CN112896885B

CN112896885B - 一种全自动图书管理系统

Info

Publication number: CN112896885B
Application number: CN202110071585.6A
Authority: CN
Inventors: 于慧; 于芳
Original assignee: Chongqing University of Arts and Sciences
Current assignee: Guangzhou Chick Information Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: CN112896885A; CN110803439A; CN110803439B

Abstract

本发明提供了一种全自动图书管理系统。它包括书架主体（1）、借阅还书轨道（2）、升降推杆（3）、控制器（4）；所述书架主体（1）为圆柱体形、其具有按行列排列的用于收纳书籍的收纳格（11）；所述借阅还书轨道（2）包括运书轨道（21）、出书通道（22）和升降通道（23）；所述运书轨道（21）为环形轨道，其设置在收纳格（11）外侧且与每一行收纳格（11）相对应；所述控制器（4）包括存储系统、控制系统以及显示屏，所述存储系统对每一个收纳格（11）进行编号并记录每一个收纳格（11）内的书籍名称。该全自动图书管理系统能自动进行借阅以及收纳归还图书，操作简单、维护方便。

Description

一种全自动图书管理系统

本申请是针对申请号为201911086588.6、发明名称为“一种自动高效借还书籍的图书馆书架”的分案申请。

技术领域

本发明涉及图书的借还管理系统，具体涉及一种全自动图书管理系统。

背景技术

图书馆中图书的借还管理存在众多缺陷：图书类别繁多，查找花费时间长；归还至原摆放位置时需要再次查询、摆放；书架高，位于高处的书籍拿取和放回十分麻烦；书籍紧靠摆放，通风效果差，容易受潮和布满灰尘等等。

目前，现有设计中虽然有能对图书进行自动识别以及借阅的自动管理系统，但是其在使用中仍存在许多缺陷：一是图书信息与图书条形码挂钩，可能导致因条形码不清晰，进而影响识别判断，进而影响整个借阅或归还流程；二是抓取图书易出现褶皱或损坏；三是机械系统容易出现卡滞情况，借阅图书的效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动图书管理系统，该全自动图书管理系统能全自动化进行借阅以及收纳归还图书，操作简单、维护方便。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种全自动图书管理系统，其特征在于：包括书架主体、借阅还书轨道、升降推杆、控制器；所述书架主体为圆柱体形、其具有按行列排列的用于收纳书籍的收纳格，每个所述收纳格前、后均未设有挡板，左、右设置隔板，且每个收纳格左侧隔板外端中间位置设置一个红外线传感器a，收纳格左侧隔板内端中间位置设置一个红外线传感器b，所述收纳格内放置用塑料盒包装的书籍，所述塑料盒底部涂覆一层磁性薄板；所述借阅还书轨道包括运书轨道、出书通道和升降通道；所述运书轨道为环形轨道，其设置在收纳格外侧且与每一行收纳格相对应；每行运书轨道上方均放置一运书板，所述运书板包括前、后端固定板、滑动条a、滑动条b、底板、电磁铁板，所述底板在最下端，底板上端平行设置电磁铁板，所电磁铁板前、后端设置固定板，所述固定板与电磁铁板相互垂直，所述前、后端固定板内侧中心分别设置滑动轨道，所述滑动条a初始位置在所述运书板最左侧、其顶面与所述电磁铁板顶面共面，所述滑动条b初始位置在所述运书板最右侧、其顶面与所述电磁铁板顶面共面；所述出书通道内部中空，且与每一行的所述运书轨道垂直连接，所述出书通道与每一行运书轨道连接处的上方有一供塑料盒通过的方形孔，所述出书通道的四侧内壁上不均匀遍布泡沫小凸台，所述出书通道最下方设置一块上表面磁性与磁性薄板下表面磁性为同级的磁铁底板；所述升降通道设置在所述出书通道后端、其内部中空，且与每一行的所述运书轨道垂直连接，所述升降通道与每一行运书轨道连接处的上方有一供塑料盒通过的方形孔，所述升降通道下方有一升降台，所述升降台右侧为一推板；每一行的所述运书轨道均由轨道电机以及履带组成；所述升降推杆由旋转台、升降杆以及收缩杆组成；所述旋转台设置在地面上，所述旋转台中心位置设置升降杆，所述收缩杆由粗杆和细杆组成，所述粗杆与所述升降杆垂直连接，所述细杆与所述粗杆连接、且所述细杆与粗杆的中心轴线在一条直线上，所述粗杆最左侧外壁设置红外线识别器；所述控制器与所述红外线传感器a、红外线传感器b、电磁铁板、轨道电机、滑动条a、滑动条b、升降台、旋转台、升降杆、收缩杆、红外线识别器通过电性连接；所述轨道电机设置在升降通道与出书通道之间；所述底板的上表面涂覆一层隔绝磁性的材料；所述升降台通过液压组件进行升降，液压组件与控制器电性连接；所述固定板左、右两侧分别设置传感器a、传感器b；所述控制器包括存储系统、控制系统以及显示屏，所述存储系统对每一个收纳格进行编号并记录每一个收纳格内的书籍名称；所述收纳格底板靠近运书轨道处设有一个压力传感器，所述压力传感器与控制器电性连接；所述固定板的高度为所述塑料盒高度的2/3；所述出书通道、升降通道每行方形孔处设有一个感应传感器，感应传感器与控制器电性连接；所述升降杆上对应每一行收纳格设置相应的限位传感器，所述限位传感器与所述控制器电性连接；所述收缩杆与升降杆通过液压组件进行工作；

所述泡沫小凸台的厚度优选为0.5～1cm，直径优选为4cm～6cm，且相邻两个泡沫小凸台的中心线距离优选为7～8.5cm；所述粗杆的直径大于所述收纳格的宽度，且粗杆直径比收纳格宽度优选大1～1.5cm。

作为进一步优化，上述泡沫小凸台的厚度更优选为0.7cm，直径更优选为5cm，且相邻两个泡沫小凸台的中心线距离更优选为8cm；上述粗杆直径比上述收纳格宽度大1.2cm。

作为进一步优化，上述底板的上表面涂覆的隔绝磁性的材料，具体可为Mn-Zn材料或Ni-Zn材料。

上述结构通过履带传输以及出书通道的下滑、升降通道的升降进行书籍的借取和归还，避免了采用机械手抓取对书籍造成褶皱或损坏，同时也避免机械手卡滞导致的噪音和效率问题；其结构简单，通过履带传输以及书籍自身的重量实现高出书籍的借阅，避免人工搭梯取书，借阅效率得到了极大的提高；同时，通过塑料盒的设计，避免书籍受潮或蒙尘，更有利于提高书籍的使用寿命；在出书通道内设置泡沫小凸台，一是为了提供缓冲作用，防止高度过高、重力加速度过大，从而导致塑料盒以及书籍的损坏；二是为了消除书籍下降过程中产生的噪音。同时，磁性薄板与电磁铁的设置，方便运输过程中书籍的固定，防止其在履带运动过程中发生偏摆，从而导致书籍无法正确的借阅或放回，磁性薄板与磁铁底板的设置，配合泡沫小凸台的缓冲作用，使书籍能够平稳的落在出书通道底部的借阅区域内，进一步防止重力冲撞的作用，有效的保护了书籍和塑料盒，增加了系统的稳定性。

本发明具有如下技术效果：

本发明提供了一种全自动图书管理系统，该全自动图书管理系统实现了图书借阅以及收纳归还的全自动化，具有操作简单、维护方便等特点。具体来说：它通过组合设置运书轨道、出书通道和升降通道等结构，实现了自动借取和还书，且能方便地提取高处的书籍，操作简便、运转效率高、结构稳定、维护成本低；它通过存储系统、红外线传感器、红外线识别器等部件结合，实现了对书籍定位，图书信息不再与条形码挂钩，避免了因书籍条形码不清而导致书籍借阅失败或借阅错误的问题发生，书籍的借阅及归类更为高效、简洁；它还采用塑料盒对书籍进行保护，防止其受潮或蒙尘；同时，塑料盒设置磁性薄板与电磁铁配合，保证了运送过程的定位固位作用；与磁铁底板配合、起到缓冲作用，同时配合泡沫小凸台，防止塑料盒或书籍下落过程中出现损坏，进一步保证了借阅过程中对图书的保护作用。

附图说明

图1为本发明实施例中所述全自动图书管理系统的结构示意图。

图2为图1中所述全自动图书管理系统的俯视图。

图3为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中收纳格的放大示意图。

图4为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中出书通道的内部结构示意图。

图5为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中升降通道的内部结构示意图。

图6为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中运书板的结构示意图。

图7为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中升降推杆的结构示意图。

图8为本发明实施例中所述全自动图书管理系统中的收缩杆的横截面示意图。

其中，1、书架主体；11、收纳格；111、塑料盒；1111、磁性薄板；112、红外线传感器a；113、压力传感器；114、红外线传感器b；2、借阅还书轨道；21、运书轨道；211、运书板；2111、底板；2112、电磁铁板；2113、滑动条a；2114、滑动条b；2115、固定板；2116、滑动轨道；2117、传感器a；2118、传感器b；212、轨道电机；22、出书通道；221、泡沫小凸台；222、磁铁底板；23、升降通道；231、升降台；3、升降推杆；31、旋转台；32、升降杆；33、收缩杆；331、粗杆；332、细杆；333、红外线识别器；4、控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-8所示，一种全自动图书管理系统，包括书架主体1、借阅还书轨道2、升降推杆3、控制器4；书架主体1为圆柱体形、其具有按行列排列的用于收纳书籍的收纳格11，每个收纳格11前、后均未设有挡板，左、右设置隔板，且每个收纳格11左侧隔板外端中间位置设置一个红外线传感器a 112，收纳格11左侧隔板内端中间位置设置一个红外线传感器b114，收纳格11内放置用塑料盒111包装的书籍，塑料盒111底部涂覆一层磁性薄板1111；收纳格11底板靠近运书轨道21处设有一个压力传感器113、用于感应收纳格11内是否有书籍、以便于存储系统统计，压力传感器113与控制器4电性连接；

借阅还书轨道2包括运书轨道21、出书通道22和升降通道23；运书轨道21为环形轨道，其设置在收纳格11外侧且与每一行收纳格11相对应；每行运书轨道21上方均放置一运书板211，运书板包括前、后端设置固定板2115、滑动条a 2113、滑动条b 2114、底板2111、电磁铁板2112，底板2111在最下端，底板2111上端平行设置电磁铁板2112，所电磁铁板2112前、后端设置固定板2115，固定板2115与电磁铁板2112相互垂直，固定板2115左、右两侧分别设置传感器a 2117、传感器b 2118，具体可为后端的固定板2115设置；前、后端的固定板2115内侧中心分别设置滑动轨道2116，以供滑动条a 2113、滑动条b 2114左右滑动，滑动条a 2113、滑动条b 2114也可以进行上下滑动，固定板2115的高度不小于所述塑料盒111高度的1/2，具体可为塑料盒111高度的2/3；滑动条a 2113初始位置在运书板211最左侧、其顶面与电磁铁板2112顶面共面，滑动条b 2114初始位置在运书板211最右侧、其顶面与电磁铁板2112顶面共面；出书通道22内部中空，且与每一行的运书轨道21垂直连接，出书通道22与每一行运书轨道21连接处的上方有一供塑料盒111通过的方形孔，出书通道22的四侧内壁上不均匀遍布泡沫小凸台221，泡沫小凸台221的厚度为0.5-1cm、优选0.7cm，直径为4cm-6cm、优选5cm，且相邻两个泡沫小凸台221的中心线距离为7-8.5cm、优选8cm；出书通道22最下方设置一块上表面磁性与磁性薄板1111下表面磁性为同级的磁铁底板222；升降通道23设置在出书通道22后端、其内部中空，且与每一行的运书轨道21垂直连接，升降通道23与每一行运书轨道21连接处的上方有一供塑料盒111通过的方形孔，升降通道23下方有一升降台231、用于图书的升降，为避免产生严重噪音，升降台231通过液压组件进行升降，液压组件与控制器4电性连接。升降台231右侧为一推板、用于将图书推至运书板上；每一行的运书轨道21均由轨道电机212以及履带组成，轨道电机212运转带动履带传动进而带动运书板211在运书轨道21上做环形平移；为避免电磁铁对轨道电机212的干扰，轨道电机212设置在升降通道23与出书通道22之间；底板2111的上表面涂覆一层隔绝磁性的材料，具体可为Mn-Zn材料或Ni-Zn材料。出书通道22、升降通道23每行方形孔处设有一个感应传感器，感应传感器与控制器4电性连接；

升降推杆3由旋转台31、升降杆32以及收缩杆33组成；旋转台31设置在地面上、用于整个升降推杆3的360°旋转，旋转台31中心位置设置升降杆32、升降杆32用于收缩杆33的上下升降，收缩杆33由粗杆331和细杆332组成，粗杆331与升降杆32垂直连接，细杆332与粗杆331连接、且细杆332与粗杆331的中心轴线在一条直线上，粗杆331最左侧外壁设置红外线识别器333、用于识别红外线传感器b 114的信号；升降杆32上对应每一行收纳格11设置相应的限位传感器、用于控制升降杆32根据所需书籍升到某一行的高度，限位传感器与控制器4电性连接；收缩杆33与升降杆32通过液压组件进行工作；粗杆331的直径大于收纳格11的宽度，且粗杆331直径比收纳格11宽度大1～1.5cm、优选1.2cm；控制器4与红外线传感器a 112、红外线传感器b 114、电磁铁板2112、轨道电机212、滑动条a 2113、滑动条b 2114、升降台231、旋转台31、升降杆32、收缩杆33、红外线识别器333通过电性连接。控制器4包括存储系统、控制系统以及显示屏，所述存储系统对每一个收纳格11进行编号并记录每一个收纳格11内的书籍名称。

一种全自动图书管理系统，其使用方法包括如下步骤：

借阅流程：借阅者在控制器4显示屏选择所要借阅的书籍，控制器4存储系统根据书籍名称识别书籍所在的收纳格11编号，控制系统控制所需收纳格11的红外线传感器a112以及红外线传感器b 114工作，同时控制所需收纳格11那一行的轨道电机212运转，轨道电机212带动履带运转，从而带动运书板211沿顺时针方向在环形的运书轨道21上运行(运书板初始位置在与升降通道23相对的运书轨道21上，如图2所示)。当所需收纳格11的红外线传感器a 112识别到运书板211后，红外线传感器a 112将信号反馈给控制器4，控制器4暂时停止轨道电机212运转，从而将运书板211停在所要借阅的书籍的收纳格11前。控制器4控制轨道电机212暂时停止运转后，然后再向升降杆32发出控制指令，升降杆32根据存储系统识别的具体某一行的收纳格11，然后升降到指定的位置；升降杆32停止升降后，控制器4控制旋转台31进行缓慢旋转，同时开启红外线识别器333，当红外线识别器333接收到红外线传感器b 114的信号后，红外线识别器333将信号反馈给控制器4，控制器4停止旋转台31旋转，同时向收缩杆33发出指令，收缩杆33伸长(此过程中，红外线识别器333一致接收红外线传感器b 114，根据红外线传感器b 114的信号一致进行微调，确保细杆332能伸入收纳格11中)，将所需塑料盒111推到运书板211上。收缩杆33达到伸长极限(即完全将塑料盒推到运书板211上)后，反馈信号给控制器4，控制器4控制伸缩杆33回到初始位置，然后控制升降杆32和旋转台31，使整个升降推杆3回到初始位置。然后再开启电磁铁板2112，使整个塑料盒111吸附在运书板211上，关闭红外线传感器a 112、红外线传感器b114，延时1s，控制器4控制轨道电机212继续运转，运书板211继续向出书通道22方向运行；当出书通道22上的感应传感器感应到运书板211时，反馈给控制器4信号，控制器4停止轨道电机212的运转，同时控制滑动条b 2114向上滑动，当传感器b 2118识别到滑动条b 2114时，反馈信号给控制器4(同时控制器4识别到电磁铁板2112处于开启状态)，关闭电磁铁板2112，控制器4停止滑动条b 2114向上滑动同时控制其向左滑动，将塑料盒111推入出书通道22中；当传感器a 2117感应到滑动条b 2114时，反馈信号给控制器4(同时控制器4判断到此时的电磁铁板2112未工作且电磁铁板2112右侧滑动条a 2113未工作)，控制器4控制驱动滑动条b 2114左右滑动的电机反转，滑动条b 2114停止向左滑动、开始向右滑动；当传感器b 2118再次识别到滑动条b 2114时，控制器4收到传感器b的信号(同时判断到此时的电磁铁板2112未工作且电磁铁板2112左侧滑动条a2113未工作)，控制器4控制滑动条b 2114向下滑动，回到初始位置。然后控制器4控制轨道电机212继续运行，运书板211回到初始位置。

还书流程：当要归还书籍时，将书籍装入塑料盒111中，然后将塑料盒111放置在升降通道23的升降台231上，通过控制器4的显示屏点选需要归还的书籍，然后控制器4的存储系统识别所归还书籍的具体收纳格11，控制系统控制该收纳格11的红外线传感器a 112工作。同时，控制器4控制升降台231上升，到达指定运书轨道21的一行；然后升降台231右侧推板将塑料盒111推到运书板211上，控制器开启电磁铁板2112，同时控制轨道电机212运转，带动运书板211沿顺时针方向在环形的运书轨道21上运行。当红外线传感器a 112识别到运书板211时，反馈信号给控制器4，控制器4停止轨道电机212运转，延时1s，然后控制滑动条a2113向上滑动，当传感器a 2117识别到滑动条a 2113后，反馈信号给控制器4(同时控制器4识别到电磁铁板2112处于开启状态)，关闭电磁铁板2112，控制器4停止滑动条a 2113向上滑动同时控制其向右滑动，将塑料盒111推入指定的收纳格11中；当传感器b 2118识别到滑动条a 2113后，反馈给控制器4(同时控制器4判断到此时的电磁铁板2112未工作且电磁铁板2112右侧滑动条b 2114未工作)，控制器4控制滑动条a2113向左滑动；当传感器a 2117识别到滑动条a 2113后反馈给控制器4(同时控制器4判断到此时的电磁铁板2112未工作且电磁铁板2112右侧滑动条b 2114未工作)，控制器4控制滑动条a 2113向下滑动，回到初始位置。然后控制器4控制轨道电机继续运行，运书板211回到初始位置。

上述过程中滑动条a 2113与滑动条b 2114中均设置一个感应传感器，以识别滑动条a 2113与滑动条b 2114是否工作以及是否到达初始位置。

Claims

1.一种全自动图书管理系统，其特征在于：包括书架主体（1）、借阅还书轨道（2）、升降推杆（3）、控制器（4）；所述书架主体（1）为圆柱体形、其具有按行列排列的用于收纳书籍的收纳格（11），每个所述收纳格（11）前、后均未设有挡板，左、右设置隔板，且每个收纳格（11）左侧隔板外端中间位置设置一个红外线传感器a（112），收纳格（11）左侧隔板内端中间位置设置一个红外线传感器b（114），所述收纳格（11）内放置用塑料盒（111）包装的书籍，所述塑料盒（111）底部涂覆一层磁性薄板（1111）；所述借阅还书轨道（2）包括运书轨道（21）、出书通道（22）和升降通道（23）；所述运书轨道（21）为环形轨道，其设置在收纳格（11）外侧且与每一行收纳格（11）相对应；每行运书轨道（21）上方均放置一运书板（211），所述运书板（211）包括前、后端的固定板（2115）、滑动条a（2113）、滑动条b（2114）、底板（2111）、电磁铁板（2112），所述底板（2111）在最下端，底板（2111）上端平行设置电磁铁板（2112），所述电磁铁板（2112）前、后端设置固定板（2115），所述固定板（2115）与电磁铁板（2112）相互垂直，所述前、后端的固定板（2115）内侧中心分别设置滑动轨道（2116），所述滑动条a（2113）初始位置在所述运书板（211）最左侧、其顶面与所述电磁铁板（2112）顶面共面，所述滑动条b（2114）初始位置在所述运书板（211）最右侧、其顶面与所述电磁铁板（2112）顶面共面；所述出书通道（22）内部中空，且与每一行的所述运书轨道（21）垂直连接，所述出书通道（22）与每一行运书轨道（21）连接处的上方有一供塑料盒（111）通过的方形孔，所述出书通道（22）的四侧内壁上不均匀遍布泡沫小凸台（221），所述出书通道（22）最下方设置一块上表面磁性与磁性薄板（1111）下表面磁性为同级的磁铁底板（222）；所述升降通道（23）设置在所述出书通道（22）后端、其内部中空，且与每一行的所述运书轨道（21）垂直连接，所述升降通道（23）与每一行运书轨道（21）连接处的上方有一供塑料盒（111）通过的方形孔，所述升降通道（23）下方有一升降台（231），所述升降台（231）右侧为一推板；每一行的所述运书轨道（21）均由轨道电机（212）以及履带组成；所述升降推杆（3）由旋转台（31）、升降杆（32）以及收缩杆（33）组成；所述旋转台（31）设置在地面上，所述旋转台（31）中心位置设置升降杆（32），所述收缩杆（33）由粗杆（331）和细杆（332）组成，所述粗杆（331）与所述升降杆（32）垂直连接，所述细杆（332）与所述粗杆（331）连接、且所述细杆（332）与粗杆（331）的中心轴线在一条直线上，所述粗杆（331）最左侧外壁设置红外线识别器（333）；所述控制器（4）与所述红外线传感器a（112）、红外线传感器b（114）、电磁铁板（2112）、轨道电机（212）、滑动条a（2113）、滑动条b（2114）、升降台（231）、旋转台（31）、升降杆（32）、收缩杆（33）、红外线识别器（333）通过电性连接；所述轨道电机（212）设置在升降通道（23）与出书通道（22）之间；所述底板（2111）的上表面涂覆一层隔绝磁性的材料；所述升降台（231）通过液压组件进行升降，液压组件与控制器（4）电性连接；所述固定板（2115）左、右两侧分别设置传感器a（2117）、传感器b（2118）；所述控制器（4）包括存储系统、控制系统以及显示屏，所述存储系统对每一个收纳格（11）进行编号并记录每一个收纳格（11）内的书籍名称；所述收纳格（11）底板靠近运书轨道（21）处设有一个压力传感器（113），所述压力传感器（113）与控制器（4）电性连接；所述固定板（2115）的高度为所述塑料盒（111）高度的2/3；所述出书通道（22）、升降通道（23）每行方形孔处设有一个感应传感器，感应传感器与控制器（4）电性连接；所述升降杆（32）上对应每一行收纳格（11）设置相应的限位传感器，所述限位传感器与所述控制器（4）电性连接；所述收缩杆（33）与升降杆（32）通过液压组件进行工作；

所述泡沫小凸台（221）的厚度为0.5~1cm，直径为4cm~6cm，且相邻两个泡沫小凸台（221）的中心线距离为7~8.5cm；所述粗杆（331）的直径大于所述收纳格（11）的宽度，且粗杆（331）直径比收纳格（11）宽度大1~1.5cm。

2.根据权利要求1所述的全自动图书管理系统，其特征在于：所述泡沫小凸台（221）的厚度为0.7cm，直径为5cm，且相邻两个泡沫小凸台（221）的中心线距离为8cm；所述粗杆（331）直径比所述收纳格（11）宽度大1.2cm。

3.根据权利要求1或2所述的全自动图书管理系统，其特征在于：所述底板（2111）的上表面涂覆的隔绝磁性的材料，具体为Mn-Zn材料或Ni-Zn材料。