CN109040506A - 自动翻页书本扫描机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自动翻页书本扫描机，有载书台、舵机、翻端及受端压书块和吸纸机构，舵机在载书台南侧，舵机轴上装翻书棒；受端压书块安装在载书台西侧，吸纸机构和翻端压书块安装在载书台东侧；受端和翻端压书块均装在压书机构固定台上由电磁铁驱动压紧或松开作；吸纸机构由光轴、步进电机、传动带、连接片、底板和吸风机构成，步进电机和光轴安装在底板上，传动带安装在步进电机轴和上齿轮间转动，连接片固定在传动带上沿光轴上下移动，连接片与椅形固定台连接，吸风管固定在椅形固定台上，吸风口随之上下移动，步进电机、舵机、吸风机、各压书块的电磁铁与控制芯片间有电连接，扫描仪在载书台上方。本发明人工自动准确快速翻页扫描，效率高，少差错。

Description

自动翻页书本扫描机

技术领域

本发明涉及文书设备，具体是一种自动翻页书本扫描件机。

背景技术

国外研究现状：

国外进行的设计改良重心放在扫描机上，产生了许多比较先进的扫描机。由复印店使用的大批量复印扫描机，到家庭用的小型打印扫描机，再到便携式快捷扫描机。但远远不止于这些，通过技术改革又到手持扫描仪。又经过思路改革发明了快速拍照扫描机。但这一切皆是围绕着扫描机做出的设计，改变，使扫描变得更加方便、快捷。

国内研究现状：

国内的复印技术应用比较晚，在21世纪，数字技术的应用使复印机具有复印、打印、扫描、传真等功能。但是书本的扫描及复印依旧是完全依靠的人力进行翻页，费时费力，在机械化进程不断高度发展的时代，迫切的需要一台自动翻书扫描仪，将书本进行自动翻页扫描，而不是效率低下的人工翻页手动扫描。在扫描仪领域，手持式扫描仪、鼓式扫描仪、平板式扫描仪、大面幅扫描仪等等种类繁多，各式各样的扫描仪以及其搭载的图像编辑软件、ORC文字识别软件等，让扫描更加方便、快捷。复印机器与扫描机器的专业化自动化在不断地提升。复印的书本，字迹愈加清晰，且机器更加智能化，无需人工操作，自动完成复印的全部作业。扫描仪器也是不断地发展。但是一个现实的问题依旧在困扰着大家，整本书的复印需要一页一页的扫描。依教科书为例，一本书都有200页以上，手工需要翻100次，极大地影响了工作效率。大家想在第一代自动翻书扫描仪上加以改进，解决部分设计不合理的地方，且提升自动翻书扫描仪的效率，希望能够将自动翻书扫描仪投入实用。但并至今还没有出现能够自动翻页的扫描仪。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提出一种自动翻页书本扫描机，这种机器能够配合扫描机器自动准确地将整本书页逐页连续翻过扫描，将人们从枯燥费力的手工翻页中解放出来，提高工作效率，避免差错，以此解决现有技术的问题。

本发明提出的这种自动翻页书本扫描机，它有载书台、舵机、翻端压书块、受端压书块和吸纸机构，其特征在于舵机安装在载书台的南侧，舵机轴上装有翻书棒作180度来回转动；受端压书块安装在载书台西侧，吸纸机构和翻端压书块安装在载书台东侧；受端压书块和翻端压书块均安装在压书机构固定台上由电磁铁驱动作压紧或松开的动作；所述吸纸机构由光轴、步进电机、传动带、连接片、底板和吸风机构成，步进电机和光轴安装在底板上，传动带安装在步进电机轴和安装在光轴的上齿轮间转动，连接片固定在传动带上沿光轴上下移动，连接片与椅形固定台连接，吸风机的吸风管固定在椅形固定台上，吸风口随之上下移动，步进电机、舵机、吸风机、受端压书块的电磁铁和翻端压书块的电磁电与控制芯片间有电连接，扫描仪在载书台上方。

所述吸风机的吸风口有一吸盘，盘面与载书台平行，以便吸力均匀，一次吸起一张纸页。

所述吸风机的吸风管为软管或折褶管。

所述光轴为一对，垂直安装在底板上，传动带上齿轮通过固定在光轴上部的上齿轮座安装。

所述载书台通过其支脚固定在底板上。

舵机的固定台、受端和翻端的压书机构固定台均安装固定在底板上，以求紧凑之效。

所述载书台为一矩形平板，大小与所载书本相适应。

所述扫描仪为智能高拍仪，安装在载书台上方。

本发明的工作原理如下：

依据机器的基本运动过程进行Arduino编程，将程序烧录到Arduino单片机（控制芯片）开发板中，配合TB6600带外壳步进电机驱动器完成步进电机的转动。调试程序达到步进电机所需的转动速度，转向，时间。测试舵机180°正反转，以及电磁铁的通电断电达到压书的目的。步进电机输出轴与传动带连接，电机通电转动，带动传动带运动，实现吸纸机构的升降；舵机180°的正反转，带动翻书棒，实现翻书功能；电磁铁通电后的弹起与闭合实现压紧或松开书页的功能。

本发明的特点在于能够配合扫描机器自动、准确、快速地将整本书逐页连续翻过扫描，将人们从枯燥费力的手工翻页中解放出来，提高工作效率，避免或减少差错。

附图说明

图1是本发明的立体示意图（省去步进电机和传动带时）。

图2是光轴、步进电机、传动带和底板集成立体图。

图3是压书机构固定台立体。

图4是受端压书块主视图。

图5是受端压书块俯视图。

图6是压书块推杆立体图。

图7是连接片主视图。

图8是连接片左图。

图9是本发明各组成部分工作流程框图。

图1-8中，各零部件的标号如下：

1-受端压书块；2-载书台；3-舵机固定台；4-支脚；5-舵机；6-翻书棒；7-压书机构固定台；8-吸风机；9-底板；10-吸风管；11-连接片；12-光轴；13-椅形固定台；14-吸管固定套；15-吸盘；16-上齿轮座；17-上齿轮；18-传动带；19-步进电机；20-底板；21-翻端压书块；22-拉簧扣；23-压书块推杆。

受端压书块1与翻端压书块21完全相同。统称压书块。

具体实施方式

下面结合附图和实例进一步说明本发明。

如图1-9所示。载书台2如同一张书桌，能够满足放置书本方便翻书，台板有四个支脚4固定在底板20上。载书台可以用塑料、木材或者金属等材料制作。如上所述装有翻书棒6的舵机5通过舵机固定台3安装在载书台的正南侧并固定在底板上。受端压书块1和翻端压书块21分别安装在载书台的正西侧和正东侧。此处所述方向仅表示翻书棒与受端压书块和翻端压书块之间的相对位置关系，并非一定要按地理上的东西南北方位来设置载书台，更不能理解为对本发明保护范围的地理方位限定。

吸纸机构的一对光轴12固定在底板上立于翻端压书块之旁，一般位于载书台的中轴线两侧。步进电机19也安装在底板上，使其轴上的齿轮及传动带18保持在光轴对所在的平面内。传动带的上齿轮17通过轴承等常规方式安装在固定于光轴上部的上齿轮座16上。上齿轮座实际为一根横杆固定在光轴上。连接片11两端穿在光轴上可上下移动，传动带一侧固定在连接上，另一侧穿过连接片孔，这样连接便在传动带带动下上下移动。

吸风机8的吸风管10是一根软管或折褶管吸风口处装一个吸盘15，让其与被吸纸页较好贴合以产生足够吸力将纸而吸起。吸风管通过套在吸入盘处的吸管固定套14，以及椅形固定台13与连接片连接而实现吸盘的上下移动。吸风机可以装在底板或者装在附近。

推动受端压书块1和翻端压书块21压紧和松开的压书机构是相同的。它们都有一个称作压书机构固定台7，是用金属或者塑料制作的盒体结构，盒体中装有一个电磁换，电磁铁上方有一个压书块推杆23，压书块通过铰链装在压书机构固定台上，同时有一个拉簧拉穿在拉簧扣21与压书机构固定台间，保持着下压的常态，需要松开时，电磁铁动作推动压书块推杆向上将压书块顶起绕铰链翻转一定角度。需要压紧时，电磁铁复位压书块推杆下移，拉簧又将压书块拉下压紧书页。压书块的尺寸尽量小，以保持压住扉页为原则，不遮着字迹。

压书机构各组成部件参数如下：

电磁铁：根据设计需要，目的是能够顶起弹簧。因此在市场上选择长时间通电电池铁，力度较大。

电磁铁参数：电压（DC12-24V）、行程（15mm）、扭矩（0.5N/m）、总长（90mm）、宽度（39mm）。

拉簧：线径（0.4mm）、外径（7mm）、总长（47mm）、最大拉伸长度（67mm）。

压书块：是压书的主要部分，需自主设计合乎尺寸的压书块，且需要有效的压住书本。压书块不能遮挡书本上的字迹，因此与书本接触部分需要设计的细长。本例压书块形状为L形。

压书机构固定台：是将整个压书机构都整合在一起，是压书机构的重要组成部分。依据电磁铁、拉簧、压书块的参数进行设计。

压书块推杆：作用是顶起压书块，不影响翻书的功能。压书块推杆的设计依据是电磁铁的行程以及压书机构固定台的尺寸。压书块推杆套在电磁铁推杆上，将电磁铁的力传导到压书块上。

舵机是翻页的动力来源，是角度位置伺服驱动器，需要带动翻书棒作180°水平旋转翻页，本例选用180°数字模拟金属mg995舵机。舵机参数：电压（DC4.8V—6V）、长度（40.7mm）、宽度（20mm）、高度（42.9mm）、扭矩（9.4kg/cm—11kg/cm）、转速（0.17m/60°—0.14m/60°）、脉冲信号（0.5—2.5ms）。舵机用舵机固定台3安装在底板上。

其余未提及的零部件及标号如上所述。

如前所述，步进电机、舵机、吸风机、受端压书块的电磁铁和翻端压书块的电磁电与控制芯片间有电连接。所述控制芯片就是本发明的控制系统，主要由Arduino UNO单片机开发板、TB6600带外壳步进电机驱动器组成。

Arduino UNO单片机参数：微控制器（ATmega328）、工作电压（DC5V）、输入电压（DC7—12V）、数字I/O引脚（14）、模拟输入引脚（6）、Flash Memory：（32kb）。

Arduino单片机并不能直接驱动电机，需要一块电机驱动板来驱动。因此选用了TB6600带外壳步进电机驱动器。这款常用的直流电机驱动模块，细分加高至32细分，适用于42、57、86型2相4相。9-42V直流供电，完全可以满足需要。

Arduino单片机的编程软件可通过官网直接下载IDE安装，根据操作系统安装USB驱动。Arduino相较于其他的变成软件更加简单，Arduino IDE基于processing IDE开发。编程基础很多I/O设备都随之带有库文件或者样例程序，可以引用库文件中的函数，然后修改下其中的参数，便可以完成程序的编制，方便快捷。由于编程是现有公知技术，此处不详述。

扫描仪是自动翻书扫描机的另一个重要组成部分，是整个设备最终的目的。扫描仪的好坏直接决定了机器的效果，本例选用市场上成熟的智能高拍仪。扫描仪安装在书页上方，当一面书面完全翻开并由压书块压住时及时扫描。

该扫描仪有相应的扫描软件可以进行自动扫描、自动保存、自动纠正、自动去黑边、去除背景等功能，可以自行安装在电脑上使用且该软件可以自行设置自动拍摄、延时时间、图片质量等参数。像素高，拍摄文件清晰可见，有LED灯确保拍摄光线充足，并且可以折叠方便调整拍摄角度。

本例这种自动翻页书本扫描机的工作过程具体是：

书本水平放置于载书台上，吸风机运转。翻端压书块的电磁铁通电使之向上弹起。步进电机通电转动，传动带带动吸盘同时向下吸纸，纸页被吸住后，步进电机反转，吸盘上行。翻端压书块电磁铁断电，翻端压书块向下压住书页，受端压书块电磁铁通电使之向上弹起。舵机通电带着翻书棒正转180°，将吸起之纸页翻过，再反转180°复位，受端压书块电磁铁断电使之向下压住书页，然后扫描仪进行扫描，，然后依次循环，直至扫描工作结束。工作流程参见图9。

本发明将人们从枯燥费力的简单重复劳动中解放出来。经申请人单位制作实物样机试用，本发明的翻书效率较人工高50倍以上，每次只翻过一页，不会重叠，出错率为零。而人工翻书则手指、眼睛都容易出现疲劳，经常出错，要么一次翻过多页要么漏翻。

Claims (8)

1.一种自动翻页书本扫描机，它有载书台、舵机、翻端压书块、受端压书块和吸纸机构，其特征在于舵机安装在载书台的南侧，舵机轴上装有翻书棒作180度来回转动；受端压书块安装在载书台西侧，吸纸机构和翻端压书块安装在载书台东侧；受端压书块和翻端压书块均安装在压书机构固定台上由电磁铁驱动作压紧或松开的动作；所述吸纸机构由光轴、步进电机、传动带、连接片、底板和吸风机构成，步进电机和光轴安装在底板上，传动带安装在步进电机轴和安装在光轴的上齿轮间转动，连接片固定在传动带上沿光轴上下移动，连接片与椅形固定台连接，吸风机的吸风管固定在椅形固定台上，吸风口随之上下移动，步进电机、舵机、吸风机、受端压书块的电磁铁和翻端压书块的电磁电与控制芯片间有电连接，扫描仪在载书台上方。

2.根据权利要求1所述自动翻页书本扫描机，其特征在于吸风机的吸风口有一吸盘，盘面与载书台平行。

3.根据权利要求1所述自动翻页书本扫描机，其特征在于吸风机的吸风管为软管或折褶管。

4.根据权利要求1所述自动翻页书本扫描机，其特征在于光轴为一对，垂直安装在底板上，传动带上齿轮通过固定在光轴上部的上齿轮座安装。

5.根据权利要求1所述自动翻页书本扫描机，其特征在于载书台通过其支脚固定在底板上。

6.根据权利要求1所述自动翻页书本扫描机，其特征在于舵机的固定台、受端和翻端的压书机构固定台均安装固定在底板上。

7.根据权利要求6所述自动翻页书本扫描机，其特征在于载书台为一矩形平板，大小与所载书本相适应。

8.根据权利要求1-7之一所述自动翻页书本扫描机，其特征在于扫描仪为智能高拍仪，安装在载书台上方。