機械式指紋鎖芯及實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種機械式指紋鎖芯及實現(xiàn)方法，其通過巧妙的機械傳動設(shè)計，舍棄了驅(qū)動鎖舌的電動機，降低了生產(chǎn)成本及能耗，并且采用傳統(tǒng)機械鎖鎖芯尺寸大小，為傳統(tǒng)機械鎖升級到指紋鎖解決了價格昂貴、更換復(fù)雜、能耗高三大難題；進而通過加速度感應(yīng)裝置，實現(xiàn)關(guān)門自動落鎖，為用戶提供了便利；并且通過WiFi將開門記錄及門鎖異常警告發(fā)送到指定服務(wù)器，用戶通過手機APP和網(wǎng)頁，方便獲取記錄和告警，提高了門鎖的安全性；最后采用本地維護和存儲指紋模板，避免了黑客從網(wǎng)上攻擊；將啟動按鈕置為凹槽并設(shè)置管理員指紋，保證了指紋模板增加和刪除的安全性。
【專利說明】
機械式指紋鎖芯及實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鎖，具體涉及一種機械式指紋鎖芯及實現(xiàn)方法。【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的指紋鎖由于采用電機驅(qū)動，由于能量限制，難以繼承現(xiàn)有的機械鎖的把手、鎖殼和鎖舌等部分，一般包括門把手、位于門內(nèi)的鎖芯結(jié)構(gòu)、外門鎖板和方軸，有的通過電機和齒輪驅(qū)動鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖，有的通過電子鎖殼卡住鎖舌，通過把手旋轉(zhuǎn)帶動鎖舌，實現(xiàn)開鎖和閉鎖。但以上指紋鎖都存在以下缺陷:[〇〇〇3] 1.替代傳統(tǒng)機械鎖時，需要全部拆除內(nèi)部鎖芯和外部面板，升級難度高，普通家庭成員無法完成；
[0004]2.指紋鎖包括面板、鎖芯等全部系統(tǒng)，成本高昂；
[0005]3.指紋鎖使用電機驅(qū)動鎖舌，電量消耗大，電池續(xù)航時間短；
[0006]4.指紋增加和刪除操作難度大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種機械式指紋鎖芯及實現(xiàn)方法，通過巧妙的機械傳動設(shè)計，舍棄了驅(qū)動鎖舌的電動機，降低了生產(chǎn)成本及能耗，并且采用傳統(tǒng)機械鎖鎖芯尺寸大小，為傳統(tǒng)機械鎖升級到指紋鎖解決了價格昂貴、更換復(fù)雜、能耗高三大難題。
[0008]本發(fā)明實施例提供一種機械式指紋鎖鎖芯的實現(xiàn)方法，通過指紋采集裝置和主處理器綜合識別合法的輸入指紋，松開電子卡扣，通過用戶向內(nèi)摁的力量驅(qū)動鎖舌實現(xiàn)開鎖的同時，將部分能量存儲在儲能機構(gòu)(如壓簧、液壓、氣壓裝置)內(nèi)，通過加速度探測裝置感應(yīng)關(guān)門時的加速度，觸發(fā)電子卡扣松開，實現(xiàn)自動閉鎖。
[0009]本發(fā)明實施例提供一種機械式指紋鎖芯，包括指紋采集裝置、壓簧及套筒、凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置、電子閉鎖裝置、主處理芯片、加速度探測裝置、控制按鈕組、液晶屏、記錄及 WiFi通信系統(tǒng)、電池及供電系統(tǒng)、門內(nèi)旋鈕;在內(nèi)鎖芯中采用指紋采集裝置、壓簧及套筒取代傳統(tǒng)的鑰匙槽及彈子裝置，并利用用戶的機械力驅(qū)動鎖芯的凸輪，撥動鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖；[〇〇1〇]所述指紋采集裝置位于內(nèi)鎖芯的前端；
[0011]所述機械式指紋鎖芯舍棄了電動機，通過壓簧及套筒將一部分用戶向內(nèi)摁的機械能直接驅(qū)動凸輪轉(zhuǎn)動，撥動鎖舌實現(xiàn)開鎖；同時將另一部分機械能存儲在壓簧內(nèi)，在壓簧回退時將指紋采集裝置推回原位并驅(qū)動凸輪反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)閉鎖；
[0012]所述凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置，一方面將縱向的機械能轉(zhuǎn)換為凸輪的旋轉(zhuǎn)機械能，另一方面，當(dāng)奇數(shù)次按壓時，卡住壓簧，當(dāng)偶數(shù)次按壓時，將釋放壓簧，反向轉(zhuǎn)動凸輪并將壓簧退回；
[0013]所述壓簧能夠替換為氣壓或液壓裝置，也可實現(xiàn)為通過機械能直接驅(qū)動閉鎖，而將存儲的機械能用于驅(qū)動開鎖；
[0014]所述電子閉鎖裝置平時通過卡扣卡住凸輪和壓簧運動，當(dāng)接到主處理器指令時， 松開卡扣，允許凸輪和壓簧運動，撥動鎖舌實現(xiàn)門的開鎖和閉鎖；
[0015]所述主處理芯片能夠存儲指紋模板，并能將實時采集的指紋與指紋模板進行匹配，匹配成功時通知電子閉鎖裝置松開卡扣，允許用戶摁下壓簧開鎖；
[0016]所述加速度探測裝置能在用戶關(guān)門時將鎖芯的加速度情況傳遞給主處理器，當(dāng)加速度達到一定門限時，通知電子閉鎖裝置松開卡扣，實現(xiàn)門的自動閉鎖；
[0017]所述控制按鈕組和所述液晶屏位于門的內(nèi)側(cè)，能夠通過“開始”、“確定”、“增加”、 “刪除”、“上”、“下”按鈕，實現(xiàn)用戶指紋的錄入和刪除，通過液晶屏顯示用戶指紋的錄入、刪除狀態(tài)；
[0018]所述記錄及WiFi通信系統(tǒng)能夠?qū)⒂脩糸_門記錄通過WiFi將其發(fā)送到指定的服務(wù)器；
[0019]所述電池及供電系統(tǒng)包括主供電系統(tǒng)和備份供電系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時，通過備份供電系統(tǒng)將異常告警發(fā)送到指定的服務(wù)器或用戶手機上；
[0020]所述門內(nèi)旋鈕采用拔出/推入方式取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方式，驅(qū)動凸輪和鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:一、通過巧妙的機械傳動設(shè)計，舍棄了驅(qū)動鎖舌的電動機， 降低了生產(chǎn)成本及能耗，并且采用傳統(tǒng)機械鎖鎖芯尺寸大小，為傳統(tǒng)機械鎖升級到指紋鎖解決了價格昂貴、更換復(fù)雜、能耗高三大難題；二、通過加速度感應(yīng)裝置，實現(xiàn)關(guān)門自動閉鎖，進一步為用戶提供了便利;三、通過wifi將開門記錄及門鎖異常警告發(fā)送到指定服務(wù)器，用戶通過手機app和網(wǎng)頁，方便獲取記錄和告警，提高了門鎖的安全性；四、采用本地維護和存儲指紋模板，避免了黑客從網(wǎng)上攻擊;將啟動按鈕置為凹槽并設(shè)置管理員指紋，保證了指紋模板增加和刪除的安全性；
[0022]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開?！靖綀D說明】
[0023]附圖1是本發(fā)明實施例提供的機械式指紋鎖芯結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1.指紋采集裝置；2.壓簧及套筒；3.電子閉鎖裝置;4.凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置;5.主處理器;6.速度探測裝置;7.控制面板;8.記錄及WiFi通信系統(tǒng);9.電池組；10.門內(nèi)旋鈕?！揪唧w實施方式】[〇〇24]結(jié)合附圖和較佳的實施案例對發(fā)明作進一步說明。
[0025]參見附圖1，本機械式指紋鎖芯主要包括:1.指紋采集裝置;2.壓簧及套筒;3.電子閉鎖裝置;4.凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置;5.主處理器;6.加速度探測裝置;7.控制面板;8.記錄及 WiFi通信系統(tǒng);9.電池組；10.門內(nèi)旋鈕。
[0026]指紋采集裝置位于本發(fā)明的內(nèi)鎖芯前端，稍稍低于套筒，起到一定的保護作用。在指紋鎖芯初裝階段，指紋采集裝置作為指紋錄入裝置，將指紋模板一個接一個的錄入到主處理芯片的存儲器中；錄入完成后，進入正常使用階段，當(dāng)用戶將手指按在指紋采集裝置上時，激活本指紋鎖芯，通過指紋采集裝置將指紋圖像傳遞到主處理芯片，主處理芯片將該指紋與存儲的指紋模板集逐個進行匹配，如果有匹配指紋，則通知電子閉鎖裝置松開卡扣，此后可進入開鎖程序;如果所有的指紋模板都不匹配，則電子閉鎖裝置不作響應(yīng)，用戶無法摁動鎖芯，不能打開門鎖。
[0027]壓簧(也可為液壓或氣壓儲能裝置，下同)位于內(nèi)鎖芯的前半部分，當(dāng)指紋通過驗證進入開鎖程序后，用戶可通過摁壓壓簧，將一部分向內(nèi)摁的機械能直接驅(qū)動凸輪轉(zhuǎn)動，同時將另一部分機械能存儲在壓簧內(nèi)，當(dāng)奇數(shù)次按壓時，卡住壓簧，當(dāng)偶數(shù)次按壓時，將釋放壓簧，反向轉(zhuǎn)動凸輪并將壓簧退回。此外，也可實現(xiàn)為當(dāng)用戶摁壓壓簧時，驅(qū)動凸輪進行閉鎖，當(dāng)壓簧回退時，驅(qū)動凸輪進行開鎖，此種實現(xiàn)的優(yōu)勢在于，指紋采集裝置平時位于指紋鎖芯的深處，起到較好的保護作用。
[0028]凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置位于鎖芯的中部，縱橫轉(zhuǎn)換裝置采用垂直向為“N”形、水平向為圓環(huán)形齒輪，當(dāng)壓簧向內(nèi)運動時，驅(qū)動凸輪正向轉(zhuǎn)動，推動鎖舌縮回，實現(xiàn)開鎖，當(dāng)壓簧向外運動時，驅(qū)動凸輪反向轉(zhuǎn)動，推動鎖舌伸出，實現(xiàn)閉鎖。
[0029]電子閉鎖裝置在平時通過彈簧收緊，使用卡扣卡住縱橫轉(zhuǎn)換裝置，防止非法用戶開鎖，當(dāng)主處理器匹配指紋成功等情況下，通知電子閉鎖裝置張開卡扣，允許壓簧和縱橫轉(zhuǎn)換裝置活動，實現(xiàn)開鎖和閉鎖。
[0030]當(dāng)指紋鎖芯處于開鎖狀態(tài)時，喚醒加速度感應(yīng)裝置，當(dāng)用戶以一定的力量關(guān)門時， 門框?qū)﹂T的制動過程中，會導(dǎo)致鎖芯的加速度超過一定門限，加速度感應(yīng)裝置將此信號傳輸給主處理器，主處理器通知電子鎖扣松開卡扣，壓簧釋放存儲的能量，驅(qū)動凸輪反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)門的自動閉鎖。
[0031]控制面板包含控制按鈕和液晶屏，配合用戶實現(xiàn)指紋模板的錄入和刪除。
[0032]其中，指紋模板錄入的流程為:用戶通過圓珠筆尖等點擊凹槽中的“開始”按鈕，然后按下“增加”按鈕，通知主處理器進入指紋模板增加模式，“管理員”的指示標(biāo)志亮起，提示用戶輸入管理員指紋，當(dāng)用戶通過指紋采集裝置成功輸入管理員指紋后，顯示當(dāng)前錄入指紋的存儲位置(可以為爺爺、奶奶等標(biāo)識，也可為數(shù)字1234的標(biāo)識)，用戶可通過上下鍵更換存儲位置，而后，可通過指紋采集裝置錄入新用戶的指紋模板，通過“確定”按鈕完成此次增加操作。
[0033]指紋模板刪除的流程為:用戶通過點擊“開始”按鈕，然后按下“刪除”按鈕，通知主處理器進入指紋模板刪除模式，“管理員”的指示標(biāo)志亮起，提示用戶輸入管理員指紋，當(dāng)用戶通過指紋采集裝置成功輸入管理員指紋后，顯示當(dāng)前刪除指紋模板的存儲位置(可以為爺爺、奶奶等，也可為數(shù)字1234)，用戶可通過上下鍵更換刪除位置，而后，通過“確定”按鈕完成此次刪除操作。[〇〇34]在本發(fā)明的指紋鎖芯安裝階段，可通過WiFi鏈接裝置檢索到用戶的WiFi，通過控制面板輸入WiFi密碼，建立WiFi聯(lián)接;在日常使用階段，可通過一次一發(fā)送或一天一發(fā)送的方式，將各用戶的開鎖記錄發(fā)送到特定服務(wù)器，用戶可通過手機或網(wǎng)頁動態(tài)獲取開鎖記錄。 此外，如果鎖芯主電池電量不足或遭到異常破壞，鎖芯可通過備份電池將異常情況發(fā)送到指定服務(wù)器，由服務(wù)器緊急通知用戶進行處理。
[0035]本發(fā)明指紋鎖芯采用主電池和備份電池設(shè)計，主電池采用市場通用的5號/7號電池，當(dāng)主電池電量偏低時，將采用蜂鳴聲音、閃爍指示燈、推送低電量告警至用戶手機等多種方式告警。如果遭到異常破壞，將通過備份電池將異常告警信息推送到用戶手機，引起用戶警覺和重視并進行處理。
[0036]本發(fā)明指紋鎖芯的主處理器主要負責(zé)指紋模板的維護、指紋的匹配、電子卡扣指令的生成下達、WiFi記錄和發(fā)送等功能。
[0037]本發(fā)明指紋鎖芯的門內(nèi)旋鈕采用拔出/推入方式取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方式，驅(qū)動凸輪和鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性眼里并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神有下面的權(quán)利要求指出。[〇〇39]應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。
【主權(quán)項】
1.一種機械式指紋鎖芯，其特征在于采用傳統(tǒng)機械鎖鎖芯尺寸大小，包括指紋采集裝 置、壓簧及套筒、電子閉鎖裝置、凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置、主處理器、加速度探測裝置、控制面 板、記錄及WiFi通信系統(tǒng)、電池組、門內(nèi)旋鈕;采用指紋采集裝置、壓簧及套筒取代傳統(tǒng)的鑰 匙槽及彈子裝置，并利用用戶的機械力驅(qū)動鎖芯的凸輪，撥動鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述指紋采集裝置位于內(nèi)鎖芯 的前端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，該鎖芯舍棄了電動機，通過壓 簧及套筒將一部分用戶向內(nèi)摁的機械能直接驅(qū)動凸輪轉(zhuǎn)動，撥動鎖舌實現(xiàn)開鎖；同時將另 一部分機械能存儲在壓簧內(nèi)，在壓簧回退時將指紋采集裝置推回原位并驅(qū)動凸輪反向轉(zhuǎn) 動，實現(xiàn)閉鎖。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，通過凸輪及縱橫轉(zhuǎn)換裝置，一 方面將縱向的機械能轉(zhuǎn)換為凸輪的旋轉(zhuǎn)機械能，另一方面，當(dāng)奇數(shù)次按壓時，卡住壓簧，當(dāng) 偶數(shù)次按壓時，將釋放壓簧，反向轉(zhuǎn)動凸輪并將壓簧退回。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機械式指紋鎖芯，所述壓簧能夠替換為氣壓或液壓裝置， 也可實現(xiàn)為通過機械能直接驅(qū)動閉鎖，而將存儲的機械能用于驅(qū)動開鎖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述電子閉鎖裝置平時通過卡 扣卡住凸輪和壓簧運動，當(dāng)接到主處理器指令時，松開卡扣，允許凸輪和壓簧運動，撥動鎖 舌實現(xiàn)門的開鎖和閉鎖。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述主處理器能夠存儲指紋模 版，并能將實時采集的指紋與指紋模版進行匹配，匹配成功時通知電子閉鎖裝置松開卡扣， 允許用戶摁下壓簧開鎖。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述加速度探測裝置能在用戶 關(guān)門時將鎖芯的加速度情況傳遞給主處理器，當(dāng)加速度達到一定門限時，通知電子閉鎖裝 置松開卡扣，實現(xiàn)門的自動閉鎖。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述控制面板位于門的內(nèi)側(cè)， 能夠通過“開始”、“確定”、“增加”、“刪除”、“上”、“下”控制按鈕，實現(xiàn)用戶指紋的錄入和刪 除，通過液晶屏顯示用戶指紋的錄入、刪除狀態(tài)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述記錄及WiFi通信系統(tǒng)能 夠?qū)⒂脩糸_門記錄通過WiFi發(fā)送到指定的服務(wù)器。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，所述電池及供電系統(tǒng)包括主 供電系統(tǒng)和備份供電系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時，通過備份供電系統(tǒng)將異常告警發(fā)送到指定 的服務(wù)器或用戶手機上。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式指紋鎖芯，其特征在于，門內(nèi)旋鈕采用拔出/推入方式 取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方式，驅(qū)動凸輪和鎖舌實現(xiàn)開鎖和閉鎖。13.—種機械式指紋鎖鎖芯的實現(xiàn)方法，其特征在于，通過指紋采集裝置和主處理器綜 合識別合法的輸入指紋，松開電子卡扣，通過用戶向內(nèi)摁的力量驅(qū)動鎖舌實現(xiàn)開鎖的同時， 將部分能量存儲在儲能機構(gòu)(如壓簧、液壓、氣壓裝置)內(nèi)，通過加速度探測裝置感應(yīng)關(guān)門時 的加速度，觸發(fā)電子卡扣松開，實現(xiàn)自動閉鎖。
【文檔編號】E05B15/04GK105952278SQ201610268940
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】鄧石鋼, 付翔, 馬楠
【申請人】鄧石鋼