CN102034319A - 自助式借还书机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自助式借还书机，包括箱体、图书陈列书架、自助操作机、电控装置、还书箱机构、取书机构；本发明所述的取书机构包括：横向直线运动模块、竖直直线运动模块、夹书机构。本发明成本低、结构简单、操作方便、工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种图书馆使用的可自动借书和还书的机械装置。
背景技术
目前已知的自助式借还书机主要机械结构有推书式和机械手式。推书式为图书置于可运动的特定书盒中，符合读者需求的图书所在书盒由转动装置转至出书口，再由特定推书机构将图书推出出书口；由于图书由转动机构转至出书口，随着放置的图书数量和书架增多，此种推书式机械结构工作效率低下，工作成本过高。机械手式为特制的类似人的手臂关节的取书结构，但其机构复杂，成本过高，不利于自助式借还书机的推广使用。而本发明采用直线运动模块组合成XYZ三轴运动的机械取书结构，结合适当的控制系统即可实现精确的取书和还书。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用直线运动模块组合成XYZ三轴运动的机械取书结构，结合适当的控制系统，可以构成图书输出、图书回收的图书馆自助终端机。
本发明是这样实现的：本发明主要包括箱体、图书陈列书架、自助操作机、电控装置、还书箱机构、取书机构。
上述图书陈列书架、自助操作机、电控装置、还书箱机构、书架安装于所述箱体内。图书陈列书架位于箱体内的右部，图书陈列书架的左侧是自助操作机，电控装置位于箱体内上部，还书箱机构位于自助操作机的后部，取书机构位于陈列书架的后部。
上述图书陈列书架包括书架及隔板，在每行书架之上由若干隔板隔开形成等间距的书盒，用于图书的放置。
上述自助操作机包括出书口机构、触摸屏、键盘、第一RFID读写器、第二RFID读写器、第三RFID读写器、身份证鉴读器、验收钞机、凭条打印机、发卡机、摄像头、扬声器、主机机箱及电源、UPS电源、终端主机、PLC控制器等。自助操作机对外操作面板包括出书口、触摸屏、第一RFID读写器、身份证鉴读器、验收钞机、凭条打印机、发卡机、摄像头。所述出书口机构包括挡板、驱动机构，驱动机构与挡板联接，用于打开或封闭出书口。所述第二RFID读写器置于出书口机构上部，用于读出图书信息。所述第三RFID读写器置于发卡机上部，用于将读者信息读入新卡中。所述扬声器、主机机箱及电源、UPS电源、终端主机、PLC控制器等置于自助操作机对外操作面板后下部空间。
所述电控装置包括用于采集各机构工作状态信号与取书机构定位的传感器、传感器的驱动及控制装置，所述传感器与所述控制装置连接。
所述还书箱机构位于所述箱体左下部空间，所述自助操作机后部。还书箱机构包括还书箱、滑槽、箱满检测装置。所述滑槽一端连接于出还书口机构、一端连接于还书箱；所述箱满检测装置安装于还书箱中，用于检测还书箱是否已放满了图书。
所述取书机构置于所述图书陈列书架后部空间，用于完成取、还书动作。所述取书机构包括横向直线运动模块、竖直直线运动模块、夹书机构。所述横向直线运动模块水平横向放置，包括第一基座、第一电机、第一电机减速箱、第一电机驱动器、同步带、同步齿轮、第一滑块、光轴导轨。所述第一基座固定于所述箱体后上部空间，所述图书陈列书架后部位置；第一电机固定于第一基座一端；第一电机通过第一电机减速箱联接于同步齿轮；同步带联接于同步齿轮；第一电机驱动器固定于第一电机侧边，通过相应接口，第一电机驱动器联接于第一电机；第一滑块上部通过固定件固定于同步带，第一滑块下部联接于两根光轴导轨。竖直直线运动模块通过固定件挂载于第一滑块下部，竖直直线运动模块包括第二基座、滚珠丝杆、第二电机、第二电机驱动器、第二滑块、第三滑块、横向凹槽。所述第二基座一端固定于第一滑块下部，一端固定于第三滑块；第三滑块联接于横向凹槽；滚珠丝杆安装于第二基座；第二滑块联接于滚珠丝杆；第二电机驱动器联接于第二基座。夹书机构通过固定件固定于第二滑块，夹书机构包括直线往复电机机构、机械夹具机构、支撑架、托盘。所述直线往复电机机构通过固定件固定于第二滑块，直线往复电机机构包括第三电机、第三电机减速箱、齿条驱动装置、齿条、第三电机驱动器。第三电机减速箱一端联接于第三电机、另一端联接于齿条驱动装置；齿条穿过齿条驱动装置；第三电机驱动置于第三电机减速箱上部。所述机械夹具机构包括特制的机械夹具、第四电机、压力传感器。第四电机安装于机械夹具中，以驱动机械夹具的闭合、张开动作；压力传感器置于机械夹具中，以检测夹具是否闭合或张开。所述支撑架固定于所述往复电机机构，以支撑所述机械夹具机构；所述机械夹具机构联接于所述往复电机机构的齿条一端，由齿条的运动带动所述机械夹具机构前进或后退；托盘固定于所述支撑架之下，用于支撑图书。
当要自助借书时，读者根据自助操作机上触摸屏提示选择借书项，触摸屏及声效系统提示读者将读者卡置于第一RFID读写器之上，终端主机读取读者卡上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证读者信息；若验证通过，读者即可通过触摸屏查询本地借还书机的图书信息并可借出该书；终端主机从数据库读取出该图书所对应的位置信息，在书架上的每本图书都有自己固定的位置信息编码记录在数据库中；根据图书的位置信息，终端主机发出操作指令给PLC控制器，PLC控制器驱动取书机构中第一电机驱动器，第一驱动器控制第一电机工作，第一电机通过同步齿轮带动同步带运动，同步带带动第一滑块运动以实现取书机构的横向运动；第一滑块及其所挂载的部件运动至图书所在的列；控制终端机根据红外传感器反馈信息来控制取书机构横向运动距离，实现精确定位；当第一滑块运动到指定图书所在列时，PLC控制器驱动第二电机驱动器，第二电机驱动器驱动第二电机工作，第二电机工作驱动滚珠丝杆，滚珠丝杆带动第二滑块及其所承载的部件实现垂直方向运动至指定图书所在的行；控制终端机根据红外传感器反馈信息以控制取书机构垂直运动距离，实现精确定位；当第二滑块运动到指定图书所在行位置时，PLC控制器驱动固定于第二滑块之上的直线往复电机工作，齿条相应的前进，齿条推动机械夹具前行固定距离，即靠近图书所在位置；终端主机控制第四电机工作，第四电机驱动机械夹具由张开状态变为闭合状态以夹住图书，通过安装于机械夹具的压力传感器反馈给终端主机的信息，终端主机进行判断图书是否被夹紧；图书被夹住之后，齿条带动机械夹具往后退至托盘处，托盘起到对图书的支撑作用；指定图书被取出书盒后，取书机构重复上述相关动作，先是由同步带驱动的横向运动，再到由滚珠丝杆驱动竖直方向的运动，最后是由往复电机驱动机械夹具的前后运动；指定图书由取书机构送至借还书口时，借还书口红外感应装置检测到借还书口有图书存在，终端主机驱动第二RFID读写器读出图书信息，确认该图书信息，终端主机更新数据库，记录此书已被借出；借还书口处驱动机构工作以打开借还书口挡板，同时终端主机驱动凭条打印机输出凭条证明，读者取走读者卡及图书，完成借书过程；读者整个借书过程将被摄像头摄录下来。
自助还书时，读者根据自助操作机上触摸屏提示选择还书项，触摸屏及声效系统提示读者将读者卡置于第一RFID读写器之上，终端主机读取读者卡上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证读者信息；若验证通过，触摸屏及声效系统提示读者将图书推入借还书口，同时，借还书口处驱动机构工作以打开借还书口挡板；读者将图书推入借还书口，红外感应装置检测到借还书口有图书存在，终端主机驱动第二RFID读写器读出图书信息，终端主机通过数据库验证该图书是否为本地借还书机的上架图书；若该图书为本地借还书机的上架图书，终端主机驱动取书机构执行下述相关动作，先是由同步带驱动的横向运动，再到由滚珠丝杆驱动竖直方向的运动，最后是由往复电机驱动机械夹具的前后运动至指定书盒位置，图书被放置回指定的书盒位置；若图书非本地借还书机的上架图书，取书机构将直接将图书送至指定的滑槽，图书从滑槽滑入还书箱；终端主机驱动凭条打印机输出凭条证明，读者取走读者卡，完成还书过程；读者整个借书过程将被摄像头摄录下来。
如果读者要自助办理读者卡，读者根据自助操作机上触摸屏提示选择办理读者卡选项，触摸屏及声效系统提示读者将第二代身份证置于身份证鉴读器之上，终端主机读取第二代身份证上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证身份证是否为合法身份；若验证通过，触摸屏及声效系统提示读者将额定的纸币放入验收钞机，交款成功之后，终端主机驱动发卡器输出读者卡，同时，第三RFID读写器将读者信息写入读者卡中；发卡器输出读者卡，凭条打印机输出凭条证明，读者取走读者卡，完成办证过程；读者整个办证过程将被摄像头摄录下来。
本发明成本低、结构简单、操作方便、工作效率高。
附图说明：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明自助操作机示意图。
图3为本发明取书机构示意图。
图4为自助借书流程图。
图5为自助还书流程图。
图6为自助办理借书证流程图。
图中：1、箱体；2、自助操作机；3、还书箱；4、取书机构；5、书架机构；6、键盘；7、身份证鉴读器；8、验收钞机；9、发卡机；10、凭条打印机；11、摄像头；12、触摸屏；13、借还书口；14、第一RFID读写器；15、第一电机；16、同步齿轮；17、第一电机驱动器；18、同步带；19、第一滑块；20、第一基座；21、光轴导轨；22、第二基座；23、滚珠丝杆；24、第二电机驱动器；25、第二电机；26、第三滑块；27、凹槽；28、第二滑块；29、第三电机；30、齿条；31机械夹具；32、第四电机；33、托盘。
具体实施方式
实施例1：
自助借书时，读者根据自助操作机上触摸屏12提示选择借书项，触摸屏12及声效系统提示读者将读者卡置于第一RFID读写器14之上，终端主机读取读者卡上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证读者信息；若验证通过，读者即可通过触摸屏12查询本地借还书机的图书信息并可借出该书；终端主机从数据库读取出该图书所对应的位置信息，在书架上的每本图书都有自己固定的位置信息编码记录在数据库中；根据图书的位置信息，终端主机发出操作指令给PLC控制器，PLC控制器驱动取书机构中第一电机驱动器17，第一驱动器17控制第一电机15工作，第一电机15通过同步齿轮16带动同步带18运动，同步带18带动第一滑块19运动以实现取书机构的横向运动；第一滑块19及其所挂载的部件运动至图书所在的列；控制终端机根据红外传感器反馈信息来控制取书机构横向运动距离，实现精确定位；当第一滑块运动到指定图书所在列时，PLC控制器驱动第二电机驱动器24，第二电机驱动器24驱动第二电机25工作，第部件实现垂直方向运动至指定图书所在的行；控制终端机根据红外传感器反馈信息以控制取书机构垂直运动距离，实现精确定位；当第二滑块28运动到指定图书所在行位置时，PLC控制器驱动固定于第二滑块28之上的直线往复电机工作，齿条30相应的前进，齿条30推动机械夹具31前行固定距离，即靠近图书所在位置；终端主机控制第四电机32工作，第四电机32驱动机械夹具31由张开状态变为闭合状态以夹住图书，通过安装于机械夹具31的压力传感器反馈给终端主机的信息，终端主机进行判断图书是否被夹紧；图书被夹住之后，齿条30带动机械夹具31往后退至托盘33处，托盘33起到对图书的支撑作用；指定图书被取出书盒后，取书机构重复上述相关动作，先是由同步带驱动的横向运动，再到由滚珠丝杆驱动竖直方向的运动，最后是由往复电机驱动机械夹具的前后运动；指定图书由取书机构送至借还书口13时，借还书口13红外感应装置检测到借还书口有物体(图书)存在，终端主机驱动第二RFID读写器读出图书信息，确认该图书信息，终端主机更新数据库，记录此书已被借出；借还书口13处驱动机构工作以打开借还书口挡板，同时终端主机驱动凭条打印机10输出凭条证明，读者取走读者卡及图书，完成借书过程；读者整个借书过程将被摄像头11摄录下来。
自助还书时，读者根据自助操作机上触摸屏12提示选择还书项，触摸屏12及声效系统提示读者将读者卡置于第一RFID读写器14之上，终端主机读取读者卡上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证读者信息；若验证通过，触摸屏12及声效系统提示读者将图书推入借还书口13，同时，借还书口13处驱动机构工作以打开借还书口挡板；读者将图书推入借还书口，红外感应装置检测到借还书口有物体(图书)存在，终端主机驱动第二RFID读写器读出图书信息，终端主机通过数据库验证该图书是否为本地借还书机的上架图书；若该图书为本地借还书机的上架图书，终端主机驱动取书机构执行下述相关动作，先是由同步带驱动的横向运动，再到由滚珠丝杆驱动竖直方向的运动，最后是由往复电机驱动机械夹具的前后运动至指定书盒位置，图书被放置回指定的书盒位置；若图书非本地借还书机的上架图书，取书机构将直接将图书送至指定的滑槽，图书从滑槽滑入还书箱3；终端主机驱动凭条打印机10输出凭条证明，读者取走读者卡，完成还书过程；读者整个借书过程将被摄像头11摄录下来。
读者自助办理读者卡时；读者根据自助操作机上触摸屏12提示选择办理读者卡选项，触摸屏12及声效系统提示读者将第二代身份证置于身份证鉴读器7之上，终端主机读取第二代身份证上的信息，并通过TCP/IP通信模块或无线通信模块与图书馆数据中心进行远程连接，验证身份证是否为合法身份；若验证通过，触摸屏12及声效系统提示读者将额定的纸币放入验收钞机8，交款成功之后，终端主机驱动发卡器9输出读者卡，同时，第三RFID读写器将读者信息写入读者卡中；发卡器9输出读者卡，凭条打印机10输出凭条证明，读者取走读者卡，完成办证过程；读者整个办证过程将被摄像头11摄录下来。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上，将同步带18，同步齿轮16用滚珠丝杆23替代。
实施例3：
本实施例在实施例1的基础上，将滚珠丝杆23，用同步带18、同步齿轮16替代。
Claims (2)
1.一种自助式借还书机，其特征在于：本发明所述的自助式借还书机包括：箱体、图书陈列书架、自助操作机、电控装置、还书箱机构、取书机构，上述图书陈列书架、自助操作机、电控装置、还书箱机构、书架安装于所述箱体内；图书陈列书架位于箱体内的右部，图书陈列书架的左侧是自助操作机，电控装置位于箱体内上部，还书箱机构位于自助操作机的后部，取书机构位于陈列书架的后部。
2.根据权利要求1所述的自助式借还书机，其特征在于：取书机构包括横向直线运动模块、竖直直线运动模块、夹书机构；所述横向直线运动模块水平横向放置，包括第一基座、第一电机、第一电机减速箱、第一电机驱动器、同步带、同步齿轮、第一滑块、光轴导轨；所述第一基座固定于所述箱体后上部空间，所述图书陈列书架后部位置；第一电机固定于第一基座一端；第一电机通过第一电机减速箱联接于同步齿轮；同步带联接于同步齿轮；第一电机驱动器固定于第一电机侧边，通过相应接口，第一电机驱动器联接于第一电机；第一滑块上部通过固定件固定于同步带，第一滑块下部联接于两根光轴导轨；竖直直线运动模块通过固定件挂载于第一滑块下部，竖直直线运动模块包括第二基座、滚珠丝杆、第二电机、第二电机驱动器、第二滑块、第三滑块、横向凹槽；所述第二基座一端固定于第一滑块下部，一端固定于第三滑块；第三滑块联接于横向凹槽；滚珠丝杆安装于第二基座；第二滑块联接于滚珠丝杆；第二电机驱动器联接于第二基座；夹书机构通过固定件固定于第二滑块，夹书机构包括直线往复电机机构、机械夹具机构、支撑架、托盘；所述直线往复电机机构通过固定件固定于第二滑块，直线往复电机机构包括第三电机、第三电机减速箱、齿条驱动装置、齿条、第三电机驱动器；第三电机减速箱一端联接于第三电机、另一端联接于齿条驱动装置；齿条穿过齿条动装置；第三电机驱动置于第三电机减速箱上部；所述机械夹具机构包括特制的机械夹具、第四电机、压力传感器；第四电机安装于机械夹具中，以驱动机械夹具的闭合、张开动作；压力传感器置于机械夹具中，以检测夹具是否闭合或张开；所述支撑架固定于所述往复电机机构，以支撑所述机械夹具机构；所述机械夹具机构联接于所述往复电机机构的齿条一端，由齿条的运动带动所述机械夹具机构前进或后退；托盘固定于所述支撑架之下，用于支撑图书。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110427 |