CN107675952A - 一种带有红外图像采集装置的锁具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有红外图像采集装置的锁具，包括红外图像采集装置，所述红外图像采集装置包括一个红外光源、一个图像传感器以及一个位于图像传感器前的红外带通滤光片；所述输入单元封装在一个壳体内，所述壳体上设置有一个凹槽，凹槽的顶面和底面为透光材料制成。本发明的有益效果在于，数据的采集和输入更加便利；红外光源位置的设计克服了技术偏见，并且扩大了图像采集范围。

Description

一种带有红外图像采集装置的锁具

技术领域

本发明涉及一种锁具，尤其是涉及一种输入单元带有红外图像采集装置的锁具。

背景技术

应用于保险柜等商业用途的锁具需要具备高安全的特点，同时也需要具备使用上的便利性。通常的锁具至少包括输入单元和执行机构，输入单元的基本功能是采集外界的输入信息，生成命令并向执行机构发送，由执行机构完成锁具的开启和闭合。常见的输入单元包括数字密码输入、机械密码输入，但是采用密码输入的缺陷是容易遗忘或者丢失，使用者为了规避密码丢失的风险，往往需要定期或者不定期的更换密码，给使用带来了很多不便。通过某种光学器件获得作为输入信息的图像，并通过适当的算法将照片的信息数字化，是解决上述技术缺陷的方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种输入单元带有红外图像采集装置的锁具，本发明的红外图像采集装置采集到图像后，经特定算法提取特征值，与预设的值比较，决定锁具的开启和闭合。可见光的波段范围较大，本申请主要针对红外光的波段范围进行图像采集、识别，另外，本申请主要涉及到锁具的硬件设备，对于实现数字化处理的方法将由其他专利来揭示。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有红外图像采集装置的锁具，包括输入单元和执行机构，所述输入单元包括红外图像采集装置，第一存储器，第一CPU和第一通讯接口；所述执行机构包括与第一通讯接口配合的第二通讯接口，第二CPU和第二存储器，电磁驱动装置，以及由电磁驱动装置直接控制或者间接控制的锁舌；所述红外图像采集装置包括一个红外光源、一个图像传感器以及一个位于图像传感器前的红外带通滤光片；所述输入单元封装在一个壳体内，所述壳体上设置有一个凹槽，凹槽的顶面和底面为透光材料制成；所述红外光源设置于所述壳体内凹槽顶面的上方，所述红外带通滤光片和图像传感器顺序设置所述壳体内凹槽底面的下方。

作为优选方案，所述输入单元封装在一个壳体内，所述壳体上设置有一个凹槽，凹槽的顶面、底面和两个侧面为透光材料制成；所述红外光源设置于壳体内凹槽底面的下方，红外带通滤光片和图像传感器设置于壳体内凹槽顶面的上方。

作为优选方案，所述输入单元封装在一个壳体内，所述壳体上设置有一个凹槽，凹槽的顶面、底面和两个侧面为透光材料制成；所述红外光源设置于壳体内凹槽的侧面，图像传感器设置于壳体内凹槽顶面的上方。

作为优选方案，所述红外带通滤光片和图像传感器之间设置一个广角镜头。

作为优选方案，所述图像传感器为CMOS，红外光源使用的波长范围是920nm～960nm之间。

作为优选方案，所述图像传感器是CCD，则红外光源使用的波长范围是830nm～870nm之间。

作为优选方案，所述输入单元和执行机构由一块门板分隔，所述输入单元设置在门板的外部，执行机构设置在门板的内部，输入单元和执行机构之间通过第一通讯接口和第二通讯接口实现信号和命令的传输。

作为优选方案，输入单元还包括一个键盘。

作为优选方案，在壳体内凹槽周边设置有另外一个监测传感器，所述监测传感器可以是电容感应传感器、光电感应传感器、机械开关传感器、压力开关传感器或者位移传感器。

作为优选方案，所述电磁驱动装置可以是电机、电磁铁或者电磁螺线管。

作为优选方案，所述锁舌是方舌，方舌只能横向移动，与方舌联动工作的还包括锁定销，锁定销和方舌均由电磁驱动装置驱动；在锁具开启时，锁定销位于方舌的上方，两者成层叠式设计，锁定销由于受到方舌宽度方向的限制，不能完全伸展；但方舌向外延伸至能够实现锁具闭合状态时，由于锁舌在宽度方向上有一个明显缩小并形成一个台阶状的结构，锁定销在宽度方向受到的限制降低，继续伸展后对台阶状结构形成限位，从而导致方舌不能回退。

作为优选方案，壳体内设置有二次锁定机构，所述二次锁定机构包括一个固定在壳体内的固定轴，固定轴上套接有一个弹簧，弹簧受到压力而处于绷紧状态，与弹簧一起套接在固定轴上的还有一个卡块，卡块可以围绕固定轴实现一定角度的旋转，卡块的后端被限位装置限制。

作为优选方案，所述锁舌是旋舌，旋舌可以围绕一定固定点实现一定角度的旋转，在锁具闭合时，旋舌由于限位滑块的限制，无法向下旋转，此时弹簧处于紧绷状态，对旋舌有向下的力，所述限位滑块由电磁驱动装置直接或者间接控制。

作为优选方案，所述壳体内都设置有位置传感器用于判断锁舌的位置，以实现对锁具处于开启或者闭合状态进行实时监测，所述位置传感器的数量至少为一个。

本发明的有益效果在于，设置了红外图像采集装置，数据的采集和输入更加便利；红外光源位置的设计克服了技术偏见，并且扩大了图像采集范围；锁定销和二次锁定机构的设置提高了锁具的安全性。

附图说明

图1是本发明的功能模块示意图。

图2是带有凹槽的壳体结构示意图。

图3是红外图像采集装置一个实施例的结构示意图。

图4是带有键盘和显示屏的输入单元结构示意图。

图5是带有方舌的执行机构结构示意图。

图6是带有旋舌的执行机构结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细的描述。本发明不仅仅涉及功能模块的组合，还涉及机械结构，位置关系和电连接关系。

如图1所示的本发明的功能模块结构示意图，一种带有红外图像采集装置的锁具，包括位于虚线的左侧的输入单元，和位于虚线右侧的执行机构。所述输入单元包括红外图像采集装置，第一存储器，第一CPU和第一通讯接口。所述执行机构包括与第一通讯接口配合的第二通讯接口，第二CPU和第二存储器，电磁驱动装置，以及由电磁驱动装置直接控制或者间接控制的锁舌。通讯接口之间的数据传输方式可以是有线传输，也可以是无线传输。当然，本发明在使用时还需要电源，通常的方式是使用内置的电源，但也可以将电源分离设置。需要特别指出的是，对于CPU、存储器和通讯接口，其可以分离设置也可以一体设置。也就是CPU、存储器可以使用单独的芯片，也可以把两者集成在同一个芯片上。无论何种设计形式，用于数据处理的CPU、用于数据存储的存储器和用于数据发送和接收的通讯接口是必要的功能部件。另外，在红外图像采集装置采集到数据后，可以设置模拟/数字转换模块将图像数据由模拟数据转换为数字数据。

本发明基本工作流程为，步骤1），图像的获取，具体为，红外图像采集装置采集到图像信息传送给第一CPU，第一CPU将图像加密后存储于第一存储器并发送至第二CPU；步骤2），预设特征值的获取，第二CPU将加密图像解密后，使用特定的算法将该图像形成预设的特征值并存储于第二存储器；步骤3），重复步骤1）并获得特征值；步骤4）判断输入的特征值是否与预设的特征值相同；若相同，发出开启命令，若不同，反馈出错信息。锁闭的动作类似于开启的动作，因此，锁具需要具备实时监测锁具是处于开启或者闭合状态的功能。通常的做法是根据锁舌的位置设置位置传感器来判断。

以上是对本发明从功能模块下进行划分，并未涉及到具体的物理结构，以下通过具体的实施例来进一步说明本发明。

如图2所示，一种带有红外图像采集装置的锁具，包括输入单元1和执行机构2（图中未示出），输入单元包括红外图像采集装置11，第一CPU12，第一存储器13和第一通讯接口14，输入单元1和执行机构2（图中未示出）都单独封装，通常的，输入单元1设置在保险柜门的外部，执行机构2设置在保险柜门的内部。伸出保险柜门板外的是锁舌25；第二通讯接口21（图中未示出），第二CPU22（图中未示出）和第二存储器23（图中未示出），电磁驱动装置24（图中未示出）设置在保险柜门板的内部，从图2中无法看出。输入单元1和执行机构2之间通过通讯接口传输数据。数据包括预设的特征值，图像采集装置采集的图像的特征值，其他输入设备的数据，锁具开启或者闭合的命令等等。输入单元1整体封装在一个壳体3（图中未示出）内，壳体3可以是圆柱形，长方体形或者其他形状，无论壳体3采用何种形状设计，在壳体3上设置有一个凹槽31，通常地，凹槽31被设计为六面体状，当然，凹槽31也可以被设计为其他的形状，以六面体的凹槽为例，其顶面311，底面312为透光材料制成，其两个侧面也可能为透光材料制成，例如玻璃。红外图像采集装置11被设置在壳体3内部并且位于凹槽的周围。

红外图像采集装置11的结构，包括，壳体内凹槽顶面的上方设置红外光源111；壳体内凹槽底面312的下方顺序设置红外带通滤光片113和图像传感器112；图像传感器可以是CMOS或者CCD；若使用CMOS作为图像传感器，则红外光源使用的波长范围是920nm～960nm之间；若使用CCD作为图像传感器，则红外光源使用的波长范围是830nm～870nm之间。红外带通滤光片113用于实现通过上述波长范围的红外光，并阻隔其他波长的光线通过。待采集图像的物体放置于底面312上，这种设计的优点是结构相对简单，缺点是采集图像的范围相对较小。

如图3所示的红外图像采集装置11的另外一个实施例，红外光源111位于壳体内底面的下方或者壳体内凹槽的侧面，图像传感器112设置于壳体内顶面的上方，并且在图像传感器112和红外带通滤光片113之间设置一个广角镜头114，这种方案的优点是图像传感器可以采集到更大范围图像，增加系统判断的准确性，提升了安全性能。另外的优点是，增加了室外使用的便利性，由于室外的环境会污染透光材料，导致图像识别不清晰，将图像传感器设置于上方，可以降低透光材料被灰尘污染的概率。红外图像采集装置的基本工作流程为，通过图像传感器采集到放入凹槽内物体的图像，对该图像按照特定的算法提取特征值，再将该特征值与已经预设在第二存储器内的预设特征值进行比较，若相同，则由执行机构做出开锁动作。

如图4所示，为了实现输入单元输入方式的多样性，在输入单元已经设置有红外图像采集装置的前提下，还设置有一个键盘32，键盘不具备主动采集数据的功能，其作用是方便使用人直接输入预设特征值来实现执行机构作出开锁动作，或者在红外图像采集装置出现功能故障时，作为一个备选的输入方式。为了提高锁具在使用时的便利性，输入单元还可以包括一个显示屏33，具体到机械结构，可以在壳体的正面设置一个与红外图像采集装置或者键盘配合工作的显示屏，用户可以从显示屏中知悉当前锁具的工作状态。虽然图中未示出，键盘和显示屏都通过有线或者无线的方式与第一CPU相连接。

在壳体3内，凹槽周边的某一处设置有另外一个监测传感器34，用于实时监测是否有具备生物特性的物体放入凹槽并位于图像传感器的有效工作范围之内，该监测传感器可以是电容感应传感器、光电感应传感器、机械开关传感器、压力开关传感器或者位移传感器。监测传感器34的作用是判断放入凹槽的物体是否可能是被图像传感器识别到相应生物特征并生成图像作为输入单元的输入命令的物体。

如图5所示，执行机构位于保险柜门板的内部，输入单元和执行机构之间通过第一通讯接口和第二通讯接口实现信号和命令的传输。执行机构2根据锁舌结构的不同，有两种不同的结构。一种是方形的锁舌，简称方舌251，方舌251只能横向移动，方舌251处于向外伸出状态时，锁具闭合，方舌251处于回缩状态时，锁具开启。与方舌251联动工作的还包括锁定销26，锁定销26和方舌251均由电磁驱动装置24驱动。电磁驱动装置24可以是电机、电磁铁或者电磁螺线管。电磁驱动装置的作用是直接或者间接控制锁舌的动作，以实现锁具的开启和闭合。在锁具开启时，锁定销26位于方舌251的上方，两者成层叠式设计，锁定销由于受到方舌宽度方向的限制，不能完全伸展；但方舌向外延伸至能够实现锁具闭合状态时，由于锁舌在宽度方向上有一个明显缩小并形成一个台阶27状的结构，锁定销26在宽度方向受到的限制降低，继续伸展后对台阶27状结构形成限位，从而导致方舌不能回退。这样设计的优点是，当锁具锁闭后，方舌251不能通过外力的作用回退，提高了安全性。当锁具需要开启时，需要通过电磁驱动装置24带动锁定销26回缩至方舌251的上方，再实现方舌251的回缩。

由于方舌结构的特殊性，即带动方舌运动的电磁驱动装置与方舌之间需要设置一根活动轴28，通常的设计方案中该活动轴是圆柱形，如果壳体被外力破坏导致活动轴暴露在壳体之外，则锁具的安全性会受到比较大的威胁。为此，针对方舌结构，本发明还加入了二次锁定机构，其可以实现当锁具处于锁闭状态，壳体被破坏时，锁死锁舌，确保锁舌无法回缩。二次锁定机构包括一个固定在壳体内的固定轴291，固定轴上套接有一个弹簧292，弹簧292受到压力而处于绷紧状态，与弹簧292一起套接在固定轴上的还有一个卡块293，卡块293可以围绕固定轴291实现一定角度的旋转，但由于卡块的后端被限位装置294限制，导致在通常情况下，卡块无法旋转，并且不参与锁具正常的开启与闭合动作。若壳体被外力破外，尤其是遭受破坏的部分导致活动轴暴露时，限位装置294脱落，卡块293在弹簧的作用下，卡块前端向上移动，并卡住方舌251宽度方向下方的台阶295，从而实现锁死方舌。

如图6所示，锁舌的另外一种设计方案是采用扇形的锁舌，即旋舌252，旋舌252可以围绕一定固定点253实现一定角度的旋转，在锁具闭合时，旋舌252由于限位滑块254的限制，无法向下旋转，此时弹簧255处于紧绷状态，对旋舌有向下的力。限位滑块254由电磁驱动装置24直接或者间接控制。

无论执行机构设置的是方舌或者旋舌，壳体内都设置有位置传感器30用于判断锁舌的位置，以实现对锁具处于开启或者闭合状态进行实时监测。较为简单的方案是设置一个位置传感器，优选的方案是设置两个位置传感器，为了实现监测结果的准确，也可以设置多个位置传感器。

Claims (14)

1.一种带有红外图像采集装置的锁具，包括输入单元和执行机构，所述输入单元包括红外图像采集装置，第一存储器，第一CPU和第一通讯接口；所述执行机构包括与第一通讯接口配合的第二通讯接口，第二CPU和第二存储器，电磁驱动装置，以及由电磁驱动装置直接控制或者间接控制的锁舌；其特征在于，所述红外图像采集装置包括一个红外光源、一个图像传感器以及一个位于图像传感器前的红外带通滤光片；所述输入单元封装在一个壳体内，所述壳体上设置有一个凹槽，凹槽的顶面和底面为透光材料制成；所述红外光源设置于所述壳体内凹槽顶面的上方，所述红外带通滤光片和图像传感器顺序设置所述壳体内凹槽底面的下方。

2.根据权利要求1所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述红外光源设置于壳体内凹槽底面的下方，红外带通滤光片和图像传感器设置于壳体内凹槽顶面的上方。

3.根据权利要求1所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述凹槽的顶面和侧面为透光材料制成；所述红外光源设置于壳体内凹槽的侧面，红外带通滤光片和图像传感器设置于壳体内凹槽顶面的上方。

4.根据权利要求2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述图像传感器和红外带通滤光片之间设置有广角镜头。

5.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述图像传感器为CMOS，红外光源的波长范围是920nm～960nm之间。

6.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述图像传感器是CCD，红外光源的波长范围是830nm～870nm之间。

7.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述输入单元和执行机构由一块门板分隔，所述输入单元设置在门板的外部，执行机构设置在门板的内部；输入单元和执行机构之间通过第一通讯接口和第二通讯接口实现信号和命令的传输。

8.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，输入单元还包括一个键盘。

9.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述壳体内凹槽周边设置有监测传感器，所述监测传感器可以是电容感应传感器、光电感应传感器、机械开关传感器、压力开关传感器或者位移传感器。

10.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述电磁驱动装置可以是电机、电磁铁或者电磁螺线管。

11.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述锁舌是方舌，方舌只能横向移动，与方舌联动工作的还包括锁定销，锁定销和方舌均由电磁驱动装置驱动；在锁具开启时，锁定销位于方舌的上方，两者成层叠式设计，锁定销由于受到方舌宽度方向的限制，不能完全伸展；方舌向外延伸至能够实现锁具闭合状态时，由于锁舌在宽度方向上有一个明显缩小并形成一个台阶状的结构，锁定销在宽度方向受到的限制降低，继续伸展后对台阶状结构形成限位，从而导致方舌不能回退。

12.根据权利要求11所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，壳体内设置有二次锁定机构，所述二次锁定机构包括一个固定在壳体内的固定轴，固定轴上套接有一个弹簧，弹簧受到压力而处于绷紧状态，与弹簧一起套接在固定轴上的还有一个卡块，卡块可以围绕固定轴实现一定角度的旋转，卡块的后端被限位装置限制。

13.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述锁舌是旋舌，旋舌可以围绕一定固定点实现一定角度的旋转，在锁具闭合时，旋舌由于限位滑块的限制，无法向下旋转，此时弹簧处于紧绷状态，对旋舌有向下的力，所述限位滑块由电磁驱动装置直接或者间接控制。

14.根据权利要求1或者2或者3所述的一种带有红外图像采集装置的锁具，其特征在于，所述壳体内设置有位置传感器用于判断锁舌的位置，以实现对锁具处于开启或者闭合状态进行实时监测，所述位置传感器的数量至少为一个。