专利名称：数字高速栏杆机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字高速栏杆机，应用于高速公路不停车收费系统(Electronic Toll Collection,简称 ETC)、高速公路人工收费系统(Manual TollCollection,简称 MTC)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification,简称AVC)、桥梁、隧道、停车场的收费系统，以及公寓小区、货场等单位的通行管理场合。
背景技术：
国内市场上栏杆机普遍存在的现象I)栏杆机普遍采用机械结构比较复杂的曲柄连杆机构，栏杆起落无法到达“死点”位置，使电机长时间发热，加速了电机损坏且误抬杆次数增多。
2)栏杆采用铝合金材质，栏杆抬起和下落时转动惯量大，容易造成电机主轴松动而引起栏杆起落不稳和抖动，导致安装螺栓易损坏。3)栏杆抬杆或落杆速度不能调整或调整困难且调控角度不精确，不能灵活应用各行业的需求。栏杆抬起时间长，达到Is以上，不能适应高速公路不停车收费系统(ETC)对栏杆快速抬起的要求。
发明内容
到达“死点”位置，使电机长时间发热，加速了电机损坏且误抬杆次数增多的不足，本实用新型采用结构简单的电机减速机一体化结构；为了克服栏杆采用铝合金材质，栏杆抬起和下落时转动惯量大，容易造成电机主轴松动而引起栏杆起落不稳和抖动，导致安装螺栓易损坏不足，本实用新型栏杆采用高强度、低密度的碳纤维材质，表面附有泡棉管，具有质轻、高强度、耐腐蚀，耐撞、不伤人和车等特点，同时也减轻了电机的负载，延长了电机的使用寿命；为了克服栏杆抬杆或落杆速度不能调整或调整困难且调控角度不精确，不能灵活应用各行业需求，栏杆抬起时间长，达到Is以上，不能适应高速公路不停车收费系统对栏杆快速抬起的要求的不足，本实用新型采用软件编程控制器、步进电机驱动器和步进电机结构。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是通过调整控制器的软件参数，可以任意调整栏杆的起落时间。整台装置由软件编程控制器、步进电机驱动器、步进电机、行星减速机、机架、下机箱、机箱盖和栏杆组成；整个栏杆机机体部分呈带倒角的长方体结构，所有的零件都置于下机箱内，上面有防雨机箱盖；软件编程控制器、步进电机驱动器安装在一块板上，它们作为一个整体安装在下机箱内一侧，它们之间通过RS232通信线缆连接；步进电机和行星减速机通过平键联接在一起且安装在机架上，作为栏杆机的核心机体置于下机箱中央，行星减速机输出轴通过与传动轴固联栏杆卡槽驱动栏杆抬起、落下；栏杆卡槽一端采用轴固定，一端活卡结构。栏杆采用碳素纤维材质，栏杆外面包一层泡棉；步进电机驱动器输出三相端子通过线缆和步进电机三相接线端子连接。机架传动部分输出轴装有一根短臂，短臂上挂一根事故拉力弹簧。[0008]本实用新型的有益效果是速度控制灵活方便，控制精度达到O. 2°，极速抬杆速度达到O. 58s，是到目前为止最快的栏杆机；灵活、方便、精确设置栏杆的转角度、转速；防止栏杆砸车，即使发生栏杆砸车，栏杆臂将采用高强度、低密度的碳纤维材质，表面附有泡棉管，具有质轻、高强度、耐腐蚀，耐撞、不伤人和车等特点；同时也减轻了电机的负载，延长了电机的使用寿命；栏杆下落过程中任意位置抬杆，栏杆在竖直位停止且自动死锁；断电栏杆自动抬起；栏杆机具有识别误操作的能力，即栏杆本来在竖直位误操作抬杆或在水平位误操作落杆，栏杆机具有自动鉴别能力，不做任何响应。通过修改寄存器初速度值、加速度值、减速度值、末速度值，控制步进电机的启动、加速、停止整个过程；利用加、减速变速运动的时间控制使栏杆起落平稳运行，解决传统栏杆起落时间短、运行速度过快引起的不平稳、终点抖动等现象；人机交互性能好。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图I是栏杆机曲线加减速运行图。图2是栏杆起落运行频率与力矩图。图3是栏杆主要构件及相互关系轴侧图。图4是栏杆主要构件及相互关系主视图。图5是栏杆机下机箱和机箱盖轴侧图。图6是栏杆机土建基础主视图。图7是栏杆机土建基础俯视图。图8是栏杆机接线图。图9是栏杆机装配主视图。
图10是栏杆机装配右视图。图11是栏杆机装配俯视图。图12是栏杆机装配轴侧图。图13是栏杆机总装主视图。图14是栏杆机总装左视图。图15是栏杆机总装俯视图。图中(I).栏杆机，(2).栏杆，(3).减速机，(4).步进电机，(5).机架，(6).平衡弹簧板，(J) ·机箱盖，(8).下机体箱，(9).软件编程控制器，(10).步进电机驱动器。
具体实施方式
在图I中，栏杆(2)可以通过软件编程控制器参数改变精准设置栏杆的初速度、力口速度、加速区、末速度、减速区和转角度。在图2中，X轴表示步进电机驱动器(10)的频率值，Y轴表示栏杆(2)的力矩值，Yl表示起动力矩，Y2表示运行力矩，Xl表示工作频率点，X2表示最大起动频率点，X3表示最大运行频率点，(一)表示起动区域，(二)表示运行区域。在图3、图4和图5中，通过调整控制器(9)的软件参数，可以任意调整栏杆(2)的起落时间，最快的抬杆时间达到O. 58s，是迄今为止抬杆速度最快的栏杆机。整台装置由软件编程控制器(9)、步进电机驱动器(10)、步进电机(4)、行星减速机(3)、机架(5)和栏杆
(2)组成，软件编程控制器(2)通过RS232通信线缆与步进电机驱动器(10)连接，步进电机驱动器(10)输出连接步进电机(4)，步进电机(4)和行星减速机(3)刚性地联接在一起，行星减速机(3)通过栏杆卡槽驱动栏杆抬起、落下，另外栏杆机配机箱盖(7)，下机体箱(8)。在图6、图7中，水泥基础一般尺寸500mmx350mmx400mm，其中500mm是与道路平行的边长，350mm是与道路垂直的边长，400mm是高，当在沙地上时需要更大的水泥基础支撑。水泥基础上面预埋4个M16的地脚螺栓，分别埋在长200mm，宽130mm长方形的四个顶点。水泥基础须预埋线缆管道。控制栏杆有两个按钮，一个是抬起，另一个是落下。 手动控制当按下抬起按钮时，软件编程控制器(9)输出触发步进电机驱动器(10)控制步进电机(4)和行星减速机(3)刚性联接驱动栏杆(2)顺时针旋转90°，栏杆(2)被抬起；当按下落下按钮时，软件编程控制器(9)输出触发步进电机驱动器(10)控制步进电机(4)和行星减速机(3)刚性联接驱动栏杆(2)逆时针旋转90°，栏杆(2)被落下； 自动控制在高速公路不停车收费时，发现有车辆通过且扣款成功后，闭合抬起通道的开关，栏杆(2)会抬起；当车辆通过后，闭合落下通道的开关，栏杆(2)会落下。如果发生断电现象，栏杆(2)靠拉簧拉起，避免因停电造成堵车。
权利要求1.一种数字高速栏杆机，整台装置由软件编程控制器、步进电机驱动器、步进电机、行星减速机、机架、下机箱、机箱盖和栏杆组成，其特征是整个栏杆机机体部分呈带倒角的长方体结构，所有的零件都置于下机箱内，上面有防雨机箱盖。
2.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其特征是软件编程控制器、步进电机驱动器安装在一块板上，它们作为一个整体安装在下机箱内一侧，它们之间通过RS232通信线缆连接。
3.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其 特征是步进电机和行星减速机通过平键联接在一起且安装在机架上，作为栏杆机的核心机体置于下机箱中央，行星减速机输出轴通过与传动轴固联栏杆卡槽驱动栏杆抬起、落下。
4.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其特征是栏杆卡槽一端采用轴固定，一端活卡结构。
5.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其特征是栏杆采用碳素纤维材质，栏杆外面包一层泡棉。
6.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其特征是步进电机驱动器输出三相端子通过线缆和步进电机三相接线端子连接。
7.根据权利要求I所描述的数字高速栏杆机，其特征是机架传动部分输出轴装有一根短臂，短臂上挂一根事故拉力弹簧。
专利摘要本实用新型数字高速栏杆，它的形状是桌台式钢架结构，步进电机驱动减速机置于桌台式钢架结构上，整个栏杆机呈正方体结构，长340mm、宽190mm、高1040mm，栏杆机整体结构如图1所示。驱动部分是由高扭矩混合式交流步进电机、软件编程控制驱动单元、高性能处理器、减速机，共同配合按照栏杆预期的运动方式(设置角度、轨迹路线)和控制策略(运转精度、转速快慢)编写程序代码，把代码下载到控制器。通过连接步进电机驱动器来控制电机运动轨迹。电机带动减速机驱动栏杆进行抬起、下落。栏杆0.58s闪电开启，是迄今为止世界上最快的栏杆机。
文档编号E01F13/06GK202595671SQ20112025237
公开日2012年12月12日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者潘海军, 郝彦军 申请人:北京博宇通达科技有限公司