CN110728806B - 一种用于防盗的图书自助借还装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防盗的图书自助借还装置，包括上层装置、放书平台和下层装置；其中：所述上层装置用于传送与检测图书，所述放书平台用于放置图书，所述下层装置用于检测与控制装置；所述上层装置与所述下层装置通过所述放书平台建立连接。本发明提供一种用于防盗的图书自助借还装置和方法，通过对书顶、书口图像的识别，进行多本书叠放、夹放的判断，辅助于书的厚度，检测对于每次一本书的判断准确率要高于基于图书物理特征的已有方案，实现了对一本书的检测与判断，针对条码标识及磁条防盗的图书实现无人值守的自助借还书操作，不需要进行额外的图书处理及图书物理特征数据、图像的事先采集工作，有效防止“偷梁换柱”的盗书行为。

Description

一种用于防盗的图书自助借还装置和方法

技术领域

本发明涉及防盗和条码识别装置领域，尤其涉及一种用于防盗的图书自助借还装置和方法。

背景技术

磁条因其成本低廉、易用性，是大多数图书馆现在仍广泛采用的图书防盗手段。随着全民阅读的潮流化、日常化，图书馆的图书借还量越来越大。为了提高借还效率，降低人工成本，一些图书馆开始由人工型借还模式转型为自助型借还模式。自助、自动的借还书方法、设备及系统目前已经有众多方案。评价一个图书自助借还方案优劣的核心，是在支撑自动借还图书的同时，能有效防止各类盗书行为。

图书自动借阅系统(CN200520076930.1)提供一个自动借阅平台；在自动借阅平台表面设置有验卡口和条形码扫描口，在扫描口下部设置扫描器；在自动借阅平台表面还设置有消磁区，在消磁区下方设置有消磁器，在自动借阅平台上还设置有核对检测装置和电脑控制系统，所述核对检测装置为称重器、测厚器或称重器和测厚器的组合，电脑控制系统与扫描器、消磁器和核对检测装置连接。该方案实现了对图书借阅无人监控，降低了图书借阅管理成本。

图书馆自助借还书设备(CN200720066929.X)包括一个外壳和内部装置，内部装置包括有控制模块，包括计算机主板和载有相关程序的芯片板；存储模块，包括非易失性存储器；输入模块，包括条码扫描装置、IC卡读卡装置、图像采集设备、触摸屏/(液晶显示器)、光电开关；输出模块，包括打印装置；显示模块，包括视频适配器和触摸屏/液晶显示器；充消磁模块，包括控制板和充消磁线圈；增补功能模块，包括并口、串口和USB接口等外设接口；该方案具有视频多书侦测功能、防抽换书籍功能和视频书籍特征识别功能，通过上述设备，读者可实现自助式的借还书。

因为条码的非常容易的可复制性，基于条码标识及磁条防盗的图书的自助借阅方式存在严重的“偷梁换柱”式的防盗漏洞。例如复制了图书A的条码，将其覆盖在同样厚度、版式的图书B上，通过基于条码识别的自助借阅消磁装置，图书B将能被顺利消磁；再用图书A原书进行还书操作，在整个借还书过程中，只记录着图书A的借还过程，但却能成功的把图书B“无记录”的消磁并盗走。

发明内容

本发明为了克服借图书时容易被盗取的问题，提供一种用于防盗的图书自助借还装置和方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种用于防盗的图书自助借还装置，包括上层装置、放书平台和下层装置；其中：所述上层装置用于传送与检测图书，所述放书平台用于放置图书，所述下层装置用于检测与控制装置；所述上层装置与所述下层装置通过所述放书平台建立连接。

上述方案中，上层装置用于传送与检测图书，放书平台用于放置图书，下层装置用于检测图书与控制整个装置，通过对图书进行图像采集，实现对图书的自动检测识别，达到防止“偷梁换柱”式的盗书行为。

优选的，所述上层装置包括书仓、磁通量检测装置、处理装置、图像采集装置和交互装置；其中：

所述书仓设置在所述上层装置中心且紧贴所述上层装置前部的位置；

所述的磁检测装置和处理装置设置在书仓左侧面的外部，所述处理装置包括加消磁线圈和加消磁控制器；

所述图像采集装置包括第一图像采集装置和第二图像采集装置，所述第一图像采集装置设置在所述书仓前侧面的外部、所述上层装置前侧面底部位置，所述第二图像采集装置设置在所述书仓右侧面的外部、所述上层装置右侧面底部位置；

所述交互装置包括显示屏和读者证模块，所述读者证模块是条码扫描仪、RFID读码器、触摸输入屏的一种或几种；所述交互装置设置在所述上层装置前部上方的位置；

所述的书仓、磁通量检测装置、处理装置、图像采集装置和交互装置电性连接。

上述方案中，上层装置对图书进行图像采集，对图书进行检测与识别，通过显示屏和条码扫描仪进行人与装置的交互，书仓用于吞吐图书。

优选的，所述下层装置包括第三图像采集装置、通信装置、中央处理器和电源；其中：

所述第三图像采集装置设置在所述下层装置的下底面，其位置在所述书仓中心的正下方；

所述通信装置设置在所述下层装置左侧的下底面，所述通信装置是WIFI模块或者RJ45模块；

所述中央处理器设置在所述下层装置左侧的下底面，与所述通信装置并列设置；

所述电源设置在所述下层装置右侧的下底面；

所述的第三图像采集装置、通信装置、中央处理器和电源电性连接。

上述方案中，下层装置用于检测图书与控制整个装置，通信装置和中央处理器实现了对外通信与中央控制，电源为整个装置提供电力能源，第三图像采集装置用于从下方对图书进行图像采集。

优选的，所述书仓包括位置检测器、图书吞吐辅助装置和仓体；

所述位置检测器为红外光感传感器，设置有5个，其中2个所述的位置检测器设置在所述仓体上顶面上，并紧靠所述仓体前侧面，2个所述的位置检测器设置在所述仓体上顶面上，并紧靠所述仓体左侧面，1个所述的位置检测器设置在所述仓体上顶面上，左右居中、距离所述仓体前侧面2/3处；

所述图书吞吐辅助装置包括图书吞吐横向辅助装置组和图书吞吐纵向辅助装置组，所述的图书吞吐横向辅助装置组和图书吞吐纵向辅助装置组交错设置在所述仓体上顶面。

上述方案中，书仓包括位置检测器、图书吞吐辅助装置和仓体，图书吞吐辅助装置用于对图书进行吞吐，5个位置检测器从不同角度对图书的位置进行检测，仓体用于存放图书。

优选的，所述图书吞吐辅助装置包括直流电机、胶轮、步进电机、螺纹杆、内螺纹套管、限位槽、固定架、限位销和压力检测装置；其中：

所述直流电机的电机轴与所述胶轮固定连接，直流电机的正反转，带动胶轮进行正反转动；

所述直流电机与所述压力检测装置底部固定连接；

所述步进电机固定在所述固定架上，所述步进电机的电机轴与所述螺纹杆固定连接，所述螺纹杆与所述压力检测装置的顶部通过所述内螺纹套管建立连接；

所述内螺纹套管的两侧开设有对称的所述限位槽；

一对所述的限位销固定在所述固定架上，所述限位销突出端在所述限位槽内，阻止所述内螺纹套管旋转，但不限制所述内螺纹套管的上下运动。

上述方案中，当信号传输到图书吞吐纵向辅助装置组时，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行逆时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向书仓前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

优选的，所述压力检测装置包括外腔室、方形伸缩杆、上固定挡板、弹簧、下固定挡板和压力传感器；其中：

所述上固定挡板与所述下固定挡板通过所述弹簧建立连接；

所述方形伸缩杆一端与所述上固定挡板固定连接；

所述压力传感器设置在所述外腔室底部，用于检测所述下固定挡板实施的压力；

所述方形伸缩杆套接在所述外腔室的一端，所述上固定挡板防止所述方形伸缩杆被拉出所述外腔室；

所述方形伸缩杆外露端与所述内螺纹套管固定连接。

上述方案中，压力检测装置用于检测下固定挡板实施的压力，当压力检测装置检测到压力值达到阈值，可以控制步进电机与直流电机的开关。

一种用于防盗的图书自助借还方法，借书步骤包括：

S1-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待借图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“在馆”，则提示“只有在馆图书方可借阅”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-3检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-4采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度。

S1-5基于采集的数据，判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-6通过所述条码检索该条码图书在服务端是否存储有厚度、开本、封面图、书顶图、书口图，如果没有，则把采集的厚度、开本、封面图、书顶图、书口图写入服务器端，进入S1-8；否则进入下一步。

S1-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-8更改所述条码图书的状态为“预借”。

S1-9执行消磁操作。

S1-10检测是否有磁通量，如果有则进入下一步，否则进入S1-12.

S1-11累计消磁次数，判断累计的消磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法消磁，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入S1-9.

S1-12更改所述条码图书的状态为“借出”，变更其它借阅相关数据。完成所述图书借阅过程。

优选的，还书步骤包括：

S2-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待还图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“借出”，则提示“只有借出图书方可还书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-3检测所述条码的图书是否超期，如果是，则提示“缴清超期费用后方可执行还书操作”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-4检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-5采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度。

S2-6基于采集的数据判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-8更改所述条码图书的状态为“预还”。

S2-9执行加磁操作。

S2-10检测是否有磁通量，如果没有则进入下一步，否则进入S2-12.

S2-11累计加磁次数，判断累计的加磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法加磁，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入S2-9.

S2-12更改所述条码图书的状态为“在馆”，变更其它还书相关数据。完成所述图书还书过程。

优选的，借书与还书过程中，图书物理特征一致性判断步骤包括：

S3-1计算采集的封面图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-2计算采集的书口图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-3计算采集的书的厚度与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-4基于采集的封面图片计算开本信息，计算与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-5返回一致性信息编码，结束一致性判断过程。

优选的，同一本书的判断是通过对采集的书口图片、书顶图片进行图形分析，对多于一本书情况、对一本书夹在另一本书里的情况进行识别。

在借书时，读者在显示屏上选择借书，读取借书证信息，显示屏上会显示当前可以借阅的图书数量，以及图书封面向下、书脊向左、书顶在前的放书方式。

读者把预借图书从书仓入口放入书仓中，安装在书仓上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器感知到图书后，通过中央处理器发送信号给图书吞吐纵向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行逆时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向书仓前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

当安装在书仓上顶面并紧靠书仓前侧面的两个位置检测器检测到图书后，直流电机停止工作，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮升起。

启动图书吞吐横向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行逆时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向书仓左侧面滑动。

当安装在书仓上顶面并紧靠书仓左侧面的2个位置检测器检测到图书后，直流电机停止工作。所述图书的两侧面与书仓前侧面、书仓左侧面贴合。此时胶轮在所述图书的表面上，起到压合、压紧所述图书的作用。

第一图像采集装置、第二图像采集装置、第三图像采集装置开始工作，进行图像采集工作。根据采集的图像，判断是否是馆藏在馆图书、是否是一本书，判断书顶是否贴合书仓前侧面、书脊是否贴合书仓的左侧面。以上条件满足时进行下一步，以上条件不满足时，步进电机启动，通过内螺纹管带动直流电机及胶轮升起。启动图书吞吐纵向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行顺时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向外滑动，产生一个“吐书”动作，安装在书仓上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器感知不到所述图书后，直流电机停止工作，步进电机启动，通过内螺纹管带动直流电机及胶轮升起。同时在显示屏上提示原因及处理方法，读者可取出所述图书。

启动磁通量检测装置和处理装置，对所述图书进行磁通量检测，如果没有磁通量，则把书“吐出”并提示；如果有磁通量，则完成图书借阅的相关信息处理过程，把书“吐出”并提示成功借出。

在还书时，读者在显示屏上选择还书，显示屏上会显示图书封面向下、书脊向左、书顶在前的放书方式。

读者把预借图书从书仓入口放入书仓中，安装在书仓上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器感知到图书后，通过中央处理器发送信号给图书吞吐纵向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行逆时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向书仓前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

当安装在书仓上顶面，并紧靠书仓前侧面的2个位置检测器检测到图书后，直流电机停止工作，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮升起。

启动图书吞吐横向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行逆时针旋转。因为胶轮与放入书仓的图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向书仓左侧面滑动。

当安装在书仓上顶面，并紧靠书仓左侧面的2个位置检测器检测到图书后，直流电机停止工作。所述图书的两侧面与书仓前侧面、书仓左侧面贴合。此时胶轮在所述图书的表面上，起到压合、压紧所述图书的作用。

第一图像采集装置、第二图像采集装置、第三图像采集装置开始工作，进行图像采集工作。根据采集的图像，判断是否是馆藏“借出”图书、是否是一本书，判断书顶是否贴合书仓前侧面、书脊是否贴合书仓的左侧面。以上条件满足时进行下一步；以上条件不满足时，步进电机启动，通过内螺纹管带动直流电机及胶轮升起。启动图书吞吐纵向辅助装置组，步进电机启动，通过内螺纹套管带动直流电机及胶轮下降，当压力检测装置检测到压力值达到阈值后，步进电机停止工作，直流电机开始工作，带动胶轮进行顺时针旋转。因为胶轮与放入书仓的所述图书表面有一定压力，进而通过胶轮产生的转动摩檫力，使图书向外滑动，产生一个“吐书”动作，安装在书仓上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器感知不到所述图书后，直流电机停止工作，步进电机启动，通过内螺纹管带动直流电机及胶轮升起。同时在显示屏上提示原因及处理方法，读者可取出所述图书。

启动磁通量检测装置和处理装置，对所述图书进行磁通量检测，如果有磁通量，则把书“吐出”并提示；如果没有磁通量，则启动磁通量检测装置和处理装置，对所述图书进行加磁操作，完成图书还书的相关信息处理过程，把书“吐出”并提示成功还书。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种用于防盗的图书自助借还装置和方法，通过对书顶、书口图像的识别，进行多本书叠放、夹放的判断，辅助于书的厚度，检测对于每次一本书的判断准确率要高于基于图书物理特征的已有方案，实现了对一本书的检测与判断，针对条码标识及磁条防盗的图书实现无人值守的自助借还书操作，不需要进行额外的图书处理及图书物理特征数据、图像的事先采集工作，有效防止“偷梁换柱”的盗书行为。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的上层装置结构示意图；

图3为本发明的图书吞吐辅助装置结构示意图；

图4为本发明的压力检测装置结构示意图；

图5为本发明的借书流程图；

图6为本发明的还书流程图；

图7为本发明的一致性判断流程图；

附图标记说明:1、上层装置；2、放书平台；3、下层装置；11、书仓；12、磁通量检测装置；13、处理装置；14、图像采集装置；15、交互装置；131、加消磁线圈；132、加消磁控制器；141、第一图像采集装置；142、第二图像采集装置；151、显示屏；152、读者证模块；31、第三图像采集装置；32、通信装置；33、中央处理器；34、电源；111、位置检测器；112、图书吞吐辅助装置；113、仓体；1121、图书吞吐横向辅助装置组；1122、图书吞吐纵向辅助装置组；41、直流电机；42、胶轮；43、步进电机；44、螺纹杆；45、内螺纹套管；46、限位槽；47、固定架；48、限位销；49、压力检测装置；491、外腔室；492、方形伸缩杆；493、上固定挡板；494、弹簧；495、下固定挡板；496、压力传感器。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

参照图1、图2、图3和图4所示，一种用于防盗的图书自助借还装置，包括上层装置1、放书平台2和下层装置3；其中：所述上层装置1用于传送与检测图书，所述放书平台2用于放置图书，所述下层装置3用于检测与控制装置；所述上层装置1与所述下层装置3通过所述放书平台2建立连接。

上述方案中，上层装置1用于传送与检测图书，放书平台2用于放置图书，下层装置3用于检测图书与控制整个装置，通过对图书进行图像采集，实现对图书的自动检测识别，达到防止“偷梁换柱”式的盗书行为。

优选的，所述上层装置1包括书仓11、磁通量检测装置12、处理装置13、图像采集装置14和交互装置15；其中：

所述书仓11设置在所述上层装置1中心且紧贴所述上层装置1前部的位置；

所述的磁检测装置12和处理装置13设置在所述书仓11左侧面的外部，所述处理装置13包括加消磁线圈131和加消磁控制器132；

所述图像采集装置14包括第一图像采集装置141和第二图像采集装置142，所述第一图像采集装置141设置在所述书仓11前侧面的外部、所述上层装置1前侧面底部位置，所述第二图像采集装置142设置在所述书仓11右侧面的外部、所述上层装置1右侧面底部位置；

所述交互装置15包括显示屏151和读者证模块152，所述读者证模块152是条码扫描仪、RFID读码器、触摸输入屏的一种或几种；所述交互装置15设置在所述上层装置1前部上方的位置；

所述的书仓11、磁通量检测装置12、处理装置13、图像采集装置14和交互装置15电性连接。

上述方案中，上层装置1对图书进行图像采集，对图书进行检测与识别，通过显示屏151和条码扫描仪152进行人与装置的交互，书仓11用于吞吐图书。

优选的，所述下层装置3包括第三图像采集装置31、通信装置32、中央处理器33和电源34；其中：

所述第三图像采集装置31设置在所述下层装置3的下底面，其位置在所述书仓11中心的正下方；

所述通信装置32设置在所述下层装置3左侧的下底面，所述通信装置32是WIFI模块或者RJ45模块；

所述中央处理器33设置在所述下层装置3左侧的下底面，与所述通信装置32并列设置；

所述电源34设置在所述下层装置3右侧的下底面；

所述的第三图像采集装置31、通信装置32、中央处理器33和电源34电性连接。

上述方案中，下层装置3用于检测图书与控制整个装置，通信装置32和中央处理器33实现了对外通信与中央控制，电源34为整个装置提供电力能源，第三图像采集装置31用于从下方对图书进行图像采集。

优选的，所述书仓11包括位置检测器111、图书吞吐辅助装置112和仓体113；

所述位置检测器111为红外光感传感器，设置有5个，其中2个所述的位置检测器111设置在所述仓体113上顶面上，并紧靠所述仓体113前侧面，2个所述的位置检测器111设置在所述仓体113上顶面上，并紧靠所述仓体113左侧面，1个所述的位置检测器111设置在所述仓体113上顶面上，左右居中、距离所述仓体113前侧面2/3处；

所述图书吞吐辅助装置112包括图书吞吐横向辅助装置组1121和图书吞吐纵向辅助装置组1122，所述的图书吞吐横向辅助装置组1121和图书吞吐纵向辅助装置组1122交错设置在所述仓体113上顶面。

上述方案中，书仓11包括位置检测器111、图书吞吐辅助装置112和仓体113，图书吞吐辅助装置112用于对图书进行吞吐，5个位置检测器111从不同角度对图书的位置进行检测，仓体113用于存放图书。

优选的，所述图书吞吐辅助装置112包括直流电机41、胶轮42、步进电机43、螺纹杆44、内螺纹套管45、限位槽46、固定架47、限位销48和压力检测装置49；其中：

所述直流电机41的电机轴与所述胶轮42固定连接，直流电机41的正反转，带动胶轮42进行正反转动；

所述直流电机41与所述压力检测装置49底部固定连接；

所述步进电机43固定在所述固定架47上，所述步进电机43的电机轴与所述螺纹杆44固定连接，所述螺纹杆44与所述压力检测装置49的顶部通过所述内螺纹套管45建立连接；

所述内螺纹套管45的两侧开设有对称的所述限位槽46；

一对所述的限位销48固定在所述固定架47上，所述限位销48突出端在所述限位槽46内，阻止所述内螺纹套管45旋转，但不限制所述内螺纹套管45的上下运动。

上述方案中，当信号传输到图书吞吐纵向辅助装置组1122时，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行逆时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向书仓11前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

优选的，所述压力检测装置49包括外腔室491、方形伸缩杆492、上固定挡板493、弹簧494、下固定挡板495和压力传感器496；其中：

所述上固定挡板493与所述下固定挡板495通过所述弹簧494建立连接；

所述方形伸缩杆492一端与所述上固定挡板493固定连接；

所述压力传感器496设置在所述外腔室491底部，用于检测所述下固定挡板495实施的压力；

所述方形伸缩杆492套接在所述外腔室491的一端，所述上固定挡板493防止所述方形伸缩杆492被拉出所述外腔室491；

所述方形伸缩杆492外露端与所述内螺纹套管45固定连接。

上述方案中，压力检测装置49用于检测下固定挡板495实施的压力，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值，可以控制步进电机43与直流电机41的开关。

实施例2

如图如图5、图6和图7所示，一种用于防盗的图书自助借还方法，借书步骤包括：

S1-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待借图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“在馆”，则提示“只有在馆图书方可借阅”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-3检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-4采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度。

S1-5基于采集的数据，判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-6通过所述条码检索该条码图书在服务端是否存储有厚度、开本、封面图、书顶图、书口图，如果没有，则把采集的厚度、开本、封面图、书顶图、书口图写入服务器端，进入S1-8；否则进入下一步。

S1-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步。

S1-8更改所述条码图书的状态为“预借”。

S1-9执行消磁操作。

S1-10检测是否有磁通量，如果有则进入下一步，否则进入S1-12.

S1-11累计消磁次数，判断累计的消磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法消磁，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入S1-9.

S1-12更改所述条码图书的状态为“借出”，变更其它借阅相关数据。完成所述图书借阅过程。

优选的，还书步骤包括：

S2-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待还图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“借出”，则提示“只有借出图书方可还书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-3检测所述条码的图书是否超期，如果是，则提示“缴清超期费用后方可执行还书操作”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-4检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-5采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度。

S2-6基于采集的数据判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步。

S2-8更改所述条码图书的状态为“预还”。

S2-9执行加磁操作。

S2-10检测是否有磁通量，如果没有则进入下一步，否则进入S2-12.

S2-11累计加磁次数，判断累计的加磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法加磁，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入S2-9.

S2-12更改所述条码图书的状态为“在馆”，变更其它还书相关数据。完成所述图书还书过程。

优选的，借书与还书过程中，图书物理特征一致性判断步骤包括：

S3-1计算采集的封面图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-2计算采集的书口图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-3计算采集的书的厚度与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-4基于采集的封面图片计算开本信息，计算与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程。

S3-5返回一致性信息编码，结束一致性判断过程。

优选的，同一本书的判断是通过对采集的书口图片、书顶图片进行图形分析，对多于一本书情况、对一本书夹在另一本书里的情况进行识别。

实施例3

参照图1、图2、图3和图4所示，在借书时，读者在显示屏上选择借书，读取借书证信息，显示屏151上会显示当前可以借阅的图书数量，以及图书封面向下、书脊向左、书顶在前的放书方式。

读者把预借图书从书仓入口放入书仓11中，安装在书仓11上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器111感知到图书后，通过中央处理器33发送信号给图书吞吐纵向辅助装置组1122，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行逆时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向书仓11前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

当安装在书仓11上顶面并紧靠书仓11前侧面的两个位置检测器111检测到图书后，直流电机41停止工作，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。

启动图书吞吐横向辅助装置组1121，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流41开始工作，带动胶轮42进行逆时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向书仓11左侧面滑动。

当安装在书仓11上顶面并紧靠书仓11左侧面的2个位置检测器111检测到图书后，直流电机41停止工作。所述图书的两侧面与书仓11前侧面、书仓11左侧面贴合。此时胶轮42在所述图书的表面上，起到压合、压紧所述图书的作用。

第一图像采集装置141、第二图像采集装置142、第三图像采集装置31开始工作，进行图像采集工作。根据采集的图像，判断是否是馆藏在馆图书、是否是一本书，判断书顶是否贴合书仓前侧面、书脊是否贴合书仓的左侧面。以上条件满足时进行下一步，以上条件不满足时，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。启动图书吞吐纵向辅助装置组1122，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行顺时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向外滑动，产生一个“吐书”动作，安装在书仓11上顶面，左右居中、距离书仓11前侧面约2/3处的位置检测器111感知不到所述图书后，直流电机41停止工作，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。同时在显示屏151上提示原因及处理方法，读者可取出所述图书。

启动磁通量检测装置12和处理装置13，对所述图书进行磁通量检测，如果没有磁通量，则把书“吐出”并提示；如果有磁通量，则完成图书借阅的相关信息处理过程，把书“吐出”并提示成功借出。

实施例4

参照图1、图2、图3和图4所示，在还书时，读者在显示屏151上选择还书，显示屏151上会显示图书封面向下、书脊向左、书顶在前的放书方式。

读者把预借图书从书仓11入口放入书仓11中，安装在书仓11上顶面，左右居中、距离书仓前侧面约2/3处的位置检测器111感知到图书后，通过中央处理器33发送信号给图书吞吐纵向辅助装置组1122，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行逆时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向书仓11前侧面滑动，产生一个“吞书”动作。

当安装在书仓11上顶面，并紧靠书仓11前侧面的2个位置检测器111检测到图书后，直流电机41停止工作，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。

启动图书吞吐横向辅助装置组1121，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行逆时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向书仓11左侧面滑动。

当安装在书仓11上顶面，并紧靠书仓11左侧面的2个位置检测器111检测到图书后，直流电机41停止工作。所述图书的两侧面与书仓11前侧面、书仓11左侧面贴合。此时胶轮42在所述图书的表面上，起到压合、压紧所述图书的作用。

第一图像采集装置141、第二图像采集装置142、第三图像采集装置31开始工作，进行图像采集工作。根据采集的图像，判断是否是馆藏“借出”图书、是否是一本书，判断书顶是否贴合书仓前侧面、书脊是否贴合书仓11的左侧面。以上条件满足时进行下一步；以上条件不满足时，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。启动图书吞吐纵向辅助装置组1122，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42下降，当压力检测装置49检测到压力值达到阈值后，步进电机43停止工作，直流电机41开始工作，带动胶轮42进行顺时针旋转。因为胶轮42与放入书仓11的所述图书表面有一定压力，进而通过胶轮42产生的转动摩檫力，使图书向外滑动，产生一个“吐书”动作，安装在书仓11上顶面，左右居中、距离书仓11前侧面约2/3处的位置检测器111感知不到所述图书后，直流电机41停止工作，步进电机43启动，通过内螺纹套管45带动直流电机41及胶轮42升起。同时在显示屏151上提示原因及处理方法，读者可取出所述图书。

启动磁通量检测装置12和处理装置13，对所述图书进行磁通量检测，如果有磁通量，则把书“吐出”并提示；如果没有磁通量，则启动磁通量检测装置12和处理装置13，对所述图书进行加磁操作，完成图书还书的相关信息处理过程，把书“吐出”并提示成功还书。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于防盗的图书自助借还装置，其特征在于，包括上层装置(1)、放书平台(2)和下层装置(3)；其中：所述上层装置(1)用于传送与检测图书，所述放书平台(2)用于放置图书，所述下层装置(3)用于检测与控制装置；所述上层装置(1)与所述下层装置(3)通过所述放书平台(2)建立连接；

所述上层装置(1)包括书仓(11)、磁通量检测装置(12)、处理装置(13)、图像采集装置(14)和交互装置(15)；其中：

所述书仓(11)设置在所述上层装置(1)中心且紧贴所述上层装置(1)前部的位置；

磁通量检测装置(12)和处理装置(13)设置在书仓左侧面的外部，所述处理装置(13)包括加消磁线圈(131)和加消磁控制器(132)；

所述图像采集装置(14)包括第一图像采集装置(141)和第二图像采集装置(142)，所述第一图像采集装置(141)设置在所述书仓(11)前侧面的外部、所述上层装置(1)前侧面底部位置，所述第二图像采集装置(142)设置在所述书仓(11)右侧面的外部、所述上层装置(1)右侧面底部位置；

所述交互装置(15)包括显示屏(151)和读者证模块(152)，所述读者证模块(152)是条码扫描仪、RFID读码器、触摸输入屏的一种或几种；所述交互装置(15)设置在所述上层装置(1)前部上方的位置；

所述的书仓(11)、磁通量检测装置(12)、处理装置(13)、图像采集装置(14)和交互装置(15)电性连接；

所述下层装置(3)包括第三图像采集装置(31)、通信装置(32)、中央处理器(33)和电源(34)；其中：

所述第三图像采集装置(31)设置在所述下层装置(3)的下底面，其位置在所述书仓(11)中心的正下方；

所述通信装置(32)设置在所述下层装置(3)左侧的下底面，所述通信装置(32)是WIFI模块或者RJ45模块；

所述中央处理器(33)设置在所述下层装置(3)左侧的下底面，与所述通信装置(32)并列设置；

所述电源(34)设置在所述下层装置(3)右侧的下底面；

所述的第三图像采集装置(31)、通信装置(32)、中央处理器(33)和电源(34)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于防盗的图书自助借还装置，其特征在于，所述书仓(11)包括位置检测器(111)、图书吞吐辅助装置(112)和仓体(113)；

所述位置检测器(111)为红外光感传感器，设置有5个，其中2个所述的位置检测器(111)设置在所述仓体(113)上顶面上，并紧靠所述仓体(113)前侧面，2个所述的位置检测器(111)设置在所述仓体(113)上顶面上，并紧靠所述仓体(113)左侧面，1个所述的位置检测器(111)设置在所述仓体(113)上顶面上，左右居中、距离所述仓体(113)前侧面2/3处；

所述图书吞吐辅助装置(112)包括图书吞吐横向辅助装置组(1121)和图书吞吐纵向辅助装置组(1122)，所述的图书吞吐横向辅助装置组(1121)和图书吞吐纵向辅助装置组(1122)交错设置在所述仓体(113)上顶面。

3.根据权利要求2所述的一种用于防盗的图书自助借还装置，其特征在于，所述图书吞吐辅助装置(112)包括直流电机(41)、胶轮(42)、步进电机(43)、螺纹杆(44)、内螺纹套管(45)、限位槽(46)、固定架(47)、限位销(48)和压力检测装置(49)；其中：

所述直流电机(41)的电机轴与所述胶轮(42)固定连接，直流电机的正反转，带动胶轮进行正反转动；

所述直流电机(41)与所述压力检测装置(49)底部固定连接；

所述步进电机(43)固定在所述固定架(47)上，所述步进电机(43)的电机轴与所述螺纹杆(44)固定连接，所述螺纹杆(44)与所述压力检测装置(49)的顶部通过所述内螺纹套管(45)建立连接；

所述内螺纹套管(45)的两侧开设有对称的所述限位槽(46)；

一对所述的限位销(48)固定在所述固定架(47)上，所述限位销(48)突出端在所述限位槽(46)内，阻止所述内螺纹套管(45)旋转，但不限制所述内螺纹套管(45)的上下运动。

4.根据权利要求3所述的一种用于防盗的图书自助借还装置，其特征在于，所述压力检测装置(49)包括外腔室(491)、方形伸缩杆(492)、上固定挡板(493)、弹簧(494)、下固定挡板(495)和压力传感器(496)；其中：

所述上固定挡板(493)与所述下固定挡板(495)通过所述弹簧(494)建立连接；

所述方形伸缩杆(492)一端与所述上固定挡板(493)固定连接；

所述压力传感器(496)设置在所述外腔室(491)底部，用于检测所述下固定挡板(495)实施的压力；

所述方形伸缩杆(492)套接在所述外腔室(491)的一端，所述上固定挡板(493)防止所述方形伸缩杆(492)被拉出所述外腔室(491)；

所述方形伸缩杆(492)外露端与所述内螺纹套管(45)固定连接。

5.一种用于防盗的图书自助借还方法，其特征在于，借书步骤包括：

S1-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待借图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步；

S1-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“在馆”，则提示“只有在馆图书方可借阅”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步；

S1-3检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步；

S1-4采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度；

S1-5基于采集的数据，判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步；

S1-6通过所述条码检索该条码图书在服务端是否存储有厚度、开本、封面图、书顶图、书口图，如果没有，则把采集的厚度、开本、封面图、书顶图、书口图写入服务器端，进入S1-8；否则进入下一步；

S1-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入下一步；

S1-8更改所述条码图书的状态为“预借”；

S1-9执行消磁操作；

S1-10检测是否有磁通量，如果有则进入下一步，否则进入S1-12；

S1-11累计消磁次数，判断累计的消磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法消磁，请至人工服务”，结束该图书借阅过程；否则进入S1-9；

S1-12更改所述条码图书的状态为“借出”，变更其它借阅相关数据； 完成所述图书借阅过程。

6.根据权利要求5所述的一种用于防盗的图书自助借还方法，其特征在于，还书步骤包括：

S2-1检测并读取图书唯一标识条形码，如果读取不到条码，则提示“请按要求方式正确放入待还图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-2检索所述条码的图书的在馆状态，如果状态不是“借出”，则提示“只有借出图书方可还书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-3检测所述条码的图书是否超期，如果是，则提示“缴清超期费用后方可执行还书操作”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-4检索所述图书是否有磁通量，如果没有，则提示“磁通量异常，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-5采集所述图书的封面图片、书顶图片、书口图片，基于采集的封面图片、书顶图片、书口图片计算出开本、厚度；

S2-6基于采集的数据判断是否是一本书，如果不是，则提示“一次只允许操作一本图书”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-7基于采集的数据与历史存储数据进行图书物理特征一致性判断，如果不一致，则提示“图书物理特征数据不一致，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入下一步；

S2-8更改所述条码图书的状态为“预还”；

S2-9执行加磁操作；

S2-10检测是否有磁通量，如果没有则进入下一步，否则进入S2-12；

S2-11累计加磁次数，判断累计的加磁次数是否超过阈值，如果超过，则提示“无法加磁，请至人工服务”，结束该图书还书过程；否则进入S2-9；

S2-12更改所述条码图书的状态为“在馆”，变更其它还书相关数据； 完成所述图书还书过程。

7.根据权利要求6所述的一种用于防盗的图书自助借还方法，其特征在于，借书与还书过程中，图书物理特征一致性判断步骤包括：

S3-1计算采集的封面图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程；

S3-2计算采集的书口图片与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程；

S3-3计算采集的书的厚度与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程；

S3-4基于采集的封面图片计算开本信息，计算与历史存储数据的相似度，如果大于阈值，则进入下一步，否则返回不一致信息编码，结束一致性判断过程；

S3-5返回一致性信息编码，结束一致性判断过程。

8.根据权利要求7所述的一种用于防盗的图书自助借还方法，其特征在于，同一本书的判断是通过对采集的书口图片、书顶图片进行图形分析，对多于一本书情况、对一本书夹在另一本书里的情况进行识别。

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