CN111515135B - 图书智能自助还书分拣与整理排序的系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了图书智能自助还书分拣与整理排序的系统及其工作方法，所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按位置可以分为还书区域和管理区域，所述还书区域与管理区域之间通过隔离墙进行分隔，所述隔离墙上设有通孔，使还书区域与管理区域连通；所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按功能可以分为还书模块、转运模块、分拣模块、整理模块组成，所述还书模块设置还书区域中，所述转运模块、分拣模块、整理模块设置在管理区域中，可智能自助分拣与整理的装置，有效的解决现有自主归还的图书需管理员人工分拣整理，且需要将归还至阅览室的书籍排序，方便上架等劳动强度大的工作中的问题，大大提高了工作效率。

Description

图书智能自助还书分拣与整理排序的系统及其工作方法

技术领域

本发明属于自动化机械领域，具体涉及一种图书智能自助还书分拣与整理排序的系统及其工作方法。

背景技术

随着社会的发展，人们生活水平不断的提高，人们对除物质生活外的精神生活追求也越来越看重，精神文明需求的扩大带动了图书馆事业发展也在不断向前发展，人们可以在公立、私立以及企事业单位的图书馆或图书室中借阅到自己想要的书籍或者文件。

目前各大高校的图书馆藏书量都已经达到了上百网册，但现行的图书管理系统都是采用传统的手工管理；图书馆理员对通过学校购买和社会捐赠方式得到的图书进行信息登记，在图书上贴上标签，当图书借出后，在规定的时间内需要归还图书，对于目前图书馆的工作人员而言，每天有大量的已还图书需要分类、整理，再将该分类好的图书还至图书馆内每个阅览室，在上架之前，还需将归还的图书按照索书号进行排列整理，以节省上架时间。在整个过程中，这些工作要耗费大量的精力与时间。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供图书智能自助还书分拣与整理排序的系统及其工作方法，相比于人工分拣，不仅省时省力，帮助工作人员减少大批量人工分类与整理的环节，以及减少了上架前序号排列的时间，本发明的系统分拣与排序的差错小，有效地进行图书分拣整理和排序的工作，有利于使用者管理图书。

技术方案：本发明所述的图书智能自助还书分拣与整理排序的系统，所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按位置可以分为还书区域和管理区域，所述还书区域与管理区域之间通过隔离墙进行分隔，所述隔离墙上设有通孔，使还书区域与管理区域连通；所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按功能可以分为还书模块、转运模块、分拣模块、整理模块组成，所述还书模块设置还书区域中，所述转运模块、分拣模块、整理模块设置在管理区域中，

所述还书模块是由还书平台、触摸屏组成，所述还书平台设置在隔离墙的一侧，并位于通孔的下方，所述触摸屏设置在隔离墙上；

所述转运模块是由转运导轨滑台、夹持装置、摄像头组成，所述转运导轨滑台的一端通过隔离墙上的通孔安装在还书台上，转运导轨滑台的另一端安装在管理区域中；所述夹持装置设置在转运导轨滑台中的滑块中，所述摄像头a设置在导轨滑台上方，安置在隔离墙上；

所述分拣模块是由多个分拣导轨滑台、多个机械臂组成，所述分拣导轨滑台与机械臂一一对应，所述分拣导轨滑台横跨在转运导轨滑台的上方，所述机械臂安装在分拣导轨滑台中的滑块上，所述机械臂上设有摄像头b，机械臂通过摄像头b识别到夹持装置中的对应的书籍，进行抓取，同时还采集整理模块中的书籍信息，使机械臂完成书籍的整理排序工作；

所述整理模块是由多个移动式书柜组成，多个移动式书柜分布在转运导轨滑台的两侧，并位于分拣导轨滑台一侧。

进一步优选的，所述夹持装置是由安装板和两片夹书板组成，所述安装板上表面的中间位置设有两个轨道，所述轨道采用小缝隙开口设计，在轨道中插入两片夹书板，使两片夹书板在轨道上自由滑动，根据放置书籍的厚度随意调节。

进一步优选的，所述机械臂为五轴机械臂，五轴机械臂是由夹书执行器、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四以及全方位旋转关节组成；所述全方位旋转关节安装在分拣导轨滑台中的滑块上，所述全方位旋转关节上依次与连杆四、连杆三、连杆二、连杆一、夹书执行器连接，通过夹书执行器对图书进行夹取。

进一步优选的，所述移动式书柜由移动轮，放书架，把手和卷帘门组成，所述移动轮设置在放书架下方，所述把手设置在放书架的背部，所述卷帘门设置在放书架正面的底部。

进一步优选的，所述转运导轨滑台和分拣导轨滑台中的导轨滑台是由于导轨与滑块组成，所述滑块安装在滑轨上，所述滑块通过丝杆传动机构、同步带传动机构、齿条传动机构机构中的其中一种在滑轨上移动。

进一步优选的，所述导轨滑台采用丝杆传动机构时，导轨滑台中还设有光轴，所述光轴与导轨平行，光轴与滑块滑动安装。

图书智能自助还书分拣与整理排序的系统的工作方法，使用者将需要还的书籍，放置在还书台上，调整夹持装置上的两片夹书板位置，将所还书籍侧立放置在夹书板中间，根据书籍的厚度，调节在轨道中的夹书板位置，将书籍索书号侧朝上，当书籍放置固定好后，点击触摸屏，进行还书，转运模块接收到还书信号后，控制转运导轨滑台中的滑块向后方运动，进入图书管理区时，通过转运导轨滑台上方安装摄像头a，识别图书索书号，识别完成后，在触摸屏上显示上对应书籍还书完成，同时，在识别索书号后确定索书号前两位字符，可判定该书籍对应的阅览室信息，确定与阅览室对应的移动式书柜，转运导轨滑台中的滑块移动到指定位置，相应的机械臂运动，通过旋转关节与连杆的配合运动，利用机械臂的夹书执行器将还书导轨滑台上 固定所还书籍滑块中的夹书板中间的书籍夹取，机械臂移动对应的移动书架位置，通过摄像头b识别其放置位置，使机械臂将书籍放置在对应的移动式书架上，实现排序。

进一步优选的，所述移动式书柜书架已被放满或当天的还书任务已将完成，管理人员可将卷帘门拉起，将移动书架送至对应的阅览室，把手方便管理人员推送移动式书柜；将移动书柜送至对应的阅览室前，将卷帘门拉起，防止移动式书柜中的书籍掉落，当书柜放置在图书管理区，进行还书工作时，将卷帘门收回到底部，避免影响机械臂将图书放置移动书柜的运动过程。

有益效果：本发明通过在还书台上将书籍放置在转运导轨滑台上滑块的夹书装置处，利用视觉识别技术识别夹书装置处书籍的索书号，确定该书籍所还至对应阅览室的书架，对应机械臂分拣导轨滑台中的滑块运动，使机械臂达到指定位置，通过机械臂中的执行器夹取转运导轨滑台上的书籍，根据判断书籍索书号的在移动书架上的先后位置，利用机械臂运动，将书籍放置在书架上；相比于人工分拣，不仅省时省力，帮助工作人员减少大批量人工分类与整理的环节，以及减少了上架前序号排列的时间，通过视觉识别技术使分拣与排序的差错小，有效地进行图书分拣整理和排序的工作，有利于使用者管理图书。

附图说明

图1为还书区的装置示意图；

图2为图书管理区的装置示意图；

图3为转运导轨滑台结构示意图；

图4为机械臂机械结构示意图 ；

图5为移动书架机械结构示意图；

图6为控制系统结构框架示意图；

1、还书台；2、触摸屏；3、转运导轨滑台；4、滑块；5、丝杆；6、光轴；7、夹持装置；8、轨道；9、夹书板；10、机械臂；11、夹书执行器；12、连杆一；13、连杆二；14、连杆三；15、连杆四；16、全方位旋转关节；17、移动式书柜；18、移动轮；19、放书架；20、把手；21、卷帘门；22、分拣导轨滑台；23、隔离墙；24、安装板。

具体实施方式

实例一

如图1-5所示，图书智能自助还书分拣与整理排序的系统，所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按位置可以分为还书区域和管理区域，所述还书区域与管理区域之间通过隔离墙23进行分隔，所述隔离墙23上设有通孔，使还书区域与管理区域连通；所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按功能可以分为还书模块、转运模块、分拣模块、整理模块组成，所述还书模块设置还书区域中，所述转运模块、分拣模块、整理模块设置在管理区域中，

所述还书模块是由还书平台、触摸屏2组成，所述还书平台设置在隔离墙23的一侧，并位于通孔的下方，所述触摸屏2设置在隔离墙23上；

所述转运模块是由转运导轨滑台3、夹持装置7、摄像头组成，所述转运导轨滑台3的一端通过隔离墙23上的通孔安装在还书台1上，转运导轨滑台3的另一端安装在管理区域中；所述夹持装置7设置在转运导轨滑台3中的滑块4中，所述摄像头a设置在导轨滑台上方，安置在隔离墙23上；

所述分拣模块是由多个分拣导轨滑台22、多个机械臂10组成，所述分拣导轨滑台22与机械臂10一一对应，所述分拣导轨滑台22横跨在转运导轨滑台3的上方，所述机械臂10安装在分拣导轨滑台22中的滑块4上，所述机械臂10上设有摄像头b，机械臂10通过摄像头b识别到夹持装置7中的对应的书籍，进行抓取，同时还采集整理模块中的书籍信息，使机械臂10完成书籍的整理排序工作；

所述整理模块是由多个移动式书柜17组成，多个移动式书柜17分布在转运导轨滑台3的两侧，并位于分拣导轨滑台22一侧。

本实例中进一步的，所述夹持装置7是由安装板24和两片夹书板9组成，所述安装板24上表面的中间位置设有两个轨道8，所述轨道8采用小缝隙开口设计，在轨道8中插入两片夹书板9，使两片夹书板9在轨道8上自由滑动，根据放置书籍的厚度随意调节。

本实例中进一步的，所述机械臂10为五轴机械臂10，五轴机械臂10是由夹书执行器11、连杆一12、连杆二13、连杆三14、连杆四15以及全方位旋转关节16组成；所述全方位旋转关节16安装在分拣导轨滑台22中的滑块4上，所述全方位旋转关节16上依次与连杆四15、连杆三14、连杆二13、连杆一12、夹书执行器11连接，通过夹书执行器11对图书进行夹取。

本实例中进一步的，所述移动式书柜17由移动轮18，放书架19，把手20和卷帘门21组成，所述移动轮18设置在放书架19下方，所述把手20设置在放书架19的背部，所述卷帘门21设置在放书架19正面的底部。

本实例中进一步的，所述转运导轨滑台3和分拣导轨滑台22中的导轨滑台是由于导轨与滑块4组成，所述滑块4安装在滑轨上，所述滑块4通过丝杆5传动机构、同步带传动机构、齿条传动机构机构中的其中一种在滑轨上移动。

本实例中进一步的，所述分拣导轨滑台22垂直安装在转运导轨滑台3上方，分拣导轨滑台22与转运导轨滑台3在垂直方向上安装距离大于40cm，以满足夹持的书籍顺利传送。

本实例中整理模块中设有4个移动式书柜17，分拣模块中设有2个分拣导轨滑台22、2个机械臂10；导轨滑台采用丝杆5传动机构，丝杆5传动机构是由丝杆5和螺母座组成，所述螺母座安装在滑块4下方，其中导轨滑台中还设有光轴6，所述光轴6与导轨、丝杆5平行，光轴6与滑块4滑动安装。

图书智能自助还书分拣与整理排序的系统的工作方法，使用者将需要还的书籍，放置在还书台1上，调整夹持装置7上的两片夹书板9位置，将所还书籍侧立放置在夹书板9中间，根据书籍的厚度，调节在轨道8中的夹书板9位置，将书籍索书号侧朝上，当书籍放置固定好后，点击触摸屏2，进行还书，转运模块接收到还书信号后，控制转运导轨滑台3中的滑块4向后方运动，进入图书管理区时，通过转运导轨滑台3上方安装摄像头，识别图书索书号，识别完成后，在触摸屏2上显示上对应书籍还书完成，同时，在识别索书号后确定索书号前两位字符，可判定该书籍对应的阅览室信息，确定与阅览室对应的移动式书柜17，转运导轨滑台3中的滑块4移动到指定位置，相应的机械臂10运动，通过旋转关节与连杆的配合运动，利用机械臂10的夹书执行器11将还书导轨滑台上 固定所还书籍滑块4中的夹书板9中间的书籍夹取，机械臂10移动对应的移动书架位置，通过摄像头b识别其放置位置，使机械臂10将书籍放置在对应的移动式书架上，实现排序。

所述移动式书柜17书架已被放满或当天的还书任务已将完成，管理人员可将卷帘门21拉起，将移动书架送至对应的阅览室，把手20方便管理人员推送移动式书柜17；将移动书柜送至对应的阅览室前，将卷帘门21拉起，防止移动式书柜17中的书籍掉落，当书柜放置在图书管理区，进行还书工作时，将卷帘门21收回到底部，避免影响机械臂10将图书放置移动书柜的运动过程。

所述转运导轨滑台3、机械臂10、分拣导轨滑台22的机械控制均是有伺服电机进行控制。

还设有控制系统，所述控制系统是由MCU和CPU组成，所述MCU为分拣和整理模块控制处理器，CPU可实现图像处理、转运控制功能；摄像头a实现索书号识别功能，摄像头b为识别夹书装置中书籍的位置，同时还在书籍放置时识别移动式书柜17中书籍的安装位置信息；所述MCU和CPU两个处理器之间通过串口互相通讯，使两个处理器之间的数据共同使用，保证系统对数据的调用；所述MCU分别控制机械臂10、分拣导轨滑台22中的伺服电机工作以及控制摄像机b工作，同时摄像机b将拍摄后的图像发送给MCU，CPU控制导轨滑台中的伺服电机工作和摄像机a工作，同时摄像机a将拍摄后的图像发送给CPU进行处理，触摸屏2与CPU相互通信。

结构框图如图6所示，以下为主要控制过程：

摄像头b，用于采集移动式书柜17上书籍分布信息和夹书装置中上的书籍位置信息，将采集到的图像数据缓存到FIFO后传送给MCU处理信息，进而控制机械臂10运动，机械臂10对夹书装置中的书籍进行抓取，或将机械臂10夹持器中的书籍放置固定的位置，实现机械臂10对书籍的抓取和移动式书柜17上的书籍按顺序排放；摄像头a采集转运滑块4上书籍的书脊图像，将图像传送到CPU分析处理后，可识别书脊上索书号信息，控制对应分拣导轨滑台22工作。

通过在还书台1上将书籍放置在转运导轨滑台3上滑块4的夹书装置处，利用视觉识别技术识别夹书装置处书籍的索书号，确定该书籍所还至对应阅览室的书架，对应机械臂10分拣导轨滑台22中的滑块4运动，使机械臂10达到指定位置，通过机械臂10中的执行器夹取转运导轨滑台3上的书籍，根据判断书籍索书号的在移动书架上的先后位置，利用机械臂10运动，将书籍放置在书架上；相比于人工分拣，不仅省时省力，帮助工作人员减少大批量人工分类与整理的环节，以及减少了上架前序号排列的时间，通过视觉识别技术使分拣与排序的差错小，有效地进行图书分拣整理和排序的工作，有利于使用者管理图书。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.图书智能自助还书分拣与整理排序的系统，其特征在于：所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按位置可以分为还书区域和管理区域，所述还书区域与管理区域之间通过隔离墙进行分隔，所述隔离墙上设有通孔，使还书区域与管理区域连通；所述图书智能自助还书分拣与整理排序的系统按功能可以分为还书模块、转运模块、分拣模块、整理模块组成，所述还书模块设置还书区域中，所述转运模块、分拣模块、整理模块设置在管理区域中，

所述还书模块是由还书平台、触摸屏组成，所述还书平台设置在隔离墙的一侧，并位于通孔的下方，所述触摸屏设置在隔离墙上；

所述转运模块是由转运导轨滑台、夹持装置、摄像头组成，所述转运导轨滑台的一端通过隔离墙上的通孔安装在还书台上，转运导轨滑台的另一端安装在管理区域中；所述夹持装置设置在转运导轨滑台中的滑块中，所述摄像头a设置在导轨滑台上方，安置在隔离墙上；

所述分拣模块是由多个分拣导轨滑台、多个机械臂组成，所述分拣导轨滑台与机械臂一一对应，所述分拣导轨滑台横跨在转运导轨滑台的上方，所述机械臂安装在分拣导轨滑台中的滑块上，所述机械臂上设有摄像头b，机械臂通过摄像头b识别到夹持装置中的对应的书籍，进行抓取，同时还采集整理模块中的书籍信息，使机械臂完成书籍的整理排序工作；

所述整理模块是由多个移动式书柜组成，多个移动式书柜分布在转运导轨滑台的两侧，并位于分拣导轨滑台一侧；

所述夹持装置是由安装板和两片夹书板组成，所述安装板上表面的中间位置设有两个轨道，所述轨道采用小缝隙开口设计，在轨道中插入两片夹书板，使两片夹书板在轨道上自由滑动，根据放置书籍的厚度随意调节；

所述移动式书柜由移动轮，放书架，把手和卷帘门组成，所述移动轮设置在放书架下方，所述把手设置在放书架的背部，所述卷帘门设置在放书架正面的底部；

图书智能自助还书分拣与整理排序的系统的工作方法，其特征在于：使用者将需要还的书籍，放置在还书台上，调整夹持装置上的两片夹书板位置，将所还书籍侧立放置在夹书板中间，根据书籍的厚度，调节在轨道中的夹书板位置，将书籍索书号侧朝上，当书籍放置固定好后，点击触摸屏，进行还书，转运模块接收到还书信号后，控制转运导轨滑台中的滑块向后方运动，进入图书管理区时，通过转运导轨滑台上方安装摄像头a，识别图书索书号，识别完成后，在触摸屏上显示上对应书籍还书完成，同时，在识别索书号后确定索书号前两位字符，可判定该书籍对应的阅览室信息，确定与阅览室对应的移动式书柜，转运导轨滑台中的滑块移动到指定位置，相应的机械臂运动，通过旋转关节与连杆的配合运动，利用机械臂的夹书执行器将还书导轨滑台上固定所还书籍滑块中的夹书板中间的书籍夹取，机械臂移动对应的移动书架位置，通过摄像头b识别其放置位置，使机械臂将书籍放置在对应的移动式书架上，实现排序；

所述移动式书柜书架已被放满或当天的还书任务已将完成，管理人员可将卷帘门拉起，将移动书架送至对应的阅览室，把手方便管理人员推送移动式书柜；将移动书柜送至对应的阅览室前，将卷帘门拉起，防止移动式书柜中的书籍掉落，当书柜放置在图书管理区，进行还书工作时，将卷帘门收回到底部，避免影响机械臂将图书放置移动书柜的运动过程；

所述机械臂为五轴机械臂，五轴机械臂是由夹书执行器、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四以及全方位旋转关节组成；所述全方位旋转关节安装在分拣导轨滑台中的滑块上，所述全方位旋转关节上依次与连杆四、连杆三、连杆二、连杆一、夹书执行器连接，通过夹书执行器对图书进行夹取；

所述转运导轨滑台和分拣导轨滑台中的导轨滑台是由于导轨与滑块组成，所述滑块安装在滑轨上，所述滑块通过丝杆传动机构、同步带传动机构、齿条传动机构机构中的其中一种在滑轨上移动；

所述导轨滑台采用丝杆传动机构时，导轨滑台中还设有光轴，所述光轴与导轨平行，光轴与滑块滑动安装。

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