CN102129577B - 一种基于射频识别的全自动收卡机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于射频识别的全自动收卡机及其控制方法，本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。

Description

一种基于射频识别的全自动收卡机及其控制方法

技术领域

本发明涉及到一种全自动收卡机及其控制方法，具体讲是一种基于射频识别技术的收卡机，采用射频卡来记录车辆信息。

背景技术

在高速公路和停车场入口和出口处，随着无人值守自动收发卡机普及，会逐步的取代人工发卡，因为此产品能够替代人工收发卡，可为高速公路营运商节约大量运营成本，所以在未来的十年内，随着无人值守自动收发卡机的功能不断完善，性能不断提高，随着人们的生活水平提高，汽车的使用越来越普及，人工费用越来越高，高速公路的里程增加，城市停车场兴建，无人值守自动收发卡机在高速公路和停车场，同时在地铁，城市交通等领域会有很大的市场。随着人们的生活水平提高，汽车的使用越来越普及，及对通行要求的提高和科学技术的提高，高速公路方面正在推广使用RFID射频卡的不停车收费系统。目前使用的无人值守自动收卡机，它只能收取和管理非接触式IC卡，但是在以往的经验来看，大量的IC卡在发放过程或回收过程中出现的卡机情况严重，浪费了大量资金和时间对机器进行维护；由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败；甚至人们粗暴拔插、或非卡物质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良等故障。除此之外，现有技术中所使用的发卡装置中，由于提升机构和储卡装置是分离的，设置在储卡装置内的托卡装置通过滑轮组件在提升机构与储卡装置之间上下活动，其结构为一悬臂结构，此结构就造成托卡板多发生后部下垂现象，对装置造成一定的损伤。现有技术，到目前为止还不能很好的解决上述问题，给工作中带来很大麻烦。

发明内容

本发明为解决托卡机构的稳定性、减少托卡机构损伤以及由于粗暴插卡、非卡物质插入卡槽而导致设备磨损、增加维护费用、影响工作效率的技术问题，设计了一种基于射频识别的自动收卡机，用射频卡来代替原有的非接触IC卡，相应读卡装置也用RFID读写装置来识别射频卡，同时对托卡机构重新进行设计，实现了发明目的。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种基于射频识别的全自动收卡机，结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳内的机架、收卡机芯、储卡箱、到位检测机构和配套管理电路，在储卡箱内设置有与射频卡配套的托卡机构，托卡机构借助定位在机架底座总成上的驱动机构及配套升降传动机构与储卡箱实现竖直方向的滑动配合，其关键在于：上述的托卡机构的结构中包括与升降传动机构定位连接的支撑块、托卡盘、及设置在支撑块上的支撑柱，支撑柱与托卡盘滑动连接，并借助设置在支撑柱上的压簧形成缓冲结构。

本发明采用将射频卡来替代非接触IC卡，其优点在于：(1)可对RFID射频卡进行存储，读写操作，管理，避免由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败，以及由于人们粗暴拔插、或非卡物质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良；(2)安全防冲突射频卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改，避免现有技术中利用芯片来制作假冒IC卡进行违法行为。(3)司机取卡后将射频卡在距离通行刷卡区10cm范围内刷卡便可前进，节省行人及工作人员的时间，避免在收费站因客流量大而堵塞交通。

本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中托卡机构的结构示意图。

图3是本发明中收卡机芯的结构示意图。

图4是本发明中额定压力检测机构的结构示意图。

图5是图4中A-A方向剖面示意图。

1代表射频卡，2代表托卡装置，2-1代表支撑块，2-2代表支撑柱，2-3代表压簧，2-4代表托卡盘，2-5代表安装定位孔，3代表导向滚轮组，4代表储卡箱，4-1代表卡箱顶盖，5代表升降齿型带，6代表从动带轮，7代表底座总成，8代表驱动电机，9代表电机带轮，10代表齿型带，11代表传动带轮，A代表收卡机芯，A1代表撮轮组，A2代表前电机，A3代表齿型带传动副，A5代表收卡勾，A7代表后电机，A8代表前检测模块，A10代表后检测模块，A11代表光遮断块，A12代表下压片，A13代表旋转轴，A14代表弹簧，A15代表光耦模块。

具体实施方式

一种基于射频识别的全自动收卡机，结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳内的机架、收卡机芯A、储卡箱4、到位检测机构和配套管理电路，在储卡箱4内设置有与射频卡配套的托卡机构2，托卡机构2借助定位在机架底座总成7上的驱动机构及配套升降传动机构与储卡箱4实现竖直方向的滑动配合，其关键在于：上述的托卡机构2的结构中包括与升降传动机构定位连接的支撑块2-1、托卡盘2-4、及设置在支撑块2-1上的支撑柱2-2，支撑柱2-2与托卡盘2-4滑动连接，并借助设置在支撑柱2-2上的压簧2-3形成缓冲结构。

上述的驱动机构结构中包括驱动电机8、齿型带10、电机带轮9和传送带轮11，齿型带10在驱动电机8上的电机带轮9的驱动下带动传送带轮11转动。

上述的升降传动机构的结构中包括由定位在机架上的、并与驱动机构连接的传送带轮11、从动带轮6和配套升降齿型带5组成的传动副，托卡机构2中的支撑块2-1借助安装定位孔2-5与升降齿型带5形成固定连接。

上述的全自动收卡机的结构中还设置有与托卡机构配套的滚轮导向机构，以上滚轮导向机构的结构中包括与支撑块2-1固定连接的导向滚轮组3，导向滚轮组3与机架上设置的导轨形成滚动配合连接。

上述的收卡机芯A的结构中包括设置在卡道中的撮轮组A1及配套前电机A2、RFID读写模块、以及收卡勾A5，收卡勾A5借助后电机A7及齿带传动机构实现射频卡1在撮轮组A1与托卡机构2之间的传送。

上述的到位检测机构包括与射频卡1配套设置的四个卡到位检测传感器、以及配套的卡勾到位传感器，以上与射频卡1配套设置的四个到位检测模块是设置在收卡口处的前检测模块A8、设置在卡道中的后检测模块A10、射频卡计数传感器、托卡机构2中的射频卡1与储卡箱4顶盖4-1的额定压力检测机构，以上传感器均将检测到的信号发送给管理电路。卡勾到位传感器以及射频卡计数传感器均采用霍尔传感器，以下卡勾到位传感器称为前霍尔，射频卡计数传感器称为后霍尔；前检测模块A8及后检测模块A10均采用光耦传感器，以下内容中前检测模块A8称为前光电检测，后检测模块A10称为后光电检测。

上述的额定压力检测机构包括与托卡机构2中的射频卡1接触的下压片A12、设置在旋转轴A13上的弹簧A14、与下压片A12借助旋转轴A13固定连接的光遮断块A11及配套光耦模块A15，下压片A12将托卡机构2上升产生的旋转力矩借助旋转轴A13传递至光遮断块A11，光耦模块A15检测到光信号并发送给管理电路。

一种基于射频识别的全自动收卡机的控制方法，所说的全自动收卡机包括收卡机构、到位检测机构、托卡机构及配套的驱动机构和升降传动机构，本控制方法借助带CPU的管理电路将收卡机构、托卡机构及以上各个机构配合实现收卡机的全自动收卡功能，其关键在于：本控制方法是基于浮动托卡机构实现的，具体步骤是：

a)、收卡机进入待机状态，射频卡1进入收卡口，前检测模块A8检测到射频卡1到位信号并发送至管理电路；

b)、管理电路中的CPU发出指令开启前电机A2，撮轮组A1借助前电机A2将收卡口处检测到的射频卡1撮入卡道内；

c)、卡道内的后检测模块A10发出卡到位信号，前电机A2停止工作，RFID读写模块检测射频卡1，若检测失败，前电机A2带动撮轮组A1反转，退出卡片，返回步骤a)；若检测成功，则进行步骤d)；

d)、启动与托卡机构2配套的驱动电机8，托卡机构下降一个卡位，与步骤d)同时进行的还包括步骤e)；

e)、启动后电机A7，收卡勾A5将卡道中的射频卡1勾入托卡盘2-4，射频卡计数传感器检测到射频卡1的到位信号，开始计数；

f)计数完成后，托卡机构2托着收到的射频卡1上升一个卡位，收卡勾A5回复原位，完成整个收卡过程。

本发明在具体使用时，在进行收卡之前，首先要安装储卡箱4，全装完毕后，收卡机进入待机状态：当装入储卡箱4到位后，驱动电机8全电压转动带动电机带轮9与传动带轮11，由升降齿型带5带动托卡机构2连带导向滑轮组3向上运动，托卡盘2-4紧贴收卡机芯A单元中的卡箱上盖4-1，额定压力检测机构检测到信号后，驱动电机8转为半压堵转状态，此时收卡已经具备条件，可以进行收卡了。

收卡动作过程如下：收费员将射频卡1装入卡口，前光电检测检测到有卡进入，前电机A2开始动作，在齿形带传动下撮卡轮组A1开始撮卡，将射频卡1撮入卡道内部，当后光电检测检测到有卡进入后，开始进行RFID射频卡的读写判断，当读写失败后，前电机A2反转，将读写失败的射频卡1退出，收卡机恢复待机状态，等待下一次收卡动作；当读写成功后，CPU发送信号给控制电路，控制电路在程序控制下，1个信号给驱动电机8，托卡机构2下降一个卡厚，另1个信号给后电机A7，通过收卡齿形带带动与齿形带固定在一起的收卡勾A5，收卡勾A5将RFID射频卡勾入托卡盘2-4，RFID射频卡到位后，后霍尔检测收卡到位，计数单元开始计数，并将射频卡数量显示在显示屏上，前霍尔检测到收卡勾停止的位置，收卡勾回复收卡前原位，托卡机构2托着已收到的RFID射频卡继续上升，直到卡片抵住额定压力检测机构，等待第二张RFID射频卡的进入。

额定压力检测机构常态时为图4所示状态，当托卡装置托着射频卡上升时，与卡检下压片接触，在弹簧作用下卡检测下压片逆时针向上转动，检测光耦检测到信号，上升到位，力矩电机转为半压保持状态。当托卡装置托着射频卡下降时，卡检测片在弹簧作用下顺时针回复常态，检测光耦检测到信号，下降到位。

本发明采用将射频卡来替代非接触IC卡，其优点在于：(1)可对RFID射频卡进行存储，读写操作，管理，避免由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败，以及由于人们粗暴拔插、或非卡物质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良；(2)安全防冲突射频卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改，避免现有技术中利用芯片来制作假冒IC卡进行违法行为。(3)司机取卡后将射频卡在距离通行刷卡区10cm范围内刷卡便可前进，节省行人及工作人员的时间，避免在收费站因客流量大而堵塞交通。

本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。

Claims (4)

1.一种基于射频识别的全自动收卡机，结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳内的机架、收卡机芯(A)、储卡箱(4)、到位检测机构和配套管理电路，在储卡箱(4)内设置有与射频卡配套的托卡机构(2)，托卡机构(2)借助定位在机架底座总成(7)上的驱动机构及配套升降传动机构与储卡箱(4)实现竖直方向的滑动配合，其特征在于：所述的托卡机构(2)的结构中包括与升降传动机构定位连接的支撑块(2-1)、托卡盘(2-4)、及设置在支撑块(2-1)上的支撑柱(2-2)，支撑柱(2-2)与托卡盘(2-4)滑动连接，并借助设置在支撑柱(2-2)上的压簧(2-3)形成缓冲结构；上述的驱动机构结构中包括驱动电机(8)、齿型带(10)、电机带轮(9)和传送带轮(11)，齿型带(10)在驱动电机(8)上的电机带轮(9)的驱动下带动传送带轮(11)转动；上述的升降传动机构的结构中包括由定位在机架上的、并与驱动机构连接的传送带轮(11)、从动带轮(6)和配套升降齿型带(5)组成的传动副，托卡机构(2)中的支撑块(2-1)借助与升降齿型带(5)形成固定连接；上述的收卡机芯(A)的结构中包括设置在卡道中的撮轮组(A1)及配套前电机(A2)、RFID读写模块、以及收卡勾(A5)，收卡勾(A5)借助后电机(A7)及齿带传动机构实现射频卡(1)在撮轮组(A1)与托卡机构(2)之间的传送；上述的到位检测机构包括与射频卡(1)配套设置的四个卡到位检测传感器、以及配套的卡勾到位传感器，以上与射频卡(1)配套设置的四个到位检测模块是设置在收卡口处的前检测模块(A8)、设置在卡道中的后检测模块(A10)、射频卡计数传感器、托 卡机构(2)中的射频卡(1)与储卡箱(4)顶盖(4-1)的额定压力检测机构，以上传感器均将检测到的信号发送给管理电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于：所述的全自动收卡机的结构中还设置有与托卡机构配套的滚轮导向机构，以上滚轮导向机构的结构中包括与支撑块(2-1)固定连接的导向滚轮组(3)，导向滚轮组(3)与机架上设置的导轨形成滚动配合连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于：所述的额定压力检测机构包括与托卡机构(2)中的射频卡(1)接触的下压片(A12)、设置在旋转轴(A13)上的弹簧(A14)、与下压片(A12)借助旋转轴(A13)固定连接的光遮断块(A11)及配套光耦模块(A15)，下压片(A12)将托卡机构(2)上升产生的旋转力矩借助旋转轴(A13)传递至光遮断块(A11)，光耦模块(A15)检测到光信号并发送给管理电路。

4.一种与权利要求1配套的基于射频识别的全自动收卡机的控制方法，所说的全自动收卡机包括收卡机构、到位检测机构、托卡机构及配套的驱动机构和升降传动机构，本控制方法借助带CPU的管理电路将收卡机构、托卡机构及以上各个机构配合实现收卡机的全自动收卡功能，其特征在于：本控制方法是基于浮动托卡机构实现的，具体步骤是：

a)、收卡机进入待机状态，射频卡(1)进入收卡口，前检测模块(A8)检测到射频卡(1)到位信号并发送至管理电路；

b)、管理电路中的CPU发出指令开启前电机(A2)，撮轮组(A1)借助前电机(A2)将收卡口处检测到的射频卡(1)撮入卡道内； 

c)、卡道内的后检测模块(A10)发出卡到位信号，前电机(A2)停止工作，RFID读写模块检测射频卡(1)，若检测失败，前电机(A2)带动撮轮组(A1)反转，退出卡片，返回步骤a)；若检测成功，则进行步骤d)；

d)、启动与托卡机构(2)配套的驱动电机(8)，托卡机构下降一个卡位，与步骤d)同时进行的还包括步骤e)；

e)、启动后电机(A7)，收卡勾(A5)将卡道中的射频卡(1)勾入托卡盘(2-4)，射频卡计数传感器检测到射频卡(1)的到位信号，开始计数；

f)、计数完成后，托卡机构(2)托着收到的射频卡(1)上升一个卡位，收卡勾(A5)回复原位，完成整个收卡过程。 

Images