CN109457639B - 车辆道闸装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆道闸装置及其控制方法，装置包括：罩体；机架，与罩体固定；道闸栏杆，其一端与通过转轴与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆能以转轴为中心转动；道闸控制中心；还包括：联动杆，其一端与转轴固定，另一端悬空，悬空端固定有销钉；伺服电机，其壳体与机架固定；螺杆，其两端分别经上轴承和下轴承与机架固定，螺杆与伺服电机的转轴联接；螺母，套在螺杆外，能沿着螺杆上下移动；拨动杆，其一端与螺母固定、另一端悬空，悬空端开设有滑槽，联动杆的销钉仅能沿着滑槽滑动；伺服电机控制器，其电连接伺服电机和道闸控制中心；本发明具有结构简单、成本低、安装方便、安全性能高的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆道闸装置。
背景技术
现有的车辆出入口道闸控制装置，主要由车牌识别相机、道闸栏杆、信息屏、控制系统等组成，道闸栏杆从水平位置到竖直位置的转动通过电机驱动，为了减少驱动功率设置有配重系统，该配重系统通常选用压簧的弹力作为力矩平衡力，因此，整体上显得结构复杂。
发明内容
本发明根据以上不足，提供了一种车辆道闸装置。
本发明的技术方案是：
一种车辆道闸装置，包括：
罩体；
机架，与罩体固定；
道闸栏杆，其一端与通过转轴与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆能以转轴为中心转动；
道闸控制中心；
还包括：
联动杆，其一端与转轴固定，另一端悬空，悬空端固定有销钉；
伺服电机，其壳体与机架固定；
螺杆，其两端分别经上轴承和下轴承与机架固定，螺杆与伺服电机的转轴联接；
螺母，套在螺杆外，能沿着螺杆上下移动；
拨动杆，其一端与螺母固定、另一端悬空，悬空端开设有滑槽，联动杆的销钉仅能沿着滑槽滑动；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆处于水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电。
道闸控制中心以计算机为控制中心，其连接摄镜头、显示屏等，该部分的技术为现有技术。
本发明放弃了现有技术中用压簧的弹力作为力矩平衡力的技术方案，具有控制灵活，结构简单的特点。
为了防止断电，所述螺杆的顶部固定有手摇柄，通过手摇柄能升降道闸栏杆。
作为优选，所述螺杆为丝杆、所述的螺母为丝杆螺母。
所述滑槽的长度能满足所述的道闸栏杆仅在水平位置与竖直位置之间转动。
所述伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接所述的伺服电机，控制伺服电机正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机的编码器输出信号。
控制模块可选用单片机作为控制芯片，其与其它模块及道闸控制中心的连接可以通过总线的结构实现。
本发明还公开了另一种车辆道闸装置，包括：
罩体；
机架，与罩体固定；
道闸栏杆，其一端与通过转轴与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆能以转轴为中心转动；
道闸控制中心；
还包括：
联动杆，其一端与转轴固定；
伺服电机，其壳体经铰接件与机架铰接，伺服电机仅能沿着一个方向摆动；
螺杆，其一端悬空、另一端与伺服电机的转轴联接；
螺母，套在螺杆外，能沿着螺杆上下移动；
拨动杆，其一端与螺母固定、另一端通过销钉与联动杆的另一端铰接；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆转动到水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电。
所述螺杆的顶部固定有手摇柄，罩体的顶部开设有穿过手摇柄的长槽。
所述伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接所述的伺服电机，控制伺服电机正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机的编码器输出信号。
需要说明的是，本技术方案是通过伺服电机摆动带动所述螺杆和螺母摆动。
上述两种技术方案的车辆道闸装置，其控制模块也可以直接控制伺服电机驱动模块。
一种车辆道闸装置的控制方法，能适应上述两种不同技术方案，其包括如下步骤：
S1 当道闸栏杆从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器采集伺服电机在不同角度时对应的上升电流值，不同角度时对应的上升电流值增加一个误差值后作为上升电流极限值，上升电流极限值大于上升电流值，存储在控制器的存储器中，上升电流值和上升电流极限值均为正直，且随着道闸栏杆从水平方向转动到竖直方向，上升电流值和上升电流极限值从大到小，最后为零；
S2 当道闸栏杆从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器采集电机在不同角度时对应的下降电流值，该下降电流值，从负值到零再到正值变化，不同角度时对应的下降电流值增加一个正误差值后作为下降电流极限值上限、下降电流值增加一个负误差值后作为下降电流极限值下限，下降电流值位于下降电流极限值上限与下降电流极限值下限之间，下降电流极限值上限和下降电流极限值下限存储在控制器的存储器中；
S3 当道闸栏杆从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器实时采集电机在不同角度时对应的上升电流值，将该上升电流值与上升电流极限值进行比较，如果上升电流值小于上升电流极限值，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间，需要说明的是，碰到障碍时，需要让电机改变转动方向，以减少对道闸栏杆或者障碍物的伤害，通常可以向电机提供相反的电流数秒钟时间后，恢复原电机转动方向；
S4 当道闸栏杆从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器实时采集电机在不同角度时对应的下降电流值，将该下降电流值分别与下降电流极限值上限和下降电流极限值下限进行比较，如果在下降电流极限值上限和下降电流极限值下限之间，则，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间。
步骤S3和步骤S4中，伺服电机控制器停止向电机供电的同时，伺服电机控制器或道闸控制中心报警。
本发明具有结构简单、成本低、安装方便、安全性能高的有益效果。
附图说明
图1为本发明道闸栏杆位于水平位置时的整体结构示意图。
图2为本发明道闸栏杆位于竖直位置时的整体结构示意图。
图3为本发明伺服电机控制器的电原理框图。
图4为本发明伺服电机电流和道闸栏杆转动角度相关的曲线示意图。
图5为本发明另一种技术方案的车辆道闸装置示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的说明：
如图所示，一种车辆道闸装置，包括：
罩体1；
机架，与罩体1固定；
道闸栏杆7，其一端与通过转轴8与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆7能以转轴8为中心转动；
道闸控制中心；
还包括：
联动杆71，其一端与转轴8固定，另一端悬空，悬空端固定有销钉72；
伺服电机2，其壳体与机架固定；
螺杆4，其两端分别经上轴承32和下轴承31与机架固定，螺杆4与伺服电机2的转轴联接；
螺母5，套在螺杆4外，能沿着螺杆4上下移动；
拨动杆51，其一端与螺母5固定、另一端悬空，悬空端开设有滑槽511，联动杆71的销钉72仅能沿着滑槽511滑动；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机2和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆7处于水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电。
伺服电机2转动经螺杆4能带动螺母5上下移动，再经拨动杆51带动联动杆71转动，由于联动杆71与转轴8和道闸栏杆7呈刚性结构，道闸栏杆7能跟随伺服电机2转动。
螺杆4的顶部固定有手摇柄6。
螺杆4为丝杆、螺母5为丝杆螺母。
滑槽511的长度能满足道闸栏杆7仅在水平位置与竖直位置之间转动。
伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接伺服电机2，控制伺服电机2正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机2的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机2的编码器输出信号。
另一实施例，如图5所示，一种车辆道闸装置，包括：
罩体1；
机架，与罩体1固定；
道闸栏杆7，其一端与通过转轴8与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆7能以转轴8为中心转动；
道闸控制中心；
其特征是，还包括：
联动杆71，其一端与转轴8固定；
伺服电机2，其壳体经铰接件33与机架铰接，伺服电机2仅能沿着一个方向摆动；
螺杆4，其一端悬空、另一端与伺服电机2的转轴联接；
螺母5，套在螺杆4外，能沿着螺杆4上下移动；
拨动杆51，其一端与螺母5固定、另一端通过销钉72与联动杆71的另一端铰接；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机2和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆7转动到水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电。
螺杆4的顶部固定有手摇柄6。
伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接伺服电机2，控制伺服电机2正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机2的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机2的编码器输出信号。
如图4所示，一种车辆道闸装置的控制方法，包括如下步骤：
S1 当道闸栏杆7从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器采集伺服电机2在不同角度时对应的上升电流值，不同角度时对应的上升电流值增加一个误差值后作为上升电流极限值，上升电流极限值大于上升电流值，存储在控制器的存储器中，上升电流值和上升电流极限值均为正直，且随着道闸栏杆7从水平方向转动到竖直方向，上升电流值和上升电流极限值从大到小，最后为零；
S2 当道闸栏杆7从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器采集电机2在不同角度时对应的下降电流值，该下降电流值，从负值到零再到正值变化，不同角度时对应的下降电流值增加一个正误差值后作为下降电流极限值上限、下降电流值增加一个负误差值后作为下降电流极限值下限，下降电流值位于下降电流极限值上限与下降电流极限值下限之间，下降电流极限值上限和下降电流极限值下限存储在控制器的存储器中；
S3 当道闸栏杆7从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器实时采集电机2在不同角度时对应的上升电流值，将该上升电流值与上升电流极限值进行比较，如果上升电流值小于上升电流极限值，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间；
举例说明，例如，道闸栏杆接近水平位置时，如果上升电流值为2A，则，上升电流极限值可设定为2.4A，当无障碍时，上升电流极限值不会超过2.4A，当上升电流极限值超过2.4A则认为道闸栏杆遇到障碍，伺服电机控制器停止向电机供电；
S4 当道闸栏杆7从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器实时采集电机2在不同角度时对应的下降电流值，将该下降电流值分别与下降电流极限值上限和下降电流极限值下限进行比较，如果在下降电流极限值上限和下降电流极限值下限之间，则，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间。
举例说明，例如，当道闸栏杆7从竖直方向朝到水平方向转动的初期，伺服电机2需要-0.5A电流驱动，逐步减少到0A，之后，需要逐步增加正向电流，用于平衡道闸栏杆7重力的增加，假如此时，正常值增加到了1A电流，如果也是在此时，遇到了小的障碍，则伺服电机2的1A电流会减少到0.8A，如果已到达下降电流极限值下限时，则伺服电机控制器停止向电机供电，还是在此时，如果遇到了大的障碍，则伺服电机2的1A电流会增加到1.2A，如果已到达下降电流极限值上限时，则伺服电机控制器也停止向电机供电，以此类推。
步骤S3和步骤S4中，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间的同时，伺服电机控制器或道闸控制中心报警。
Claims (8)
1.一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，车辆道闸装置包括：
罩体（1）；
机架，与罩体（1）固定；
道闸栏杆（7），其一端与通过转轴（8）与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆（7）能以转轴（8）为中心转动；
道闸控制中心；
还包括：
联动杆（71），其一端与转轴（8）固定，另一端悬空，悬空端固定有销钉（72）；
伺服电机（2），其壳体与机架固定；
螺杆（4），其两端分别经上轴承（32）和下轴承（31）与机架固定，螺杆（4）与伺服电机（2）的转轴联接；
螺母（5），套在螺杆（4）外，能沿着螺杆（4）上下移动；
拨动杆（51），其一端与螺母（5）固定、另一端悬空，悬空端开设有滑槽（511），联动杆（71）的销钉（72）仅能沿着滑槽（511）滑动；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机（2）和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆（7）处于水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电；所述伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接所述的伺服电机（2），控制伺服电机（2）正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机（2）的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机（2）的编码器输出信号；
控制方法包括如下步骤：
S1当道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器采集伺服电机（2）在不同角度时对应的上升电流值，不同角度时对应的上升电流值增加一个误差值后作为上升电流极限值，上升电流极限值大于上升电流值，存储在控制器的存储器中，上升电流值和上升电流极限值均为正直，且随着道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向，上升电流值和上升电流极限值从大到小，最后为零；
S2当道闸栏杆（7）从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器采集电机（2）在不同角度时对应的下降电流值，该下降电流值，从负值到零再到正值变化，不同角度时对应的下降电流值增加一个正误差值后作为下降电流极限值上限、下降电流值增加一个负误差值后作为下降电流极限值下限，下降电流值位于下降电流极限值上限与下降电流极限值下限之间，下降电流极限值上限和下降电流极限值下限存储在控制器的存储器中；
S3当道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器实时采集电机（2）在不同角度时对应的上升电流值，将该上升电流值与上升电流极限值进行比较，如果上升电流值小于上升电流极限值，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间；
S4当道闸栏杆（7）从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器实时采集电机（2）在不同角度时对应的下降电流值，将该下降电流值分别与下降电流极限值上限和下降电流极限值下限进行比较，如果在下降电流极限值上限和下降电流极限值下限之间，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器停止向电机供电。
2.如权利要求1所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，所述螺杆（4）的顶部固定有手摇柄（6）。
3.如权利要求1所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，所述螺杆（4）为丝杆、所述的螺母（5）为丝杆螺母。
4.如权利要求1所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，所述滑槽（511）的长度能满足所述的道闸栏杆（7）仅在水平位置与竖直位置之间转动。
5.如权利要求1所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，步骤S3和步骤S4中，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间的同时，伺服电机控制器或道闸控制中心报警。
6.一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，车辆道闸装置包括：
罩体（1）；
机架，与罩体（1）固定；
道闸栏杆（7），其一端与通过转轴（8）与机架可转动联接、另一端悬空，道闸栏杆（7）能以转轴（8）为中心转动；
道闸控制中心；
其特征是，还包括：
联动杆（71），其一端与转轴（8）固定；
伺服电机（2），其壳体经铰接件（33）与机架铰接，伺服电机（2）仅能沿着一个方向摆动；
螺杆（4），其一端悬空、另一端与伺服电机（2）的转轴联接；
螺母（5），套在螺杆（4）外，能沿着螺杆（4）上下移动；
拨动杆（51），其一端与螺母（5）固定、另一端通过销钉（72）与联动杆（71）的另一端铰接；
伺服电机控制器，其电连接伺服电机（2）和道闸控制中心，从而能控制道闸栏杆（7）转动到水平位置或竖直位置；
电源，向伺服电机控制器供电；所述伺服电机控制器包括：
伺服电机驱动模块，其输出端连接所述的伺服电机（2），控制伺服电机（2）正转、反转或停转；
位移执行模块，其电连接伺服电机驱动模块；
转矩电流检测模块，其电连接伺服电机驱动模块，用于采集伺服电机驱动模块输出的电流和方向信号；
控制模块，其分别连接位移执行模块、转矩电流检测模块和伺服电机（2）的编码器输出端，控制模块能向位移执行模块发送伺服电机位置信号、接收转矩电流检测模块输出的电流和方向信号、接收伺服电机（2）的编码器输出信号；
控制方法包括如下步骤：
S1当道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器采集伺服电机（2）在不同角度时对应的上升电流值，不同角度时对应的上升电流值增加一个误差值后作为上升电流极限值，上升电流极限值大于上升电流值，存储在控制器的存储器中，上升电流值和上升电流极限值均为正直，且随着道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向，上升电流值和上升电流极限值从大到小，最后为零；
S2当道闸栏杆（7）从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器采集电机（2）在不同角度时对应的下降电流值，该下降电流值，从负值到零再到正值变化，不同角度时对应的下降电流值增加一个正误差值后作为下降电流极限值上限、下降电流值增加一个负误差值后作为下降电流极限值下限，下降电流值位于下降电流极限值上限与下降电流极限值下限之间，下降电流极限值上限和下降电流极限值下限存储在控制器的存储器中；
S3当道闸栏杆（7）从水平方向转动到竖直方向时，伺服电机控制器实时采集电机（2）在不同角度时对应的上升电流值，将该上升电流值与上升电流极限值进行比较，如果上升电流值小于上升电流极限值，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间；
S4当道闸栏杆（7）从竖直方向转动到水平方向时，伺服电机控制器实时采集电机（2）在不同角度时对应的下降电流值，将该下降电流值分别与下降电流极限值上限和下降电流极限值下限进行比较，如果在下降电流极限值上限和下降电流极限值下限之间，则电机保持原转动方向，否则，伺服电机控制器停止向电机供电。
7.如权利要求6所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，所述螺杆（4）的顶部固定有手摇柄（6）。
8.如权利要求6所述的一种车辆道闸装置的控制方法，其特征是，步骤S3和步骤S4中，伺服电机控制器锁定电机的供电或者向电机提供相反的电流一段时间的同时，伺服电机控制器或道闸控制中心报警。
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