CN112614284B - 一种自助借阅智能书架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自助借阅智能书架，包括书架本体、图像采集单元、控制台、自动门；所述书架本体通过隔板分割成若干个分格；所述分格的下隔板包括固定板一、移动板和固定板二，所述固定板一和固定板二固定连接于所述分格的侧壁上，所述固定板一和移动板通过合页铰接；所述移动板上设置有用于放置书籍的书槽，所述书槽的前侧壁上设置有压检条；所述分格上部设置有整理辅助装置，所述分格的底部设置有推拉装置和振动发生器；所述图像采集单元用于采集各分格图像；所述自动门设置于所述书架本体前部；所述控制台包括与控制模块通讯连接的图像识别模块、触控屏、书籍扫描装置和用户识别模块、语音播放器。
Description
技术领域
本发明属图书管理领域，具体涉一种自助借阅智能书架。
背景技术
随着国民经济的发展，人们通过阅读来进行消遣娱乐或提升自己的知识储备的行为也越来越日常化和潮流化，图书馆的借还量也越来越大，出于节省人力成本和提升用户体验的考虑，各种各样的自助借还设备也大量设置在图书馆中。但现有自助借还模式中，书架和自助借还设备大都不在同一位置，用户除了寻找书籍还需寻找自助借还设备，增加了用户的借还流程和借还时间，同时现有自助借还设备还需用户扫描书籍或手动输入来登记借还信息也增加了操作时间，再有随着工作人员的减少，书架的整理工作也对较少的工作人员提出了挑战，一种能够既能方便用户自助借阅又能自动整理书架减轻工作人员负担的设备成为了迫切的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种自助借阅智能书架，本发明通过智能图像识别自动生成和记录用户借阅信息，方便用户操作，并可自动整理书架减轻工作人员负担。
本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种自助借阅智能书架，包括：书架本体、图像采集单元、控制台、自动门；所述书架本体通过隔板分割成若干个分格；所述分格的下隔板包括固定板一、移动板和固定板二，所述固定板一和固定板二固定连接于所述分格的侧壁上，所述固定板一和移动板通过合页铰接，所述移动板的一侧设置有凸出的卡台，所述固定板二的一侧设置有支撑台，所述卡台和支撑台卡接配合使所述移动板保持水平；所述移动板上设置有用于放置书籍的书槽，所述书槽的前侧壁上设置有压检条；所述分格上部设置有整理辅助装置，所述分格的底部设置有推拉装置和振动发生器；所述压检条与所述书槽的边长相等且内部设置有若干个压敏元件，所述压敏元件两两之间等距；所述整理辅助装置包括可沿书籍排列方向水平移动的挡板，用于压紧书籍并在所述移动板倾斜时防止书籍从所述书槽掉出；所述推拉装置用于推拉所述移动板，使所述移动板倾斜或恢复水平；所述振动发生器用于产生振动并带动所述移动板振动；所述图像采集单元，包括驱动电缸和扫描装置，所述驱动电缸固定设置于所述书架本体一侧，所述扫描装置固定连接于所述驱动电缸的移动滑块上并随所述移动滑块上下移动以采集各分格图像；所述自动门设置于所述书架本体前部，门体主体为透明材质；所述控制台包括与控制模块通讯连接的图像识别模块、触控屏、书籍扫描装置和用户识别模块、语音播放器；所述控制台和所述压检条、整理辅助装置、推拉装置、图像采集单元、自动门电气连接。
优选地，所述整理辅助装置包括无杆电缸、电缸滑块、固定块、电动推杆、第二滑块、导轨、挡板、压力传感器；所述电缸滑块设置于所述无杆电缸底部，并受所述无杆电缸控制沿所述无杆电缸底部做直线运动，所述固定块固定连接于所述电缸滑块一侧，所述电动推杆和所述固定块固定连接，所述第二滑块的上部与所述电动推杆的伸缩轴固定连接，所述第二滑块的底部与所述导轨移动连接，所述挡板固定连接于所述电缸滑块上与所述固定块相对的另一侧，所述压力传感器设置于所述挡板一侧，所述分格两侧设置有滑动槽，所述导轨的两端分别插入所述滑动槽，并可沿所述滑动槽上下移动。
优选地，所述推拉装置包括第一固定块、第二固定块、斜向电动推杆；所述第一固定块与所述移动板固定连接，所述第二固定块与所述书架本体的后壁固定连接，所述斜向电动推杆的伸缩轴一与所述第一固定块铰接，所述斜向电动推杆的动力部与所述第二固定块铰接。
优选地，所述整理辅助装置包括第二电动推杆，所述第二电动推杆固定连接于所述电缸滑块上与所述固定块相对的另一侧，所述挡板固定连接于所述第二电动推杆的伸缩轴二顶部，所述挡板的下部固定连接有水平挡板。
优选地，所述书槽的下部设置有至少一个滚动槽，所述滚动槽内设置滚动柱，所述滚动柱的两端与所述滚动槽的侧壁旋转连接。
本发明还提供一种图书自助借阅方法，其特征在于，书籍信息包括书名、识别号、书籍位置信息，所述书籍位置信息根据用户操作信息实时更新，初始书籍信息由管理员人工录入或扫描所有分格的图像再对图像进行智能识别获取，所述方法具体包括如下步骤：
S1：用户进行身份认证，认证成功打开自动门；
S2：用户从分格中借书或将书还入分格，实时监测各分格内的书籍是否被移动过，统计生成动作分格记录；
S3：用户提交操作完成的通知，根据动作分格记录采集分格图像；
S4：对图像进行智能识别，判断是否存在书籍乱架的情况；
S4.1：若存在，通过视频和语音提醒用户，跳转到步骤S2；
S4.2：若不存在，生成用户操作信息，跳转到步骤S5；
S5：根据动作分格记录自动整理书架；
S6：关闭自动门并根据用户操作信息更新借阅信息和书籍信息。
优选地，所述步骤S2中,所述挡板实时紧压书籍使书籍排列紧密，所述压力传感器实时监测所述挡板受到的压力值大小，若压力值小于预设压力参数P1，所述挡板朝靠近书籍的方向移动，若压力值大于预设压力参数P1，所述挡板朝远离书籍的方向移动，所述压力值等于P1，所述挡板挡板停止移动；
用户从分格中借书的具体方法为：
用户从分格中拿取书籍，书籍排列放松，所述挡板受到的压力小于P1，所述无杆电缸控制所述电缸滑块朝靠近书籍的方向移动带动所述挡板移动直至所述挡板所受压力等于P1；
用户将书还入分格的具体方法为：
用户通过所述触控屏根据书籍上的识别号查询书籍位置信息或者通过所述书籍扫描装置扫描书籍上的二维码或条形码得到书籍位置信息；用户拨动对应分格内的书籍或挡板，使所述挡板受到的压力大于P1，所述无杆电缸控制所述电缸滑块朝远离书籍的方向移动带动所述挡板移动，书籍排列放松，用户将书放入对应位置后松开书籍或挡板，挡板反向移动直至其受到的压力值等于P1；
生成动作分格记录的具体方法为：
当分格内的电缸滑块移动过，将所述分格的编号计入动作分格记录。
优选地，所述步骤S4中，对采集的图像进行智能识别的具体方法为：
S4.11：对图像进行预处理，增强书脊边缘的对比度；
S4.12：基于书脊边缘特征对图像进行边缘分割生成子图像，每一本书即代表一个子图像，通过字符识别技术提取书脊上的书名和识别号，通过书名和识别号查询得到书籍位置信息，识别是否存在书籍乱架的问题，若是，则跳转到步骤2，并语音提醒用户，若否则跳转到步骤S4.21；
S4.21：根据识别出的书名和识别号统计生成各分格内的书籍信息，对比用户认证前的书籍信息生成用户操作记录。
优选地，所述步骤S5中，自动整理书架的方法为：
S5.1：所述电动推杆的伸缩轴向下伸展长度参数一L1的距离，带动所述导轨向下移动；
S5.2：所述斜向电动推杆的伸缩轴一伸展长度参数二L2的长度，带动所述移动板倾斜；
S5.3：所述斜向电动推杆的伸缩轴一复位并带动所述移动板复位；
S5.4：所述压检条实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽的侧壁；
S5.41：若书籍全部抵触所述书槽的侧壁，则跳转到步骤S5.5；
S5.42：若书籍未全部抵触所述书槽的侧壁，重复步骤S5.2和S5.3；
S5.5：所述斜向电动推杆的伸缩轴一复位并停止运动，所述电动推杆1504的伸缩轴向上移动复位，带动所述导轨向上移动复位，整理完成；
在所述步骤S5.2、S5.3、S5.4中，所述振动发生器周期性振动并带动所述移动板振动。
优选地，所述步骤S5.4中，所述压检条实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽的侧壁的方法为：
所述压检条内的压敏元件编号为ii＝1,2,…,n，n为压敏元件的数量，若压敏元件受到的压力大于或等于压力检测阈值P3，则说明所述压敏元件已被书籍抵触；根据所述电缸滑块的位置判断编号为1至m的压敏元件应被书籍抵触，若存在任一压敏元件jj≦m受到的压力小于P3，则说明书脊未全部抵触所述书槽的侧壁，反之，若1至m的压敏元件受到的压力都大于或等于P3则说明书脊已经全部抵触所述书槽121的侧壁。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
(1)自助借阅装置和书架合为一体，方便用户操作，减少用户借还耗费的时间。
(2)通过图像智能识别自动生成用户借阅信息，减少用户操作。
(3)通过图像智能识别判断书籍乱架并提醒用户，保持书架整洁。
(4)自动整理书架，方便用户和管理人员。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明整体结构示意图，
图2为本发明系统构示意图，
图3为本发明分格结构示意图一，
图4为本发明分格结构示意图二，
图5为本发明分格结构示意图三，
图6为本发明分格局部剖视图，
图7为本发明一种实施例的整理辅助装置结构示意图，
图8为本发明一种实施例的推拉装置结构示意图，
图9为本发明方法流程图。
图中：
1、书架本体，2、图像采集单元，3、控制台，4、自动门，11、固定板一，12、移动板，13、固定板二，14、合页，15、整理辅助装置，16、推拉装置，17、滑动槽，18、监控摄像头，21、驱动电缸，22、扫描装置，31、控制模块，32、触控屏，33、图像识别模块，34、用户识别模块，35、书籍扫描装置，36、语音播放器，111、控制按钮，121、书槽，122、压检条，123、滚动槽，124、振动发生器，125、卡台，131、支撑台，161、第一固定块，162、第二固定块,163、斜向电动推杆，211、驱动装置，212、移动滑块，213、丝杠，1231、滚动柱，1501、无杆电缸，1502、电缸滑块,1503、固定块,1504、电动推杆,1505、第二滑块,1506、导轨，1507、挡板,1508、压力传感器，1509第二电动推杆,1510、水平挡板，1631、动力部，1632、伸缩轴一，1633、连接块一，1634、连接块二，1635、第一通孔，1636、第二通孔。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
如图1-图5所示，本发明提供的一种自助借阅智能书架，包括：书架本体1、图像采集单元2、控制台3、自动门4；所述书架本体1通过隔板分割成若干个分格；所述分格的下隔板包括固定板一11、移动板12和固定板二13，所述固定板一11和固定板二13固定连接于所述分格的侧壁上，所述固定板一11和移动板12通过合页14铰接，所述移动板12的一侧设置有凸出的卡台125，所述固定板二13的一侧设置有支撑台131，所述卡台125和支撑台131卡接配合使所述移动板12保持水平；所述移动板12上设置有用于放置书籍的书槽121，所述书槽121的前侧壁上设置有压检条122；所述分格上部设置有整理辅助装置15，所述分格的底部设置有推拉装置16和振动发生器124。
所述压检条122与所述书槽121的边长相等且内部设置有若干个压敏元件，所述压敏元件两两之间等距，所述压敏元件选取足够小的压力传感器，其两两之间的间距应至少小于分格内厚度最小的书籍的厚度，所述压检条122用于检测书籍和书槽121前侧壁是否抵触。
所述整理辅助装置15包括无杆电缸1501、电缸滑块1502、固定块1503、电动推杆1504、第二滑块1505、导轨1506、挡板1507、压力传感器1508；所述电缸滑块1502设置于所述无杆电缸1501底部，并受所述无杆电缸1501控制沿所述无杆电缸1501底部做直线运动，所述固定块1503固定连接于所述电缸滑块1502一侧，所述电动推杆1504和所述固定块1503固定连接，所述第二滑块1505的上部与所述电动推杆1504的伸缩轴固定连接，所述第二滑块1505的底部与所述导轨1506移动连接，所述挡板1507固定连接于所述电缸滑块1502上与所述固定块1503相对的另一侧，所述压力传感器1508设置于所述挡板1507一侧，所述分格两侧设置有滑动槽17，所述导轨1506的两端分别插入所述滑动槽17，并可沿所述滑动槽17上下移动。所述电缸滑块1502带动所述挡板1507移动用于压紧和放松书籍排列，所述电动推杆1504向下移动带动所述第二滑块1505和导轨1506向下移动，防止移动板12倾斜时书籍从所述移动板12掉出，所述压力传感器1508用于实时监测所述挡板1507收到的压力。
如图7所示，所述整理辅助装置15还包括第二电动推杆1509，所述第二电动推杆1509固定连接于所述电缸滑块1502上与所述固定块1503相对的另一侧，所述挡板1507固定连接于所述第二电动推杆1509的伸缩轴二顶部，所述挡板1507的下部固定连接有水平挡板1510。调整所述第二滑块1505即导轨1506下降的距离，保证不同长度的书籍都不会掉落，所述水平挡板1510用于加大所述挡板1507和书籍的接触面积，使书籍的受力更为均匀并防止挡板1507与书籍错开以至于压不到书籍，所述第二电动推杆1509用于将所述挡板1507升起或放下，以防分格内书籍满格时占用空间。
所述推拉装置16包括第一固定块161、第二固定块162、斜向电动推杆163；如图8所示，所述斜向电动推杆163包括动力部1631和伸缩轴一1632，所述动力部的1631的后部固定连接有连接块一1633，所述伸缩轴一1632的前部固定连接有连接块二1634，所述连接块一1633上开设有第一通孔1635，所述连接块二1634上开设有第二通孔1636，所述第一固定块161与所述移动板12固定连接，所述第二固定块162与所述书架本体1的后壁固定连接，所述第一固定块161的两个分块之间固定连接有第一旋转轴，所述第二固定块162的两个分块之间固定连接有第二旋转轴，所述第一旋转轴穿过所述第二通孔1636，使所述连接块二1634和所述第一旋转轴旋转连接，进而使所述斜向电动推杆163的伸缩轴一1632与所述第一固定块161铰接，所述第二旋转轴穿过所述第一通孔1635，使所述连接块一1633和所述第二旋转轴旋转连接，进而使所述斜向电动推杆163的动力部1631与所述第二固定块162铰接。所述推拉装置16用于将所述移动板12抬起一定的角度，使书籍在自身重力的作用下向移动板12的前侧壁滑动。
所述振动发生器124用于产生振动并带动所述移动板12振动，防止书籍因摩擦力的作用停止在所述移动板12上，加速书籍的滑动。
图像采集单元2，包括驱动电缸21和扫描装置22，所述驱动电缸21固定设置于所述书架本体1一侧，所述扫描装置22固定连接于所述驱动电缸21的移动滑块212上并随所述移动滑块212上下移动以采集各分格图像。所述驱动电缸21包括驱动装置211、移动滑块212和丝杠213，所述驱动装置211包括电机和传动组件，所述丝杠213可为一根或两根，所述丝杠213一端与所述传动组件固定连接，另一端旋转连接于所述书架本体1的底座，所述移动滑块212固定安装与所述丝杠213上，所述电机转动并通过传动组件驱动所述丝杠213转动，带动设置于所述丝杠2013上的移动滑块212直线运动；所述扫描装置22至少包括一个高分辨率扫描仪，所述高分辨率扫描仪扫描部的长度与所述分格的长度相同且数量与所述分格的列数相同，所述高分辨率扫描仪依次连接构成所述扫描装置22。所述图像采集单元2可以精确扫描动作分格的图像，避免扫描多余图像，提高了图像扫描的速度和图像智能识别的效率。
扫描成像是依靠探测元件和扫描镜头对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。固体扫描成像是指通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。常用的探测元件是电子藕合器件CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。上述高分辨率扫描仪即为应用扫描成像原理的现有技术此处不再详述。
所述自动门4配置于所述书架本体前部，门体主体为透明材质，方便用户浏览书籍信息，所述自动门4应至少包括门体主体、传动机构、电机、限位机构，此为通用的现有技术，此处不再详述。
所述控制台3包括与控制模块31通讯连接的图像识别模块33、触控屏32、书籍扫描装置35和用户识别模块34、语音播放器36；所述控制模块为计算机或类计算机设备，所述图像识别模块33为存储于计算机介质的计算机应用程序，用于对图像采集单元采集的图片进行智能识别以生成用户操作记录并识别书籍乱架；触控屏32用于提供可操作性界面以供用户浏览和操作；所述书籍扫描装置35用于扫描书籍上的二维码或条形码以获取书籍信息特别是书籍位置信息；所述用户识别模块34用于认证和识别用户，可为虹膜识别装置、指纹识别装置、人脸识别摄像头中的任意一种或几种的组合；所述语音播放器36用于播放语音。
所述控制台3和所述压检条122、整理辅助装置15、推拉装置16、图像采集单元2、自动门4电气连接，以接收其的信息并控制其动作。
如图6所示，所述书槽121的下部设置有至少一个滚动槽123，所述滚动槽内设置滚动柱1231，所述滚动柱1231的两端与所述滚动槽123的侧壁旋转连接。所述滚动柱1231用于减小书籍受到的摩擦力，方便书籍滑落。
如图1和图3所示，所述书架本体1的顶部固定连接有监控摄像头18，所述固定板一11的前部设置有与所述控制台3电气连接的4个控制按钮111，分别用于控制所述整理辅助装置15压紧或放松书籍以及所述推拉装置16将所述移动板12抬起或复位，使用户的使用更加地方便灵活。用户在借书和还书时，可通过所述触控屏32控制所述整理辅助装置15压紧或放松书籍，实时保持书籍排列的整齐紧密；在分格内书籍已经散乱的情况下可通过所述触控屏控制32控制所述整理辅助装置15和所述推拉装置16相互配合来整理书籍，避免了用户一本一本的整理书籍。
如图9所示，本发明提供的一种图书自助借阅方法，书籍信息包括书名、识别号、书籍位置信息，所述书籍位置信息根据用户操作信息实时更新，初始书籍信息由管理员人工录入或扫描所有分格的图像再对图像进行智能识别获取，所述方法具体包括如下步骤：
S1：用户进行身份认证，认证成功打开自动门；
S2：用户从分格中借书或将书还入分格，实时监测各分格内的书籍是否被移动过，统计生成动作分格记录；
S3：用户提交操作完成的通知，根据动作分格记录采集分格图像；
S4：对图像进行智能识别，判断是否存在书籍乱架的情况；
S4.1：若存在，通过视频和语音提醒用户，跳转到步骤S2；
S4.2：若不存在，生成用户操作信息，跳转到步骤S5；
S5：根据动作分格记录自动整理书架；
S6：关闭自动门并根据用户操作信息更新借阅信息和书籍信息。
所述步骤S2中,所述挡板1507实时紧压书籍使书籍排列紧密，所述压力传感器1058实时监测所述挡板1057受到的压力值大小，若压力值小于预设压力参数P1，所述挡板1507朝靠近书籍的方向移动，若压力值大于预设压力参数P1，所述挡板1507朝远离书籍的方向移动，所述压力值等于P1，所述挡板挡板1507停止移动；
用户从分格中借书的具体方法为：
用户从分格中拿取书籍，书籍排列放松，所述挡板1507受到的压力小于P1，所述无杆电缸1501控制所述电缸滑块1502朝靠近书籍的方向移动带动所述挡板1507移动直至所述挡板1507所受压力等于P1；
用户将书还入分格的具体方法为：
用户通过所述触控屏32根据书籍上的识别号查询书籍位置信息或者通过所述书籍扫描装置35扫描书籍上的二维码或条形码得到书籍位置信息；用户拨动对应分格内的书籍或挡板1507，使所述挡板1507受到的压力大于P1，所述无杆电缸1501控制所述电缸滑块1502朝远离书籍的方向移动带动所述挡板1507移动，书籍排列放松，用户将书放入对应位置后松开书籍或挡板1507，挡板1507反向移动直至其受到的压力值等于P1；
生成动作分格记录的具体方法为：
当分格内的电缸滑块1502移动过，将所述分格的编号计入动作分格记录。
所述步骤S4中，对采集的图像进行智能识别的具体方法为：
S4.11：对图像进行预处理，增强书脊边缘的对比度；
S4.12：基于书脊边缘特征对图像进行边缘分割生成子图像，每一本书即代表一个子图像，通过字符识别技术提取书脊上的书名和识别号，通过书名和识别号查询得到书籍位置信息，识别是否存在书籍乱架的问题，若是，则跳转到步骤2，并语音提醒用户，若否则跳转到步骤S4.21；
S4.21：根据识别出的书名和识别号统计生成各分格内的书籍信息，对比用户认证前的书籍信息生成用户操作记录。
所述步骤S5中，自动整理书架的方法为：
S5.1：所述电动推杆1504的伸缩轴向下伸展长度参数一L1的距离，带动所述导轨1506向下移动；
S5.2：所述斜向电动推杆163的伸缩轴一伸展长度参数二L2的长度，带动所述移动板12倾斜；
S5.3：所述斜向电动推杆163的伸缩轴一复位并带动所述移动板12复位；
S5.4：所述压检条122实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽121的侧壁；
S5.41：若书籍全部抵触所述书槽121的侧壁，则跳转到步骤S5.5；
S5.42：若书籍未全部抵触所述书槽121的侧壁，重复步骤S5.2和S5.3；
S5.5：所述斜向电动推杆163的伸缩轴一复位并停止运动，所述电动推杆1504的伸缩轴向上移动复位，带动所述导轨1506向上移动复位，整理完成；
在所述步骤S5.2、S5.3、S5.4中，所述振动发生器124周期性振动并带动所述移动板12振动。
所述步骤S5.4中，所述压检条122实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽121的侧壁的方法为：
所述压检条122内的压敏元件编号为i(i＝1,2,…,n)，n为压敏元件的数量，若压敏元件受到的压力大于或等于压力检测阈值P3，则说明所述压敏元件已被书籍抵触；根据所述电缸滑块1502的位置判断编号为1至m的压敏元件应被书籍抵触，若存在任一压敏元件j(j≦m)受到的压力小于P3，则说明书脊未全部抵触所述书槽121的侧壁，反之，若1至m的压敏元件受到的压力都大于或等于P3则说明书脊已经全部抵触所述书槽121的侧壁。
用户通过所述触控屏32和所述用户识别模块34进行身份认证，打开所述自动门4进行借书和还书的操作，通过操作所述整理辅助装置15以压紧或放松书籍列，可以通过所述书籍扫描装置35扫描书籍上的二维码和条形码获取书籍位置信息以便于还书，在此过程中所述控制模块31实时监控电缸滑块1502是否被移动过，生成动作分格记录，用户操作完成后通过操作所述触控屏32提交操作完成的通知；所述控制模块31在接收到操作完成的通知后，所述控制模块31通知所述图像采集单元2根据动作分格记录采集分格图像并上传控制台3，所述图像识别模块33根据所述步骤S4.11、S4.12首先对图片进行智能识别是否存在书籍乱架的情况，若存在书籍乱架的情况，则跳转到步骤S2，即提醒用户调整书籍的位置；若不存在上述情况，则所述控制模块31根据智能识别获取的书籍信息对比用户操作前的书籍信息，生成用户操作信息，所述用户操作信息即用户在某个分格分别放入和取出某几本书；所述控制模块31根据动作分格记录控制所述整理辅助装置15和所述推拉装置16按所述方法步骤S5.1-S5.5自动整理书架；最后，所述控制模块31控制所述自动门4关闭，并更新书籍信息和借阅信息。
所述步骤S4.11中所述预处理包括在降噪和灰度转化、倾斜校正、拉普拉斯锐化等图像处理手段中按实际图像质量选取任意几种的组合，若扔达不到智能识别的要求，则控制所述图像采集单元2重新扫描拍摄。
所述步骤4.12的边缘分割技术使用分水岭算法，分解成单本书的子图像后，运用区域定位技术，提取书名和识别号所在的区域，然后再使用OCR技术进行文字识别。
本发明通过整理辅助装置15和所述推拉装置16与所述移动板12的配合实现书架的自动整理和书籍排列的整齐美观，并通过图像智能识别的方法自动检测书籍乱架和自动生成用户借阅信息，提高了用户的借还速度，减轻了工作人员的负担，优化了图书自助借阅模型，提升了图书管理领域的自动化和智能化。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种自助借阅智能书架，其特征在于，包括：书架本体(1)、图像采集单元(2)、控制台(3)、自动门(4)；
书架本体(1)，所述书架本体(1)通过隔板分割成若干个分格；所述分格的下隔板包括固定板一(11)、移动板(12)和固定板二(13)，所述固定板一(11)和固定板二(13)固定连接于所述分格的侧壁上，所述固定板一(11)和移动板(12)通过合页(14)铰接，所述移动板(12)的一侧设置有凸出的卡台(125)，所述固定板二(13)的一侧设置有支撑台(131)，所述卡台(125)和支撑台(131)卡接配合使所述移动板(12)保持水平；所述移动板(12)上设置有用于放置书籍的书槽(121)，所述书槽(121)的前侧壁上设置有压检条(122)；所述分格上部设置有整理辅助装置(15)，所述分格的底部设置有推拉装置(16)和振动发生器(124)；
所述压检条(122)与所述书槽(121)的边长相等且内部设置有若干个压敏元件，所述压敏元件两两之间等距；所述整理辅助装置(15)包括可沿书籍排列方向水平移动的挡板(1507)，用于压紧书籍并在所述移动板(12)倾斜时防止书籍从所述书槽(121)掉出；所述推拉装置(16)用于推拉所述移动板(12)，使所述移动板(12)倾斜或恢复水平；所述振动发生器(124)用于产生振动并带动所述移动板(12)振动；
图像采集单元(2)，包括驱动电缸21和扫描装置22，所述驱动电缸固定设置于所述书架本体一侧，所述扫描装置22固定连接于所述驱动电缸21的移动滑块212上并随所述移动滑块212上下移动以采集各分格图像；
自动门(4)，所述自动门(4)设置于所述书架本体(1)前部，门体主体为透明材质；
控制台(3)，包括与控制模块(31)通讯连接的图像识别模块(33)、触控屏(32)、书籍扫描装置(35)和用户识别模块(34)、语音播放器(36)；
所述控制台(3)和所述压检条(122)、整理辅助装置(15)、推拉装置(16)、图像采集单元(2)、自动门(4)电气连接；
所述整理辅助装置(15)包括无杆电缸(1501)、电缸滑块(1502)、固定块(1503)、电动推杆(1504)、第二滑块(1505)、导轨(1506)、挡板(1507)、压力传感器(1508)；所述电缸滑块(1502)设置于所述无杆电缸(1501)底部，并受所述无杆电缸(1501)控制沿所述无杆电缸(1501)底部做直线运动，所述固定块(1503)固定连接于所述电缸滑块(1502)一侧，所述电动推杆(1504)和所述固定块(1503)固定连接，所述第二滑块(1505)的上部与所述电动推杆(1504)的伸缩轴固定连接，所述第二滑块(1505)的底部与所述导轨(1506)移动连接，所述挡板(1507)固定连接于所述电缸滑块(1502)上与所述固定块(1503)相对的另一侧，所述压力传感器(1508)设置于所述挡板(1507)一侧，所述分格两侧设置有滑动槽(17)，所述导轨(1506)的两端分别插入所述滑动槽(17)，并可沿所述滑动槽(17)上下移动；
所述推拉装置(16)包括第一固定块(161)、第二固定块(162)、斜向电动推杆(163)；所述第一固定块(161)与所述移动板(12)固定连接，所述第二固定块(162)与所述书架本体(1)的后壁固定连接，所述斜向电动推杆(163)的伸缩轴一(1632)与所述第一固定块(161)铰接，所述斜向电动推杆(163)的动力部(1631)与所述第二固定块(162)铰接；
所述整理辅助装置(15)还包括第二电动推杆(1509)，所述第二电动推杆(1509)固定连接于所述电缸滑块(1502)上与所述固定块(1503)相对的另一侧，所述挡板(1507)固定连接于所述第二电动推杆(1509)的伸缩轴二顶部，所述挡板(1507)的下部固定连接有水平挡板(1510)；
所述书槽(121)的下部设置有至少一个滚动槽(123)，所述滚动槽内设置滚动柱(1231)，所述滚动柱(1231)的两端与所述滚动槽(123)的侧壁旋转连接；
2.一种图书自助借阅方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种自助借阅智能书架，书籍信息包括书名、识别号、书籍位置信息，所述书籍位置信息根据用户操作信息实时更新，初始书籍信息由管理员人工录入或扫描所有分格的图像再对图像进行智能识别获取，所述方法具体包括如下步骤：
S1：用户进行身份认证，认证成功打开自动门；
S2：用户从分格中借书或将书还入分格，实时监测各分格内的书籍是否被移动过，
统计生成动作分格记录；
S3：用户提交操作完成的通知，根据动作分格记录采集分格图像；
S4：对图像进行智能识别，判断是否存在书籍乱架的情况；
S4.1：若存在，通过视频和语音提醒用户，跳转到步骤S2；
S4.2：若不存在，生成用户操作信息，跳转到步骤S5；
S5：根据动作分格记录自动整理书架；
S6：关闭自动门并根据用户操作信息更新借阅信息和书籍信息。
3.根据权利要求2所述的一种图书自助借阅方法，其特征在于：
所述步骤S2中,所述挡板(1507)实时紧压书籍使书籍排列紧密，所述压力传感器(1058)实时监测所述挡板(1057)受到的压力值大小，若压力值小于预设压力参数P1，所述挡板(1507)朝靠近书籍的方向移动，若压力值大于预设压力参数P1，所述挡板(1507)朝远离书籍的方向移动，所述压力值等于P1，所述挡板挡板(1507)停止移动；
用户从分格中借书的具体方法为：
用户从分格中拿取书籍，书籍排列放松，所述挡板(1507)受到的压力小于P1，所述无杆电缸(1501)控制所述电缸滑块(1502)朝靠近书籍的方向移动带动所述挡板(1507)移动直至所述挡板(1507)所受压力等于P1；
用户将书还入分格的具体方法为：
用户通过所述触控屏(32)根据书籍上的识别号查询书籍位置信息或者通过所述书籍扫描装置(35)扫描书籍上的二维码或条形码得到书籍位置信息；用户拨动对应分格内的书籍或挡板(1507)，使所述挡板(1507)受到的压力大于P1，所述无杆电缸(1501)控制所述电缸滑块(1502)朝远离书籍的方向移动带动所述挡板(1507)移动，书籍排列放松，用户将书放入对应位置后松开书籍或挡板(1507)，挡板(1507)反向移动直至其受到的压力值等于P1；
生成动作分格记录的具体方法为：
当分格内的电缸滑块(1502)移动过，将所述分格的编号计入动作分格记录。
4.根据权利要求2所述的一种图书自助借阅方法，其特征在于：
所述步骤S4中，对采集的图像进行智能识别的具体方法为：
S4.11：对图像进行预处理，增强书脊边缘的对比度；
S4.12：基于书脊边缘特征对图像进行边缘分割生成子图像，每一本书即代表一个子图像，通过字符识别技术提取书脊上的书名和识别号，通过书名和识别号查询得到书籍位置信息，识别是否存在书籍乱架的问题，若是，则跳转到步骤2，并语音提醒用户，若否则跳转到步骤S4.21；
S4.21：根据识别出的书名和识别号统计生成各分格内的书籍信息，对比用户认证前的书籍信息生成用户操作记录。
5.根据权利要求2所述的一种图书自助借阅方法，其特征在于：
所述步骤S5中，自动整理书架的方法为：
S5.1：所述电动推杆(1504)的伸缩轴向下伸展长度参数一L1的距离，带动所述导轨(1506)向下移动；
S5.2：所述斜向电动推杆(163)的伸缩轴一伸展长度参数二L2的长度，带动所述移动板(12)倾斜；
S5.3：所述斜向电动推杆(163)的伸缩轴一复位并带动所述移动板(12)复位；
S5.4：所述压检条(122)实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽(121)的侧壁；
S5.41：若书籍全部抵触所述书槽(121)的侧壁，则跳转到步骤S5.5；
S5.42：若书籍未全部抵触所述书槽(121)的侧壁，重复步骤S5.2和S5.3；
S5.5：所述斜向电动推杆(163)的伸缩轴一复位并停止运动，所述电动推杆(1504)的伸缩轴向上移动复位，带动所述导轨(1506)向上移动复位，整理完成；
在所述步骤S5.2、S5.3、S5.4中，所述振动发生器(124)周期性振动并带动所述移动板(12)振动。
6.根据权利要求5所述的一种图书自助借阅方法，其特征在于：
所述步骤S5.4中，所述压检条(122)实时监测书籍的书脊是否全部抵触所述书槽(121)的侧壁的方法为：
所述压检条(122)内的压敏元件编号为i(i＝1,2,…,n)，n为压敏元件的数量，若压敏元件受到的压力大于或等于压力检测阈值P3，则说明所述压敏元件已被书籍抵触；根据所述电缸滑块(1502)的位置判断编号为1至m的压敏元件应被书籍抵触，若存在任一压敏元件j(j≦m)受到的压力小于P3，则说明书脊未全部抵触所述书槽(121)的侧壁，反之，若1至m的压敏元件受到的压力都大于或等于P3则说明书脊已经全部抵触所述书槽(121)的侧壁。
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