关由自动出库单元的处理器控制。
[0033]其中，自动出库单元根据领用终端的PC机得到的学生选择器件信息(器件名称、个数)，将数据传输到出库单元的处理器，由处理器控制机械部分准确地到达所指定位置选取器材并传送到选取器材终端。自动出库装置分为机械和电子设计两部分。
[0034]在机械单元中，其基本结构为输送带支架、皮带及辊轴、电动机，其中，输送带安装在整个输送带支架上，在输送带支架的两端设置有伸缩装置，方便皮带的张紧。所用的输送带根据所需理化性能选择合适的材料制成，一般选用聚酯织物芯输送带。输送带在辊轴带动下运动，辊轴可从市场上购买，一般由转轴、轴承、挡圈及辊套组成。电动机通过传动链条带动辊轴实现输送带的移动，考虑到实验室环境大小，一般选择传动速度0-0.5m/s的小功率带调速功能的减速电机，例如51K60RGN-CF减速电机，其工作电压为220v，输出功率为60w,输出转速为50-100转/min，自带调速功能。与该电机相匹配的链传动结构设有增速机构。通过采用链传动，避免了弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的径向压力也小，可减少轴承的摩擦损失。
[0035]链传动的结构设计可以根据电机的工作参数做相应调整。具体到本发明所用的51K60RGN-CF，采用的链条参数为链轮齿数传动比0.52、链条节数47节、链条节距6mm、中心距 84mmη
[0036]在上述结构中，主动链轮分度圆直径D1 = 56mm，从动链轮分度圆直径D2 = 28mm ；内链板高度:hl = 4.8mm,h2 = 2.4mm ;链轮齿宽:bbl = 4mm,bb2 = 4mm。如上参数仅为一种示例。
[0037]在上述中，所用输送带辊轴采用60000系列的深沟球轴承，例如61801深沟球轴承，即可与辊套及转轴配合。
[0038]在控制单元中，由于处理器只需要控制简单的开关变量，为降低成本，提高系统的可靠性，所述处理器优选采用STC系列的单片机，例如具有双串口的STC12C5A60AD单片机。
[0039]在控制单元的电源模块部分，采用12V电源给电磁锁供电，5V给单片机和其它模块供电。上述降压实现是本领域易于实现的。
[0040]在控制单元的键盘模块部分，优选采用矩阵按键作为输入设备。
[0041 ] 在控制单元连接的LED模块部分，LED灯作为仓库箱子开关的指示灯，默认都是熄灭的，打开时LED点亮，关闭时LED灯熄灭，此外如有突然断电，状态保存到Flash存储芯片中。
[0042]在控制单元的Flash模块部分，在电路中添加非易失Flash芯片24C02。24C02是基于i2c-bus的存储器件，遵循串行二线制协议。
[0043]在读卡器部分，控制单元采用了 RFID卡读卡模块，具体采用了杭州灿宇科技有限公司的CY-1443A-T非接触式1C卡读写器，该读写器通过串口与控制器连接。
[0044]在控制单元的通信模块部分，是用来和作为上位机的电脑进行通讯。在本发明中，选择了 KLK-MD-BC04-B蓝牙模块作为通信模块。
[0045]在控制单元中，所连接的电磁锁驱动电路，用于开关仓库隔间门上的具有计数功能的电磁锁。该驱动电路采用ULN2003，ULN2003ADR是双列16脚封装，NPN晶体管驱动器芯片。芯片内部资源丰富，由七个硅NPN达林顿管和一个消线圈反电动势二极管组成，可用以驱动继电器。
[0046]在本发明中，实验操作台上有装载好机械类专业所需软件的电脑常用实验工具摆放和实验区、摄像头、呼叫按钮和读卡模块。学生选取好所需器材后到该平台进行实验操作，若遇到问题，可随时按呼叫按钮或通过电脑上的交流软件向值班老师或指导老师寻求帮助，实验完成后可以开启摄像头，实现老师对实验结果的远程评价打分。
[0047]在本发明中，实验器材领用终端包括电脑和与其连接的RFID读卡器。RFID读卡器负责读取、验证学生身份，通过电脑对其所选器材的信息进行分类管理和记录，学生可自由选取相应的器材。
[0048]在本发明中，实验器材归还终端是连接到电脑的配有手持扫描装置的实验台。当学生学习完毕后，归还实验器材时，扫描所用实验器材。扫描装置收集到信息后传送到电脑数据库，在该生的信息栏下，对其所借出的实验器材进行归库整理。
[0049]为了保证实验室安全，还可以在实验室上安装完整的门禁系统，门禁系统的单片机通过能够实现机械零部件存取状态判断的智能系统，通过实时监控来达到自动开放和关闭的功能。
[0050]通常，上述门禁系统基于RFID的机械电磁锁进行工作，整个门禁系统主要由电磁锁、RFID卡读卡机、执行机构和无线通信模块四部分构成。机械部分采用电磁锁装置，身份验证信息通过RFID卡读卡机读入，并通过无线通信模块将读到的信息上报到实验室的服务软件中记录，执行机构负责门的开启和关闭。
【主权项】
1.一种并行多用途教学实验平台，其特征在于包括仓库，所述仓库用来存放实验部件；连接入仓库内实验部件的自动出库单元，该自动出库单元与实验器材领用终端连接；实验器材领用和归还终端，用于学生领用和归还实验器材；实验操作平台，用于学生进行实验操作和远程在线交互；门禁系统，用于鉴权进入者信息。2.根据权利要求1的并行多用途教学实验平台，其特征在于所述仓位为立体仓储结构，内部由多个仓库隔间构成，每个仓位具有一套自动出仓机械装置，每个仓库隔间具有门。3.根据权利要求2的并行多用途教学实验平台，其特征在于所述门由具有计数功能的电磁锁开关。4.根据权利要求1的并行多用途教学实验平台，其特征在于所述自动出库单元包括机械单元和控制单元，其中机械单元包括安装在输送带支架上的辊轴，辊轴上具有由电动机通过链传动带动的皮带；控制单元包括处理器，在处理器上连接有键盘模块、电源模块和Flash存储模块，该处理器通过电机驱动器与机械单元的电动机连接。5.根据权利要求4的并行多用途教学实验平台，其特征在于控制单元的处理器还连接有LED指示灯，该LED指示灯安装于仓库的门。6.根据权利要求4的并行多用途教学实验平台，其特征在于控制单元的处理器还连接有自动出仓机械装置控制电路，用于自动将仓位中所放的部件自动运送出来.7.根据权利要求4的并行多用途教学实验平台，其特征在于控制单元的处理器还连接有电磁锁驱动电路，用于开关仓库隔间门上的具有计数功能的电磁锁。8.根据权利要求4的并行多用途教学实验平台，其特征在于控制单元的处理器还连接有RFID读卡模块，该RFID读卡模块用于读取操作者信息和鉴权；无线通信模块，用于操作者在移动状态下控制自动出库单元。9.根据权利要求1的并行多用途教学实验平台，其特征在于每个实验器材嵌入有RFID标签，标签内含有该实验器材的信息。10.根据权利要求1的并行多用途教学实验平台，其特征在于实验器材领用和归还终端设有电脑、与电脑连接的RFID读卡器、与电脑连接的手持扫描装置。
【专利摘要】本发明公开了一种并行多用途教学实验平台，包括仓库，所述仓库用来存放实验部件；连接入仓库内实验部件的自动出库单元，该自动出库单元与实验器材领用终端连接；实验器材领用和归还终端，用于学生领用和归还实验器材；实验操作平台，用于学生进行实验操作和远程在线交互；门禁系统，用于鉴权进入者信息。本发明公开的技术方案，提高了智能无人化管理水平，降低了学校的教学实验设备投入，可以并行为多个学生同时提供实验器材，且有效降低了实验教师的工作压力。
【IPC分类】G09B19/00
【公开号】CN105390048
【申请号】CN201510830418
【发明人】穆春阳, 马行, 王晓龙, 张春涛, 陈雪涛
【申请人】北方民族大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月25日