周桂洪，伍岸盈

（1.廣州廣電運通金融電子有限公司，廣州 510663；2.廣州市增城區(qū)職業(yè)技術學校，廣州 511316）

0 引言

由于中東、非洲等落后發(fā)展中國家的流通鈔質(zhì)量普遍比較差，尤其是鄒折鈔、軟綿鈔大量存在于市場上，目前我國自主研發(fā)的金融自助設備普遍存在對質(zhì)量差的流通鈔適應性差、識別率偏低的功能性問題，從而導致了我國自主研發(fā)的金融自助設備在這些國家推廣應用困難重重，在許多大型的銀行項目招標中，無法與國外同行產(chǎn)品同臺競爭，錯失商業(yè)良機[1]。如何提升自主研發(fā)的金融設備識別率，提升自助設備的品牌及商業(yè)形象，已成為目前國內(nèi)金融機具廠家所面臨的、迫切需要解決的難題，也是實現(xiàn)國產(chǎn)金融設備進一步拓展海外市場的關鍵所在。

鈔票識別模塊（NV模塊）是金融自助設備的最核心模塊，承擔著鈔票真?zhèn)蔚蔫b別，面值面向的識別，以及鈔票新舊程度清分等功能。其中鈔票通過鈔票識別模塊所生成的圖像質(zhì)量好壞，直接地決定了鈔票識別模塊的整體性能，間接地決定了金融自助設備的市場競爭力，故進一步提高或改良鈔票通過NV 模塊所生成的圖像質(zhì)量，已經(jīng)成為各個金融機具生產(chǎn)商的共同技術課題[2-3]。

本文從鈔票識別模塊的成像原理出發(fā)，通過對鈔票識別模塊的傳統(tǒng)傳輸結構進行研究，剖析其對國外鈔票適應性差的根源，并針對性地對傳統(tǒng)傳輸結構進行優(yōu)化，力求在保證新舊傳輸結構具備兼容性的前提下（目的是確保海外已銷售設備能夠便利得到硬件升級替換），解決鈔票識別模塊對國外質(zhì)量不良的流通鈔的圖像成像問題，從而提升金融自助設備的性能，為海外的市場拓展鋪平技術道路。

1 鈔票識別模塊及鈔票圖像成像原理

1.1 鈔票識別模塊

圖1 所示為鈔票識別模塊結構，鈔票識別模塊通常由4大部件構成：傳輸輪組1（第Ⅰ級傳輸輪組）由主動輪軸和從動輪組成；傳輸輪組2（第Ⅱ級傳輸輪組）由主動輪軸和從動輪組成；鈔票傳輸通道3 分上下通道，上通道布局從動輪，下通道布局主動輪軸；接觸式圖像傳感器4（CIS），在通道中上下各布局一根，用于采集鈔票的正反面圖像。

圖1 鈔票識別模塊結構

1.2 鈔票圖像成像原理

鈔票經(jīng)由傳動輪組1 輸送，通過接觸式傳感器（CIS）表面，經(jīng)CIS 掃描成像。CIS 是一種接觸式感光器件，通過對照射到掃描原稿上的反射光進行感光處理，AD轉換等步驟，完成圖像掃描輸出。

鈔票通過CIS表面時的平整度是影響CIS生成圖像質(zhì)量的主要結構因素。不平整的鈔票，導致對相同入射角度的光源反射角不一致，從而會導致從鈔票表面產(chǎn)生的反射光到CIS感光單元的距離不一致，最終導致CIS生成的圖像的灰度值存在差異性[4-5]。

2 NV 模塊傳統(tǒng)傳輸結構及其對特定鈔票適應性差原因分析

2.1 NV模塊傳統(tǒng)傳輸結構

如圖2 所示，NV 模塊的第Ⅰ級傳輸輪組、第Ⅱ級傳輸輪組均由傳動軸與從動輪組成，其中傳動軸上主動輪為普通的圓形橡膠輪。N1和N2為從動輪作用于主動輪軸上的橡膠輪的壓力，其作用力的方向為垂直于鈔票的傳輸方向。從受力分析結果可得：該相互作用力僅能為鈔票提供平行于傳輸方向的輸送動力。

圖2 NV模塊傳統(tǒng)傳輸結構

2.2 NV模塊傳統(tǒng)傳輸結構的速度匹配

如圖3 所示，v0為鈔票進入NV 識別模塊之前的通道傳輸速度，v1為鈔票進入NV 識別模塊的第Ⅰ級傳輸速度，v2為鈔票進入NV 識別模塊的第Ⅱ級傳輸速度。在NV 模塊的傳統(tǒng)傳輸結構中，為避免鈔票經(jīng)過CIS 過程所生成的圖像存在拉伸或壓縮的不良問題，v0、v1、v2三者的傳輸速度匹配關系為：v0=v1=v2。

圖3 NV模塊傳統(tǒng)傳輸速度分布

2.3 NV模塊對特定鈔票適應性差原因分析

從鈔票在上述傳統(tǒng)結構傳輸模型的受力分析結果可得：由于傳輸輪組的相互作用力是垂直于鈔票傳輸方向，故傳動輪組對鈔票僅產(chǎn)生平行于鈔票傳輸方向的輸送動力，無法實現(xiàn)對鈔票在垂直于傳輸方向的拉伸繃緊作用。

同理，從鈔票在上述傳統(tǒng)結構傳輸模型的配速分布分析結果可得：由于v0=v1=v2，鈔票在傳輸過程中，始終保持一致的速度通過CIS，理論上解決了圖像的拉升或壓縮的缺陷問題，但也因沒有速差的存在，導致鈔票在平行于傳輸方向不會被拉展繃緊。

故當鄒折鈔、波浪鈔、軟綿鈔等質(zhì)量差的特定鈔票通過NV 模塊，鈔票在垂直于鈔票傳輸方向上不會被受力展平，在平行于傳輸方向上不會被拉伸展平，從而導致質(zhì)量差的特定鈔票通過CIS 時的平整度差，進一步地導致鈔票表面的反射光源到CIS 的感光單元距離不一致，從而使通過CIS生成的鈔票圖像存在陰影或出現(xiàn)灰度值不一致的圖像質(zhì)量問題，降低識別模塊對鈔票的識別率[6-9]。

3 實現(xiàn)鈔票圖像質(zhì)量提高的NV模塊新型傳輸結構

3.1 新型傳輸結構

如圖4 所示，為改善質(zhì)量差的鈔票通過CIS 的平整度，提出了一種NV 模塊的新型傳輸結構。該新型傳輸結構的最大創(chuàng)新點在于：主動輪軸上的主動輪由普通的圓形橡膠輪為分段式斜面輪，在主動軸上的位置布局成“外八字”型（下文簡稱為“外八輪軸”）。

圖4 新型傳輸結構

3.2 NV模塊新型傳輸結構的速度匹配

如圖5 為NV 模塊新型傳輸速度分布圖，在NV 模塊新型傳輸結構中，改變了傳統(tǒng)傳輸結構的等速傳輸關系，該新型傳輸結構的速度匹配關系為：v0＜v1＜v2

圖5 NV模塊新型傳輸速度分布

該新型傳輸結構采用速差方式配速，為了消除因速差影響產(chǎn)生的圖像拉伸或壓宿問題，本文進行了大量的實驗測試，并從測試數(shù)據(jù)中進行總結，得出如下結論：只要滿足相鄰兩級速差之比小于0.05%，即：（v1-v0）/v1＜0.05%，（v2-v1）/v2＜0.05%。，NV模塊所采集到的鈔票圖像不會產(chǎn)生變形的缺陷。

該速差關系的研究，為改善特定鈔票的圖像質(zhì)量提供了數(shù)據(jù)支撐。

3.3 新型傳輸結構實現(xiàn)鈔票圖像質(zhì)量提高的原理

3.3.1 垂直于鈔票傳輸方向的自展平原理

圖6 所示為“外八式”傳輸輪組受力分析。“從動輪1”與“外八輪1”之間斜面嚙合接觸，故“從動輪1”對“外八輪軸”的“外八輪1”的正壓力N1可以分解為力FN1及NN1?！皬膭虞?”與“外八輪2”之間斜面嚙合接觸，故“從動輪2”對“外八輪軸”的“外八輪2”的正壓力N2可以分解為力FN2及NN2。

圖6 “外八式”傳輸輪組受力分析

如圖7 所示，假設“外八式橡膠輪”與鈔票之間的摩擦系數(shù)為f，在分力NN1和NN2的作用，外八輪軸為鈔票提供傳輸動力Ff=f×（NN1+NN2）。

鈔票受力圖如圖7 所示，在分力FN1和FN2的作用，鈔票沿垂直于傳輸方向受拉伸繃緊，從而實現(xiàn)鈔票在傳輸過程中，在垂直于傳輸方向被自動受力展平，從而能以最優(yōu)的平整度通過CIS，從而獲得高質(zhì)量的成型圖像[10-11]。

圖7 鈔票受力圖

3.3.2 平行于鈔票傳輸方向的自展平原理

（1） 圖8 所示為速配圖Ⅰ，當鈔票進入NV 模塊的第Ⅰ級的傳動輪組，未進入第Ⅱ級的傳動輪組時，鈔票的前端速度為v1，后端速度為v0，由于v0＜v1，所以鈔票在傳輸過程中被沿傳輸方向自動拉伸展平。

圖8 速配圖Ⅰ

（2）圖9 所示為速配圖Ⅱ，同理，當鈔票前端進入NV模塊的第Ⅱ級的傳動輪組，而后端依然在第Ⅰ級的傳動輪組時，鈔票的前端速度為v2，后端速度為v1，由于v1＜v2，所以鈔票在傳輸過程中被沿傳輸方向自動拉伸，保持展平姿態(tài)通過CIS。

圖9 速配圖Ⅱ

3.3.3 鈔票成像質(zhì)量提高原理總結

如上分析可得：鈔票通過NV 模塊的新型傳輸結構過程中，因“外八輪軸”的分力作用，鈔票在垂直于傳輸方向能自動受力拉伸，實現(xiàn)垂直于傳輸方向的自動展平，而在傳輸方向上，因為存在各級速差的作用，在傳輸方向上也會被速差自動拉伸繃緊，從而實現(xiàn)了整張鈔票的展平，使得鈔票（尤其是鄒折鈔、軟綿鈔等差質(zhì)量鈔票）能以最優(yōu)的平面度姿態(tài)通過CIS表面，被CIS采集到高質(zhì)量的鈔票圖像。

4 NV識別模塊新型傳輸結構的技術效果

NV識別模塊采用新型結構傳輸，其技術效果主要體現(xiàn)如下3 點：（1）新型傳輸結構能在空間上與傳統(tǒng)傳輸結構兼容，即新舊傳輸結構的NV 模塊可以實現(xiàn)無縫對接、無縫替換，可實現(xiàn)市場存量的舊設備升級改造的便利性、低成本性；（2）新型傳輸結構的“外八輪軸”，可實現(xiàn)鈔票在傳輸方向及垂直于傳輸方向均被最大限度地拉伸展平，提高鈔票通過CIS 的平整度，從而提高鈔票的成像質(zhì)量，提升鈔票識別模塊（NV）的識別能力及識別率；（3）新型傳輸結構通過提高鈔票圖像成像質(zhì)量，提升鈔票識別模塊的性能，從而提升國產(chǎn)金融設備的競爭力，進一步推動國產(chǎn)金融設備推展海外市場[12]。

5 結束語

本文簡述了NV 識別模塊傳統(tǒng)傳動布局方式及其對特定鈔票存在的成像弊端，創(chuàng)新地提出了一種能提高鈔票圖像成像質(zhì)量的傳輸結構。該方案通過優(yōu)化NV 識別模塊的傳輸主動輪結構方式及改變各級傳輸輪組的配速關系，實現(xiàn)鈔票通過NV 模塊過程中自動被展平，有效地提高鈔票的平整度，從而極大地提高鈔票（尤其是軟綿鈔、鄒折鈔、波浪鈔等特定鈔票）的圖像質(zhì)量，實現(xiàn)提升NV 識別模塊對鈔票的識別能力及識別率，解決了國產(chǎn)金融自助設備生在海外市場拓展過程中所遇到的對特定鈔票適應性差的問題困擾，為國產(chǎn)金融自助設備進一步拓展海外市場掃除了技術上的障礙。