一种小区挡车杆自动升降控制系统的制作方法

本发明涉及挡车杆技术领域，尤其涉及一种小区挡车杆自动升降控制系统。

背景技术：

挡车杆是专门用于道路上限制机动车行驶的通道出入口管理设备，现广泛应用于公路收费站、停车场系统管理车辆通道，用于管理车辆的出入。电动道闸可单独通过无线遥控实现起落杆，也可以通过停车场管理系统(即ic刷卡管理系统)实行自动管理状态，入场取卡放行车辆，出场时，收取停车费后自动放行车辆。

现有的停车干一般通过遥控器进行控制，在车辆需要通过出入口时，通过要控制控制拦车杆上下运动实现打开及关闭。

但现有的遥控挡车杆需要通过无线控制，故障率高，并且需要人在观察到车辆到达，并且确认通过时，才能够遥控车位杆动作，反映速度慢；

再者，现有的挡车杆控制系统不能够对多参数的检测指标进行检测及控制，也不能够对挡车杆自身系统进行检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小区挡车杆自动升降控制系统，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种小区挡车杆自动升降控制系统，包括：内部设置驱动机构的闸机；设置在所述闸机上并受闸机驱动实现上下升降动作，以供车辆通过的升降杆，以及设置在闸机的两侧对车辆信息进行检测的第一红外传感器、第二红外传感器；

所述驱动机构包括支撑所述升降杆并驱动器上下摆动的液压缸，液压缸的活塞杆与升降杆的端部连接，带动升降杆升降，在所述闸机的壳体上设置转轴，转轴穿过闸机的壳体与升降；

还包括油箱、驱动液压缸移动的油泵，驱动油泵动作的伺服电机，以及对伺服电机进行控制的控制板，在所述油泵与液压缸之间设置控制阀组；在所述伺服电机的输出轴上设置编码器及伺服电机驱动器，编码器对伺服电机的转速及扭矩进行测定，伺服电机驱动器对伺服电机的转速进行控制；所述控制阀组包括设置在液压油路的压力调节阀和换向阀；

在所述转轴的外缘设置固定的转盘，在所述的转盘上设置一组磁感应传感器，其实时测定升降杆的角度信息，并传输至控制板中；相应的，在所述升降杆的端部设置磁感应端，用以与磁感应传感器发生感应；

在所述转盘的中间位置设置对升降杆的平衡位置进行检测的平衡位置磁感应传感器，在转盘的下部设置最高位置磁感应传感器，对升降杆的最高极限位置进行检测；

所述控制板在对升降杆的位置信息进行检测时，设定所述转轴的中心为坐标原点，设定所述升降杆在平衡位置为x轴，设定与平衡位置的升降杆的垂直方向为y轴，根据下述公式(1)确定实时升降杆角度；

上述公式(1)中，w表示实时测定的升降杆的角度值；w0表示升降杆在最高位置时的角度值；q1xi表示平衡位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴瞬时检测值；表示平衡位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴的平均值；q1yi表示平衡位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴瞬时检测值；表示平衡位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴的平均值；

q2xi表示最高位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴瞬时检测值；表示最高位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴的平均值；q2yi表示最高位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴瞬时检测值；表示最高位置磁感应传感器在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴的平均值。

进一步地，在所述液压缸的活塞杆上设置位移检测感应端，在所述闸机的侧壁上设置平衡位移检测传感器和最高位置位移检测传感器，分别检测活塞杆的位移值d。

进一步地，所述控制板实时获取电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t，以及检测的升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d；并通过下述公式(2)进行判定；

上述公式(2)中，f表示实时测定的相关系数；vi表示在单位时间t0内实时测定的电机转速；表示在单位时间t0内实时测定的电机转速的平均值；fi/ti表示在单位时间t0内实时测定的油路压力f与电机反馈扭矩t的比值；表示在单位时间t0内实时测定的油路压力f与电机反馈扭矩t的比值的平均值；di/wi表示在单位时间t0内实时测定的液压缸的上下升降位置d与升降杆转动角度w的比值；表示在单位时间t0内实时测定的液压缸的上下升降位置d与升降杆转动角度w的比值的平均值。

进一步地，还包括设置在所述闸机的一侧，支撑所述升降杆下落时的支撑杆；所述液压缸的下端设置支撑板。

与现有技术相比本发明的有益效果在于，本发明小区挡车杆自动升降控制系统通过实时测定的相关系数对控制系统的各个参量的浮动进行有效控制；测定的参量分别为电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t，以及检测的升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d，各个参量之间形成闭环的反馈系统；通过电机驱动，带动液压缸，油路及升降杆的机械运动，通过设置编码器、伺服电机驱动器以及压力调节阀和换向阀，测定三个参量的信息，完成对液压系统的平衡控制。同时，上述各个参量的检测及调整参数传输至控制板中，实现再平衡控制及系统自检测。

进一步，本发明获取升降杆角度和液压缸位置时，通过对两组强度的传感器的叠加值信息，确定最终的升降杆的角度，在预设的单位时间t0内，选择各个传感器检测的x轴和y轴的磁感应强度信息，通过计算比较系数来确定最终的角度信息；通过采用上述比较系数的算法，磁感应传感器的磁感应强度容易测定，并且测定精度比直接对角度物理测量的方式精度要高，因此，能够对升降杆的角度进行精准测定。

进一步，本发明在伺服电机的输出轴上设置编码器及伺服电机驱动器，编码器对伺服电机的转速及扭矩进行测定，伺服电机驱动器对伺服电机的转速进行控制。设置在液压油路的压力调节阀和换向阀，所述的压力调节阀与伺服电机驱动器形成闭环系统，所述的压力调节阀将压力信息传输至伺服电机控制中，与电机反馈的扭矩设定阈值进行对比，若在设定的阈值范围内，则继续检测；若超出设定的阈值，则伺服电机驱动器调整伺服电机的转速。

进一步，在转盘的中间位置设置对升降杆的平衡位置进行检测的平衡位置磁感应传感器，对升降杆的平衡位置进行检测；在转盘的下部设置最高位置磁感应传感器，对升降杆的最高极限位置进行检测。

附图说明

图1为本发明的小区挡车杆系统的结构示意图；

图2为本发明的小区挡车杆驱动机构的结构示意图；

图3为本发明的液控系统的结构示意图；

图4为本发明的闸机的插口感应侧的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明的小区挡车杆系统的结构示意图，包括内部设置驱动机构的闸机1；设置在所述闸机1上并受闸机1驱动实现上下升降动作，以供车辆通过的升降杆3，以及设置在闸机1的两侧的第一红外传感器42、第二红外传感器43。

具体而言，本实施例的系统还包括设置在升降杆3一侧的墙体51，在所述墙体51上设置对车辆进行拍照的摄像头41；在墙体51一侧设置栅栏52，用以起到阻拦作用。

具体而言，在闸机的一侧还设置有用以向所述的闸机1提供动力，并对闸机的驱动机构进行平衡液压模块2。还包括设置在闸机1的一侧，支撑所述升降杆3下落时的支撑杆53。

请参阅图2所示，其为本发明的小区挡车杆驱动机构的结构示意图，在本实施中，升降杆3通过一液压缸23进行控制。具体包括：驱动机构包括支撑所述升降杆3并驱动器上下摆动的液压缸23，液压缸23的下端设置支撑板24；液压缸23的活塞杆22与升降杆2的端部连接，带动升降杆升降；同时，在所述闸机1的壳体上设置转轴21，转轴穿过闸机1的壳体与升降杆3，供所述的升降杆3旋转。

请继续参阅图2所示，本发明实施例的液压模块包括油箱、驱动液压缸23移动的油泵，驱动油泵动作的伺服电机，以及对伺服电机进行控制的控制板，在本实施例中，控制板设置在闸机壳体内；还包括连接在油泵与液压缸23之间的控制阀组31。

具体而言，伺服电机通过对油泵进行控制，间接对液压缸进行控制；同时，控制阀组31通过对液压回路的控制完成对液压缸的压力的控制。

请结合图3所示，其为本发明的液控系统的结构示意图；本发明在伺服电机的输出轴上设置编码器及伺服电机驱动器，编码器对伺服电机的转速及扭矩进行测定，伺服电机驱动器对伺服电机的转速进行控制。

具体而言，控制阀组31包括设置在液压油路的压力调节阀和换向阀，所述的压力调节阀与伺服电机驱动器形成闭环系统，所述的压力调节阀将压力信息传输至伺服电机控制中，与电机反馈的扭矩设定阈值进行对比，若在设定的阈值范围内，则继续检测；若超出设定的阈值，则伺服电机驱动器调整伺服电机的转速。

具体而言，所述换向阀控制液压回路的油液流向，在升降杆达到极限位置，也即液压缸达到极限位置时，所述的伺服电机驱动器控制伺服电机反转，同时，换向阀完成换向，控制液压缸沿相反方向运动。

本发明实施例通过设置编码器、伺服电机驱动器以及压力调节阀和换向阀，测定电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t三个参量的信息，完成对液压系统的平衡控制。同时，上述各个参量的检测及调整参数传输至控制板中；本发明还通过对升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d实现再平衡控制，将在下述描述。

请继续结合图2所示，本发明实施例在闸机壳体内的转轴21的外缘设置固定的转盘11，在所述的转盘11上设置一组磁感应传感器12，其实时测定升降杆3的角度信息，并传输至控制板中；相应的，在所述升降杆3的端部设置磁感应端15，用以与磁感应传感器12发生感应。

具体而言，在本发明实施例中，在转盘11的中间位置设置对升降杆3的平衡位置进行检测的平衡位置磁感应传感器14，对升降杆的平衡位置进行检测；在转盘11的下部设置最高位置磁感应传感器13，对升降杆的最高极限位置进行检测；同时，在升降杆3转动过程中，两个传感器分别对检测磁感应强度，以确定升降杆的准确角度信息。

具体而言，所述的控制板在对升降杆的位置信息进行检测时，设定转轴21的中心为坐标原点，设定升降杆3在平衡位置为x轴，设定与平衡位置的升降杆3的垂直方向为y轴，

上述公式(1)中，w表示实时测定的升降杆3的角度值；w0表示升降杆在最高位置时的角度值；q1xi表示平衡位置磁感应传感器14在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴瞬时检测值；表示平衡位置磁感应传感器14在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴的平均值；q1yi表示平衡位置磁感应传感器14在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴瞬时检测值；表示平衡位置磁感应传感器14在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴的平均值；

q2xi表示最高位置磁感应传感器13在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴瞬时检测值；表示最高位置磁感应传感器13在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿x轴的平均值；q2yi表示最高位置磁感应传感器13在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴瞬时检测值；表示最高位置磁感应传感器13在单位时间t0内，获取的磁感应强度的沿y轴的平均值。

上述计算方法通过对两组强度的传感器的叠加值信息，确定最终的升降杆的角度，在预设的单位时间t0内，选择各个传感器检测的x轴和y轴的磁感应强度信息，通过计算比较系数来确定最终的角度信息；通过采用上述比较系数的算法，磁感应传感器的磁感应强度容易测定，并且测定精度比直接对角度物理测量的方式精度要高，因此，能够对升降杆的角度进行精准测定。

请继续参阅图2所示，在液压缸23的活塞杆22上设置位移检测感应端16，同时在闸机侧壁上设置平衡位移检测传感器18和最高位置位移检测传感器17，分别检测活塞杆22的位移；在本实施例中，两个传感器采用磁感应传感器，与上述角度检测原理相同，最终通过计算比较系数，检测液压缸活塞杆的位移值d。

具体而言，控制板对本实施例的各元件检测参数进行综合控制，控制板实时获取电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t，以及检测的升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d；并通过下述公式(2)进行判定。

公式(2)中，f表示实时测定的相关系数；vi表示在单位时间t0内实时测定的电机转速；表示在单位时间t0内实时测定的电机转速的平均值；fi/ti表示在单位时间t0内实时测定的油路压力f与电机反馈扭矩t的比值；表示在单位时间t0内实时测定的油路压力f与电机反馈扭矩t的比值的平均值；di/wi表示在单位时间t0内实时测定的液压缸的上下升降位置d与升降杆转动角度w的比值；表示在单位时间t0内实时测定的液压缸的上下升降位置d与升降杆转动角度w的比值的平均值。

本发明测定的油路压力f与电机反馈扭矩t；上下升降位置d与升降杆转动角度w为同一类型的参量，通过其比值的计算获取基本相关系数，最终三组相关系数进行综合比较。

在控制板内设置相关系数阈值f0，实时测定的相关系数在设定的阈值f0时，则系统稳定；若在阈值之外，则需对系统进行检修。

本发明通过实时测定的相关系数对控制系统的各个参量的浮动进行有效控制；并且，本发明测定的参量分别为电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t，以及检测的升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d，各个参量之间形成闭环的反馈系统；通过电机驱动，带动液压缸，油路及升降杆的机械运动，通过设置编码器、伺服电机驱动器以及压力调节阀和换向阀，测定三个参量的信息，完成对液压系统的平衡控制。同时，上述各个参量的检测及调整参数传输至控制板中，实现再平衡控制及系统自检测。

请参阅图3所示，在闸机的内侧还设置有位置感应部47，在车辆经过时，其对车辆位置信息进行检测，并反馈至控制板47中；同时，闸机的内侧还设置有出卡口46，相应的，控制板设置有对出卡进行控制出口控制模块，本实施例不再详述。

本发明小区升降杆自动升降控制系统在第一红外传感器42、第二红外传感器43时，控制板完成一次自检测，即通过对电机转速v，油路压力f以及电机反馈扭矩t，以及检测的升降杆转动角度w及液压缸的上下升降位置d的检测，通过相关系数的比较确定系统稳定性；检测完成后，控制板控制电机及液压缸动作，升降杆上升，车辆通过；同时，位置感应部47将车辆通过的信息反馈至控制板，控制板完成第二次自检测，对系统内的各元件进行检测和控制；最后，升降杆恢复至平衡位置。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。