專利名稱：數(shù)字高速欄桿機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)字高速欄桿機，應用于高速公路不停車收費系統(tǒng)(Electronic Toll Collection,簡稱 ETC)、高速公路人工收費系統(tǒng)(Manual TollCollection,簡稱 MTC)、車輛自動分類系統(tǒng)(Automatic Vehicle Classification,簡稱AVC)、橋梁、隧道、停車場的收費系統(tǒng)，以及公寓小區(qū)、貨場等單位的通行管理場合。
背景技術：
國內(nèi)市場上欄桿機普遍存在的現(xiàn)象I)欄桿機普遍采用機械結(jié)構比較復雜的曲柄連桿機構，欄桿起落無法到達“死點”位置，使電機長時間發(fā)熱，加速了電機損壞且誤抬桿次數(shù)增多。
2)欄桿采用鋁合金材質(zhì)，欄桿抬起和下落時轉(zhuǎn)動慣量大，容易造成電機主軸松動而引起欄桿起落不穩(wěn)和抖動，導致安裝螺栓易損壞。3)欄桿抬桿或落桿速度不能調(diào)整或調(diào)整困難且調(diào)控角度不精確，不能靈活應用各行業(yè)的需求。欄桿抬起時間長，達到Is以上，不能適應高速公路不停車收費系統(tǒng)(ETC)對欄桿快速抬起的要求。

發(fā)明內(nèi)容
到達“死點”位置，使電機長時間發(fā)熱，加速了電機損壞且誤抬桿次數(shù)增多的不足，本實用新型采用結(jié)構簡單的電機減速機一體化結(jié)構；為了克服欄桿采用鋁合金材質(zhì)，欄桿抬起和下落時轉(zhuǎn)動慣量大，容易造成電機主軸松動而引起欄桿起落不穩(wěn)和抖動，導致安裝螺栓易損壞不足，本實用新型欄桿采用高強度、低密度的碳纖維材質(zhì)，表面附有泡棉管，具有質(zhì)輕、高強度、耐腐蝕，耐撞、不傷人和車等特點，同時也減輕了電機的負載，延長了電機的使用壽命；為了克服欄桿抬桿或落桿速度不能調(diào)整或調(diào)整困難且調(diào)控角度不精確，不能靈活應用各行業(yè)需求，欄桿抬起時間長，達到Is以上，不能適應高速公路不停車收費系統(tǒng)對欄桿快速抬起的要求的不足，本實用新型采用軟件編程控制器、步進電機驅(qū)動器和步進電機結(jié)構。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是通過調(diào)整控制器的軟件參數(shù)，可以任意調(diào)整欄桿的起落時間。整臺裝置由軟件編程控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機、行星減速機、機架、下機箱、機箱蓋和欄桿組成；整個欄桿機機體部分呈帶倒角的長方體結(jié)構，所有的零件都置于下機箱內(nèi)，上面有防雨機箱蓋；軟件編程控制器、步進電機驅(qū)動器安裝在一塊板上，它們作為一個整體安裝在下機箱內(nèi)一側(cè)，它們之間通過RS232通信線纜連接；步進電機和行星減速機通過平鍵聯(lián)接在一起且安裝在機架上，作為欄桿機的核心機體置于下機箱中央，行星減速機輸出軸通過與傳動軸固聯(lián)欄桿卡槽驅(qū)動欄桿抬起、落下；欄桿卡槽一端采用軸固定，一端活卡結(jié)構。欄桿采用碳素纖維材質(zhì)，欄桿外面包一層泡棉；步進電機驅(qū)動器輸出三相端子通過線纜和步進電機三相接線端子連接。機架傳動部分輸出軸裝有一根短臂，短臂上掛一根事故拉力彈簧。[0008]本實用新型的有益效果是速度控制靈活方便，控制精度達到O. 2°，極速抬桿速度達到O. 58s，是到目前為止最快的欄桿機；靈活、方便、精確設置欄桿的轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)速；防止欄桿砸車，即使發(fā)生欄桿砸車，欄桿臂將采用高強度、低密度的碳纖維材質(zhì)，表面附有泡棉管，具有質(zhì)輕、高強度、耐腐蝕，耐撞、不傷人和車等特點；同時也減輕了電機的負載，延長了電機的使用壽命；欄桿下落過程中任意位置抬桿，欄桿在豎直位停止且自動死鎖；斷電欄桿自動抬起；欄桿機具有識別誤操作的能力，即欄桿本來在豎直位誤操作抬桿或在水平位誤操作落桿，欄桿機具有自動鑒別能力，不做任何響應。通過修改寄存器初速度值、加速度值、減速度值、末速度值，控制步進電機的啟動、加速、停止整個過程；利用加、減速變速運動的時間控制使欄桿起落平穩(wěn)運行，解決傳統(tǒng)欄桿起落時間短、運行速度過快引起的不平穩(wěn)、終點抖動等現(xiàn)象；人機交互性能好。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 圖I是欄桿機曲線加減速運行圖。圖2是欄桿起落運行頻率與力矩圖。圖3是欄桿主要構件及相互關系軸側(cè)圖。圖4是欄桿主要構件及相互關系主視圖。圖5是欄桿機下機箱和機箱蓋軸側(cè)圖。圖6是欄桿機土建基礎主視圖。圖7是欄桿機土建基礎俯視圖。圖8是欄桿機接線圖。圖9是欄桿機裝配主視圖。

圖10是欄桿機裝配右視圖。圖11是欄桿機裝配俯視圖。圖12是欄桿機裝配軸側(cè)圖。圖13是欄桿機總裝主視圖。圖14是欄桿機總裝左視圖。圖15是欄桿機總裝俯視圖。圖中(I).欄桿機，(2).欄桿，(3).減速機，(4).步進電機，(5).機架，(6).平衡彈簧板，(J) ·機箱蓋，(8).下機體箱，(9).軟件編程控制器，(10).步進電機驅(qū)動器。
具體實施方式
在圖I中，欄桿(2)可以通過軟件編程控制器參數(shù)改變精準設置欄桿的初速度、力口速度、加速區(qū)、末速度、減速區(qū)和轉(zhuǎn)角度。在圖2中，X軸表示步進電機驅(qū)動器(10)的頻率值，Y軸表示欄桿(2)的力矩值，Yl表示起動力矩，Y2表示運行力矩，Xl表示工作頻率點，X2表示最大起動頻率點，X3表示最大運行頻率點，(一)表示起動區(qū)域，(二)表示運行區(qū)域。在圖3、圖4和圖5中，通過調(diào)整控制器(9)的軟件參數(shù)，可以任意調(diào)整欄桿(2)的起落時間，最快的抬桿時間達到O. 58s，是迄今為止抬桿速度最快的欄桿機。整臺裝置由軟件編程控制器(9)、步進電機驅(qū)動器(10)、步進電機(4)、行星減速機(3)、機架(5)和欄桿
(2)組成，軟件編程控制器(2)通過RS232通信線纜與步進電機驅(qū)動器(10)連接，步進電機驅(qū)動器(10)輸出連接步進電機(4)，步進電機(4)和行星減速機(3)剛性地聯(lián)接在一起，行星減速機(3)通過欄桿卡槽驅(qū)動欄桿抬起、落下，另外欄桿機配機箱蓋(7)，下機體箱(8)。在圖6、圖7中，水泥基礎一般尺寸500mmx350mmx400mm，其中500mm是與道路平行的邊長，350mm是與道路垂直的邊長，400mm是高，當在沙地上時需要更大的水泥基礎支撐。水泥基礎上面預埋4個M16的地腳螺栓，分別埋在長200mm，寬130mm長方形的四個頂點。水泥基礎須預埋線纜管道?？刂茩跅U有兩個按鈕，一個是抬起，另一個是落下。 手動控制當按下抬起按鈕時，軟件編程控制器(9)輸出觸發(fā)步進電機驅(qū)動器(10)控制步進電機(4)和行星減速機(3)剛性聯(lián)接驅(qū)動欄桿(2)順時針旋轉(zhuǎn)90°，欄桿(2)被抬起；當按下落下按鈕時，軟件編程控制器(9)輸出觸發(fā)步進電機驅(qū)動器(10)控制步進電機(4)和行星減速機(3)剛性聯(lián)接驅(qū)動欄桿(2)逆時針旋轉(zhuǎn)90°，欄桿(2)被落下； 自動控制在高速公路不停車收費時，發(fā)現(xiàn)有車輛通過且扣款成功后，閉合抬起通道的開關，欄桿(2)會抬起；當車輛通過后，閉合落下通道的開關，欄桿(2)會落下。如果發(fā)生斷電現(xiàn)象，欄桿(2)靠拉簧拉起，避免因停電造成堵車。
權利要求1.一種數(shù)字高速欄桿機，整臺裝置由軟件編程控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機、行星減速機、機架、下機箱、機箱蓋和欄桿組成，其特征是整個欄桿機機體部分呈帶倒角的長方體結(jié)構，所有的零件都置于下機箱內(nèi)，上面有防雨機箱蓋。
2.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其特征是軟件編程控制器、步進電機驅(qū)動器安裝在一塊板上，它們作為一個整體安裝在下機箱內(nèi)一側(cè)，它們之間通過RS232通信線纜連接。
3.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其 特征是步進電機和行星減速機通過平鍵聯(lián)接在一起且安裝在機架上，作為欄桿機的核心機體置于下機箱中央，行星減速機輸出軸通過與傳動軸固聯(lián)欄桿卡槽驅(qū)動欄桿抬起、落下。
4.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其特征是欄桿卡槽一端采用軸固定，一端活卡結(jié)構。
5.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其特征是欄桿采用碳素纖維材質(zhì)，欄桿外面包一層泡棉。
6.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其特征是步進電機驅(qū)動器輸出三相端子通過線纜和步進電機三相接線端子連接。
7.根據(jù)權利要求I所描述的數(shù)字高速欄桿機，其特征是機架傳動部分輸出軸裝有一根短臂，短臂上掛一根事故拉力彈簧。
專利摘要本實用新型數(shù)字高速欄桿，它的形狀是桌臺式鋼架結(jié)構，步進電機驅(qū)動減速機置于桌臺式鋼架結(jié)構上，整個欄桿機呈正方體結(jié)構，長340mm、寬190mm、高1040mm，欄桿機整體結(jié)構如圖1所示。驅(qū)動部分是由高扭矩混合式交流步進電機、軟件編程控制驅(qū)動單元、高性能處理器、減速機，共同配合按照欄桿預期的運動方式(設置角度、軌跡路線)和控制策略(運轉(zhuǎn)精度、轉(zhuǎn)速快慢)編寫程序代碼，把代碼下載到控制器。通過連接步進電機驅(qū)動器來控制電機運動軌跡。電機帶動減速機驅(qū)動欄桿進行抬起、下落。欄桿0.58s閃電開啟，是迄今為止世界上最快的欄桿機。
文檔編號E01F13/06GK202595671SQ20112025237
公開日2012年12月12日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者潘海軍, 郝彥軍 申請人:北京博宇通達科技有限公司