[发明专利]数字高速栏杆

说明书

1、技术领域

本发明涉及一种数字高速栏杆，应用于高速公路不停车收费系统(Electronic Toll Collection，简称ETC)、高速公路人工收费系统(Manual Toll Collection，简称MTC)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification，简称AVC)、桥梁、隧道、停车场的收费系统，以及公寓小区、货场等单位的通行管理场合。 

2、背景技术

国内市场上栏杆普遍存在的现象： 

1)由于栏杆加工、安装的偏差，出现电机齿轮咬合不好、齿轮润滑油消耗过大，导致传动阻力增大，栏杆轴承容易损坏； 

2)栏杆机箱里的电机主轴一松动，容易引起栏杆起落不稳和抖动，导致螺栓易损坏； 

3)栏杆起落无法到达“死点”位置，使电机长时间发热，加速了损坏电机、曲柄和连杆频率和误抬杆次数的增多。 

4)栏杆机体箱内部零件多、机械结构复杂，易损坏。 

5)栏杆调控角度不精确，不能灵活应用各行业的需求。 

6)设备成本昂贵，难以推广。 

本发明是由专门设计的软件控制、高扭矩混合式交流步进电机、减速机、控制驱动器等，共同配合驱动栏杆的抬起和落下。通过软件编程设计，可任意设定栏杆的转速、转动次数、旋转角度和控制栏杆的运行状态。 

3、发明内容

3.1技术特点 

1)栏杆起落平稳、无抖动 

本发明采用高性能的处理器，通过修改寄存器初速度值、加速度值、减速度值、末速度值，控制步进电机的启动、停止整个过程。利用加、减速变速运动的控制方法使栏杆起落平稳运行，解决传统栏杆起落时间短、运行速度过快引起的不平稳、终点抖动等现象。 

2)全数字化调控 

本发明将全数字调控应用于不同的栏杆机，可进行0°～360°范围内全方位数字化角度调控和速度调速。不需要传感器，打破传统栏杆调控精度范围0°～90°和 调控精度不准确。 

3)一体化机芯 

本发明采用一体化机芯，具有成本低、结构简单稳定、易维护等特点，解决市场上出售的机械式栏杆内部结构复杂，难以维护。 

4)行程保护 

通过对路面坡度、路面宽窄、路面障碍物等检测，采用数字控制技术，可以对栏杆的极限位置进行精确设定，确保抬落杆时内部结构不被损坏，延长使用寿命。同时栏杆到达极限位置时具有自锁功能，使栏杆不被反向抬起或下落。 

5)时间保护 

通过设定栏杆起落时间，栏杆在设定的时间内可执行栏杆抬起、下落。 

6)主动防砸 

本发明栏杆在下落过程中如果有轻微碰触车辆、人员，栏杆会立即抬起返回至竖直状态，避免栏杆继续下落对车辆和人员造成伤害。 

同时栏杆臂将采用高强度、低密度的碳纤维材质，表面附有泡棉管，具有质轻、高强度、耐腐蚀，耐撞、不伤人和车等特点。同时也减轻了电机的负载，延长了电机的使用寿命。 

7)人机交互 

本发明采用软件控制与文本控制相结合的技术，使栏杆的位置状态信息通过通信端口设备可以实时反馈，打破传统栏杆人机交互性能差。 

8)转型应用 

根据步进电机自身特点(成本低、运行可靠、精度高、转速高)，将原先主要应用于数控机床精密制造等工业生产领域，转向应用于高速数字栏杆机上。 

3.2、技术方案 

3.2.1构造方式 

步进电机和减速机通过联轴器驱动栏杆运动。 

1)按照栏杆预期的运动方式(设置角度、轨迹路线)和控制策略(设置运转精度、转速快慢)，编写程序代码。 

2)将程序代码下载到控制器。 

3)控制器输出连接到步进电机的驱动器。 

4)用驱动器控制步进电机，并按照预先设计好的轨迹进行栏杆抬起落下。 

3.2.2技术原理 

本发明高速数字栏杆，可接收数字控制信号电脉冲转换成与之相对应的角位移或直线位移，每次输入一个脉冲信号，电机将转动一个角度，并带动栏杆移动。 

利用软件编程技术可以设置脉冲信号频率、脉冲个数、方向信号。 

●利用控制器控制加速和减速脉冲数、脉冲总数，从而控制栏杆的转速(加速/减速)，达到调速的目的。 

●利用电机的脉冲个数控制栏杆停止的位置和栏杆起落角度偏移的轨迹路线，达到准确定位的目的。 

●利用控制器不同的输入点有效控制栏杆的转向，达到调整栏杆的方向。