CN109812099B - 一种便捷的垂直升降式自动存取车库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便捷的垂直升降式自动存取车库，包括车库本体，所述车库本体包括底座，升降台通过第一滑块、第二滑块和第一滑块连接件装配成一体，第三滑块、第四滑块和第二滑块连接件装配成一体，后与下升降板、上升降板装配形成，所述第一铝型材和第二铝型材与第一滑轨、第二滑轨装配成一体，所述升降台与第一滑轨、第二滑轨组装成一体，并与第一卷筒、第一滚动滑轮用钢索连接，步进电机通过主动齿轮带动从动齿轮旋转，从而带动第一卷筒、第二卷筒转动，并通过钢索进行收放，实现升降台的垂直升降运动；本发明本专利采用了垂直升降结构，设计灵活，易拆装。专利采用单元组设计，可根据空地大小和车位需求，进行单元组组合，增加停车位。

Description

一种便捷的垂直升降式自动存取车库

技术领域

本发明涉及车库技术领域，具体为一种便捷的垂直升降式自动存取车库。

背景技术

目前，城市用地资源越来越紧张，随着国民生活水平的不断提高，家用轿车也愈来愈多，停车位的位置也紧张起来，出现车库比车贵的现象。为了缓解和解决繁华地段及住宅小区的停车问题。全自动立体式车库也向着智能和便捷的方向不断进步，为社会创造更人性化的价值。在目前的城市小区里面，车库并不能满足车主的需求，所以我们要研发新一代的便捷机械停车库，要具备占地面积小，组装、拆装方便等优点，为此，我们推出一种便捷的垂直升降式自动存取车库。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便捷的垂直升降式自动存取车库，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便捷的垂直升降式自动存取车库，包括车库本体，所述车库本体包括底座，所述底座和地脚用膨胀螺栓和螺母固定，所述地脚通过T型螺栓和螺母和第一铝型材进行搭建，所述第一铝型材和第二铝型材通过角件和直角三维连接件来固定和连接，所述车库本体还包括有升降台，所述升降台通过第一滑块、第二滑块和第一滑块连接件装配成一体，第三滑块、第四滑块和第二滑块连接件装配成一体，后与下升降板、上升降板装配形成，所述第一铝型材和第二铝型材与第一滑轨、第二滑轨装配成一体，所述升降台与第一滑轨、第二滑轨组装成一体，并与第一卷筒、第一滚动滑轮用钢索连接，升降台还与第二卷筒、第二滚动滑轮用钢索连接，步进电机通过主动齿轮带动从动齿轮旋转，从而带动第一卷筒、第二卷筒转动，并通过钢索进行收放，实现升降台的垂直升降运动；第一驱动滑块和第一抬升块用销钉连接，并与第一丝杆步进电机装配；第三抬升块和第二驱动滑块用销钉连接，并与第二丝杆直流电机装配；载车板与第二抬升块装配成一体，用销钉把第一抬升块、第二抬升块、第一搬运主动齿轮连接和用销钉把第二抬升块、第三抬升块、车抽连接杆连接装配成一体。

优选的，还包括有控制系统，所述控制系统包括有PLC和单片机，所述PLC采用S7-200系列中的PLC，型号是CPU226 CN 24V，PLC和单片机内部控制程序。

优选的，所述车库本体的底层存放车位装有刷卡系统，来识别车辆存放信息，所述载车板上装有光电开关，用来检测有无车位，确定车位信息，把信息反馈给控制系统，来控制电机，进一步实现升降台的升降，所述光电开关包括第一光电开关和第二光电开关。

优选的，还包括有车位垫板和搬运小车，所述车位垫板上装有搬运小车的第一路径导轨和第二路径导轨和安全挡块，并在相应位置贴有黑色感应物质，来确保搬运小车能停在相应位置，精准抬放汽车。

优选的，步进电机安装在步进电机支座上，步进电机在车库里进行直线往返运动，来实现车辆的运输，搬运小车底部装有红外传感器和搬运步进电机，当红外传感器感应到车位黑色感应物质时，立即停止运动，并把信息反馈到控制系统，实行下一步。

优选的，所述搬运步进电机输出端驱动第一搬运主动齿轮，所述第一搬运主动齿轮与第二搬运驱动齿轮啮合连接。

优选的，所述搬运小车内部还设有互相啮合连接的第一抬升齿轮和第二抬升齿轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明本专利采用了垂直升降结构，设计灵活，易拆装。专利采用单元组设计，可根据空地大小和车位需求，进行单元组组合，增加停车位。

搬运小车中的三角抬升装置采用双电机同步升降。即涉及到机械设计原理又涉及到单片机控制原理。能平稳抬起汽车，完成存取过程。

车库整体设置信号灯提示：红灯亮，提示车库系统有故障，待维修，不接受存取车服务。绿灯亮时，表示车库运行正常。蓝灯亮，提示目前的车库有空位，可以继续停车。白灯亮，表示正在存车。黄灯亮，表示正在取车。

附图说明

图1是本发明车库主视图；

图2是本发明车库侧视图；

图3是本发明滑块钢轨连接图；

图4是本发明搬运小车主视图；

图5是本发明搬运小车侧视图；

图6是本发明搬运小车剖视图；

图7是本发明黑色感应物质示意图；

图8是本发明plc控制系统接线图；

图9是本发明通信模块接线图；

图10是本发明plc工作流程图；

图11是本发明单片机系统接线图；

图12是本发明单片工作流程图。

图中：1.底座，2.第一承车座，3.地脚，4.第一铝型材，5.第二铝型材，6.第二承车座，7.第一光电开关，8.第二光电开关，9.第一轴承座，10.第一卷筒，11.第一滚动滑轮，12.第二轴承座，13.步进电机支座，14.步进电机，15.第三轴承座，16.第二滚动滑轮，17.第二卷筒，18.第四轴承座，19.角件，20.直角三维连接件，21.滑轨，22.第一滑块，23.第二滑块，24.第一滑块连接件，25.下升降板，26.搬运小车，27.第二滑块连接件，28.第三滑块，29.第四滑块，30.上升降板，31.滑轨，32.钢索，33.主动齿轮，34.从动齿轮，35.承车板，36.挡车块，37.载车板，38.第一丝杆直流电机，39.第一驱动滑块，40.第一抬升块,41.第二抬升块,42.第三抬升块,43.第二驱动滑块，44.第二丝杆直流电机，45.红外传感器，46.搬运步进电机，47.车抽连接杆，48.第一搬运主动齿轮，49.第二搬运驱动齿轮，50.第一抬升齿轮，51.第二抬升齿轮，52.黑色感应物质，53.第一路径导轨，54.第二路径导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种便捷的垂直升降式自动存取车库，包括车库本体，所述车库本体包括底座1，所述底座1和地脚3用膨胀螺栓和螺母固定，所述地脚3通过T型螺栓和螺母和第一铝型材4进行搭建，所述第一铝型材4和第二铝型材5通过角件19和直角三维连接件20来固定和连接，所述车库本体还包括有升降台，所述升降台通过第一滑块22、第二滑块23和第一滑块连接件24装配成一体，第三滑块28、第四滑块29和第二滑块连接件27装配成一体，后与下升降板25、上升降板30装配形成，所述第一铝型材4和第二铝型材5与第一滑轨21、第二滑轨31装配成一体，所述升降台与第一滑轨21、第二滑轨31组装成一体，并与第一卷筒10、第一滚动滑轮11用钢索32连接，升降台还与第二卷筒17、第二滚动滑轮16用钢索32连接，步进电机14通过主动齿轮33带动从动齿轮34旋转，从而带动第一卷筒10、第二卷筒17转动，并通过钢索32进行收放，实现升降台的垂直升降运动；第一驱动滑块39和第一抬升块40用销钉连接，并与第一丝杆步进电机38装配；第三抬升块42和第二驱动滑块43用销钉连接，并与第二丝杆直流电机44装配；载车板37与第二抬升块41装配成一体，用销钉把第一抬升块40、第二抬升块41、第一搬运主动齿轮48连接和用销钉把第二抬升块41、第三抬升块42、车抽连接杆47连接装配成一体。

具体的，还包括有控制系统，所述控制系统包括有PLC和单片机，所述PLC采用S7-200系列中的PLC，型号是CPU226 CN 24V，PLC和单片机内部控制程序。

具体的，所述车库本体的底层存放车位装有刷卡系统，来识别车辆存放信息，所述载车板37上装有光电开关，用来检测有无车位，确定车位信息，把信息反馈给控制系统，来控制电机，进一步实现升降台的升降，所述光电开关包括第一光电开关7和第二光电开关8。

具体的，还包括有车位垫板和搬运小车26，所述车位垫板上装有搬运小车26的第一路径导轨53和第二路径导轨54和安全挡块，并在相应位置贴有黑色感应物质52，来确保搬运小车26能停在相应位置，精准抬放汽车。

具体的，步进电机14安装在步进电机支座13上，步进电机14在车库里进行直线往返运动，来实现车辆的运输，搬运小车26底部装有红外传感器45和搬运步进电机46，当红外传感器45感应到车位黑色感应物质52时，立即停止运动，并把信息反馈到控制系统，实行下一步。

具体的，所述搬运步进电机46输出端驱动第一搬运主动齿轮48，所述第一搬运主动齿轮48与第二搬运驱动齿轮49啮合连接。

具体的，所述搬运小车26内部还设有互相啮合连接的第一抬升齿轮50和第二抬升齿轮51。

具体的，使用时，存车程序执行流程说明（PLC和单片机之间的通信）：以用户刷卡存车为例，当用户刷卡进行存车时，PLC通过蓝牙模块发送指令16#41，小车接收到指令后，触发搬运小车的存车程序，搬运小车从1车位将车抬起，到达升降台后，向PLC返回指令&，通知PLC已搬运车到达升降台，随之PLC驱动电机上升到车位所在的层，若为左车位，PLC发送指令16#44，使小车执行左边车位存车的程序；反之，发送指令16#45，使小车执行右边车位存车的程序。把车存好后，搬运小车返回至升降台，小车发送指令@,通知PLC已存好车，PLC则控制升降台下降，再发送指令16#85，通知小车已返回至第一层，小车执行程序回到原位，至此，存车完成。取车过程同理。

1.车库模型共4层，第一层为1,2车位，以此类推，第二层为3,4车位，第三层为5,6车位，第四层为7,8车位。奇数为右边车位，偶数为左边车位。1号车位为存取车的中转车位。

2.若系统分配的车位在2车位，则发送指令16#48,因为2号车位，不需要用到升降台。

3.系统分配车位原理，通过光电开关检测车位，设计程序使PLC从低层车位到高层车位扫描，若不是空车为则跳过，空车位则选择。

手机一键存取车：微信小程序，简称小程序，英文名MiniProgram，是一种不需要下载安装即可使用的应用，它实现了应用“触手可及”的梦想，用户扫一扫或搜一下即可打开应用。微信小程序使用的是“MINA”框架，这个框架为小程序的运行提供了丰富的组件和API，车库助手小程序即调用了手机蓝牙的API，当手机蓝牙连接至以485蓝牙模块时，发送指令向PLC查询用户的车位信息，若为存车，则执行存车流程；反之执行取车流程。（此功能需要拓展多一个485转蓝牙模块）

车库整体利用铝型材、直角三维连接件和2028角件搭建，用T型螺栓、螺母和无头内六角紧定螺丝进行固定。在底层存放车位装有刷卡系统，来识别车辆存放信息。载车板上装有光电开关，用来检测有无车位，确定车位信息，把信息反馈给PLC控制系统，来控制电机，进一步实现升降台的升降。车位垫板上装有搬运小车路径导轨和安全挡块，并在相应位置贴有黑色感应物质，来确保搬运小车能停在相应位置，精准抬放汽车。

车库核心在于搬运小车，采用单片机控制系统，用蓝牙实现与PLC控制系统连接通信。用步进驱动电机在车库里进行直线往返运动，来实现车辆的运输。在搬运小车底部装有红外传感器，当感应到车位黑色感应物质时，立即停止运动，并把信息反馈到PLC控制系统，实行下一步。搬运小车的抬升装置采用三角工作原理，双电机同步驱动抬降。让载车板实现垂直升降，可以把汽车抬起或放下。

车库中间部位安装升降台，将汽车输送到高层或底层车位。在车库顶部装有步进电机，采用齿齿啮合一级传动方式，给滚轴提供动力，通过卷筒收放钢索并绕在U型滑轮上，实现升降台的垂直升降运动。升降台由4条钢制滑轨和8个直线导轨滑块装配而成，直线导轨滑块并两两垂直相接。采用钢制导轨和两两直线导轨滑块两两相接的好处就是，钢的硬度大，不易变形，导轨光滑，滑动顺畅，不会出现晃动和卡顿现象，以便升降台平稳上升或下降。

主体采用PLC控制系统，搬运小车采用单片机控制系统，用蓝牙实行两者通信。

图8PLC控制系统接线图说明：

PLC控制系统，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

本车库使用的是西门子S7-200系列中的PLC，型号是（CPU226CN24V直流供电），图8中详细标明了PLC与各被控制部件的连接线路。

除通信部分和电机驱动外，其他受控制部分都是通过PLC控制电路的通断完成。

指示灯：以白灯为例，当用户正在存车时，满足程序设定的条件，PLC控制Q1.0端口输出高电平，此时白灯所在的回路形成了电流，白灯亮，提示用户正在存车。蜂鸣器同理。

光电开关：光电开关和接近开关均为三线制，即电源正极，电源负极，信号线。并且都是PNP型，高电平有效，因为该PLC为源型输入。电源正极和电源负极正常接24V直流电源。信号线接PLC的输入端。以第一光电开关7为例：当车位有车时，第一光电开关7发射的光线被遮挡，第一光电开关7随之从信号线提供24V电压，使第一光电开关7所在的回路导通，PLC的输入端子I0.0得电，由此可以让PLC判断车库的车位是否有车。

接近开关的触发原理基本相同，车库模型为四层，共有三个接近开关（第一层不用装接近开关），安装在每一层车位的最左侧，当升降台上升时，会触发接近开关，PLC中和接近开关联接的计数程序会进行计数，第二层为1,第三层为2，第四层为3。接近开关的作用是使升降台能精确的停留在某一层。

步进电机不是和PLC直接连接的，而是与电机驱动器连接，再与PLC连接。PLC对电机的作用，主要在于PUL+，PUL-，DIR+，DIR-，这四个引脚，分别为正脉冲，负脉冲，正转，反转。设置程序使PLC对Q0.0输出特定大小的高速脉冲，Q0.2输出高电平，让电机为正转，再到电机驱动器进行细分（细分是为了提高步进电机的转动精度），最终输出脉冲到电机，电机正转一定的圈数。若电机反转，则复位Q.2，置位Q.3。

图9通信模块接线图说明：

通信是PLC控制系统中的核心部分，RFID模块连接的是通信端口0，485转蓝牙模块连接的是通信端口1。

RFID模块用于刷卡服务，PLC和RFID模块之间使用MODBUS通信协议传递数据。车位为系统进行分配，从低层车位向高层车位存车（由光电开关检测车位）。存车时，PLC通过RFID模块向卡里写入车位信息，用于取车时使用。取车时，刷卡后，PLC从RFID模块中读取到车位信息，PLC再通过485转蓝牙模块向搬运小车发送取车指令，进行取车流程。

485转蓝牙模块用于PLC和搬运小车之间的通信。485转蓝牙模块和搬运小车之间使用的是蓝牙通信协议，PLC和485转蓝牙通信之间使用的自由口通信协议（即自己定义的协议）。

图11单片机系统接线图说明：

此图为单片机的接线图，型号为AT89C51，共40个引脚，除单片机最小系统所需的晶振电路，复位电路外，拓展了电机驱动模块，蓝牙模块，红外模块。

蓝牙模块（BLE4.0）：用于和485转蓝牙模块通信，蓝牙通信协议底层程序已内置模块中，无需另外编写，蓝牙配对连接之后，便会进入无线透传模式。

红外模块（红外传感器）：红外光遇到除黑色感应物质之外的，就会被反射，接收管接收到反射光，经施密特触发器整形后输出低电平；当红外遇到黑色感应物质时就会被吸收，接收管没有接收到反射光，经施密特触发器整形后输出高电平。在车位特定的位置有黑色感应物质，当红外到达黑色感应物质位置时，反馈给单片机P1.0引脚一个高电平，以此“告诉”单片机已经到达存车或者取车的位置。

电机驱动模块：一个电机在小车后轮处，转动时，驱动小车前进或者后退。另外两个电机，伸出的转子都是长长的丝杆，丝杆和抬升装置相连，两个电机一起正转时，在丝杆作用下，抬升装置上升；两个电机一起反转时，在丝杆作用下，抬升装置下降。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种便捷的垂直升降式自动存取车库，其特征在于，包括：

车库本体，所述车库本体包括底座（1），所述底座（1）和地脚（3）用膨胀螺栓和螺母固定，所述地脚（3）通过T型螺栓和螺母和第一铝型材（4）进行搭建，所述第一铝型材（4）和第二铝型材（5）通过角件（19）和直角三维连接件（20）来固定和连接；

所述车库本体还包括有升降台，所述升降台通过第一滑块（22）、第二滑块（23）和第一滑块连接件（24）装配成一体，第三滑块（28）、第四滑块（29）和第二滑块连接件（27）装配成一体，后与下升降板（25）、上升降板（30）装配形成，所述第一铝型材（4）和第二铝型材（5）与第一滑轨（21）、第二滑轨（31）装配成一体，所述升降台与第一滑轨（21）、第二滑轨（31）组装成一体，并与第一卷筒（10）、第一滚动滑轮（11）用钢索（32）连接，升降台还与第二卷筒（17）、第二滚动滑轮（16）用钢索（32）连接；

步进电机（14）通过主动齿轮（33）带动从动齿轮（34）旋转，从而带动第一卷筒（10）、第二卷筒（17）转动，并通过钢索（32）进行收放，实现升降台的垂直升降运动；第一驱动滑块（39）和第一抬升块（40）用销钉连接，并与第一丝杆步进电机（38）装配；第三抬升块（42）和第二驱动滑块（43）用销钉连接，并与第二丝杆直流电机（44）装配；载车板（37）与第二抬升块（41）装配成一体，用销钉把第一抬升块（40）、第二抬升块（41）、第一搬运主动齿轮（48）连接和用销钉把第二抬升块（41）、第三抬升块（42）、车抽连接杆（47）连接装配成一体；

控制系统，所述控制系统包括有PLC和单片机，所述PLC采用S7-200系列中的PLC，型号是CPU226 CN 24V，PLC和单片机内部控制程序；所述车库本体的底层存放车位装有刷卡系统，来识别车辆存放信息，所述载车板（37）上装有光电开关，用来检测有无车位，确定车位信息，把信息反馈给控制系统，来控制电机，进一步实现升降台的升降；

车位垫板和搬运小车（26），所述车位垫板上装有搬运小车（26）的第一路径导轨（53）和第二路径导轨（54）和安全挡块，并在相应位置贴有黑色感应物质（52），来确保搬运小车（26）能停在相应位置，精准抬放汽车；

步进电机（14）安装在步进电机支座（13）上，步进电机（14）在车库里进行直线往返运动，来实现车辆的运输，搬运小车（26）底部装有红外传感器（45）和搬运步进电机（46），当红外传感器（45）感应到车位黑色感应物质（52）时，立即停止运动，并把信息反馈到控制系统，实行下一步；

所述搬运步进电机（46）输出端驱动第一搬运主动齿轮（48），所述第一搬运主动齿轮（48）与第二搬运驱动齿轮（49）啮合连接；

所述搬运小车（26）内部还设有互相啮合连接的第一抬升齿轮（50）和第二抬升齿轮（51）。

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