专利名称：一种基于射频识别的全自动收卡机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及到一种全自动收卡机及其控制方法，具体讲是一种基于射频识别技术 的收卡机，采用射频卡来记录车辆信息。
背景技术：
在高速公路和停车场入口和出口处，随着无人值守自动收发卡机普及，会逐步的 取代人工发卡，因为此产品能够替代人工收发卡，可为高速公路营运商节约大量运营成本， 所以在未来的十年内，随着无人值守自动收发卡机的功能不断完善，性能不断提高，随着人 们的生活水平提高，汽车的使用越来越普及，人工费用越来越高，高速公路的里程增加，城 市停车场兴建，无人值守自动收发卡机在高速公路和停车场，同时在地铁，城市交通等领域 会有很大的市场。随着人们的生活水平提高，汽车的使用越来越普及，及对通行要求的提高 和科学技术的提高，高速公路方面正在推广使用RFID射频卡的不停车收费系统。目前使用 的无人值守自动收卡机，它只能收取和管理非接触式IC卡，但是在以往的经验来看，大量 的IC卡在发放过程或回收过程中出现的卡机情况严重，浪费了大量资金和时间对机器进 行维护；由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败；甚至人们粗暴拔插、或非卡物 质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良等故障。除此之外，现有技术中所使用的发卡装置 中，由于提升机构和储卡装置是分离的，设置在储卡装置内的托卡装置通过滑轮组件在提 升机构与储卡装置之间上下活动，其结构为一悬臂结构，此结构就造成托卡板多发生后部 下垂现象，对装置造成一定的损伤。现有技术，到目前为止还不能很好的解决上述问题，给 工作中带来很大麻烦。
发明内容
本发明为解决托卡机构的稳定性、减少托卡机构损伤以及由于粗暴插卡、非卡物 质插入卡槽而导致设备磨损、增加维护费用、影响工作效率的技术问题，设计了一种基于射 频识别的自动收卡机，用射频卡来代替原有的非接触IC卡，相应读卡装置也用RFID读写装 置来识别射频卡，同时对托卡机构重新进行设计，实现了发明目的。本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种基于射频识别的全自动收卡机， 结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳内的机架、收卡机芯、储卡箱、到位检测机构和 配套管理电路，在储卡箱内设置有与射频卡配套的托卡机构，托卡机构借助定位在机架底 座总成上的驱动机构及配套升降传动机构与储卡箱实现竖直方向的滑动配合，其关键在 于上述的托卡机构的结构中包括与升降传动机构定位连接的支撑块、托卡盘、及设置在支 撑块上的支撑柱，支撑柱与托卡盘滑动连接，并借助设置在支撑柱上的压簧形成缓冲结构。本发明采用将射频卡来替代非接触IC卡，其优点在于(1)可对RFID射频卡进行 存储，读写操作，管理，避免由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败，以及由于人 们粗暴拔插、或非卡物质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良；( 安全防冲突射频卡的 序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改，避免现有技术中利用芯片来制作假冒IC卡进行违法行为。( 司机取卡后将射频卡在距离通行刷卡区IOcm 范围内刷卡便可前进，节省行人及工作人员的时间，避免在收费站因客流量大而堵塞交通。本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改 为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖 完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作 用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进 行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明中托卡机构的结构示意图。图3是本发明中收卡机芯的结构示意图。图4是本发明中额定压力检测机构的结构示意图。图5是图4中A-A方向剖面示意图。1代表射频卡，2代表托卡装置，2-1代表支撑块，2-2代表支撑柱，2-3代表压簧， 2-4代表托卡盘，2-5代表安装定位孔，3代表导向滚轮组，4代表储卡箱，4-1代表卡箱顶盖， 5代表升降齿型带，6代表从动带轮，7代表底座总成，8代表驱动电机，9代表电机带轮，10 代表齿型带，11代表传动带轮，A代表收卡机芯，Al代表撮轮组，A2代表前电机，A3代表齿 型带传动副，A5代表收卡勾，A7代表后电机，A8代表前检测模块，AlO代表后检测模块，All 代表光遮断块，A12代表下压片，A13代表旋转轴，A14代表弹簧，A15代表光耦模块。
具体实施例方式一种基于射频识别的全自动收卡机，结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳 内的机架、收卡机芯A、储卡箱4、到位检测机构和配套管理电路，在储卡箱4内设置有与射 频卡配套的托卡机构2，托卡机构2借助定位在机架底座总成7上的驱动机构及配套升降传 动机构与储卡箱4实现竖直方向的滑动配合，其关键在于上述的托卡机构2的结构中包括 与升降传动机构定位连接的支撑块2-1、托卡盘2-4、及设置在支撑块2-1上的支撑柱2-2， 支撑柱2-2与托卡盘2-4滑动连接，并借助设置在支撑柱2-2上的压簧2-3形成缓冲结构。上述的驱动机构结构中包括驱动电机8、齿型带10、电机带轮9和传送带轮11，齿 型带10在驱动电机8上的电机带轮9的驱动下带动传送带轮11转动。上述的升降传动机构的结构中包括由定位在机架上的、并与驱动机构连接的传送 带轮11、从动带轮6和配套升降齿型带5组成的传动副，托卡机构2中的支撑块2-1借助安 装定位孔2-5与升降齿型带5形成固定连接。上述的全自动收卡机的结构中还设置有与托卡机构配套的滚轮导向机构，以上滚 轮导向机构的结构中包括与支撑块2-1固定连接的导向滚轮组3，导向滚轮组3与机架上设 置的导轨形成滚动配合连接。上述的收卡机芯A的结构中包括设置在卡道中的撮轮组Al及配套前电机A2、RFID 读写模块、以及收卡勾A5，收卡勾A5借助后电机A7及齿带传动机构实现射频卡1在撮轮组Al与托卡机构2之间的传送。上述的到位检测机构包括与射频卡1配套设置的四个卡到位检测传感器、以及配 套的卡勾到位传感器，以上与射频卡1配套设置的四个到位检测模块是设置在收卡口处的 前检测模块A8、设置在卡道中的后检测模块A10、射频卡计数传感器、托卡机构2中的射频 卡1与储卡箱4顶盖4-1的额定压力检测机构，以上传感器均将检测到的信号发送给管理 电路。卡勾到位传感器以及射频卡计数传感器均采用霍尔传感器，以下卡勾到位传感器称 为前霍尔，射频卡计数传感器称为后霍尔；前检测模块A8及后检测模块AlO均采用光耦传 感器，以下内容中前检测模块A8称为前光电检测，后检测模块AlO称为后光电检测。上述的额定压力检测机构包括与托卡机构2中的射频卡1接触的下压片A12、设置 在旋转轴A13上的弹簧A14、与下压片A12借助旋转轴A13固定连接的光遮断块All及配套 光耦模块A15，下压片A12将托卡机构2上升产生的旋转力矩借助旋转轴A13传递至光遮断 块All，光耦模块A15检测到光信号并发送给管理电路。一种基于射频识别的全自动收卡机的控制方法，所说的全自动收卡机包括收卡机 构、到位检测机构、托卡机构及配套的驱动机构和升降传动机构，本控制方法借助带CPU的 管理电路将收卡机构、托卡机构及以上各个机构配合实现收卡机的全自动收卡功能，其关 键在于本控制方法是基于浮动托卡机构实现的，具体步骤是a)、收卡机进入待机状态，射频卡1进入收卡口，前检测模块A8检测到射频卡1到 位信号并发送至管理电路；b)、管理电路中的CPU发出指令开启前电机A2，撮轮组Al借助前电机A2将收卡口 处检测到的射频卡1撮入卡道内；c)、卡道内的后检测模块AlO发出卡到位信号，前电机A2停止工作，RFID读写模 块检测射频卡1，若检测失败，前电机A2带动撮轮组Al反转，退出卡片，返回步骤a)；若检 测成功，则进行步骤d)；d)、启动与托卡机构2配套的驱动电机8，托卡机构下降一个卡位，与步骤d)同时 进行的还包括步骤e)；e)、启动后电机A7，收卡勾A5将卡道中的射频卡1勾入托卡盘2_4，射频卡计数传 感器检测到射频卡1的到位信号，开始计数；f)计数完成后，托卡机构2托着收到的射频卡1上升一个卡位，收卡勾A5回复原 位，完成整个收卡过程。本发明在具体使用时，在进行收卡之前，首先要安装储卡箱4，全装完毕后，收卡机 进入待机状态当装入储卡箱4到位后，驱动电机8全电压转动带动电机带轮9与传动带轮 11，由升降齿型带5带动托卡机构2连带导向滑轮组3向上运动，托卡盘2-4紧贴收卡机芯 A单元中的卡箱上盖4-1，额定压力检测机构检测到信号后，驱动电机8转为半压堵转状态， 此时收卡已经具备条件，可以进行收卡了。收卡动作过程如下收费员将射频卡1装入卡口，前光电检测检测到有卡进入，前 电机A2开始动作，在齿形带传动下撮卡轮组Al开始撮卡，将射频卡1撮入卡道内部，当后 光电检测检测到有卡进入后，开始进行RFID射频卡的读写判断，当读写失败后，前电机A2 反转，将读写失败的射频卡1退出，收卡机恢复待机状态，等待下一次收卡动作；当读写成 功后，CPU发送信号给控制电路，控制电路在程序控制下，1个信号给驱动电机8，托卡机构2下降一个卡厚，另1个信号给后电机A7，通过收卡齿形带带动与齿形带固定在一起的收卡 勾A5，收卡勾A5将RFID射频卡勾入托卡盘2_4，RFID射频卡到位后，后霍尔检测收卡到位， 计数单元开始计数，并将射频卡数量显示在显示屏上，前霍尔检测到收卡勾停止的位置，收 卡勾回复收卡前原位，托卡机构2托着已收到的RFID射频卡继续上升，直到卡片抵住额定 压力检测机构，等待第二张RFID射频卡的进入。额定压力检测机构常态时为图4所示状态，当托卡装置托着射频卡上升时，与卡 检下压片接触，在弹簧作用下卡检测下压片逆时针向上转动，检测光耦检测到信号，上升到 位，力矩电机转为半压保持状态。当托卡装置托着射频卡下降时，卡检测片在弹簧作用下顺 时针回复常态，检测光耦检测到信号，下降到位。本发明采用将射频卡来替代非接触IC卡，其优点在于(1)可对RFID射频卡进行 存储，读写操作，管理，避免由于长期拔插导致IC卡中的芯片磨损而读写失败，以及由于人 们粗暴拔插、或非卡物质插入卡槽而导致的设备损坏、接触不良；( 安全防冲突射频卡的 序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改，避免现有技术中利 用芯片来制作假冒IC卡进行违法行为。( 司机取卡后将射频卡在距离通行刷卡区IOcm 范围内刷卡便可前进，节省行人及工作人员的时间，避免在收费站因客流量大而堵塞交通。本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改 为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖 完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作 用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进 行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。
权利要求
1.一种基于射频识别的全自动收卡机，结构中包括带有收卡口的外壳、定位在外壳内 的机架、收卡机芯(A)、储卡箱G)、到位检测机构和配套管理电路，在储卡箱内设置有 与射频卡配套的托卡机构O)，托卡机构(2)借助定位在机架底座总成(7)上的驱动机构 及配套升降传动机构与储卡箱(4)实现竖直方向的滑动配合，其特征在于所述的托卡机 构O)的结构中包括与升降传动机构定位连接的支撑块0-1)、托卡盘0-4)、及设置在支 撑块(2-1)上的支撑柱0-2)，支撑柱(2- 与托卡盘(2-4)滑动连接，并借助设置在支撑 柱(2-2)上的压簧(2-3)形成缓冲结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的驱 动机构结构中包括驱动电机(8)、齿型带(10)、电机带轮(9)和传送带轮(11)，齿型带(10) 在驱动电机(8)上的电机带轮(9)的驱动下带动传送带轮(11)转动。
3.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的升 降传动机构的结构中包括由定位在机架上的、并与驱动机构连接的传送带轮(11)、从动带 轮(6)和配套升降齿型带( 组成的传动副，托卡机构O)中的支撑块(2-1)借助与升降 齿型带( 形成固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的全 自动收卡机的结构中还设置有与托卡机构配套的滚轮导向机构，以上滚轮导向机构的结构 中包括与支撑块(2-1)固定连接的导向滚轮组(3)，导向滚轮组C3)与机架上设置的导轨形 成滚动配合连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的收 卡机芯(A)的结构中包括设置在卡道中的撮轮组(Al)及配套前电机(A2)、RFID读写模块、 以及收卡勾(A5)，收卡勾(A5)借助后电机(A7)及齿带传动机构实现射频卡(1)在撮轮组 (Al)与托卡机构(2)之间的传送。
6.根据权利要求5所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的到 位检测机构包括与射频卡(1)配套设置的四个卡到位检测传感器、以及配套的卡勾到位传 感器，以上与射频卡(1)配套设置的四个到位检测模块是设置在收卡口处的前检测模块 (A8)、设置在卡道中的后检测模块(AlO)、射频卡计数传感器、托卡机构( 中的射频卡(1) 与储卡箱(4)顶盖的额定压力检测机构，以上传感器均将检测到的信号发送给管理 电路。
7.根据权利要求6所述的一种基于射频识别的全自动收卡机，其特征在于所述的额 定压力检测机构包括与托卡机构O)中的射频卡(1)接触的下压片(A12)、设置在旋转轴 (A13)上的弹簧(A14)、与下压片(A12)借助旋转轴(A13)固定连接的光遮断块(All)及配 套光耦模块(A15)，下压片(Al》将托卡机构( 上升产生的旋转力矩借助旋转轴(A13)传 递至光遮断块(All)，光耦模块(AK)检测到光信号并发送给管理电路。
8.一种与权力要求1配套的基于射频识别的全自动收卡机的控制方法，所说的全自动 收卡机包括收卡机构、到位检测机构、托卡机构及配套的驱动机构和升降传动机构，本控制 方法借助带CPU的管理电路将收卡机构、托卡机构及以上各个机构配合实现收卡机的全自 动收卡功能，其特征在于本控制方法是基于浮动托卡机构实现的，具体步骤是a)、收卡机进入待机状态，射频卡(1)进入收卡口，前检测模块(A8)检测到射频卡(1) 到位信号并发送至管理电路；b)、管理电路中的CPU发出指令开启前电机(A2)，撮轮组(Al)借助前电机(A2)将收卡 口处检测到的射频卡(1)撮入卡道内；c)、卡道内的后检测模块(AlO)发出卡到位信号，前电机(A2)停止工作，RFID读写模块 检测射频卡(1)，若检测失败，前电机m带动撮轮组(Al)反转，退出卡片，返回步骤a)； 若检测成功，则进行步骤d)；d)、启动与托卡机构(2)配套的驱动电机(8)，托卡机构下降一个卡位，与步骤d)同时 进行的还包括步骤e)；e)、启动后电机(A7)，收卡勾脚将卡道中的射频卡(1)勾入托卡盘0-4)，射频卡计 数传感器检测到射频卡(1)的到位信号，开始计数；f)计数完成后，托卡机构( 托着收到的射频卡α)上升一个卡位，收卡勾m回复 原位，完成整个收卡过程。
全文摘要
一种基于射频识别的全自动收卡机及其控制方法，本发明中托卡机构的重新构思，在原有托卡装置的基础上改为上下均可浮动，改为上下均可浮动，可自动调平，解决了托卡水平度差的缺陷。托卡装置在上升到与卡箱上盖完全接触时，托卡盘在压力作用下向下运动，由于惯性作用，支撑柱会继续上升，在压簧作用下，托卡盘自动调整水平度。托卡机构继续上升时，上浮动微调完成到位，托卡柱可以进行下浮动，既可以保证托卡机构的安全，也会起到保护电机的作用。
文档编号G06K17/00GK102129577SQ20111005081
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者贾恒石 申请人:贾恒石