CN110298969A - 售货机闭环控制系统及售货机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种售货机闭环控制系统，包括微控制单元、电源管理模块、驱动电路和检测电路，所述驱动电路、所述检测电路与所述微控制单元之间形成闭环的回路，以进一步实现对售货机运行状态信息的反馈达到精确控制所述驱动电路的运行。该售货机闭环控制系统通过设置的驱动电路、检测电路与微控制单元之间形成闭环的回路，并采用检测电路中的检测元件对所述驱动电路的每个执行元件的运行状态进行检测并将检测的信息反馈至所述微控制单元中，实现售货机的机械手抓取货物的实时位置监测及数据反馈从而让所述微控制单元定位准确抓取货物，避免售货机的机械手的运动位置定位不准出现消费者购买的商品与售货机销售的商品不同的情况发生。

Description

售货机闭环控制系统及售货机

技术领域

本发明涉及售货机控制技术领域，具体地，涉及一种售货机闭环控制系统，本发明还提供一种采用闭环控制系统的售货机闭。

背景技术

自动售货机(Vending Machine，VEM)是能根据投入的钱币自动付货的机器；自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。目前国内常见的自动售卖机共分为四种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机、化妆品自动售卖机。

现有的售货机的控制系统是采用开放性控制，没有检测及循环模块，无法实现机械手实时位置监测及数据反馈，使得售货机控制机械手自动出货的运动不精确，出现消费者购买的商品与售货机销售的商品不同，出现货不对板情况发生。

因此，需提供一种闭环、精确控制出货机械手运行的售货机闭环控制系统，以解决现有技术的不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种售货机闭环控制系统能实时监测机械手的位置以及形成数据反馈，形成封闭的循环信号反馈，精确控制售货机出货机械手运行。

本发明的技术方案如下：

一种售货机闭环控制系统，用于售货机的驱动板上，所述驱动板与一主板连接，所述主板上设置有通讯模块，所述售货机闭环控制系统包括微控制单元、电源管理模块、驱动电路和检测电路，其中：

电源管理模块，用于与一输入电源连接转换为低压的直流电，并提供给所述微控制单元、所述通讯模块、所述驱动电路和所述检测电路；

通讯模块，用于将一移动终端的信息传输至所述微控制单元中，所述通讯模块与所述移动终端连接，所述通讯模块还与所述微控制单元连接；

驱动电路，用于驱动售货机上的机械手运行实现对售货机上的商品进行抓取输送至售货机的出货口，所述驱动电路上设置有多个驱动回路，每个所述驱动回路与一执行元件连接并用于驱动所述执行元件运行的；

检测电路，用于检测所述机械手输送商品是否输送出货口的信息以及消费者是否从出货口中取走商品的信息，之后将检测的信息反馈至所述微控制单元，所述检测电路上设置有对应于每个的所述驱动回路检测元件，所述检测元件用于检测所述执行元件的运行状态；

微控制单元，根据所述检测电路反馈的信息控制所述驱动电路的运行；

所述驱动电路、所述检测电路与所述微控制单元之间形成闭环的回路，以进一步实现对售货机运行状态信息的反馈达到精确控制所述驱动电路的运行。

优选地，所述检测电路还包括与所述检测元件的控制端连接的第二开关元件，所述第二开关元件与所述微控制单元连接，所述微控制单元还与一场效应管的基极连接，所述场效应管的集电极分别与一MOS管的栅极和源极连接，所述MOS管的漏极与所述检测元件的电源端连接；所述微控制单元通过所述场效应管和所述MOS管控制所述检测元件的工作，所述检测元件的检测电信号在传输至所述微控制单元中形成检测循环回路。其中，所述场效应管为三极管。

进一步地，所述检测元件为编码器，该编码器用于监测执行元件驱动机械手运行的位置信息的。

进一步地，所述检测元件为传感器，该传感器用于检测售货机上放置商品的区域、出货口以及安全光栅是否存在遮挡物的。

优选地，所述驱动回路包括驱动芯片以及与所述驱动芯片连接的第一开关元件，所述第一开关元件的输出端与所述执行元件的控制端连接，所述驱动芯片与所述微控制单元连接，所述微控制单元输出高电平驱动所述驱动芯片工作，所述驱动芯片工作输出高电平，所述第一开关元件导通从而驱动所述执行元件工作。

进一步地，所述驱动电路包括三个所述驱动回路，三个所述驱动回路分别为X轴驱动回路、Y轴驱动回路和Z轴驱动回路。

优选地，所述售货机闭环控制系统还包括与所述微控制单元连接的两个出货口驱动电路，每个所述出货口驱动电路用于控制售货机上的出货口或安全光栅的开启与关闭，所述出货口驱动电路包括与所述单片机连接的光电隔离器、与所述光电隔离器连接的第三开关元件以及与所述第三开关元件连接的电控制器件，所述电控制器件与售货机的出货口或安全光栅的执行元件连接。

优选地，所述微控制单元包括单片机。

优选地，所述通讯模块包括无线4G模块，所述无线4G模块通过RS485总线与所述微控制单元进行通讯连接。

优选地，所述移动终端采用PCIE总线与所述通讯模块通讯连接将所述移动终端与所述主板连接，所述通讯模块与所述驱动板之间采用RS485总线将所述主板与所述驱动板连接。

根据本发明的另一方面，提供一种售货机，包括上述任一实施例所述的售货机闭环控制系统。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，该售货机闭环控制系统通过设置的驱动电路、检测电路与微控制单元之间形成闭环的回路，并采用检测电路中的检测元件对所述驱动电路的每个执行元件的运行状态进行检测并将检测的信息反馈至所述微控制单元中，实现售货机的机械手抓取货物的实时位置监测及数据反馈从而让所述微控制单元定位准确抓取货物，避免售货机的机械手的运动位置定位不准出现消费者购买的商品与售货机销售的商品不同的情况发生。

附图说明

图1为本发明所述售货机控制装置的结构示意图。

图2为本发明所述售货机闭环控制系统的框架图。

图3为本发明所述售货机闭环控制系统电源管理模块的框架图。

图4为本发明所述售货机闭环控制系统驱动回路的框架图。

图5为本发明所述售货机闭环控制系统出货口驱动电路的框架图。

图6为本发明所述售货机闭环控制系统出货口驱动电路的电路原理图。

图7为本发明所述售货机闭环控制系统检测电路的框架图。

图8为本发明所述售货机闭环控制系统检测电路的电路原理图。

图9为本发明所述售货机消费者购买商品的售货机闭环控制系统运行流程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的售货机闭环控制系统，适用于自动控制运行的售货机、应用于定点定位抓取的工业机械手、用于搬运行业的机械手、移栽机构的运行等。请参照图1，本发明的售货机闭环控制系统中的售货机的控制装置包括带显示屏的移动终端和控制板，所述控制板包括主板和与所述主板通讯连接的驱动板，所述主板上设置有通讯模块，一移动终端采用PCIE总线与所述通讯模块通讯连接将所述移动终端与所述主板连接，所述通讯模块与所述驱动板之间采用RS485总线将所述主板与所述驱动板连接。所述驱动板用于驱动售货机的机械手抓取或送出物品的，所述售货机闭环控制系统设置在所述驱动板。

请参照图2，所述售货机闭环控制系统包括微控制单元以及所述微控制单元电性连接的电源管理模块和驱动模块，所述通讯模块与所述微控制单元连接，所述驱动模块包括驱动电路和以及与所述驱动电路连接的检测电路，所述检测电路与所述微控制单元电性连接，并且所述驱动电路、所述检测电路与所述微控制单元之间形成闭环的回路。其中，所述移动终端用于与消费者进行人机互动，所述移动终端的显示屏幕上显示售货机销售商品的信息以及消费者购买的信息。具体到本实施例中，所述移动终端为具有触摸屏的电脑，亦可为PC计算机、笔记本电脑、平板电脑、LCD显示器等。

请参照图2，所述微控制单元包括单片机，所述单片机根据所述检测电路反馈的信息控制所述驱动电路的运行。具体到本实施例中，所述电源管理模块给所述单片机供电，所述单片机与所述检测电路连接。其中，所述单片机的型号优选为STM32F103VET6。

请参照图3，所述电源管理模块，用于与一输入电源连接转换为低压的直流电，并提供给所述微控制单元、所述通讯模块、所述驱动电路和所述检测电路，所述电源管理模块包括第一降压电路、第二降压电路和电三降压电路。具体地，所述第一降压电路和第二降压电路分别与所述电源输入端连接，所述第三降压电路与所述第一降压电路连接。具体在本实施例中，所述输入电源优选为24V的直流电，所述输入电源经过所述第一降压电路的整流后输出24V直流电，4V直流电经过所述第一降压电路的LM2596R-5降压芯片输出直流电5V，直流电5V经过所述第三降压电路的AMS1117-3.3降压芯片输出直流电3.3V，直流电3.3V为所述检测电路、所述微控制单元和所述通讯模块供电；所述输入电源还经过所述第二降压电路的LM2596R-12降压芯片输出直流电12V，直流电12V经过所述第二降压电路的LM2596R-5降压芯片输出直流电5V；直流电5V为所述驱动电路供电。

请参照图2，所述通讯模块用于将所述移动终端的信息传输至所述微控制单元中，所述通讯模块包括无线4G模块。具体到本实施例中，所述无线4G模块优选为YUGA CLM920型号的4G无线通讯模块。在其他的实施例中，所述通讯模块还可以采用网络，蓝牙，wifi等无线协议通讯。

请参照图4，所述驱动电路用于驱动一机械手运行对售货机上的商品进行抓取输送至售货机的出货口，所述驱动电路包括至少三个驱动回路，对应于每个所述驱动回路所述售货机控制系统设置有一一对应的所述检测电路，每个所述驱动回路与一执行元件连接，所述驱动回路包括与所述微控制单元连接的驱动芯片以及与所述驱动芯片连接的第一开关元件，所述第一开关元件的输出端与所述执行元件的控制端连接，所述驱动芯片与所述微控制单元连接，所述微控制单元输出高电平驱动所述驱动芯片工作，所述驱动芯片工作输出高电平，所述第一开关元件导通从而驱动所述执行元件工作。其中，所述执行元件为所述机械手的驱动电机；三个所述驱动回路分别为X轴驱动回路、Y轴驱动回路和Z轴驱动回路，所述驱动电路从X轴、Y轴和Z轴的三个方向控制所述执行元件从而控制所述机械手运行实现对售货机上商品的抓取以及送货。具体到本实施例中，所述执行元件为电机，所述驱动芯片优选为TC100型号的步进电机驱动芯片，所述第一开关元件优选为IR2101型号的MOS管。在其他的实施例中，所述驱动芯片又可为LG9110型号的马达驱动芯片，所述第一开关元件又可为三极管、场效应管等用于开关的电子元器件。

请参照图5和图6，所述驱动模块还包括与所述微控制单元连接的两个出货口驱动电路，每个所述出货口驱动电路用于控制售货机上的出货口或安全光栅的开启与关闭，所述出货口驱动电路包括与所述单片机连接的光电隔离器、与所述光电隔离器连接的第三开关元件以及与所述第三开关元件连接的电控制器件，所述电控制器件与售货机的出货口或安全光栅的执行元件连接。其中，与所述光电耦合器连接的所述单片机端口输出高电平，所述第三开关元件导通，所述电控制器件得电导通，售货机的出货口或安全光栅的执行元件工作，实现售货机的出货口或安全光栅的开启；与所述光电耦合器连接的所述单片机端口输出低电平，所述第三开关元件截止，所述电控制器件断电，售货机的出货口或安全光栅的执行元件不工作，售货机的出货口或安全光栅处于关闭状态。具体到本实施例中，所述光电隔离器优选为EL37H的光电隔离器，所述第三开关元件优选为MOS管，所述电控制器件优选为继电器。在其他的实施例中，所述第三开关元件又可为三极管、场效应管等用于开关的电子元器件，所述电控制器件又可为微动开关、接近开关等。

请参照图7和图8，所述检测电路用于检测所述机械手输送商品是否输送出货口的信息以及消费者是否从出货口中取走商品的信息，之后将检测的信息反馈至所述微控制单元，所述检测电路包括检测元件以及与所述检测元件的控制端连接的第二开关元件，所述第二开关元件与所述微控制单元连接。其中，所述第二开关元件设置在售货机商品放置区、出货口等位置上。具体到本实施例中，所述驱动模块上的每一个执行元件上均设置有所述检测元件，该检测元件为编码器，所述编码器与所述单片机连接；售货机上的每个放置商品的区域、出货口以及安全光栅处均设置有所述检测元件，该检测元件用于检测每个放置商品的区域、出货口以及安全光栅是否存在遮挡物，该检测元件为光敏传感器。所述第二开关元件为三极管，在其他实施例中，所述检测元件又可为红外传感器、光纤传感器等用于检测物品在某一位置上。具体地，所述微控制单元的输出端与一第七三极管Q7的基极连接，所述第七三极管Q7的集电极与一第十六MOS管D16的栅极和源极连接，所述第十六MOS管D16的栅极和源极均与所述电源输入端连接，所述第十六MOS管D16的漏极与所述检测元件的电源端连接给所述检测元件供电，且所述检测元件的控制端通过所述第二开关元件与所述微控制单元连接，所述微控制单元通过所述场效应管和所述MOS管控制所述检测元件的工作，所述检测元件的检测电信号在传输至所述微控制单元中形成检测循环回路，提高该售货机闭环控制系统精确控制每个所述驱动回路和每个所述出货口驱动电路的运行。当所述检测元件的控制端有电信号输出，所述第二开关元件导通，所述微控制单元有电信号输入，所述检测元件将检测的信息电信号反馈传送至所述微控制单元中；所述检测元件的控制端无电信号输出，所述第二开关元件截止，所述微控制单元无电信号输入。

请参照图9，图9为消费者购买商品的售货机闭环控制系统运行流程图，所述售货机闭环控制系统通过485总线无线连接与所述移动终端，消费者在所述移动终端选择需要购买的商品，所述移动终端将消费者购买商品电信号通过所述通讯模块传输至所述微控制单元，所述微控制单元接收消费者购买商品的电信号，所述微控制单元控制三个所述驱动回路的执行元件运行以及所述微控制单元驱动所述编码器运行，所述编码器检测每个所述驱动回路的执行元件的到位位置信息电信号传输至所述微控制单元，同时所述微控制单元控制检测售货机上消费者购买商品的传感器启动，所述传感器检测到消费者购买的商品后传输至所述微控制单元，所述微控制单元控制所述Z轴驱动回路的执行元件对消费者购买的商品售货机上商品放置在售货机的出货口，之后所述微控制单元控制三个所述驱动回路的执行元件停止工作，所述微控制单元控制两个所述出货口驱动电路工作从而控制其执行元件运行开启售货机的出货口以及安全光栅，消费者从售货机的出货口取出购买的商品，位于售货机出货口中的传感器检测到售货机出货口中没有商品，传感器将检测的电信号传输至所述微控制单元中，所述微控制单元控制所述两个所述出货口驱动电路停止工作从而控制其执行元件停止运行关闭售货机的出货口以及安全光栅，并将消费者从售货机取出购买的商品在所述移送终端上显示。

根据本发明的另一方面，提供一种售货机，包括上述任一实施例所述的售货机闭环控制系统。

所述售货机闭环控制系统通过设置的驱动电路、检测电路与微控制单元之间形成闭环的回路，并采用检测电路中的检测元件对所述驱动电路的每个执行元件的运行状态进行检测并将检测的信息反馈至所述微控制单元中，实现售货机的机械手抓取货物的实时位置监测及数据反馈从而让所述微控制单元定位准确抓取货物，避免售货机的机械手的运动位置定位不准出现消费者购买的商品与售货机销售的商品不同的情况发生。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种售货机闭环控制系统，用于售货机的驱动板上，所述驱动板与一主板连接，其特征在于，所述主板上设置有通讯模块，所述售货机闭环控制系统包括微控制单元、电源管理模块、驱动电路和检测电路，其中：

电源管理模块，用于与一输入电源连接转换为低压的直流电，并提供给所述微控制单元、所述通讯模块、所述驱动电路和所述检测电路；

通讯模块，用于将一移动终端的信息传输至所述微控制单元中，所述通讯模块与所述移动终端连接，所述通讯模块还与所述微控制单元连接；

驱动电路，用于驱动售货机上的机械手运行实现对售货机上的商品进行抓取输送至售货机的出货口，所述驱动电路上设置有多个驱动回路，每个所述驱动回路与一执行元件连接并用于驱动所述执行元件运行的；

检测电路，用于检测所述机械手输送商品是否输送出货口的信息以及消费者是否从出货口中取走商品的信息，之后将检测的信息反馈至所述微控制单元，所述检测电路上设置有对应于每个的所述驱动回路检测元件，所述检测元件用于检测所述执行元件的运行状态；

微控制单元，根据所述检测电路反馈的信息控制所述驱动电路的运行；

所述驱动电路、所述检测电路与所述微控制单元之间形成闭环的回路，以进一步实现对售货机运行状态信息的反馈达到精确控制所述驱动电路的运行。

2.根据权利要求1所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述检测电路还包括与所述检测元件的控制端连接的第二开关元件，所述第二开关元件与所述微控制单元连接，所述微控制单元还与一场效应管的基极连接，所述场效应管的集电极分别与一MOS管的栅极和源极连接，所述MOS管的漏极与所述检测元件的电源端连接；所述微控制单元通过所述场效应管和所述MOS管控制所述检测元件的工作，所述检测元件的检测电信号在传输至所述微控制单元中形成检测循环回路。

3.根据权利要求2所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述检测元件为编码器，该编码器用于监测执行元件驱动机械手运行的位置信息的。

4.根据权利要求2所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述检测元件为传感器，该传感器用于检测售货机上放置商品的区域、出货口以及安全光栅是否存在遮挡物的。

5.根据权利要求1所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述驱动回路包括驱动芯片以及与所述驱动芯片连接的第一开关元件，所述第一开关元件的输出端与所述执行元件的控制端连接，所述驱动芯片与所述微控制单元连接，所述微控制单元输出高电平驱动所述驱动芯片工作，所述驱动芯片工作输出高电平，所述第一开关元件导通从而驱动所述执行元件工作。

6.根据权利要求1所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述驱动电路包括三个所述驱动回路，三个所述驱动回路分别为X轴驱动回路、Y轴驱动回路和Z轴驱动回路。

7.根据权利要求1所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述微控制单元包括单片机；所述通讯模块包括无线4G模块，所述无线4G模块通过RS485总线与所述微控制单元进行通讯连接。

8.一种售货机闭环控制系统，用于售货机的驱动板上，所述驱动板与一主板连接，其特征在于，所述主板上设置有通讯模块，所述售货机闭环控制系统包括微控制单元、电源管理模块、驱动电路、检测电路和出货口驱动电路，其中：

电源管理模块，用于与一输入电源连接转换为低压的直流电，并提供给所述微控制单元、所述通讯模块、所述驱动电路、所述检测电路和所述出货口驱动电路；

通讯模块，用于将一移动终端的信息传输至所述微控制单元中，所述通讯模块与所述移动终端连接，所述通讯模块还与所述微控制单元连接；

驱动电路，用于驱动售货机上的机械手运行实现对售货机上的商品进行抓取输送至售货机的出货口，所述驱动电路上设置有多个驱动回路，每个所述驱动回路与一执行元件连接并用于驱动所述执行元件运行的；

检测电路，用于检测所述机械手输送商品是否输送出货口的信息以及消费者是否从出货口中取走商品的信息，之后将检测的信息反馈至所述微控制单元，所述检测电路上设置有对应于每个的所述驱动回路检测元件，所述检测元件用于检测所述执行元件的运行状态；

微控制单元，根据所述检测电路反馈的信息控制所述驱动电路的运行

出货口驱动电路，与所述微控制单元连接并且用于控制售货机上的出货口或安全光栅的开启与关闭；

所述驱动电路、所述出货口驱动电路、所述检测电路与所述微控制单元之间形成闭环的回路，以进一步实现对售货机运行状态信息的反馈达到精确控制所述驱动电路的运行。

9.根据权利要求8所述的售货机闭环控制系统，其特征在于，所述售货机闭环控制系统上设置有两个所述出货口驱动电路，所述出货口驱动电路包括与所述微控制单元连接的光电隔离器、与所述光电隔离器连接的第三开关元件以及与所述第三开关元件连接的电控制器件，所述电控制器件与售货机的出货口或安全光栅的执行元件连接。

10.一种售货机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的售货机闭环控制系统。