人售票的公交车成为了主流，因而各种类型的公交车投币整理计数系统也应运而生。

就其现状来说，一般情况下，公交车总站进行纸币和硬币的分离、分类计数、整理等都是采用人工清点的方式，因而工作效率低下且人力成本高。

因此，为完成钱币的清点工作，公交公司每年都需要耗费大量的人力、财力[1-2],而且效果并不令人满意。

如何使公交车投币箱完成分类整理钱币便成了核心
问题。

现行的无人投币系统存在着难以收集钱币，难以对投入钱币的币值自动进行识别和累计等功能。

纸币、硬币分类机不能安装在公交车投币箱的主要原因有：体积大；工作电压不在安全范围内；分币量不是过大就是过小；结构复杂、成本高[3]。

本文就这些问题对公交车投币箱进行了改进、创新。

公交车投币箱要对硬币与纸币进行分类整理，就必须先对硬币与纸币进行分离。

如若设计分离装置来实现分离，则会增加下一步分类与整理的难度与成本，因此该公交车投币箱直接分别开设硬币投币口和纸币投币口（如图1），实现对纸币与硬币的分离。

硬币投币口连接着一个滑槽对硬币进行分类整理。

纸币从纸币口投入后进入箱体内的纸币分类装置进行分类整理。

2.1 硬币分类原理
硬币分类的原理主要有三种：一是采用离心力，让硬币落在快速转动的转盘上，使硬币飞离出转盘后进行分类；二是在滑槽上按各类硬币直径大小来开孔，利用硬币的重力和直径大小的不同而使其掉入不同的卡槽内实现分类；三是采用振动分类，根据硬币不同的直径，让硬币落在振动盘上掉入不同的孔径进行分类[4-5]。

2.2 设计思路
硬币分类如果采用离心力分类，其消耗的电能多，不节能；如果采用振动分类[4]，速度慢。

于是我们决定采用滑槽对硬币进行分类，这样的装置结构简单，成本也低。

该装置的工作原理主要是根据不同面值硬币具有不同的直径大小来区分的，我国自2000年发行的第五版硬币的主要尺寸如表1所示。

工作时硬币逐个从硬币投币口投入，硬币以一定的运动速度进入滑槽，不同面值的硬币因为直径不同而分别落入一元、五角、一角的开口，从而掉入硬币收纳装置中。

在收纳装置处安装有光电计数器，以实现硬币的计数功能。

2.3 硬币分类装置
硬币分类装置是根据硬币的直径和厚度来设计的。

将公交车硬币口宽度设计成只比
一元硬币厚度值大一点，因此硬币只能单颗投入，同时防止了卡币问题。

将滑槽的宽度设计成与投币口宽度一样，深度比一元硬币直径大小稍大点，滑槽末端底部根据一角、五角、一元硬币直径大小依次开口，为保证硬币能准确掉入各自的开口，可让每个开口大小略大于各类硬币直径[7]。

由于假币直径大小一般比五角大，比
一元小。

所以在滑槽一元开口与五角开口之间开一个假币口，大小比一元的稍小，比五角稍大，以此来淘汰假币（如图2）。

2.4 计数装置
当硬币从开口处落入收纳装置时，在此处可进行硬币的计数。

在该开口下方安装光电计数器来对硬币进行计数。

光电计数器是通过发射和接收红外线信号来进行计数的。

该计数器有两种形式，一种是直射式，另一种是反射式。

直射式是在流水线两边分别安装发射器和接收器两个装置。

当两装置之间没有阻挡物时，接收器接收到由发射器发射的红外线，再经过反相处理后使其没有信号输出。

当有阻挡物经过时，接收器因阻挡物挡住光路而不能接收到红外线信号，从而产生一个脉冲信号使运算累加器进行计数；反射式是在流水线一边安装一个发射和接收同体的装置。

当流水线上没有阻挡物时，由发射器发出的红外线直接射出而没有反射，接收器因没有接收到反射回来的红外线信号使其没有信号输出。

当有阻挡物经过时，接收器接收到由发射器发出并反射得到的红外线信号，从而产生一个脉冲信号使运算累加器进行计数[8-10]。

3.1 纸币识别原理
为了能准确快速地识别纸币，在识别纸币之前需对其进行必要的预处理[11]。

首先进行图像边界及中心点的确定和图像倾斜度的校正。

图像边界的求取是采用从扫描得到的整个图像的边界向内选取，然后在纸币图像边界上确定一些点，再对这些点进行直线拟合，最终确定纸币的4个边界的方法。

把4个边界点进行交叉连线得
到一个交叉点，图像的中心点即为该交叉点。

把纸币图像的边界与扫描得到的图像
的边界之间形成的夹角称为倾斜角[12]。

我们把倾斜角大于l7°的纸币视为不可识
别类纸币。

纸币的宽度和长度也就能够根据图像的边界、中心点和倾斜角准确地计算出来，最终便可根据纸币尺寸（如表2所示）识别出纸币的面额。

其次对于那
些长度和宽度差异较小的人民币，则把图像的区域特征进行提取加以区分比较，判别面值[13]。

每种纸币投入时可以有A向、B向、C向、D向四种方向（如图3所示），因此将各类面额的纸币进行四种方向的图像特征提取。

若要想根据纸币区域特征判断出纸币面额，还得让纸币的面额与图像特征对应起来[14-15]。

当纸币通
过纸币识别仪时，对纸币进行扫描，采集纸币的图像特征，再与图像库中的图像进行对比，判断出面额。

为了能快速准确地识别出纸币面额，本装置将同时整合两种方法进行识别。

3.2 纸币分类装置
纸币分类装置如图4所示，单张纸币从纸币入口投入，通过滚轮使纸币被卷入，
同时实现对纸币的碾平作用。

在这里我们安装有纸币面额识别装置，辨别出纸币面值。

单片机再根据识别出的面值的不同控制转板拨动到不同的位置，对纸币进行导向，之后纸币便通过转板的转向的不同使不同面值的纸币进入不同的入口，掉入不同的纸币箱里面，以此实现对纸币的分类。

如若纸币不能被识别，则滚轮立即反转，使纸币从入口退出。

在纸币箱的入口处安装有光电计数器，实现对纸币进行计数。

当每次有纸币进入纸币箱都会将投入的币值显示在显示屏上。

本文介绍改进后的投币箱的基本原理与工作流程。

本投币箱装置结构简单，成本低，节省了人力物力的耗费，实现了硬币纸币的分类整理以及计数等。

该装置完善了现有公交车投币箱的不足之处，能适应国家的经济发展，使公交钱币分类智能化，提高工作效率。

本文还存在一些不足，需在新的实践应用中找到问题，在实践中改善不足。

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