专利名称：智能化储物装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种储存物品的装置，特别涉及一种便于存取物品、具有安全防范功能的智能化储物装置。
背景技术：
现就应用于家庭及办公领域加以说明。经申请人调研及查阅资料，目前常用的储物设备如华润励致洋行家私(珠海)有限公司生产的LGW系列储物橱柜，主要为了适合储存种类繁多之各种用品及办公室文件而设计的，具有如书架、衣架、档案架、抽屉柜及写字板等多功能性的存储装置。该公司生产的C-TURBO系列文件柜是专为储存大量及多种类型的文件而设计的，其活动式的结构有助于节省空间；C-UNICLASS系列文件柜的卷门设计同样为节省空间且便于存放物品。又如北京金兴钢质办公家具有限公司生产的(A2-1 500)～(A2-8 1500)系列保险柜，其各种不同的尺寸适合于家庭及办公室，用于储藏贵重物品或重要文件。
从上述储物橱柜、文件柜及保险柜不难看出，使用者在使用这些装置存放物品时存在着四方面不足其一、由于储物橱柜顶部较高、而底部又较低，存取物品不方便。其二、当存放物品较多时，虽然可通过贴标签的方式以示区别，但难以细致登录，也无法快速检索。其三、一旦储物橱柜或文件柜存放了物品，尽管采用卷门方式，该柜前面也无法放置其他东西，如桌、椅等物，否则便影响储物橱柜物品的存放了，而采用活动式结构的文件柜在存取物品时，为了不影响别人需要推来推去，也很不方便。其四、储物橱柜或文件柜不适宜存放贵重物品，因为其门容易被强行打开而失窃。而采用上述保险柜的方式存放贵重物品时一则价格高、二则目标过于明确，同样容易被刻意破坏，一些小型保险柜甚至被整个盗走，也不安全。
发明内容
本发明的主要目的，就是要克服上述储物装置的这些缺陷，指出一种根据伺服传动的原理，在微型计算机的控制下，可以方便地存取物品的智能化储物装置。本装置在需要时还可以取代室内非承重墙，以形成由智能化储物装置构成的墙体。本发明的另一个目的是通过坚固的外壳和智能控制及报警的应用，提高了该储物装置的安全防范能力，使之具有储存贵重物品的保险柜功能，其微机系统具有的网络通讯能力即可以实现网络报警，又可以使本装置具有智能化信息家电的功能。
为了达到上述目的，智能化储物装置设计成一完整密封的墙式结构，其中空部分安装可伺服传动的储物箱体，如采用自动立体停车场结构通过水平及垂直运动，把任意储物箱体停放在需要的位置。为使问题阐述简单，也可以采用类似游乐场的娱乐器械—空中旋转观览车的小型旋转设备，所不同的是每一个原本坐人的位置都被置换成可以储物的箱体而存放物品，因此，可以称之为旋转储物车。车中可根据需要安装数个乃至十数个储物箱体，每个箱体都有其特定的编号(身份证号码)，可通过磁场信号或光电信号生成。这些储物箱体被伺服电动机减速后拖动运行，在运行过程中其位置不断被固定在外壳上的位置检测器检测着，并把检测信号传送给工业控制微型计算机(工控PC)及其外围电路构成的控制器。检测的位置信号与其给定的位置信号进行比较，经过控制算法运算，输出相应的控制信号，构成一完整的位置闭环控制装置，使被选中的储物箱体准确运行到特定位置，以实现定位的要求。密封的智能化储物装置在某一适当的位置安装一窗口，其窗口门内安装电磁锁，由微机控制。当需要存放物品时，打开微机(可根据需要设置用户密码)通过液晶显示的菜单提示进行操作，如家庭中想将夏季穿的衬衣、书籍或存折、债券等物存放在相应的箱体里，进行选项后，微机系统将根据选项控制伺服传动机构的运行，使该箱体准确地停放在储物装置的窗口位置，其门内电磁锁将自动打开，此时，操作者可根据自己的愿望在被选中的储物箱体中存放物品，并通过液晶屏幕对该物品进行登录，以备检索。反之，如果准备从储物装置中取出某些物品时，同样根据液晶显示的菜单提示进行选项，确定在某一箱体并使之运行。如果忘记某物品存放地点或错误存放，可利用微机装置的搜索功能进行查找选择物品名称，运行搜索功能，很快即可找到。可见，储物装置存取物品时方便、快捷，无须爬上爬下，而且有利于室内空间的安排。
由于智能化储物装置设计成一完整密封的结构，具有很高的强度和抗破坏能力，且储物箱体在储物装置中具有一定的随机性和隐蔽性，使盗窃者无法很快确定具体作案目标，势必延长其作案时间，因而具有保险柜的安全防范功能。而储物装置具有的智能控制功能如使用者键入的密码与设置的密码不符时，装置不会运动，窗口门内电磁锁也不会打开。如果窗口门遭到破坏被强行打开时，将自动启动报警电路，实现报警或远程报警。如外壳遭破坏时，其内壁附着的导线被碰断，相应的电信号发生变化被微机所采集，经确认后也能很快实现报警或远程报警，如通过电话或调制解调器(MODEM)及有线或无线网络向有关方面发送报警信息。即便在停电或电源被切断的情况下，装置内部备用电池亦能自动投入，上述报警信息仍可发出。因而，家庭或机关可以把较为贵重的物品或较重要的文件存放在储物装置中。由此可见，本装置在安全防范方面的功能优于传统保险柜。
因此，本发明所述的智能化储物装置，应用于家庭或机关办公等领域时具有如下优点首先，本装置采用微机及伺服控制的方式完成物品的存取、查找，而无须再利用梯子或桌椅爬上爬下，减少了麻烦、提高了效率、合理安排了空间。其次，储物装置外壳坚固，储物箱体随机停放在装置内，无相关命令根本不会转动，更不会运动到取物窗口。储物装置一旦遭到破坏，内部连接保护用的导线就会被碰断，报警电路就会被启动，即便正常电源被切断，备用电池也能维持报警信息的发出，其保险功能是目前其他有关装置难以实现的。其三、本装置具有的网络报警及自动检索能力，使储物装置构成了信息家电及信息办公的模式。可见，本发明作为方便、安全、智能化的家庭或机关物品存储装置，显示出很大的优越性。
现结合附图和具体实施例进一步对本发明加以说明，其中图1表示本发明外型示意图；图2表示本发明内部机械结构图；图3为本发明微机及外围电路构成的伺服控制系统框图，包括工业控制微机(工控PC机)各种功能板卡、驱动部分、伺服电动机及位置传感器部分；图4表示本发明伺服控制结构框图；图5为本发明位置传感器部分具体电路；图6为本发明伺服电动机驱动、备电及保护等部分具体电路。
具体实施例方式
参照附图将详细描述具体实施方案。
图1为智能化储物装置外型示意图；装置的顶部1由坚固的物质如钢板等物构成，当本装置作为房间隔断或取代非承重墙时，装置的顶部1与房间天花板衔接。装置外壳2同样是由钢板等物质构成，具有一定抗破坏能力。导线3为外壳内部附着的保护回路用导线，当外壳遭到破坏时，该导线就会被碰断，报警电路立即被启动。旋转储物车4安装在装置内部，为看清储物装置内部，将图1部分装置外壳2去掉。窗口门5是用于控制本装置存取物品的窗口。储物箱体6其中任何一个被选定的箱体均可定位于本装置窗口内，以供存取物品用。电磁锁7安装在本装置的窗口门上，通过微机的控制以决定窗口门5是否可以打开。液晶显示器8及键盘9用于人机对话，通过操作以选定某一箱体并运行到窗口。操作台10用于支撑显示器8及键盘9，可以如图1所示独立于储物装置，也可以根据需要镶嵌在储物装置其他位置，或暗装或明装均可。操作时，启动微机进入界面并键入密码，经微机认证后进入控制系统，此时再键入所选物品的箱体的编码，认可后交流伺服电动机将拖动旋转储物车转动，并准确地将所需的储物箱体停放在窗口位置上，微机进行控制将驱动电子锁7，打开存取物品的窗口门5，以备存取物品用。
图2为智能化储物装置内部机械结构图，旋转储物车由底座11、人字型支架12构成三角形支撑，位置编码器13给每一个箱体以特定的编码(身份证号码)，本例中是由四个位置构成的，通过小型钕铁硼稀土永久磁铁的有无，四个位置形成二的四次方十六种状态，可分别标定十六只储物用的箱体，满足了本例的需要。储物箱体6安装在星形支架14上，然后与人字型支架12同轴并通过齿轮15及链条16被拖动旋转。同时，位置编码器13把箱体位置情况不断地传送给微机。轴承支架17连接储物箱体6与星形支架14，并使储物箱体6灵活地保持水平姿态。环型支撑18与星形支架14相连接起到加固作用。齿轮组19减速用，把交流伺服电动机20的高速降低后拖动旋转储物车转动。
图3为智能化储物装置伺服控制系统框图，工业控制微机(工控PC机)21是整个伺服控制的核心部分，它接受来自键盘的位置设定信号，并与位置反馈编码信号进行比较，经运算后输出控制量，通过电动机驱动部分22的功率放大，控制交流伺服电动机20的运行。三者均为控制装置的前向通道。图3中23为接受箱体位置编码的位置传感器，为控制装置的反馈通道。上述各部分构成一完整的位置闭环控制，以使交流伺服电动机拖动储物箱体达到预定位置。
图4为智能化储物装置伺服控制结构框图，为了减少研发周期，伺服控制部分尽量采用现成的成熟产品，并要求模块化结构，以易于构成系统及扩展。经调研伺服控制部分最终采用北京世纪超拓科技发展有限公司生产的工控机，其组成为图4中21a为基于CS3U总线工控机的CPU板CS3U 90386，该板采用上世纪九十年代未的最新科技成果-Single PC OnChip技术，即采用超集成度的单片计算机芯片(一块芯片相当于一台计算机)，因而使CPU模板集成度高，可靠性强和功耗低等优点。CS3U90386的CPU主频为40MHZ；可以支持CGA、VGA以256色全彩色图文显示；支持各种与IBM-PC兼容的操作系统主要有DOS6.22、WINDOWS3.2、WINDOWS95等。CS3U90386支持3.5寸的软驱；支持一个标准并行口LPT1；支持两个基本标准串行接口COM1、COM2。CS3U90386的复位电路有手动和系统两种方式，采用MAX1232复位电路，具有电源电压监视功能。CS3U90386有两种方式的监控程序，C模式和D模式。采用国际上1999年研制的Disk On Chip 2000 Flash Disk电子盘技术，使电子盘容量可达144MB，及采用EDO DRAM贴片工艺，并具有4MB内存。板上具有的可编程看门狗技术，增加了系统稳定性；采用贴片工艺使该板具有抗强振动，抗灰尘等优点；比较适合本伺服控制系统强电、弱电一体化运动控制的工作情况。工作温度0～60℃；也适合室内环境。电源功耗较低+5VDC/520mA。
智能化储物装置伺服控制系统的人机对话部分采用CS3U9041 LCD显示及轻触键盘接口板21c、键盘9及128×64 LCD点阵显示8构成的轻触键盘显示系统，该模板可以在CS3U系统的各CPU系统下，由I/O操作控制键盘的输入和LCD显示工作。不同的CS3U系统编制各自的应用软件，可以组成各自的人机对话系统。另外，还为用户扩展了国标二级字库(GB5199B)，功能指标128×64点阵液晶显示，其内部控制器为T6963C，可显示8×8或8×6字符和16×16点阵汉字及图形。CS3U9041键盘显示系统可以以图形方式、字符方式及图形和字符混合方式进行显示，还可以实现字符方式下的特征显示和屏拷贝操作。该点阵液晶显示模块具有内部字符发生器CGROM，共有128个字符，有8KRAM作为显示缓冲区及字符发生器CGRAM。允许CPU随时访问显示缓冲区，也可以进行位操作。9位轻触小键盘四个方向键(↑、↓、←、→)、增量(+)、减量(-)、确认(OK)、取消(CANCEL)和一个复位键(RESET)；串行输入输出接口和键盘及串行口中断引出口。有一路串行通讯，422、485可选；工作温度0～60℃；电源功耗+5VDC/350mA。
I/O接口板21b采用8路输入/8路输出的CS3U9379板，该板是一种带光电隔离的开关量接口板，为共地输入，而且输出具有较强的驱动能力和电平转换能力，可以直接驱动继电器、电磁阀等。功能特点8路开关量光隔输入、8路开关量光隔输出；总线与用户接口设备之间实现完全的电隔离；输出通道具有24V、200mA驱动能力，输出信号具有锁存功能；板内提供5V DC电源，用户也可外接电源；上电复位，输出清零；工作温度0～60℃；电源功耗+5VDC/300mA。
自制电动机驱动板22主要由双向可控硅等电路构成，将结合图6加以论述。自制位置传感器板23主要由霍尔元件传感器等电路构成，将结合图5加以论述。
图5为本发明位置传感器部分具体电路；其中23a、23b、23c、23d为霍尔元件传感器，可以等效为电磁开关，被固定在外壳的相应位置上。当储物箱体上磁铁13的磁场切割霍尔元件时，其3脚Vout电平等于1脚Vin电平，等效为电磁开关闭合。通过检测Vout的状态即可判断是否有磁场经过，并进一步判断储物箱体的位置。插座25为霍尔元件提供电源以及输出霍尔元件的工作状态。
图6为本发明伺服电动机驱动、备电及保护等部分具体电路。图中插座26与图5插座25相连接，把位置传感器信息经插座30传送至开关量接口板21b。插座27与导线3连接，如前所述为外壳内部附着的保护回路用导线提供5V电压，，当外壳遭到破坏时，该导线就会被碰断，报警电路立即被启动。电路28为保护电路，防止伺服电动机过流用。其中28a为比较器28b的上拉电阻，28c为设置正向偏置用的稳压管，28e为稳压管限流用电阻。28d为电位器，经分压给比较器28b反向输入端提供电位，其电源由互感器32a输出11端提供，当伺服电动机过电流时将使电位器分压后给比较器28b反向输入端提供的电位高于同向输入端，此时比较器28b输出端状态翻转，由高变低，并把状态的变化经插座30传送至开关量接口板21b，经控制使伺服电动机停止转动。图6中29a、29b为光控双向可控硅29c、29d、29e、29f的发光二极管限流用电阻，每两只光控双向可控硅构成一组，控制伺服电动机的某一方向，两组光控双向可控硅控制电动机正、反转。29c、29f发光二极管串联在一起，通过29c、29f光控双向可控硅的导通控制电动机正转，29d、29e发光二极管串联在一起，通过29d、29e光控双向可控硅的导通控制电动机反转。CPU板21a通过开关量接口板21b输出状态，当使29c发光二极管阴极低电平时，使发光二极管29c、29f导通，控制电动机正转；当使29d发光二极管阴极低电平时，使发光二极管29d、29e导通，控制电动机反转。31a为AC-DC稳压电源模块，即输入交流(AC)220V可直接从输出端获得直流(DC)6V，通过隔离二极管31c为各板卡电路提供略高于5V的直流电源。31b同样为AC-DC稳压电源模块，为互感器电路提供正、负12V直流电源。31d、31e构成备用电池自动充电及自动投入电路，当稳压电源31a正常时，其6V电压通过正向连接隔离二极管31c后，反向击穿稳压管31d给备用电池31e充电，当稳压电源出现故障时，备用电池31e通过正向击穿稳压管31d为各板卡电路提供电源，电池电压比稳压电源略有下降仍能满足系统要求。32a、32b为电流互感器部分，通往电动机的电流经过32a的电路，其电流大小与流过取样电阻32b的电流成比例，即取样电阻32b上的电压反映了电动机流过的电流的大小，此电压作为比较器28b反向输入，以构成防止伺服电动机过流用的保护电路。33为保险管、34为交流(AC)220V电源插座，35为通往交流伺服电动机的接口。
从上述说明可以看到本发明所述的智能化储物装置，由于采用微机及伺服控制的方式，当其应用于家庭或机关办公等领域时，不但具有方便、快捷、节省空间等优点，而且具有安全防范、智能报警的功能，其网络通讯及自动检索的能力，使储物装置构成了信息家电及信息办公的模式，可见，本发明比传统储物装置有着显著进步。
权利要求
1.一种智能化储物装置，它包括一完整密封的墙式结构，其中空部分安装可伺服传动的若干储物箱体，每个箱体都有其特定的编号，可通过磁场信号或光电信号生成；这些储物箱体被伺服电动机减速后拖动运行，在运行过程中其位置不断被固定在外壳上的位置检测器检测着，并把检测信号传送给微机及其外围电路构成的控制器；检测的位置信号与其给定的位置信号进行比较，经过控制算法运算，输出相应的控制信号，构成一完整的位置闭环控制装置，使被选中的储物箱体准确运行到特定位置，以实现定位的要求；密封的智能化储物装置在某一适当的位置安装一窗口，其窗口门内安装电磁锁，由微机控制；其特征在于当需要存、取物品时，通过用户密码打开微机，选项后，控制伺服传动机构的运行，使该箱体准确地停放在储物装置的窗口位置，其门内电磁锁将自动打开，此时，操作者可根据自己的愿望在被选中的储物箱体中存、取物品。
2.根据权利要求1所述的智能化储物装置，其特征在于伺服传动机构采用类似游乐场的娱乐器械—空中旋转观览车的小型旋转储物装置。
3.根据权利要求1及权利要求2所述的智能化储物装置，其特征在于该装置具有很高的强度和抗破坏能力，且储物箱体在储物装置中具有一定的随机性和隐蔽性，使盗窃者无法很快确定具体作案目标，势必延长其作案时间，因而具有保险柜的安全防范功能；而储物装置具有的智能控制功能如使用者键入的密码与设置的密码不符时，装置不会运动，窗口门内电磁锁也不会打开；如果窗口门遭到破坏被强行打开时，将自动启动报警电路，实现报警或远程报警；如外壳遭破坏时，其内壁附着的导线被碰断，相应的电信号发生变化被微机所采集，经确认后也能很快实现报警或远程报警，如通过电话或调制解调器(MODEM)及有线或无线网络向有关方面发送报警信息；即便在停电或电源被切断的情况下，装置内部备用电池亦能自动投入，上述报警信息仍可发出。
全文摘要
一种智能化储物装置，采用密封墙式结构，其中空部分安装可伺服传动的若干储物箱体。在微机的控制下，可以把任意储物箱体停放在装置内窗口处并打开电磁锁，使存取物品时无须爬上爬下，方便、快捷；且有利于室内空间的安排；并可对物品进行登录，以备自动检索。通过坚固的外壳及智能控制和报警的应用，提高了储物装置的安全防范能力，使之具有储存贵重物品的保险柜功能。因而，本装置构成了新型信息化家用电器及信息化办公设备。
文档编号B65G1/137GK1654284SQ200410039230
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月9日 优先权日2004年2月9日
发明者王广生, 方穗明 申请人:王广生