一种自动售货机、旋转式手动取货装置及取货控制方法与流程

本发明涉及一种自动售货机、旋转式手动取货装置及取货控制方法。

背景技术：

目前市场上通过扫码开门的方式，用户可手动取走商品并能判别价格的售货机主要有三种类型：商品贴电子识别标签、托盘底部安装称重传感器、托盘上方安装摄像头监控。目前这三种主流的扫码开门选购商品的售货机还处于初期应用的阶段，其运用不同的工作原理并各自存在一定缺陷，因而不利于产品在市场上的推广。在商品上贴电子标签的方式较为繁琐，且容易贴错商品；采用称重传感器通过计量商品重量来辨识的原理对精度要求高，销售的商品要具有一定重量差异，这就限制了销售商品种类，且需事先设置好重量，使用起来同样较为不便，当购买者取走商品时重量相应减少，以此判断数量价格，这种方法存在作弊风险，可靠性不高，一般为求稳妥及方便性，在同一层托盘只放置一种商品；而采用摄像头通过视觉图形处理的原理对商品放置排列要求高，具有一定的误判率，且每层托盘需要安装一个摄像头，成本高，如果商品出现遮挡、堆叠的情况则无法判别，且同样存在作弊风险造成货损。

因此，有必要设计一种新的自动售货机、旋转式手动取货装置及取货控制方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动售货机、旋转式手动取货装置及取货控制方法，该旋转式手动取货装置结构紧凑，易于实施，易于控制。

发明的技术解决方案如下：

一种旋转式手动取货装置，包括出货机构和取货机构；

取货机构与出货机构的出货口相对设置；

所述的取货机构包括底板(17)、挡板(14)和设置在底板下侧的转轴(18)；转轴安装在自动售货机的机架或底座上；

底板水平方向设置，挡板竖直方向设置，挡板固定在底板的边缘处；挡板与底板形成一个部分封闭(对应挡板)、部分敞开(对应开口)的接货机构；

自然状态下，挡板朝向外侧(即朝向购物者)，开口部分朝内以便底板能从出货接口接纳物品；挡板被拨动后，挡板朝向内侧以阻挡出货口(用于防止货架上的物品被盗)，而开口部分朝外以便购物者能通过所述的开口部分从底板上取得物品；

底板的底部设有用于复位的扭簧(15)；

所述的出货机构包括推板机构、闸门机构和闸门驱动机构；

所述的推板机构用于为货架上的物品提供向外的推力；

所述的闸门机构设置在货架的出货口，不出货时关闭以阻挡物品被推出，出货时打开以允许物品被推出；

闸门驱动机构用于驱动闸门机构开关。

出货机构出货后，物品会坠落至底板上。

所述的把手为手柄或缺口，优选缺口，否则，凸起的手柄容易限制取货机构旋转。

所述的挡板为弧形挡板(即横截面为弧线)或由多块支板依次对接的挡板(即横截面为多边形的一部分)。弧形挡板与圆形底板适配，多边形挡板与多边形底板适配。

底板为圆形或正多边形；所述的正多边形的边多于3条；

所述的弧形挡板的横截面为半圆环形(即对应的圆心角为180°)。

所述的推板机构包括滑板(1)、推板(2)和卷簧(3)；卷簧安装在推板底部，推板套装在滑板上，卷簧的头部固定在滑板前端；

闸门机构为铰链式闸门机构，铰链式闸门包括设置在滑板两侧且相对设置的两条铰链，每条铰链包括依次串联的第一铰链单体(5)、第二铰链单体(6)、第三铰链单体(7)和第四铰链单体(8)；

闸门驱动机构的推杆(11)与铰链式闸门机构相连。推杆为电动推杆，气动推杆或手动推杆，优选的，所述的推杆为手动推杆，推杆上设有用于复位的弹簧(13)，电动推杆或气动推杆的动作受控于mcu。

推杆的末端处设有光电开关(10)，光电开关的挡光片固定在推杆的末端；光电开关的本体固定在货架底板上，光电开关与mcu相连。

推杆的末端连接有同步杆(9)，同步杆与所述的铰链相连。同步杆位于滑轨的下方，带动铰链动作。

一种取货控制方法，采用前述的旋转式手动取货装置；包括以下步骤：

步骤1：出货步骤；

出货机构将物品从货架上推出；

物品坠落至底板上；

步骤2：取货步骤：

使用者通过把手推动底板与挡板旋转，然后取出底板上的物品；

步骤3：取货机构复位步骤；

取货机构(挡板和底板等)在扭簧的作用下复位。

采用基于手动推杆的铰链式出货机构实现货架上物品的出货；

采用光电开关统计出货物品的数量。

一种自动售货机，包括前述的旋转式手动取货装置。

有益效果：

本发明的自动售货机、旋转式手动取货装置及取货控制方法，不需要对商品加贴电子标签、或者利用重力传感以及逐层托盘安装摄像头进行图像处理的方式判别商品，结构与系统控制方面较为简单，抗噪性好，销售前无需对商品做任何处理或设置，使用方便；通过按压触发光电开关的方式计量销售数量及价格，每次按压只出一件商品，可靠性与准确性高；

本发明具有以下特点：

(1)采用前后两对铰链式闸门交替开合的方式，确保每次只出一件商品；结构巧妙，可靠性好。

(2)商品被半圆弧形挡板14隔开，购买者无法直接获取货道中商品，具有防盗功能。而且，挡板旋转后，也不会阻挡购买者从底板上取货。底板上设有扭簧，能自动复位。

(3)每次购买按压货道前方按钮时即触发光电开关一次，系统进行相应计价，准确性高。

总而言之，这种旋转式手动取货装置结构简单，易于实施，可靠性性高，适合推广实施。

附图说明

图1为推板机构的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为闸门机构的结构示意图；

图4为图3中b部分放大图；

图5为闸门驱动机构示意图；

图6为图5中c部分放大图；

图7为手动旋转出货机构总体结构示意图；

图8为手动旋转出货机构细部示意图；

图9为准备出货时的结构示意图；

图10为出货完成时的结构示意图；

图11为电容检测接货盒底部结构爆炸示意图；

图12为物品检测电路的原理图；

图13为售货机内接送饮料瓶的智能接货机构的立体图；

图14为售货机内接送饮料瓶的智能接货机构的侧视图；

图15为售货机内接送饮料瓶的智能接货机构底座的内部结构示意图；

图16为旋转出货示意图；

图17为智能接货机构在旋转出货时的状态图；

图18为用于售货机的智能制冷系统冷风循环示意图(之一)；

图19为用于售货机的智能制冷系统冷风循环示意图(之二)；

图20为制冷模块结构示意图(含立板)；

图21为制冷模块结构示意图(不含立板)。

标号说明：1-滑板；2-推板；3-卷簧；4-隔板；5-第一铰链单体，6-第二铰链单体，7-第三铰链单体，8-第四铰链单体；9-同步杆；10--光电开关；11-推杆；12-支架；13-弹簧；14-挡板；15-扭簧；16-限位块，17-底板，18-转轴，19-把手。25—隔离板，26—电容感应电路板，27—缓冲硅胶垫，28—底板，29—金属感应片。

31-底座、32-接货盒、33-插板、34-销轴、35-传感器、36-控制电路板。37-围板，38-阻挡部件，39-凸沿，311-立板，301-箱体，302-饮料瓶。

401-冷风道箱体，402-蒸发器，403-蒸发器风机，404-接水盘，405-压缩机，406-冷凝器风机；407-制冷系统横向压紧座，408-制冷系统横向压紧板，409-冷凝器风机罩，410-冷凝器，411-立板，412-送风机，413-制冷系统底座，414-冷风道，415-制冷模块盖板。

601—机器副门，602—副门面板，603—选货按键，604—吸管盒，605—机器主门，606—取货仓，607—液晶屏，608—虹膜识别装置，609—人脸识别装置，610—指纹识别装置，611—读卡器，612—主柜内侧壁，613—托盘，614—抽屉滑轨，615—旋转阻尼，616—取货仓，617—制冷系统，618—右侧出风板，619—机器主柜，620—机器电源控制盒。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

具体的，如图1-10，出货装置包括推板机构、闸门机构、手动按压机构(即驱动机构)以及旋转挡板机构。

卷簧3安装在推板2底部，推板2套在滑板1上，卷簧3头部固定在滑板1前端；

第一铰链单体5、第二铰链单体6、第三铰链单体7、第四铰链单体8通过铰接的方式安装在隔板4上，同步杆9与货道两侧的闸门铰链机构连接，实现闸门两侧同步开合运动；推杆11(推杆采用曲轴是为了避开挡板的转轴，也可以用直杆代替)穿过支架12与同步杆9连接，弹簧13套在推杆11上；挡板14安装在货道前端，其底部的轴穿过货道底板与支架12，轴上套有扭簧15，扭簧15一端固定在货道底板上，另一端固定在底板17上，限位块16固定在货道底板上。

当货道中商品处于待售状态时，第一铰链单体5、第二铰链单体6拱起，第三铰链单体7、第四铰链单体8展平，商品被第一铰链单体5、第二铰链单体6阻挡停留在货道中等待销售，半圆弧形挡板14将货道出口挡住，挡板14在180°旋转角度范围内均能较好遮挡货道出口，购买者无法直接从货道拿取商品。

推杆端部设有按钮，当需要购买商品时，只能通过按压推杆11端部按钮，推杆11带动同步杆9运动，同步杆9带动闸门铰链机构运动，同步杆9上的挡片触发光电开关10，系统收到信号并计算价格，此时，第一铰链单体5、第二铰链单体6由拱起向展平转变，第三铰链单体7、第四铰链单体8由展平向拱起转变，货道中商品在推板2的推动下向前运动，排列在最前方的商品由于不受铰链阻挡掉落在挡板14底部的接货板(即底板17)上，同时，后面的商品受到拱起的第三铰链单体7、第四铰链单体8阻挡无法继续出货。

当购买者结束对推杆11的按压时，弹簧13回弹带动闸门机构复位，第一铰链单体5、第二铰链单体6再次由展平状态拱起，第三铰链单体7、第四铰链单体8由拱起状态展平，商品向前运动直到被拱起的第一铰链单体5、第二铰链单体6阻挡，至此，完成一次出货过程，系统对售出的商品计算一次价格。

购买者通过拨动挡板14弧面上的开孔，使其顺时针旋转露出之前出货的商品，拿取商品后，挡板14在扭簧15的作用下逆时针旋转回位，底板具有凸台，当旋转到初始位置后凸台受到限位块16阻挡完成复位。

售货机的货物调入接货盒中，如图11-12所示，一种基于电容检测的接货盒，包括物品检测电路以及设置于接货盒底部的金属感应片29(又称钣金片)；金属感应片作为物品检测电路的电容传感器，物品检测电路输出的电平信号用于表征接货盒中是否存在物品。

所述的物品检测电路采用用于信号处理的芯片u1，芯片u1的型号为at42qt1011；

芯片u1的3脚通过电阻r3接所述的金属感应片；芯片u1的3脚与4脚之间跨接有电容c3；

芯片u1的5脚和2脚分别接直流电压端vcc和地；芯片u1的1脚通过上拉电阻r1接直流电压端vcc，芯片u1的1脚为芯片的信号输出端。

物品检测电路还包括npn型的三极管q1；

三极管q1的b极通过电阻r2接芯片u1的1脚；三极管q1的e极接地，三极管q1的c极通过电感l2接mcu的信号输入端口，mcu的信号输入端口还通过上拉电阻接直流电压端vcc(图中未示出)。

物品检测电路用于输出脉冲信号或电平信号到mcu。

各元件参数：l2＝10uh，r1＝10kohm，r2＝10kohm，r3＝10kohm，c1＝100uf，为钽电容，c2＝100nf，c3＝6.8nf。

金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫。

接货盒底部设有隔离板(25)，金属传感器固定在所述的隔离板上，物品检测电路设置在电容感应电路板(26)(即pcb板)上，金属传感器与电容感应电路板相连。隔离板采用pc材质，具有隔离的作用，即将金属传感器与金属的机柜以及pcb板隔离，隔离板的另一个作用是固定金属传感器。

所述的基于电容检测的接货盒，金属传感器通过螺钉或通过法兰螺母-螺栓机构固定在所述的隔离板上。

接货盒采用开合式结构，接货盒由升降机构驱动，接货盒包括固定的底板和能活动的围板，围板的上端与底板边缘向上延伸的侧壁铰接，围板的上端还设有横向的边沿，自动售货机内还固定有与所述边沿适配的钩板。接货盒下降的过程中，钩板勾住围边的边沿，使得围板旋转，从而带动底板上的饮料瓶能脱离底板输出；围板为c形或o形。

自动售货机的机柜内还设有与所述接货盒向适配的保温门。

围板上设有插板，用于适配不同高度的饮料瓶。

一种接货方法，采用前述的基于电容检测的接货盒，利用饮料瓶是否存在引起底板中金属感应片的电容变化的原理，实现底板是否存在饮料瓶的检测；采用物品检测电路将电容的变化量转换成电平信号或脉冲信号并输出到mcu。

接货盒采用开合式结构，在升降驱动机构以及钩板的配合下，能实现接货盒的自动旋转以输出饮料瓶。

接货盒底部安装电容检测装置。商品传送至接货盒，触发检测装置，检测信号反馈机器终端。所述接货盒安装于副柜侧壁。电容检测接货盒底板28开有缺口，接货盒底部装有隔离板25，覆盖底部缺口，隔离板25上装有金属感应片29，通过法兰螺母与隔离板(pc板)连接，接货盒底板28装有电容感应电路板26，电容感应电路板26导线与金属感应片连接29，金属感应片29上覆盖有缓冲硅胶垫27，缓冲硅胶垫27与接货盒底板28、隔离板25固定连接。

如图18-21，售货机中具有制冷系统，用于售货机的智能制冷系统包括mcu、温度传感器、制冷模块和送风机412；温度传感器与mcu相连；送风机均受控于mcu；

售货机中设有多层货架；温度传感器为多个；每一层货架(本实例中为3层)上均设有至少一个所述的温度传感器，用于检测每层货架的实时温度；风机为多个；每一层货架的侧部均设有至少一个所述的风机；

售货机内设有竖向的冷风道，冷风道连接制冷模块的出风口；所述的送风机将冷风道内的冷量送入每层货架中。

回风利用售货机机柜内现有的空间实现必要时，售货机内还设有回风道；回风道用于将每层货架的出风回收进入制冷模块的回风口。

必要时，各层货架隔离和密封。

制冷模块受控于mcu，mcu用于控制制冷模块的冷量输出量和输出强度。

mcu能控制每一个送风机的开启和关闭，以及控制风机的转速。

售货机的机柜内设有一块立板411，立板与机柜的侧板之间形成所述的冷风道；多个送风机均安装在立板上；立板的下方具有用于连通冷风道与制冷模块出风口的开口，或者立板的下方不通过窗口而直接与制冷模块出风口对接。

制冷模块采用整体式制冷模块。

整体式制冷模块包括冷风道箱体401、制冷模块底座413、蒸发器403、蒸发风机403、冷凝器410、冷凝器风机406、压缩机405和接水盘404。

蒸发器和蒸发器风机固定在冷风道箱体内的制冷模块底座上；接水盘、压缩机、冷凝器风机、冷凝风机罩和冷凝器均固定在制冷模块底座上；接水盘放置在压缩机下方，冷凝器风机放置在压缩机正前方。

制冷模块横向压紧座(7)固定在箱体底座上；制冷模块横向压紧板408卡在件制冷模块横向压紧座和箱体底座之间的卡槽里；制冷模块横向压紧座上设有用于顶推制冷模块横向压紧板的螺钉(用于使得制冷模块与箱体压紧、密封)。

一种用于售货机的智能制冷方法，采用前述的用于售货机的智能制冷系统；

mcu能基于设置在货架各层的温度传感器分别控制货架每一层的温度；

即mcu通过对送风机的控制实现每一层货架的温度控制。

即控制在温度稳定在预设范围，更进一步，控制所有层的温度稳定在预设范围内。

售货机与远程监控中心通信连接，能通过远程监控中心实现对售货机机柜内温度的远程控制。

另外，这种售货机还设有智能接货机构以及出货机构，详细说明如下：

如图13-17，售货机内设有接送饮料瓶的智能接货机构,，包括升降机构和与升降机构连接的接货盒32，在接货盒的内壁设有插板33；接货盒的底部设有用于检测物品的传感器35。插板用于防止较高的饮料瓶脱离接货盒。

接货盒采用组合式结构，接货盒包括底座31和围板37；底座固定在升降机构上，底座上或升降机构上设有一块立板311，围板的上端与立板的上端铰接；插板设置在围板上；

有横向的凸沿39，售货机内固定有与所述凸沿适配的阻挡部件38；

当升降机构带动接货盒下降的过程中，阻挡部件勾住所述凸沿，使得围板向外侧旋转，且围板的下端与底座分离，在围板内的饮料瓶脱离底板且在重力的作用下脱离接货盒，实现饮料瓶的出货。围板的四周为封闭式，或开口式，实例中为开口式，开口式的好处在于节省材料。

阻挡部件为(1)钩体或(2)横向或斜向上突出的板状部件(可称为钩板)。

所述的传感器为光电传感器、压力传感器或电容式传感器。

插板为插入式板状部件。不必要使用时，可以抽出。需要使用时，插入插板。

围板处设有用于调节插板横向位置的横向调节机构。用于驱动插板朝内或朝外平移，朝外平移时，使得接货盒内的有效空间减小，这样适合容纳较小直径的饮料瓶，使得饮料瓶不容易在接货盒内横向移动，保持其姿态稳定。反之，若插板朝内平移，则有效空间更大，适合容纳较大直径的饮料瓶。

插板处还设有插板升降机构，高度较大的饮料瓶时，插板伸长，否则插板缩短。

围板与立板通过销轴34相连。升降机构受控于mcu。

饮料瓶的出口处设有自复位保温门。

一种售货机内接送饮料瓶的方法，其特征在于，采用升降机构驱动接货盒升降运动；在接货盒下降的过程中，使用自动出货机构实现接货盒的自动出货；

采用前述的智能接货机构实现饮料瓶的接送。

升降机构受控于mcu。

底座上方的立板通过销轴与围板的上端相连接，围板可以围绕销轴旋转；当客户选择商品并付款后，通过升降机构运动使接货盒机构运动至对应货道的出口处；托盘货道执行出货命令打开出货，商品从滑落进入接货盒内。

参见图10，接货盒商品出货原理说明：当装有商品的接货盒小车机构通过升降机构运行至出货口时；接货盒小车机构向下运行，接货盒左侧与箱体出货口左框凸台(即阻挡部件，或称为钩板)相碰撞(勾连)，使接货盒受到向上的阻挡力，进而推动接货盒沿着右上方的销轴旋转。当旋转到一定角度，接货盒侧壁将商品向左推出从出货口进入取货口，此时接货盒左侧旋转到一定角度后脱离箱体出货口左框凸台复位至初始位置。此时商品已进入取货口，客户可从取货口取出购买的商品。在升降机构的带动下，接货盒向上运动，则接货盒复位。