CN203411926U - 拍打门闸机 - Google Patents

Abstract

本实用新型的拍打门闸机包括机架组件、运动机构及电机检控组件，其中运动机构包括与机架组件转动连接的门轴及固定于门轴的门扇；电机检控组件包括闸机控制器、交流伺服电机、与交流伺服电机输出轴连接的减速器、与闸机控制器和交流伺服电机连接的伺服驱动器及安装在运动机构上且与闸机控制器连接的光电编码器。本方案可对门轴门扇运行速度和位置形成有效控制，门扇在运动过程中加减速的动态响应时间很短，可在较短时间对门扇的运动速度进行快慢变化控制，避免速度突变造成的冲击振动，实现精确控制闸门位置的拍打门闸机。集成OCR证件识别及射频识别于一体，可兼容多种证件信息载体，可以满足多种通道系统对通行人员身份证件信息进行有效识别及管理的需求。

Description

拍打门闸机

技术领域

本实用新型涉及一种闸机，特别涉及一种具有OCR证件识别模块和基于伺服控制技术的拍打门机芯的闸机。

背景技术

目前，拍打门闸机在各类门禁通道、自助访客通道、自助通关通道等方面有较为广泛的应用，各种身份证件的使用已经成为通道管理中不可或缺的一部分。现有的拍打门闸机识别的证件种类较少，一般仅可识别射频IC卡式证件，不能识别其他类型证件，在一些需要进行严格身份识别的场合，单一的射频卡识别已不能满足需求，现有拍打门闸机在需要识别证件种类较多的场合不适用。另外，现有的拍打门闸机对门轴门扇的运动位置控制精度不高，在实际使用中开、关门位置常会出现明显偏差。

发明内容

基于此，有必要提供一种采用先进伺服控制技术精确控制闸门位置，具有OCR证件识别功能的拍打门闸机。

一种拍打门闸机，包括机架组件、运动机构及电机检控组件，其中运动机构包括与机架组件转动连接的门轴及固定于门轴的门扇；电机检控组件包括闸机控制器、交流伺服电机、与交流伺服电机输出轴连接的减速器、与闸机控制器和交流伺服电机连接的伺服驱动器及安装在运动机构上且与闸机控制器连接的光电编码器。

进一步地，机架组件包括通道板、分别位于通道板上方的机架、下方的底座、两侧的立柱以及门轴。

进一步地，闸机控制器由基于ARM7微控制器的主板和IO接口板组成。

进一步地，电机检控组件还包括电磁制动器，电磁制动器包括固定于门轴的电磁制动器运动部分及固定于门轴下支座的电磁制动器固定部分。

进一步地，电机检控组件还包括电磁制动器安装盘，电磁制动器运动部分安装在电磁制动器安装盘上并通过电磁制动器安装盘固定至门轴。

进一步地，减速器通过弹性联轴器与门轴连接。

进一步地，闸机控制器连接并控制门轴发光条、刷卡状态指示灯、方向状态指示灯、报警蜂鸣器、通行检测传感器及读写器天线板。

进一步地，拍打门闸机还包括OCR证件识别模块，OCR证件识别模块安装于立柱上方。

上述拍打门闸机中，采用交流伺服电机、伺服控制器和光电编码器驱动和控制，可对门轴门扇运行速度和位置形成有效控制，门扇在运动过程中加减速的动态响应时间很短，可在较短时间内对门扇的运动速度进行快慢的变化控制，避免速度突变造成的冲击振动，实现精确控制闸门位置的拍打门闸机。集成OCR证件识别及射频识别（RFID）于一体,可兼容多种证件信息载体，几乎各种常用的证件都可以识别，可以满足多种通道系统对通行人员身份证件信息进行有效识别及管理的需求。

附图说明

图1为一个实施例的拍打门闸机结构组成示意图；及

图2为一个实施例的拍打门闸机电气组成示意图；及

图3为一个实施例的拍打门闸机的门轴控制信号连接示意图。

具体实施方式

本实施例的拍打门闸机，包括机架组件、运动机构及电机检控组件，其中机架组件用来支持运动机构和电机检控组件。

请参考图1，拍打门闸机由左边机、右边机、中间机构成的两个标准闸机通道的结构。拍打门闸机主要由机架2、底座3、立柱4、门扇5、通道板（钢化玻璃）6、门轴7、闸机控制器（图中未标出）、OCR证件识别模块1、读写器天线板8、通行检测传感器9、门轴发光条11、刷卡状态指示灯12、方向状态指示灯13、报警蜂鸣器、电源盒10等零部件组成。机架组件包括通道板6、位于通道板6上方的机架2、通道板6下方的底座3、通道板6两侧的立柱4以及门轴7。运动机构包括与机架组件转动连接的门轴7及固定于门轴7的门扇5。电源盒可以安装在左边机也可以安装于右边机。漏电保护空气开关、2个开关电源及工控主板安装在电源盒内。

请参考图2和图3，电机检控组件包括闸机控制器、交流伺服电机、与交流伺服电机输出轴连接的减速器、与闸机控制器和交流伺服电机连接的伺服驱动器及安装在运动机构上且与闸机控制器连接的光电编码器。

电机检控组件的各零部件组装关系如下：交流伺服电机与减速器连接后固定于电机安装板下方，减速器的输出轴则通过弹性联轴器与门轴连接。伺服控制器安装在门轴内部并与交流伺服电机连接。电磁制动器固定部分安装于门轴下支座下方，电磁制动器运动部分安装在电磁制动器安装盘上，电磁制动器安装盘门轴7固定连接。光电编码器安装到光电编码器安装支架上，再安装于门轴上支座上方，其中光电编码器的转动轴插入到门轴7上开设的孔内，并通过螺钉紧固。

闸机控制器通过RS232接口与工控主板通讯并接受工控主板的控制。每个门轴有1个伺服驱动器和一个交流伺服电机，伺服驱动器用于实现对交流伺服电机的驱动控制。

闸机控制器通过RS-232串行通讯接口及数字IO接口与伺服驱动器相连接，闸机控制器通过RS-232串口下载和设置伺服驱动器的有关参数，通过IO接口控制伺服驱动器。交流伺服电机的3条动力线U/V/W与伺服驱动器的驱动输出相连接，电机编码器信号输出到伺服驱动器。闸机门轴上还安装了用于检测门扇运动位置的光电编码器。

闸机控制器由基于ARM7微控制器的主板和IO接口板组成，主要实现对下述部件的控制：伺服驱动器、门轴发光条、刷卡状态指示灯、方向状态指示灯、报警蜂鸣器、电磁制动器等，实现对通道通行检测传感器及门轴上的光电编码器信号的采集。ARM7主板已经集成了射频读写器电路，兼容ISO14443type A/B的协议的卡的识别，两端立柱上的读写器天线板通过信号线转接最终连接到闸机主控制器上。由于闸机控制器装在进闸方向左边机上，所以与右边机相连接的有关输入输出信号须经通道互连线连接到通道另一侧的通道转接板上，相关部件连接到转接板上，反之亦然。

交流伺服电动机输出轴连接减速器，电机给减速器提供动力，减速器输出轴通过弹性联轴器与门轴连接，从而驱动门轴转动，再由门轴带动门扇摆动来实现闸机通道的拦阻和放行。门轴上的光电编码器与门轴同轴安装，光电编码器用以检测门转动的角度位置。

交流伺服电机内置2组编码器，一组用于检测电机转子位置，另一组用于检测电机运动位置。位置信号反馈至伺服驱动器，构成位置闭环控制系统。在位置控制模式下，伺服驱动器控制接口提供了脉冲/方向/使能三个信号接口，这些接口与闸机控制器板连接，闸机控制器发送指令脉冲信号、正/反转的方向信号及使能信号给伺服驱动器。另外伺服驱动器还提供模拟量控制接口，可由闸机控制器输出模拟量给此控制接口，实现电机的输出力矩控制。

闸机控制器输出到伺服驱动器的数字IO控制信号为差分信号，PUL+、PUL-为指令脉冲信号,DIR+、DIR-为方向控制信号，EN+、EN-为使能信号。闸机控制器还可发模拟信号给伺服驱动器以控制电机的力矩。闸机控制器与伺服控制器的通讯接口为RS232串口，闸机控制器可通过串口修改驱动器的参数进而对伺服驱动器的工作方式、运行特性做出适当的设置。

在位置控制方式下，闸机控制器通过向伺服驱动器发送指令脉冲来控制机芯门轴的运动位置。可对伺服驱动器的电子齿轮比（指令脉冲的分倍频）进行合理的设置。开/关门时拍打门机芯门轴要旋转90度即0.25转，需要输入的控制指令脉冲数P=（0.25x4×CxK）/G=CxK/G，其中，P-输入指令脉冲个数；G-电子齿轮比；C-光电编码器分辨率（线数/转），由于伺服驱动器对光电编码器信号进行了4细分，实际上分辨率为4xC;K为减速器齿轮比。通过控制指令脉冲的频率可以控制电机运动的速度，频率越高，速度越高。可以达到比较理想的位置控制分辨率（即角度/脉冲）和位置分辨率（一个脉冲的角位移Δθ）。机芯门轴每转90度编码器转反馈脉冲个数为K*C，可以用下式表示Δθ=（90度/KC）*G。有上述计算式子可知，只要光电编码器的分辨率较高即可实现较高的位置分辨率，从而实现较高的位置精度控制。

闸门开启及关闭的速度和力矩是可调节的，可以调整指令脉冲的频率调速，可以通过模拟量输入调整力矩，实现速度和力量间平衡，保证操作快速的同时兼顾安全性能。

门轴上安装的光电编码器为红外正交编码的增量式编码器，该编码器用于检测门扇运动的位置，编码器随着门轴转动而产生反馈脉冲信号，编码器的信号由闸机控制器处理，控制器电路上设计了正交编码器信号的鉴向电路及细分电路。通过光电编码器可以方便地寻找门扇的原点（初始位置），上电后的初始位置处于阻挡位置（与闸机通道垂直）。

通行检测传感器为红外对射光电传感器，一共8对，安装于机架上，用于对通道通行行为的检测进而实现通行逻辑控制，系统可根据红外传感器判断人员的通行状况，对非法闯入、尾随闯入等情况进行报警提示和处理。

报警蜂鸣器用于报警提示，门轴发光条、刷卡状态指示灯、方向状态指示灯分别对闸机门轴状态、读写器状态及通道通行状态给予有效提示。

电磁制动器通过固定套连接到门轴上，用以响应制动信号并制动门轴。在正常通行状态，电磁制动器处于非锁定状态，电磁制动器与门轴处于脱离状态；当通行检测传感器检测到有人非法闯入时，电磁制动器吸合，将门轴和扇门锁定；当有人强行撞击门时，电磁制动器也将扇门锁定。

OCR（Optical Character Recognition，光学字符识别）证件识别模块用于扫描识别各种证件，它通过USB接口与工控主板通讯。OCR证件识别模块1可以对证件原图进行自动采集，将采集的证件图片通过先进的OCR技术进行自动分析和识别，得到电子化的文字信息，同时也可将证件图像中的头像提取出来。也可根据用户的需求对一些非标准证件图像中相关字段信息部分进行分析及字符识别。

由OCR证件识别模块1结合闸机通道管理系统及后台数据库，实现有效证件自动识别及通行控制等通道管理功能。

OCR证件识别模块1安装于闸机进闸通道端部右手边（按需要安装在左右边或者各端均可）。通行人员将证件放到OCR证件扫描器的扫描窗口，OCR证件识别器对证件原图自动进行采集，然后将采集的证件图片进行自动分析并对证件文字进行光学字符识别，对文字特征及头像进行提取、比对识别，解析处理证件上的各项信息，然后生成证件电子文本信息及头像图片，通过USB2.0高速通信接口与闸机的工控机通讯，将证件中的图像及电子文字信息输出到工控机，闸机通道管理系统再通过网络接口将证件信息传送到后台的系统数据库中保存和比对，判断证件资料是否有效。如果验证证件有效，通过管理计算机控制闸机通道系统，控制闸机闸门打开使持证人通过。

OCR证件识别模块1可识别的证件种类较齐全，可采集的证件通常包括居民身份证、居住证、驾照、普通护照、警官证、军官证、士兵证、台胞回乡证、港澳通行证等证件。也可根据用户需要扩展定制其他非标准证件的专用OCR识别，只需OCR证件识别模块1更新软件，不需要另外增加硬件。

通过OCR证件扫描器读取证件的相关信息，无需人工检查证件，解决了人工查验证件存在的各种问题，保证了证件识别信息的正确性，同时也提高了工作效率，实现了各种证件的电子化自动查验，并且可灵活的追溯和管理通行人员的证件资料。

本实施例的拍打门闸机具有如下优点：

1.拍打门闸机采用先进的伺服电机驱动技术、实现对拍打门闸机的全数字、高精度的伺服控制，使对门轴门扇的运动位置精度的控制有较大提高，避免了门扇对不齐、开关门位置有偏差、运行动作不平稳等问题。

2.本方案的拍打门闸机集先进的OCR证件识别及射频识别（RFID）于一体,可兼容多种证件信息载体，几乎各种常用的证件都可以识别，可以满足多种通道系统对通行人员身份证件信息进行有效识别及管理的需求。

此拍打门闸机适用于人员身份识别较为严格的各类通道系统诸如政府机关、学校、企业、物业小区、公寓、写字楼宇、边检、海关等不同行业的通道系统。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种拍打门闸机，其特征在于，包括机架组件、运动机构及电机检控组件，其中所述运动机构包括与所述机架组件转动连接的门轴及固定于所述门轴的门扇；所述电机检控组件包括闸机控制器、交流伺服电机、与所述交流伺服电机输出轴连接的减速器、与所述闸机控制器和所述交流伺服电机连接的伺服驱动器及安装在所述运动机构上且与闸机控制器连接的光电编码器。

2.根据权利要求1所述的拍打门闸机，其特征在于，所述机架组件包括通道板、分别位于所述通道板上方的机架、下方的底座、两侧的立柱以及门轴。

3.根据权利要求2所述的拍打门闸机，其特征在于，所述闸机控制器由基于ARM7微控制器的主板和IO接口板组成。

4.根据权利要求3所述的拍打门闸机，其特征在于，所述电机检控组件还包括电磁制动器，所述电磁制动器包括固定于所述门轴的电磁制动器运动部分及固定于所述门轴下支座的电磁制动器固定部分。

5.根据权利要求4所述的拍打门闸机，其特征在于，所述电机检控组件还包括电磁制动器安装盘，所述电磁制动器运动部分安装在所述电磁制动器安装盘上并通过所述电磁制动器安装盘固定至所述门轴。

6.根据权利要求5所述的拍打门闸机，其特征在于，所述减速器通过弹性联轴器与所述门轴连接。

7.根据权利要求6所述的拍打门闸机，其特征在于，所述闸机控制器连接并控制门轴发光条、刷卡状态指示灯、方向状态指示灯、报警蜂鸣器、通行检测传感器及读写器天线板。

8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的拍打门闸机，其特征在于，所述拍打门闸机还包括OCR证件识别模块，所述OCR证件识别模块安装于所述立柱上方。

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