电机锁、基于图像识别的售货柜、售货柜的控制方法与流程

2021-01-19 13:01:02|

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本发明涉及无人售卖领域，特别涉及电机锁、基于图像识别的售货柜、售货柜的控制方法。

背景技术：

在无人售卖设备领域，无论是弹簧式的售货柜还是门控式的售货柜，锁是必备的零部件之一。在弹簧式的售货柜中锁具仅仅需要防盗功能。对于门控式的售货柜可能仅仅具有防盗功能是不够的。例如在基于图像识别的售货柜中通常使用电插锁，因为该锁具不仅防盗性能好，而且还具有信号传输功能，通过一些信号可以对售货柜的使用行为进行逻辑判断。但是电插锁结构复杂，电子元件多，故障率高，影响售货柜的制造成本和维修成本。

技术实现要素：

基于上述原因本发明的第一个方面提供一种具有位置信号传输功能的电机锁，可以取代电插锁。

具体的，电机锁，包括：

壳体，包括电机腔、行程槽和卡槽，所述电机腔用于固定电机的主体，所述行程槽中依次设置传动件、第一弹簧、锁舌、第二弹簧和锁舌套，行程槽还包括第一限位部、第二限位部、第三限位部，第一限位部和第二限位部用于限制传动件运动的起始位和终止位，第三限位部用于限制锁舌运动的终止位，所述卡槽用于固定电路板；

电机，包括电机主体和螺杆式驱动轴，螺杆式驱动轴伸入行程槽中；

传动件，与所述螺杆式驱动轴连接，由所述电机驱动，可在壳体内运动，传动件包括与所述第一限位部、第二限位部限位配合的凸起；

第一弹簧，一端连接所述传动件，另一端连接锁舌的尾部；

锁舌，包括与所述第三限位部限位配合的台阶，台阶的一侧是锁舌的尾部，另一侧是锁舌的头部，锁舌的头部套设第二弹簧；

第二弹簧，弹力小于第一弹簧；

锁舌套，将第二弹簧阻挡在锁舌的台阶与锁舌套之间，锁舌的头部的部分可穿过锁舌套伸出壳体；

电路板，固定于卡槽中，与行程槽平行，电路板面向行程槽的一面包括第一位置开关和第二位置开关，第一位置开关与传动件的起始位对应，第二位置开关与传动件的终止位对应，电路板面向行程槽的一面还包括第三位置开关，第三位置开关与锁舌的台阶的终止位对应。

通过上述方案，电机驱动传动件从起始位向终止位运动时，第一弹簧推动锁舌伸出壳体，与传动件的终止位对应的第二位置开关接收到传动件触发的信号，获知传动件已经运动至终止位，从而可以指令电机停止运动，而锁舌在第一弹簧的推动下伸出壳体并达到了锁舌运动的终止位，此时通过第三位置开关获得锁舌伸出到位，电机锁完成上锁。当电机驱动传动件向起始位运动时，第二弹簧形状复原，使锁舌向传动件方向运动，与传动件的起始位对应的第一位置开关接收到传动件触发的信号，或者传动件已回到起始位，从而或者电机锁解锁。

上述方案的电机锁，具有以下优点：

1.电机控制锁舌收缩于壳体，具备良好的防盗性，即使设备断电，也不影响使用设备的防盗性。电机、锁舌在一条直线方向，不需要对作用力的方向进行复杂的转换。结构简单，易于制造。

2.在电机与锁舌之间设置了第一弹簧，锁舌的运动是由第一弹簧来推动的，电机不直接作用于锁舌。当电机锁处于别死状态时，第一弹簧在中间起到了缓冲作用，从而可以防止电机被烧，降低电机锁的维修率。

3.通过结构上的限位部和位置开关的配合，不仅可以控制锁舌的运动状态，还可以精准判断出锁舌的位置。

优选的，电路板背向行程槽的一面包括第四位置开关，壳体的侧面还包括一通孔，通孔的位置与第四位置开关对应，与电机锁配套的锁扣包括锁孔部和安装部，锁孔部的锁孔与锁舌对应，安装部还包括与所述通孔对应的顶柱。通过第四位置开关可以判断锁扣与电机锁的位置关系，尤其在售货柜中可以判断出柜门是否处于关门状态。

优选的，电路板背向行程槽的一面还包括感应开关，与电机锁配套的锁扣包括锁孔部和安装部，锁孔部的锁孔与锁舌对应，安装部还包括与所述感应开关配对的触发件。当第四位置开关失灵时，通过感应开关还可以继续对锁扣与电机锁的位置关系进行判断。

进一步的，所述感应开关是干簧管或者霍尔元件，所述触发件是磁铁或磁钢。

可选的，所述感应开关和触发件是一对光敏开关。

本发明的第二个方面提供基于图像识别的售货柜。

具体的，基于图像识别的售货柜，包括如第一方面所述的电机锁和与所述电机锁配合的锁扣，锁扣包括锁孔部和安装部，锁孔部的锁孔与所述电机锁的锁舌配合，锁扣的安装部用于与售货柜的柜门固定，电机锁和锁扣分别安装于柜体、柜门的中部。

本发明的第三个方面提供基于图像识别的售货柜的控制方法。

具体的，售货柜的控制方法，基于如第二方面所述的图像识别的售货柜，包括：

在售货柜接收到解锁指令时，电机锁的电机驱动传动件从终止位向起始位运动，根据接收到第一位置开关的闭合信号时，判断电机锁解锁；再根据接收到第四位置开关和感应开关的断开信号，判断售货柜的柜门被拉开；

根据接收到第四位置开关和感应开关的闭合信号，判断售货柜的柜门被关闭，电机锁的电机驱动传动件从起始位向终止位运动，根据接收到第二位置和第三位置开关的闭合信号，判断电机锁上锁。

附图说明

图1，电机锁与锁扣配合示意图；

图2，电机锁内部结构示意图；

图3，电机锁内部结构立体效果示意图；

图4，电机锁部件分解示意图；

图5，电机锁包括电路板的分解示意图；

图6，电路板示意图；

图7，电机锁与锁扣分解示意图；

图8，电机锁部分部件分解示意图；

图9，上锁状态示意图；

图10，解锁状态示意图。

图中标号说明：01-电机锁，02-锁扣；11-下壳，111-第一限位部，112-第二限位部，113-第三限位部，114-通孔，12-上壳，121-维修孔，21-电机，211-螺杆式驱动轴，212-轴套，22-传动件，221-凸起，23-第一弹簧，24-锁舌，241-锁舌的台阶，242-锁舌的尾部，243-锁舌的头部，25-第二弹簧，26-锁舌套；31-电路板，311-第一位置开关，312-第二位置开关，313-第三位置开关，314-第四位置开关，315-感应开关；41-锁扣的锁孔部，42-锁扣的安装部，411-锁孔，421-顶柱，422-触发件。

具体实施方式

为使本发明技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明内容的实施方式进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例可能是较优的一个实施例，但仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“下”“竖向”、“头部”、“尾部”、“内”、“外”、“起始位”、“终止位”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，不能理解为对本发明的限制。

此外，本发明的描述中，“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分多个具有相同或者类似功能的元件。

如图1所示是电机锁与锁扣配合示意图。例如：在售货柜中，电机锁01安装在柜体中，锁扣02安装在柜门上，可以实现对售货柜的管控。例如：在防盗门中，电机锁01安装在被固定的门腔中，锁扣02安装在活动的门中。

如图2至图4所示是电机锁内部结构的一种具体的实施方式。电机锁包括壳体。壳体包括上壳12和下壳11。下壳11中包括电机腔和行程槽。电机腔中固定电机主体，电机21的螺杆式驱动轴211伸入行程槽中。行程槽中设置传动件22。行程槽中包括第一限位部111和第二限位部112，传动件22包括凸起221。第一限位部111、第二限位部112和传动件的凸起221配合限制传动件22运动的起始位和终止位。电机的螺杆式驱动轴211和传动件22通过轴套212连接。轴套212可以是单独的一个零件镶嵌在传动件22中。可替换的，传动件22设置内孔，内孔具备与螺杆式驱动轴211配合连接的螺纹，无需单独的轴套212。行程槽中还放置第一弹簧23。第一弹簧23的一端连接传动件22，另一端连接锁舌的尾部242。锁舌24设置台阶241，台阶241的一侧是锁舌的尾部242，另一侧是锁舌的头部243。锁舌的尾部242连接第一弹簧23，锁舌的头部243套设第二弹簧25，第二弹簧25的弹力小于第一弹簧23的弹力。行程槽中包括第三限位部113，锁舌的台阶241与第三限位部113限位配合限制锁舌运动的终止位。下壳11中还设置锁舌套26。锁舌套26将第二弹簧25阻挡在锁舌的台阶241与锁舌套26之间，锁舌的头部243的部分可穿出锁舌套26伸出壳体。当电机21驱动传动件22从起始位向终止位运动时，传动件22推动第一弹簧23，第一弹簧23推动锁舌24伸出壳体，第二弹簧25被压缩；当电机21驱动传动件22从终止位向起始位运动时，第二弹簧25复原，第二弹簧25驱使锁舌24向壳体内运动。这样电机锁可以实现任意方向的安装，锁舌依靠第二弹簧的形状复原而缩回壳体。由于第二弹簧的弹力小于第一弹簧的弹力，电机锁上锁过程中第二弹簧不消减第一弹簧对锁舌的推力。

本发明的电机锁结构简单，电机、锁舌在一条直线方向，不需要对作用力的方向进行复杂的转换。本发明的电机锁可应用于仅需要防盗功能的设备中。例如：一个可选的应用是售货柜。在中、大型售货柜，柜门采用金属和玻璃制成，较为沉重，时间越长，柜门越容易变形或者下榻，导致锁舌与锁孔有所偏斜，锁舌容易被别住。例如：上锁过程中，电机锁的锁舌无法对准柜门的锁孔，如果锁具中的电机直接与锁舌连接，电机轴直接驱动锁舌运动，锁舌被顶住并不能运动，而电机却没有停止运动，这时电机的电流会升高，电机非常容易被烧。例如：解锁过程中，锁孔偏斜与锁舌咬合过紧，锁舌被卡住不能缩回壳体，如果锁具中的电机直接与锁舌连接，电机强行带动锁舌，也会导致电流升高，烧坏电机。而本方案中电机不直接作用于锁舌，在电机与锁舌之间设置了第一弹簧，锁舌的运动是由第一弹簧来推动的，当上锁过程中锁舌被顶死时，电机驱动传动件运动，处于传动件与锁舌之间的第一弹簧强行被压缩，第一弹簧在中间起到了缓冲作用，从而可以防止电机被烧，降低电机锁的维修率。当解锁过程中锁舌被咬死时，电机可以仅驱动传动件运动，锁舌不动，从而防止电机被烧。本方案中的电机锁在正常的上锁或者解锁过程中，第一弹簧的形变几乎可以忽略不计，可以保证在上锁过程中对锁舌的推力，保证推动锁舌的有效行程。只有在上锁过程中锁舌出现别住无法正常伸出时，电机强行运动时，第一弹簧才会被压缩，从而起到保护电机的作用。

电机锁的壳体上设置维修孔。优选的，上壳12设置维修孔121，下壳11设置对应的维修孔（图中未示出）。可选的，上壳或者下壳的一个面作为安装面，维修孔仅设置在非安装面。锁舌的头部伸出壳体状态时，通过维修孔可以触碰到第一弹簧。当本方案的电机锁安装于售货柜中出现故障不能开锁，需要返厂维修时，可以砸开玻璃，使用工具插入维修孔压缩第一弹簧，强行开锁。例如：柜门变形造成电机锁的锁舌被别住，电机锁并没有故障，但是电机锁也无法解锁，这时可以仅破坏售货柜的柜门不需要拆卸电机锁，实现电机锁的简易维修。

电机锁的行程槽中的第一限位部、第二限位部和传动件的凸起配合可限制传动件运动的起始位和终止位。传动件的运动行程依靠电机转动时间来控制，由于电机从运动到完全静止有一个惯性时长，因此通过控制电机转动时长的方式来控制传动件的行程可靠性较差，通过结构限位的方式可以提高其可靠性和精度。行程槽的第三限位部与锁舌的台阶配合限制锁舌运动的终止位。对锁舌运动行程进行限位使得锁舌与传动件保持相同的位移。

对于仅需要防盗功能的应用场景，电机锁仅仅需要控制电机正反转即可，上述锁具完全可以满足应用要求。当仅仅实现锁舌伸缩还不能满足一些特殊的应用需求时，例如在无人售货柜中，电机锁是否锁到位，是否解锁，对于一些逻辑判断非常有必要，那么可以在仅控制电机的基础上增设更多的功能。

结合图5至图7。壳体包括卡槽，卡槽中设置电路板31。电路板31固定于卡槽中，与行程槽平行，电路板31面向行程槽的一面包括第一位置开关311和第二位置开关312，第一位置开关311与传动件的起始位对应（附图中行程槽的第一限位部111处），第二位置开关312与传动件的终止位对应（附图中行程槽的第二限位部112处），电路板面向行程槽的一面还包括第三位置开关313，第三位置开关313与锁舌的台阶241的终止位对应（附图中行程槽的第三限位部113处）。电路板背向行程槽的一面包括第四位置开关314，壳体的侧面还包括一通孔114，通孔114的位置与第四位置开关314对应。与电机锁配套的锁扣02包括锁孔部41和安装部42，锁孔部41的锁孔411与锁舌24对应，安装部42还包括与所述通孔114对应的顶柱421。在无人售货柜中，电机锁01安装在柜体上，锁扣02安装在柜门上。当柜门关合时，锁扣上的顶柱421触碰到电机锁的第四位置开关314，从而使得售货柜可以根据这一信号判断柜门关合到位。在本发明中第一位置开关、第二位置开关、第三位置开关、第四位置开关都是触碰式开关，需要通过直接的触碰获得信号。

尤其是基于图像识别的无人售货柜，开门获取自己想要的商品后关门就自动结账，这类售货柜在服务器端基于图像识别技术判断用户获取的商品形成购买订单。基于图像识别的无人售货柜包括摄像头，摄像头连接至处理器，处理器通过网络连接后台服务器；摄像头拍摄货架上待售商品的实时图像信息，通过处理器发送至后台服务器；后台服务器根据开柜前和关柜后后的图像信息识别出用户取走的商品和数量进行结算。因此这类设备需要通过设备端获得信号供服务器做一些判断。不仅需要通过设备端获得解锁、上锁信息，还需要对开门、关门等人为动作进行识别。为了提高识别的可靠性，电路板背向行程槽的一面还包括感应开关315，锁扣的安装部还包括与感应开关315配对的触发件422。感应开关可以是干簧管或者霍尔元件，触发件可以是磁铁或磁钢。感应开关和触发件还可以是一对光敏开关。感应开关是非触碰式开关，通过磁感应或者光感应来获得信号。

基于图像识别的无人售货柜对于设备的防盗性要求更高。现有的售货柜一般采用电插锁，锁具安装在顶端。由于柜门仅上端被锁定，柜门的下端可以被拉开细缝，通过细缝还是可以进行偷盗行为。一种有效的解决方式是在售货柜的下端也安装电插锁，但这样务必会增加设备的成本，而且管控两个锁具的风险也比管控一个锁具的风险高。因此，本发明的电机锁可以安装于售货柜的中部，锁扣安装于柜门的中部与电机锁配合。这样即不增加售货柜的成本，也降低故障风险。

基于图像识别的售货柜的控制方法，包括：

根据接收到第四位置开关和感应开关的闭合信号，判断售货柜的柜门被关闭，电机锁的电机驱动传动件从起始位向终止位运动，根据接收到第二位置和第三位置开关的闭合信号，判断电机锁上锁。结合图6至图10，在售货柜接收到用户触发的解锁指令时，电机锁的电机驱动传动件从终止位向起始位运动，即锁舌向壳体中方向运动，当锁舌完全收缩到位时，电机锁的传动件上的凸起221会触碰到第一位置开关311，使第一位置开关311触发信号，这时解锁才算是真正的成功。在此过程中，如果出现锁舌仅退缩到一半被卡住时，凸起221就无法触碰到第一位置开关311，从而可以依次判断设备可能出现故障。而如果仅通过时间来判断锁舌的行程显然是不精确的。在基于图像识别的售货柜中，解锁成功只能代表柜门处于可以打开的状态，但是柜门到底有没有被拉开，还需要进一步判断。在本技术方案中，第四位置开关314和感应开关315触发信号都是由锁扣上的顶柱421和触发件422触发的。而锁扣是安装在柜门上的，因此可以用于判断柜门是否被拉开，只有柜门被拉开用户才有可能在柜体中取商品。在柜门被拉开时，柜体内的摄像头就可以开始采集图像信息，在用户取走商品，关上门后再采集图像信息，将开柜和关柜前后的图像信息进行比对，从而生成订单。因此一个完整的购买流程中还需要判断柜门是否被关上，电机锁是否伸入锁扣的锁孔锁住售货柜。当用户取走商品关上柜门时，锁扣上的顶柱421、触发件422与电机锁的第四位置开关314和感应开关315触发信号后，电机锁的电机驱动传动件从起始位向终止位运动，即锁舌向壳体外运动，当传动件的凸起221触碰到第二位置开关312，并且锁舌的台阶241触碰到第三位置开关313时，使第二位置开关312、第三位置开关313触发信号才能说明电机锁是真正的锁到位了。在此过程中，如果锁舌与锁扣错位或者锁舌伸到一半无法前进时，锁舌的台阶241就无法触碰到第三位置开关313，从而可以判断设备可能存在故障。

基于图像识别的售货柜的控制方法，需要通过电机锁解锁、门被拉开，门被关上，电机锁上锁的过程来判断一个正常订单的完成。本方案通过设备端的信号传输和逻辑判断可以获得一个正常订单的起始和结束。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、重新组合，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、重新组合或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

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