一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置及工作方法与流程

本发明属于公路设备技术领域，涉及一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置及工作方法。

背景技术：

目前高速公路收费站应用的自动发卡机都不能智能伸缩，司机停车位置较远时，由于挪车不方便，因此都需要打开车门下车或向外探着身子取卡，造成通行车辆不能快速通过收费站，容易引起收费站车辆拥堵，且容易引发安全事故。目前虽然有一小部份发卡机带有伸缩装置，但伸缩距离都是固定的，且伸缩距离偏小，根据现场应用来看，很多时候起到效果作用不大，大部份司机还是需要打开车门下车或向外探着身子取卡通行。

专利申请号为201621253158的实用新型专利公开一种高速公路上使用的自动发卡机伸缩结构，包括壳体、发卡机；在所述壳体内设有通道，所述通道的一端贯穿壳体与外界连通形成发卡机出入口；在所述通道内的底部设有滑板，所述发卡机设置于通道内且固定于滑板上；在远离所述发卡机出入口方向的通道内部固定有一电机，在所述滑板的尾端固定连接有一齿板，所述电机上的齿轮与所述齿板啮合；在所述电机与所述发卡机之间的通道顶壁上设有向下凸出的限位体；在所述限位体的端部固定有一套筒，在所述发卡机内侧的端部上连接有导向杆，所述导向杆贯穿所述套筒设置，但是该专利能够实现的伸缩距离固定，不能满足使用需求。

专利申请号为201410035050.3的发明专利涉及一种应用于公路收费系统中的伸缩型自动发卡机。该伸缩型自动发卡机，包括储卡机构、拨卡机构、卡片输送机构；还包括驱动卡片输送机构向前、向后移动的伸缩机构；所述拨卡机构包括安装于储卡机构的出卡端的拨卡件，所述拨卡件进行直线往复运动的过程中可推动卡片至卡片输送机构，而且拨卡件与卡片接触部分的厚度小于或等于卡片的厚度。该发明伸缩型自动发卡机的拨卡机构采用拨卡件直线往复运动时直接推动卡片移动的方式来进行拨卡，可避免卡片处于非水平状态时拨卡机构不能正常拨卡，传动丝杆在转动的过程中，可驱使上箱体向前或向后移动。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置及工作方法，具体的为适用于高速公路自动发卡机“l”型智能伸缩装置，该装置能自动利用测距探头探测到车辆位置距离，车辆停靠距离较远时，伸缩装置自动前移，根据探测距离数据进行智能伸缩而不碰撞到车辆，最大伸缩距离达到20cm，大车小车到达精准滑动相应工位到合适位置，伸缩装置自动计算而不碰撞到车辆，司机按键取卡或刷卡后相应伸缩装置会自动退回到初始位置，使司机安全、方便、快捷按键、取卡通行。

本发明提供了如下的技术方案：

一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置，包括机箱，机箱内设有多套发卡装置，多套发卡装置上下设置，发卡装置包括运动套件，运动套件包括滑动承载平台和滑动底座，滑动承载平台设置在滑动底座上部，运动套件上部设有旋转式储卡单元，勾送一体发卡单元设置在运动套件的一侧，机箱的外部设有伸缩式防水防尘单元，伸缩式防水防尘单元上设有刷卡与超声波测距一体装置，旋转式储卡单元、勾送一体发卡单元、伸缩式防水防尘单元、刷卡与超声波测距一体装置能够随着滑动承载平台来回移动。

优选的是，所述滑动承载平台与滑动底座通过滑动导轨、滑块相连接，组成能够双向移动的运动套件。

上述任一方案优选的是，所述滑动承载平台包括固定桶，固定桶为圆形空心设置，旋转式储卡单元嵌入滑动承载平台的固定桶内并固定在旋转电机的轴承上。

上述任一方案优选的是，储卡单元包含卡座，卡座内设有6个卡夹，6个卡夹间隔设置且围绕呈圆形，相邻卡夹之间的夹角角度为60度。单个卡夹每次顺时针旋转60度。此处60度具体是卡座中心点和相邻卡夹之间的夹角角度。

上述任一方案优选的是，所述卡夹整体呈长方体，卡夹内部设有重力坠块，卡夹上有条形开口便于放置通行卡，卡夹下部10cm插入卡座内进行固定。

上述任一方案优选的是，所述固定旋转式储卡单元的卡座上有6个矩形开槽，矩形开槽设置在卡夹下部。

上述任一方案优选的是，所述滑动承载平台的固定桶两侧分别设有旋转电机和红外对射传感器，旋转电机用于控制旋转式储卡单元顺时针旋转。

上述任一方案优选的是，滑动导轨的数量为两条，每条滑动导轨上设有两个滑块，方便滑动承载平台固定。

上述任一方案优选的是，所述固定桶包括左固定桶和右固定桶，旋转电机包括左旋转电机和右旋转电机，左旋转电机用于控制左固定桶内的旋转式储卡单元顺时针旋转，右旋转电机用于控制右固定桶内的旋转式储卡单元顺时针旋转。

上述任一方案优选的是，所述滑动承载平台上还设有滑动电机，滑动电机设置在左旋转电机和右旋转电机之间，滑动承载平台与滑块相连，滑块嵌套入滑动导轨内，滑动电机正反转时，末端齿轮咬合实现滑动承载平台整体前进或后退。

上述任一方案优选的是，所述勾送一体发卡单元连接于滑动承载平台末端，勾送一体发卡单元侧面安装送卡直流电机和勾卡步进电机及传动轮，通过皮带轮传动。

上述任一方案优选的是，所述勾送一体发卡单元包括固定框架，固定框架整体结构呈l形，固定框架的一端设有缺口，送卡直流电机设置在固定框架的缺口端。

上述任一方案优选的是，所述勾送一体发卡单元勾送卡轨道上设置三个红外对射传感器，分别用来判断卡夹内是否有卡、天线板上是否有卡、卡是否被取走状态。红外对射传感器的具体设置位置和工作原理，为本领域技术人员的常用技术手段，因此在此不再赘述。

上述任一方案优选的是，所述伸缩式防水防尘单元开口处设有刷卡与超声波测距一体装置，旋转式储卡单元、勾送一体发卡单元、伸缩式防水防尘单元、刷卡与超声波测距一体装置通过必要的连接与滑动承载平台组成滑动套件。

上述任一方案优选的是，所述送卡直流电机的传动皮带上设有第一勾卡齿轮，送卡直流电机转动时，第一勾卡齿轮勾住卡夹下部的通行卡边缘传送至红外对射传感器停止，启动勾卡步进电机转动。

上述任一方案优选的是，所述勾卡步进电机的传动皮带上设有第二勾卡齿轮，勾卡步进电机转动勾住通行卡边缘传送至天线读写板处停止，读写卡完成后，勾卡步进电机继续转动传送通行卡至出卡口处，勾卡步进电机停止转动。

上述任一方案优选的是，送卡直流电机的传动皮带和勾卡步进电机的传动皮带上下交错设置。从而实现通行卡的勾送和传送过程。

上述任一方案优选的是，所述伸缩式防水防尘单元包括可拉伸防护罩，可拉伸防护罩一端固定于机箱上，另一端和刷卡与超声波测距一体装置连接。

上述任一方案优选的是，所述刷卡与超声波测距一体装置面板上设有两个出卡口、etc刷卡单元、按键面板及超声波测距探头，其中刷卡与超声波测距一体装置内部与勾送一体发卡单元连接。

本发明还提供一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤（1）：车辆到达伸缩装置前面时，刷卡与超声波测距一体装置内的超声波测距探头测量车辆停靠距离，当距离大于设定距离时，控制器控制滑动电机正向旋转，实现滑动承载平台整体在滑动底座上前移并同时带动旋转式储卡单元、勾送一体发卡单元、伸缩式防水防尘单元、刷卡与超声波测距一体装置一起往前移动，直至刷卡与超声波测距一体装置移动到合适位置，方便司机按键取卡或刷卡；

步骤（2）：滑动承载平台的旋转电机开始旋转，从而带动旋转式储卡单元顺时针旋转，当旋转60°时，红外对射传感器检测旋转到位时，旋转式储卡单元停止旋转；

步骤（3）：送卡直流电机转动，送卡直流电机的传动皮带上的第一勾卡齿轮勾住卡夹下部的通行卡边缘开始传送，直至红外对射传感器处送卡直流电机停止转动；

步骤（4）：勾卡步进电机开始转动，勾卡步进电机的传动皮带上的第二勾卡齿轮勾住通行卡边缘开始传送直至至天线读写板处停止，读写卡完成后，勾卡步进电机开始转动，勾卡步进电机的传动皮带传送通行卡至出卡口处，勾卡步进电机停止转动；

步骤（5）：通行卡被取走后，滑动电机反向旋转，实现滑动承载平台整体在滑动底座上缩回并同时带动旋转式储卡单元、勾送一体发卡单元、伸缩式防水防尘单元、刷卡与超声波测距一体装置一起往后收缩。

上述任一方案优选的是，所述步骤（1）中设定距离为20-50cm。

上述任一方案优选的是，所述步骤（1）中设定距离为28cm。

上述任一方案优选的是，步骤（1）中伸缩装置移动，直至刷卡与超声波测距一体装置移动到与车辆之间的距离为不大于28cm。

有益效果

本发明提供一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置，包括机箱，机箱内设有多套发卡装置，多套发卡装置上下设置，发卡装置包括运动套件，运动套件包括滑动承载平台和滑动底座，滑动承载平台设置在滑动底座上部，运动套件上部设有旋转式储卡单元，勾送一体发卡单元设置在运动套件的一侧，机箱的外部设有伸缩式防水防尘单元，伸缩式防水防尘单元上设有刷卡与超声波测距一体装置，旋转式储卡单元、勾送一体发卡单元、伸缩式防水防尘单元、刷卡与超声波测距一体装置能够随着滑动承载平台来回移动。本申请的适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置，能够自动前移，最大移动距离可达50cm，且移动距离不固定，在50cm范围内可调，从而方便司机按键取卡或刷卡。该装置能自动利用测距探头探测到与车辆的位置距离，根据探测距离数据进行智能伸缩而不碰撞到车辆，最大伸缩距离达到50cm，大车小车到达精准滑动相应工位到合适位置，伸缩装置自动计算而不碰撞到车辆，司机按键取卡或刷卡后相应伸缩装置会自动退回到原有位置，使司机安全、方便、快捷的按键和取卡通行，克服了现有高速公路自动发卡机固定不动及伸缩距离固定、伸缩距离偏小的缺陷。

附图说明

图1是本发明一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置的一优选实施例的外部整体结构示意图；

图2为图1的内部结构示意图；

图3为图2的一局部结构示意图；

图4为图2的另一局部结构示意图；

图5为图3的一局部结构示意图；

图6为图2的另一局部结构示意图；

图7为图3的一局部结构剖视图；

图8为图3的另一局部结构剖视图；

图9为图3的再一局部结构剖视图；

图10为图1的一整体结构剖视图；

图11为图10的局部结构放大示意图；

图12为图11的一侧视图；

图13为图11的俯视图；

图14为图11的一局部结构示意图；

图15为图14的一侧视图；

图16为图15的俯视图；

图17为图15的一剖视图；

图18为图15的内部结构示意图；

图19为图12的局部结构示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1-图19所示，一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置，包括机箱1，机箱1内设有多套发卡装置，多套发卡装置上下设置，发卡装置包括运动套件，运动套件包括滑动承载平台3和滑动底座2，滑动承载平台3设置在滑动底座2上部，运动套件上部设有旋转式储卡单元4，勾送一体发卡单元5设置在运动套件的一侧，机箱1的外部设有伸缩式防水防尘单元6，伸缩式防水防尘单元6上设有刷卡与超声波测距一体装置7，旋转式储卡单元4、勾送一体发卡单元5、伸缩式防水防尘单元6、刷卡与超声波测距一体装置7能够随着滑动承载平台3来回移动。

如图3和图6所示，滑动承载平台3与滑动底座2通过滑动导轨8、滑块9相连接，组成能够双向移动的运动套件。滑动承载平台3包括固定桶10，固定桶10为圆形空心设置，旋转式储卡单元4嵌入滑动承载平台3的固定桶10内并固定在旋转电机的轴承32上。

如图5和图7所示，旋转式储卡单元4包含卡座11，卡座11内设有6个卡夹12，6个卡夹12间隔设置且围绕呈圆形，相邻卡夹12之间的夹角角度为60度。每次顺时针旋转60度。卡座11周围设有6个挡片33，挡片33用于判断卡夹12转到合适位置之后停止转动，任意一个挡片33转动到红外对射传感器16位置时，触发红外对射传感器16到位，卡夹12停止转动。

如图7所示，固定旋转式储卡单元4的卡座11上有6个矩形开槽14，矩形开槽14设置在卡夹12下部。卡夹12整体呈长方体，卡夹12内部设有重力坠块31，重力坠块31可以采用金属材料制作而成，用于保证通行卡下落。卡夹12上有条形开口13便于放置通行卡，卡夹12下部10cm插入卡座11内进行固定，保证结构牢固稳定。

如图3所示，滑动承载平台3的固定桶10两侧分别设有旋转电机15和红外对射传感器16，旋转电机15用于控制旋转式储卡单元4顺时针旋转。

滑动承载平台3与滑动底座2通过滑动导轨8、滑块9相连接。滑动导轨8的数量为两条且间隔设置，每条滑动导轨8上设有两个滑块9，方便滑动承载平台3稳定。

固定桶10包括左固定桶101和右固定桶102，旋转电机15包括左旋转电机151和右旋转电机152，左旋转电机151顺时针旋转带动左固定桶101内的旋转式储卡单元4顺时针旋转，红外对射传感器16检测到位时停止转动，右旋转电机152顺时针旋转带动右固定桶102内的旋转式储卡单元4顺时针旋转，红外对射传感器16检测旋转到位时停止转动。

如图12和图13、图19所示，滑动承载平台3上还设有滑动电机34，滑动电机34进一步设置在左旋转电机151和右旋转电机152之间，末端齿轮35设置在滑动电机34下部，滑动电机34转动时带动末端齿轮35转动。滑动承载平台3与滑块9相连，滑块9嵌套入滑动导轨8内，滑动底座2上设有咬合块36，咬合块36设置在两侧滑动导轨8之间。咬合块36一侧设有和末端齿轮35相互匹配的咬合槽37。滑动电机34正、反转时，末端齿轮35咬合咬合块36一侧的咬合槽37，带动滑块9在滑动导轨8的移动，从而实现滑动承载平台3整体前进或后退。

如图4-图18所示，勾送一体发卡单元5连接于滑动承载平台3末端下部，勾送一体发卡单元5侧面安装送卡直流电机17和勾卡步进电机19及第一传动轮201、第二传动轮202.勾送一体发卡单元5包括固定框架51，固定框架51整体结构呈l形，固定框架51的一端设有缺口，送卡直流电机17设置在固定框架51的缺口端。

伸缩式防水防尘单元6开口处设有刷卡与超声波测距一体装置7，旋转式储卡单元4、勾送一体发卡单元5、伸缩式防水防尘单元6、刷卡与超声波测距一体装置7通过必要的连接与滑动承载平台3组成滑动套件。

送卡直流电机17的第一传动皮带21上设有第一勾卡齿轮22，第一勾卡齿轮22为不规则三角形形状。送卡直流电机17转动时，第一勾卡齿轮22勾住卡夹12下部的通行卡边缘传送至红外对射传感器16。具体的，送卡直流电机17转动时带动第一传动轮201转动，通过第一传动皮带21传动，第一传动皮带21上的第一勾卡齿轮22勾住卡夹12下部的通行卡边缘开始传送，直至第一勾卡齿轮22转动到第一传动轮201下部的红外对射传感器处，送卡直流电机17停止转动进行送卡。此处红外对射传感器16为开关量，通常为常闭状态，当第一勾卡齿轮22挡住红外对射传感器，红外对射传感器状态变为常开，则触发送卡直流电机17停止转动。启动勾卡步进电机19转动。

本发明勾送一体发卡单元5内设有多个红外对射传感器16，第一传动轮201下部的固定框架51上和第二传动轮202上部的固定框架51上（可以进一步设置在天线读写板25上部）以及出卡口26处均设有红外对射传感器16，这几处的红外对射传感器原理均相同，只是设置位置不同，因此共用同一个标号16。位于下部的第一传动轮201下部的红外对射传感器16用于判断第一勾卡齿轮22是否正常勾出通行卡，位于第二传动轮202上部的红外对射传感器16用于判断是否有通行卡即将进入天线读写板25，出卡口26处的红外对射传感器16用于判断通行卡是否被取出，通行卡被取出后，伸缩装置开始缩回。勾卡步进电机19的第二传动皮带23上设有第二勾卡齿轮24，勾卡步进电机19转动勾住通行卡边缘传送至天线读写板25处停止，读写卡完成后，勾卡步进电机19继续转动传送通行卡至出卡口26处，勾卡步进电机19停止转动。

送卡直流电机17的第一传动皮带21和勾卡步进电机19的第二传动皮带23上下交错设置，从而实现勾卡、送卡顺利进行。

伸缩式防水防尘单元6包括可拉伸防护罩27，可拉伸防护罩27一端固定于机箱1上，另一端和刷卡与超声波测距一体装置7连接。拉伸防护罩27可以采用聚乙烯塑料材质制作而成，这有多个之字形折叠，从而实现伸缩功能。

刷卡与超声波测距一体装置7面板上设有两个出卡口26、etc刷卡单元28、按键面板29及超声波测距探头30，其中刷卡与超声波测距一体装置7内部与勾送一体发卡单元5连接。

其中，超声波测距探头30发出超声波，超声波在空气中传播，途中碰到汽车障碍物就立即返回，根据接受到超声波的时间差计算出汽车障碍物距离，控制器控制伸缩装置前进至合适距离，前进后，超声波测距探头30和车辆之间的距离不大于28cm。

本发明提供一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置，能够自动前移，最大移动距离可达50cm，且移动距离不固定，在50cm范围内可调，从而方便司机按键、取卡或刷卡。该装置能自动利用测距探头探测到与车辆的位置距离，根据探测距离数据进行智能伸缩而不碰撞到车辆，最大伸缩距离达到50cm，大车小车到达精准滑动相应工位到合适位置，伸缩装置自动计算而不碰撞到车辆，司机按键取卡或刷卡后相应伸缩装置会自动退回到原有位置，使司机安全、方便、快捷取卡通行。

实施例2

一种适用于高速公路自动发卡机的伸缩装置的工作方法，和实施例1不同的是，包括以下步骤：

步骤（1）：车辆到达伸缩装置前面时，刷卡与超声波测距一体装置7内的超声波测距探头30测量车辆停靠距离，当距离大于28cm且小于78cm时，控制器控制滑动电机34正向旋转，实现滑动承载平台3整体在滑动底座2上前移并同时带动旋转式储卡单元4、勾送一体发卡单元5、伸缩式防水防尘单元6、刷卡与雷达检测一体装置7一起往前移动，直至刷卡与超声波测距一体装置7移动到合适位置（距离小于28cm），方便司机按键取卡或刷卡；

步骤（2）：滑动承载平台3的旋转电机15开始旋转，从而带动旋转式储卡单元4顺时针旋转，当旋转60°时，红外对射传感器16检测到卡位时，旋转式储卡单元4停止旋转；

步骤（3）：送卡直流电机17转动，送卡直流电机17的第一传动皮带21上的第一勾卡齿轮22勾住卡夹下部的通行卡边缘开始传送，直至红外对射传感器16处送卡直流电机17停止转动；

步骤（4）：勾卡步进电机19开始转动，勾卡步进电机19的第二传动皮带23上的第二勾卡齿轮24勾住通行卡边缘开始传送直至至天线读写板25处停止，读写卡完成后，勾卡步进电机19开始转动，勾卡步进电机19的第二传动皮带23传送通行卡至出卡口26处，勾卡步进电机19停止转动；

步骤（5）：通行卡被取走后，滑动电机34反向旋转，实现滑动承载平台3整体在滑动底座2上缩回并同时带动旋转式储卡单元4、勾送一体发卡单元5、伸缩式防水防尘单元6、刷卡与超声波测距一体装置7一起往后收缩。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。