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申请/专利权人：西安工业大学

摘要：本发明公开了一种自动不停车收卡系统，其特征在于采用工业机器人技术、传感器感应技术、微机控制技术相互结合，实现高速智能收卡机精确识别不同的车型、车距以及司机位置，并设计机械结构和控制系统，实现对IC卡的自动回取、打印发票等收费业务，以及收费流程动作的自动化控制。当有车辆经过收费车道设置的地感线圈时，系统可以检测到来车信号，信号经过单片机传送到PC机和收费软件，启动CCD摄像机，对来车进行图像采集，采集图像经DSP芯片处理经过车型识别算法判别，以实现对多种车辆信息以及特点的识别，对车身颜色，车牌，车标等进行精确识别。在给IC卡计费系统发送一个预备信号的情况下，确定一个计费标准。在车辆抵达缴费地点时，司机持自己的IC卡缴纳费用，利用工业机械臂收卡模块对IC卡进行回收。在系统确定该卡片为有效卡片后，对卡片进行读取并记录该次使用情况，显示报价，司机支付成功后方可通行。同时，将该卡缴费信息传输到PC机中进行存储，方便人员进行查询，结算中心进行统计，管理部门做出决策。

主权项：1.一种自动不停车收卡系统，其特征在于：包括总体机械结构设计、电控系统设计、单片机控制系统设计、业务系统功能定义及设计。通过集成车辆传感器位置识别、IC卡自动回收、便捷的非现金支付展开设计收卡设备。采用工业机器人技术、传感器感应技术、微机控制技术相互结合，实现高速智能收卡机精确识别不同的车型、车距以及司机位置，并设计机械结构和控制系统，实现对IC卡的自动回取、打印发票等收费业务，以及收费流程动作的自动化控制，实现智能设备代替人工收费的效果。包括以下内容：（1）收卡机参数的探究和整体的方案确定：探究定位车辆司机的位置的方法，进而统计市面现有车辆的车高，确定不同车型的收卡高度，进而对传感器进行布置，最后得出收卡设备的工作范围参数；（2）根据设备所需功能，确定收卡设备的整体设计方案。其中包括收费流程设计和控制系设计以及整机结构设计。整体结构设计包括升降平台设计、收卡机构设计、工业机械臂结构设计以及机箱结构设计；根据整体结构方案利用SolidWorks软件对该收卡设备进行三维模型建模；（3）机械臂设计与仿真：首先根据整机设备的工作范围计算得出六轴机械臂的工作范围，通过SolidWorks软件对六轴机械臂设计三维建模。在所设计的机械臂上建立坐标，通过坐标和连杆的分析可以得出机械臂的DH参数表，相邻的两杆的空间坐标系变化用4×4的齐次变换矩阵来描述，对六轴机械臂的正运动学求解。并对机械臂逆运动学求解，用五次多项式对机械臂轨迹规划，（4）用MATLAb对六轴工业机械正运动学仿真以及轨迹规划仿真，验证六轴机械臂的设计的正确性。用ADAMS运动仿真软件，对机械臂的关节力矩以及加速度仿真，验证机械臂的合理性；（5）控制系统设计设计：根据整体方案以及收卡设备的功能需求，完成控制总体设计。硬件方面，采用型号为STM32F103VBT6作为设备的微控制器，收卡控制系统有以下电路模块：步进电机模块、语音声控模块、STM32最小系统模块、LCD显示模块、I2C通信模块以及反馈模块。完成设备的各模块的硬件电路设计，确定设备模块的传感器选型。软件方面，根据设备的控制方案，利用Keil5软件对设备逻辑控制系统程序设计；（6）收卡设备样机调试与测试：搭建收卡设备的样机，连接电气控制系统，并对收卡机设备样机运行调试。为了确保其定位精度，对收卡做了重复定位精度实验。验证设计的收卡装置满足收卡的要求。

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