CN107705379A - 一种无障碍公路通行收费取卡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公路收费自动化领域，具体公开了一种无障碍公路通行收费取卡装置，包括标准公路取卡机装置、六自由度机械臂结构以及图像识别系统；所述图像识别系统由光电传感器、摄像头和取卡机内部的图像处理系统组成，具有智能快速的判断当前车辆的车型和车牌号，并根据驾驶员所处位置和预先设定好的环境参数来得出车辆在当前环境中的三维坐标位置；可与当地公安机关的报警系统对接，对驾驶员所处的位置进行识别的同时还可以进行人脸识别。本发明在这种系统构成下可针对不同车型自适应调整取卡机位置和道路人员监控报警，因此可以降低高速公路旧式去卡机的安全隐患，有较高的实际利用和推广价值。

Description

一种无障碍公路通行收费取卡装置
技术领域
本发明涉及公路收费自动化领域，尤其涉及一种多功能智能公路收费装置。
背景技术
我国在改革开放初期随着我国国民经济的快速发展，公路客货运输量与日俱增，公路交通系统系统长期滞后、智能化程度较低所产生的的后果便逐步暴露出来，特别是主要高速公路交通拥挤、通行缓慢、信息管理落后。中国现在的高速公路入口收费站主要采用人工发卡通行的方式，而且对于车辆信息的录入仅限于车牌所提供的的信息并没有额外附加安全功能。每逢节假日或其他高峰出行时期，传统的人工方式很难有效保证车辆的通行效率，遇到突发情况也很难快速方便地做出处置。而且目前国际大背景下发达国家的高速公路系统逐步呈现无人化、智能化、多功能化的特点，迫切需要结合我国目前的实际国情提出一套多功能自适应取卡机来满足不同交通道路的需要。国内市场上的高速公路取卡机，常限于手动操作，司机自我调整停车位置，实际通行效果并不佳，。而进口公路取卡机功能比较单一、价格昂贵且后续维护保养成本高，不利于大规模的推广应用。
发明内容
本发明针对上述公路收费通行过程中遇到的问题，提供了一种无障碍公路通行收费取卡装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
一种多功能自适应公路收费取卡装置，包括标准公路取卡机装置、六自由度机械臂结构、控制系统以及图像识别系统；所述图像识别系统由光电传感器、摄像头和取卡机内部的图像处理系统组成；可以进行文字识别和人脸识别，可以智能快速的判断当前车辆的车型和车牌号，并根据驾驶员所处位置和预先设定好的环境参数来得出车辆在当前环境中的三维坐标，可与当地公安机关的报警系统对接，对驾驶员所处的位置进行识别的同时还可以进行人脸识别。
作为优选，所述的标准公路取卡装置包括观点传感器、红外线摄像头等来进行车辆车型和驾驶人的图像捕捉和三维坐标的识别。
作为优选，所述的标准公路取卡装置与六自由度机械臂结构相连，六自由度机械臂与可移动平台小车相连。
作为优选，所述六自由度机械臂结构可接受图像识别系统给出的指令信号并准确无误地将标准公路取卡机装置送达制动位置，进而使得驾驶人快速方便的取卡通过。
作为优选，所述的标准公路取卡机装置的发卡机功能面板主要有电子显示屏、复位按钮、参数设置按键、自助取卡按钮、紧急呼叫电话等构成，其中通行司机还可以在IC卡感应区域使用磁卡，电子显示屏和指示灯会实时显示当前操作的进度和结果，出卡口会在操作完成后弹出公路通行卡；工作人员可以通过复位按钮或参数设置按键对系统进行相应的设置和错误重启操作。
作为优选，所述的六自由度机械臂结构主要由三个机械臂和驱动电机构成，其中旋转平台驱动电机和机械臂驱动电机为六自由度机械臂结构提供动力；旋转平台驱动电机可以推动标准公路取卡机装置绕旋转平台主轴来进行大幅度的旋转位移，机械臂旋转轴是机械臂之间的链接轴也是相对运动的旋转轴。
作为优选，所述的可移动平台小车仅在平行于道路的轨道上移动，包括支撑架、支撑平台和可移动平台小车在内的整个机械系统可以通过信号接收设备来接收控制中心的指令并执行，并在取卡机的侧面配备紧急呼叫和报警电话。
作为优选，所述的标准公路取卡机装置还包括故障自动报警系统、违法冲卡逃费拍照上传系统，一旦检测到有车辆不取卡直接通过，控制中心会直接将违法车辆的车牌号和当前驾驶人图像上传，为后续的追责处罚提供直接有力的证据。
作为优选，所述的标准公路取卡装置还包括支付设备，该支付设备同时支持IC卡和手机端扫码支付，如有余额不足等特殊情况，可帮助驾驶人方便快捷的支付，提高通行效率。
本发明在这种系统构成下仅采用一套出卡机够即可独立工作，可实现全天候无人值守，最大限度的节省人力物力，并最大化减少投资，图像识别系统利用高速公路入口配备的不同位置的红外线摄像头和光电传感器来捕捉车辆外部图像信息和实时位置，之后通过计算机中的软件来进作进一步的识别处理得到驾驶员当前所处的三维位置坐标，整个图像处理过程结合了现有车辆识别技术和人脸识别技术；六自由度机械臂结构与常规高速公路发卡机的两个不同高度的出卡口不同，采用铰接形式的机械臂来作为支撑平台；图像识别系统中的输出信号可以控制机械臂中的舵机来将平台上的取卡机送到最适合驾驶员取卡的位置，结构更加简单，更加高效；个性化控制与服务系统可根据操作人员的设置和天气状况等来调整通行的时间限制，并在取卡机的侧面配备了紧急呼叫和报警电话，能够提高系统应对收费站入口的具体突发情况的能力；设置故障自动报警系统、违法冲卡逃费拍照上传功能，能够和当地公安系统的网络相对接，一旦有个别车辆不取卡直接通过，控制中心会直接将违法车辆的车牌号和当前驾驶人图像上传，为后续的追责处罚提供直接有力的证据。此系统符合高速收费站的功能需求，可以根据不同车型来调整取卡机高度，系统具有可移动性、小型化的特点，还拥有诸多辅助功能：自动报警、呼救、故障报警等，因此可以降低高速公路旧式取卡机的安全隐患，具有有较高的实际利用和推广价值。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明的六自由度机械臂结构的控制系统框图。
图3是本发明的入口车道设备组成框图。
图4是本发明的控制原理框图。
附图中各数字标号所指代的部件名称如下：1—电子显示屏、2—复位按钮、3—参数设置按键、4—IC卡感应区域、5—自助取卡按钮、6—指示灯、7—紧急呼叫电话、8—出卡口、9—旋转平台主轴、10—旋转平台驱动电机、11—机械臂驱动电机、12—机械臂旋转轴、13—支撑架、14—支撑平台、15—信号接收设备、16—可移动平台小车。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的详细描述。
实施例1
一种多功能自适应公路收费取卡装置，如图1所示，由标准发卡机装置、六自由度机械手臂和可移动平台小车构成。发卡机的功能面板主要由电子显示屏1、复位按钮2、参数设置按键3、自助取卡按钮5、、紧急呼叫电话7等构成，其中通行司机还可以在IC卡感应区域4使用磁卡，电子显示屏1和指示灯6会实时显示当前操作的进度和结果，出卡口8会在操作完成后弹出公路通行卡。工作人员可以通过复位按钮2或参数设置按键3对系统进行相应的设置和错误重启操作。
如图1、图2所示，实现平台运送功能的六自由度机械手臂主要由三个机械臂和驱动电机构成，其中旋转平台驱动电机10和机械臂驱动电机11是整个运动的动力来源。旋转平台驱动电机10可以推动发卡机装置绕旋转平台主轴9来进行大幅度的旋转位移，机械臂旋转轴12是机械臂之间的链接轴也是相对运动的旋转轴。可移动平台小车16仅在平行于道路的轨道上移动，包括支撑架13、支撑平台14和可移动平台小车16在内的整个机械系统可以通过信号接收设备15来接收控制中心的指令并执行，从而将取卡机放置在最适合司机取卡的位置。每个驱动电机及其相对应的电位器与端子板电路连接，为每一路输入、输出信号提供单独的通道，并通过数据采集卡与工控机相连，在机械臂运动过程中提供实时的信号并接收反馈信息。
如图3、图4所示，车牌识别装置、红外摄像机以及一些传感器等共同构成了图像识别系统的外部图像和信息采集部分，经由系统软件处理得到当前通行车辆的实时信息位置等。个性控制系统控制开放时间等参数并与工控机相连接，结合图像识别系统的信号最后来实时控制六自由度机械臂，并提供了紧急情况下的报警等附加功能模块。
本实施例在这种系统构成下仅采用一套出卡机构即可独立工作，可实现全天候无人值守，针对不同车型自适应调整取卡机位置和道路人员监控报警，因此可以降低高速公路旧式去卡机的安全隐患，有较高的实际利用和推广价值。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：包括标准公路取卡机装置、六自由度机械臂结构、控制系统以及图像识别系统；所述图像识别系统由光电传感器、摄像头和取卡机内部的图像处理系统组成；可以进行文字识别和人脸识别，具有智能快速地判断当前车辆的车型和车牌号，并根据驾驶员所处位置和预先设定好的环境参数来得出车辆在当前环境中的三维坐标位，可与当地公安机关的报警系统对接，对驾驶员所处的位置进行识别的同时还可以进行人脸识别。
2.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述的标准公路取卡装置包括光电传感器、红外线摄像头等来进行车辆车型和驾驶人的图像捕捉和三维坐标的识别。
3.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述的标准公路取卡装置与六自由度机械臂结构相连，六自由度机械臂与可移动平台小车相连。
4.根据权利要求3所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述可移动平台小车仅在平行于道路的轨道上移动，包括支撑架、支撑平台和可移动平台小车在内的整个机械系统可以通过信号接收设备来接收控制中心的指令并执行，从而将取卡机放置在最适合司机取卡的位置。
5.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述六自由度机械臂结构可接受图像识别系统给出的指令信号并准确无误地将标准公路取卡机装置送达制动位置，进而使得驾驶人快速方便取卡通行。
6.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：标准公路取卡机装置的发卡机功能面板主要由电子显示屏、复位按钮、参数设置按键、自助取卡按钮（5）、紧急呼叫电话等构成，其中通行司机还可以在IC卡感应区域使用磁卡，电子显示屏和指示灯会实时显示当前操作的进度和结果，出卡口会在操作完成后弹出公路通行卡；工作人员可以通过复位按钮或参数设置按键对系统进行相应的设置和错误重启操作。
7.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述的六自由度机械臂结构主要由三个机械臂和驱动电机构成，其中旋转平台驱动电机和机械臂驱动电机为标准公路取卡机装置提供动力；旋转平台驱动电机可以推动标准公路取卡机装置绕旋转平台主轴来进行大幅度的旋转位移，机械臂旋转轴是机械臂之间的链接轴也是相对运动的旋转轴。
8.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：还包括个性化控制与服务系统，所述个性化控制与服务系统可根据操作者的需要对道路的开放时间等进行限制，并在取卡机的侧面配备紧急呼叫和报警电话。
9.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：所述的标准公路取卡装置还包括支付设备，该支付设备同时支持IC刷卡和手机端扫码支付。
10.根据权利要求1所述的一种无障碍公路通行收费取卡装置，其特征在于：还包括故障自动报警系统、违法冲卡逃费拍照上传系统，一旦检测到有车辆不取卡直接通过，控制中心会直接将违法车辆的车牌号和当前驾驶人图像上传，为后续的追责处罚提供直接有力的证据。
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