CN116029319B - 一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通安全技术领域，提出了一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置及方法，包括固定板、底座、第一机械臂、第二机械臂和机械夹；所述底座固定在所述固定板上，所述底座远离所述固定板的一侧固定有旋转台；所述第一机械臂通过旋转台与所述底座转动连接；所述第二机械臂与所述第一机械臂转动连接；所述机械夹转动连接到所述第二机械臂远离所述第一机械臂的一端；整个机械臂可以通过固定板固定于收费亭后，可以将收费亭上的通行卡进行夹持，送到驾驶员面前，多自由度的机械臂，可以实现前后、左右及上下任一位置的调节，解决了现有辅助取卡装置只能在收费亭处和车辆之间的间距内进行左右运动，而导致需要重新调整停车位置的问题。

Description

一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置及方法

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，尤其涉及一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置及方法。

背景技术

随着经济的快速发展，高速公路发展越来越智慧化。随着车辆的增多，除了ETC自动收费外，在高速路收费亭处，通过人工发卡的方式已经普遍的被自动发卡机取代。

发明人发现，现存的用于高速路收费亭处的自动发卡机是不可移动的，车辆在停车时经常因为停车不到位而取卡不方便，为此，部分收费亭处设置了一些辅助取卡装置；但是，现有的辅助取卡装置，只能在收费亭处和车辆之间的间距内进行左右运动，以解决因车辆距发卡机距离较远时不能顺利取卡的问题，而当车辆因前后停车位置距离发卡机较远时，依然不能及时取卡，需要对车辆的停车地点进行重新调整，停车地点的重新调整极大的影响了取卡效率，会造成堵车等问题，并且不同型号的车辆，驾驶员所处高度不同，也会影响驾驶员取卡；当面对驾驶技术较差的驾驶员或堵车严重情况导致前后车距较近等情况时，不允许车辆通过倒车进行停车地点的重新调整，这时，依然需要驾驶人员下车取卡或探身取卡等，尤其是驾驶人员为老弱、孕妇或病残人士时，下车或探身等取卡方式极为不方便，极大的影响了取卡效率，降低了通车速度，或造成堵车现象，提高了驾驶员的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置及方法，解决了现有人工收费亭和自动发卡机上存在的根本问题，在收费口处无论如何停车，都可以方便自如的取卡或支付通行费用。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置，采用如下技术方案：

一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置，包括固定板、底座、第一机械臂、第二机械臂和机械夹；

所述底座固定在所述固定板上，所述底座远离所述固定板的一侧固定有旋转台；

所述第一机械臂通过旋转台与所述底座转动连接；所述第二机械臂与所述第一机械臂转动连接；

所述机械夹转动连接到所述第二机械臂远离所述第一机械臂的一端。

进一步的，所述旋转台上通过第一旋转器连接有驱动器支架；所述驱动支架上固定有第一驱动器，所述第一驱动器的两端均设置有转动轴，所述第一机械臂通过固定件与所述第一驱动器两端的转动轴固定连接。

进一步的，所述驱动器支架的两端均设置有竖版，所述第一驱动器两端的转动轴分别通过轴承与竖版连接。

进一步的，所述第一机械臂远离所述第一驱动器的一端固定连接有第二驱动器；所述第二驱动器的两端均设置有转动轴，所述第二机械臂通过固定件与所述第二驱动器两端的转动轴固定连接。

进一步的，所述第二机械臂远离所述第一机械臂的一端固定连接有第三驱动器；所述第三驱动器的两端均设置有转动轴，所述第三驱动器两端的转动轴通过固定件连接有第二旋转器，所述机械夹通过转轴与所述第二旋转器连接。

进一步的，所述第二旋转器上设置有人脸识别系统、红外摄像头、泛光感应元件和点阵投影器。

进一步的，所述机械夹上设置有距离感应器。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，采用如下技术方案：

一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，采用了如第一方面中所述的用于高速路收费亭的辅助取卡装置，包括：

机械夹夹持通行卡后，通过旋转台、第一机械臂和第二机械臂的运动配合，将通行卡送到取卡位置。

进一步的，机械夹夹持收费亭上的通行卡后，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹送到驾驶员面前。

进一步的，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹送到驾驶员面前，机械夹夹持驾驶员送出的通行卡后，辅助取卡装置再将机械夹送到收费亭收费人员窗口处。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明中第一机械臂通过旋转台与底座转动连接，实现了整个机械臂的360度旋转，同时，通过第二机械臂与第一机械臂的转动连接，以及机械夹与第二机械臂的转动连接，增加了整个机械臂的自由度；整个机械臂可以通过固定板固定于收费亭后，可以将收费亭上的通行卡进行夹持，送到驾驶员面前，多自由度的机械臂，可以实现前后、左右及上下任一位置的调节，解决了现有辅助取卡装置只能在收费亭处和车辆之间的间距内进行左右运动，而导致需要重新调整停车位置的问题；

2、本发明中，通过第一旋转器、第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器的设置，提高了机械臂的灵活设置，可以根据停车位置的不同，将机械夹上的通行卡送到驾驶员位置处；同时，第二旋转器的设置，可以实现对机械夹方向的实时调整，使得机械夹所处方向有利于驾驶员取卡，提高了驾驶员的取卡舒适度，避免通行卡掉落；

3、本发明中，设置了距离感应器和红外摄像头等，辅助机械臂的控制器对距离和位置的判定，同时增加了人脸识别系统，对驾驶员进行实时识别，提高了机械夹位置控制的准确度。

4、本发明通过公路收费亭的取卡机械手设计，解决了现有人工收费亭和自动发卡机上存在的根本问题，在收费口处无论如何停车，都可以方便自如的取卡或支付通行费用；解决了老弱、孕妇、病残等驾驶人员不方便探身取卡的问题；

5、本发明从根本上弥补了智慧人工收费亭的技术缺失；解决了人工收费亭的取卡效率问题，提高了通车速度；驾驶员的安全更有保障。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的传感器设置位置示意图；

图3为本发明实施例1的第一旋转器设置示意图；

图4为本发明实施例1的底座结构示意图；

其中，1、固定板；2、底座；3、旋转台；4、驱动器支架；5、第一驱动器；6、轴承；7、第一机械臂；8、第二驱动器；9、第一防护帽；10、第二机械臂；11、第三驱动器；12、第二防护帽；13、第二旋转器；14、转轴；15、机械夹；16、距离感应器；17、人脸识别系统；18、红外摄像头；19、泛光感应元件；20、点阵投影器；21、第一旋转器；22、单片机；23、物联网芯片。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

针对现有的辅助取卡装置，只能在收费亭处和车辆之间的间距内进行左右运动，而当车辆因前后停车位置距离发卡机较远时，以及应对不同型号的车驾驶员高度不同的情况，驾驶员依然不能及时取卡，需要对车辆的停车地点进行重新调整，停车地点的重新调整极大的影响了取卡效率，会造成堵车等问题；如图1所示，本实施例提供了一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置，包括固定板1、底座2、旋转台3、驱动器支架4、第一驱动器5、轴承6、第一机械臂7、第二驱动器8、第一防护帽9、第二机械臂10、第三驱动器11、第二防护帽12、第二旋转器13、转轴14、机械夹15、距离感应器16、人脸识别系统17、红外摄像头18、泛光感应元件19、点阵投影器20、第一旋转器21、单片机22和物联网芯片23；

所述底座2固定在所述固定板1上，所述底座2远离所述固定板1的一侧固定有旋转台3；所述固定板1可以固定在收费亭台面上，比如所述固定板1固定在收费亭窗口处内部工作台面上；所述底座2与所述固定板1可以通过螺钉固定；

所述第一机械臂7通过旋转台3与所述底座2转动连接，可以实现360度旋转；所述第二机械臂10与所述第一机械臂7转动连接；

所述机械夹15转动连接到所述第二机械臂10远离所述第一机械臂7的一端；机械夹15可以通过常规机械夹爪实现，可以实现对卡状物的抓取即可。

具体的，通过所述第一机械臂7通过所述旋转台3与所述底座2转动连接，实现了整个机械臂的360度旋转，同时，通过所述第二机械臂10与所述第一机械臂7的转动连接，以及所述机械夹15与所述第二机械臂10的转动连接，增加了整个机械臂的自由度；整个机械臂可以通过固定板固定于收费亭后，可以将收费亭上的通行卡进行夹持，送到驾驶员面前，多自由度的机械臂，可以实现前后、左右及上下任一位置的调节，解决了现有辅助取卡装置只能在收费亭处和车辆之间的间距内进行左右运动，而导致需要重新调整停车位置的问题。

所述旋转台3上通过第一旋转器21连接有驱动器支架4；所述驱动器支架4上固定有第一驱动器5，所述第一驱动器5的两端均设置有转动轴，所述第一机械臂7通过固定件与所述第一驱动器5两端的转动轴固定连接。所述旋转台3可以设置为360度旋转台，所述第一旋转器21可以理解为所述旋转台3的输出轴；所述旋转台3可以通过常规技术实现，比如采用电机，此时，所述第一旋转器21为电机的输出轴。可以通过焊接或螺栓连接等方式，将第一驱动器5的本体与所述驱动器支架4的上侧面固定连接，以实现所述驱动器支架4上固定所述第一驱动器5的目的；可以理解的，当所述第一驱动器5的转动轴转动时，会带着所述第一机械臂7相对于所述驱动器支架4转动。

为了提高稳定性，所述驱动器支架4的两端均设置有竖版，所述第一驱动器5两端的转动轴分别通过轴承6与竖版连接；所述第一驱动器5两端的转动轴分别通过轴承6与竖版连接，降低了所述第一驱动器5动作时的振动现象，提高了稳定性。

所述第一机械臂7远离所述第一驱动器5的一端固定连接有第二驱动器8；同理，所述第二驱动器8的两端均设置有转动轴，所述第二机械臂10通过固定件与所述第二驱动器8两端的转动轴固定连接。所述第一机械臂7可以通过固定件与所述第二驱动器8本体的侧面或两端端面固定，当所述第二驱动器8的转动轴动作时，所述第二机械臂10相对于所述第一机械臂7转动。

所述第二机械臂10远离所述第一机械臂7的一端固定连接有第三驱动器11；所述第三驱动器11的两端均设置有转动轴，所述第三驱动器11两端的转动轴通过固定件连接有第二旋转器13，所述机械夹15通过转轴14与所述第二旋转器13连接。同理，所述第二旋转器13可以通过电机等实现，此时，所述转轴14可以理解为电机的输出轴或与电机输出轴连接的轴；所述机械夹15可以在所述第二旋转器13的带动下，实现180度或360的旋转，从而可以实现对所述机械夹15方向的实时调整，使得所述机械夹15所处方向有利于驾驶员或收费人员的取卡，提高了驾驶员的取卡舒适度，避免通行卡掉落。

如图2所示，所述第二旋转器13上设置有人脸识别系统17、红外摄像头18、泛光感应元件19和点阵投影器20。所述机械夹15上设置有距离感应器16。所述距离感应器16和所述红外摄像头18等的设置，可以辅助机械臂的控制器对距离和位置的判定，增加所述人脸识别系统17，可以对驾驶员进行实时识别，依次为依据进行控制，可以提高对所述机械夹15位置控制的准确度。

所述第一驱动器5、所述第二驱动器8和所述第三驱动器11可以通过两端具有输出轴的电机实现，输出轴即为驱动器的转动轴；所述第一驱动器5的输出轴、所述第二驱动器8的输出轴和所述第三驱动器11的输出轴平行设置。

所述第二驱动器8和所述第三驱动器11的转动轴端部，可以通过过盈配合或螺纹配合等方式分别安装第一防护帽9和第二防护帽12，可以用于防潮和防碰撞。

如图4所示，可以在所述底座2内安装所述单片机22和所述物联网芯片23，所述单片机22可以视为控制器，用于信号的处理以及各动力部的控制，所述单片机22和所述第一驱动器5、所述第二驱动器8、所述第三驱动器11、所述第二旋转器13、所述机械夹15、所述距离感应器16、所述红外摄像头18、所述泛光感应元件19、所述点阵投影器20、所述第一旋转器21和所述物联网芯片23等电性连接；各传感器对信号的采集以及控制器的数据处理和控制，可以通过常规技术实现，在此不再详述。

实施例2：

一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，采用了如实施例1中所述的用于高速路收费亭的辅助取卡装置，包括：

机械夹15夹持通行卡后，通过旋转台3、第一机械臂7和第二机械臂10的运动配合，将通行卡送到取卡位置。

当车辆进入高速，驾驶员取卡时，机械夹15夹持收费亭上的通行卡后，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹15送到驾驶员面前。

当车辆出高速，工作人员取卡时，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹15送到驾驶员面前，机械夹15夹持驾驶员送出的通行卡后，辅助取卡装置再将机械夹送到收费亭收费人员窗口处。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置，其特征在于，包括固定板、底座、第一机械臂、第二机械臂和机械夹；

所述底座固定在所述固定板上，所述底座远离所述固定板的一侧固定有旋转台；

所述第一机械臂通过旋转台与所述底座转动连接；所述第二机械臂与所述第一机械臂转动连接；

所述机械夹转动连接到所述第二机械臂远离所述第一机械臂的一端；

所述旋转台上通过第一旋转器连接有驱动器支架；所述驱动器支架上固定有第一驱动器，所述第一驱动器的两端均设置有转动轴，所述第一机械臂通过固定件与所述第一驱动器两端的转动轴固定连接；

所述第一机械臂远离所述第一驱动器的一端固定连接有第二驱动器；所述第二驱动器的两端均设置有转动轴，所述第二机械臂通过固定件与所述第二驱动器两端的转动轴固定连接；

所述第二机械臂远离所述第一机械臂的一端固定连接有第三驱动器；所述第三驱动器的两端均设置有转动轴，所述第三驱动器两端的转动轴通过固定件连接有第二旋转器，所述机械夹通过转轴与所述第二旋转器连接；

所述第二旋转器上设置有人脸识别系统、红外摄像头、泛光感应元件和点阵投影器；

所述机械夹上设置有距离感应器。

2.如权利要求1所述的一种用于高速路收费亭的辅助取卡装置，其特征在于，所述驱动器支架的两端均设置有竖版，所述第一驱动器两端的转动轴分别通过轴承与竖版连接。

3.一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，其特征在于，采用了如权利要求1-2任一项所述的用于高速路收费亭的辅助取卡装置，包括：

机械夹夹持通行卡后，通过旋转台、第一机械臂和第二机械臂的运动配合，将通行卡送到取卡位置。

4.如权利要求3所述的一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，其特征在于，机械夹夹持收费亭上的通行卡后，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹送到驾驶员面前。

5.如权利要求3所述的一种用于高速路收费亭的辅助取卡方法，其特征在于，其特征在于，辅助取卡装置在人脸设别系统的辅助下，将机械夹送到驾驶员面前，机械夹夹持驾驶员送出的通行卡后，辅助取卡装置再将机械夹送到收费亭收费人员窗口处。