CN117255162A - 一种自动翻页高拍机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动翻页高拍机器人，其包括底座和扫描头；底座的顶面水平移动设有书托，在底座上固定有框架，在框架上连接有上下移动置于书托正上方的高拍扫描头，通过真空泵使机械臂产生负压，实现机械臂自动翻页，实现书页与扫描头玻璃面良好贴合，保证所完成扫描图片的清晰度与平整度，利用测定110度角书托避免玻璃板反射光线对扫描纸张清晰度造成噪声，利用扫描头顶部两个扫描头模组拍摄两侧书页内容并保存，通过本发明能够无人工、均匀、平整、无倾斜、无阴影、高效的进行双面拍摄书籍、册子等，扫描头驱动电机驱动扫描头向下移动过程中完成拍摄后，通过电机带动机械手对拍摄后的书页实现自动翻页。

Description

一种自动翻页高拍机器人
技术领域
本发明涉及高拍仪、扫描仪技术领域，特别涉及一种自动翻页高拍机器人。
背景技术：
扫描仪与高拍仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备，现有扫描仪与高拍仪对于书籍扫描适应性不足，由于书脊过厚等原因，页面打开后差不能严丝合缝的贴紧扫描仪玻璃板，扫描图或拍摄图片经常出现阴影，图片变形倾斜，扫描图片内容不全等问题。
根据CN107053194A献文中关于一种自动翻书机器人，只要把一本书放在机器上，读者能够通过语音命令，上面的负压吸纸装置基于负压吸附原理，利用真空吸盘实现对书页的吸持、脱开及传递等基本动作，其中吸持力由真空泵实现，建立压力差吸附书页并将书页置于翻书棒上，实现自动翻页的功能，便于双手残疾者进行书刊阅读，但该设备未提及采用翻书结构仅为真空吸盘，容易出现多翻页、漏翻页的情况，使用不便。
目前，为解决现有扫描仪与高拍仪对于书籍扫描适应性不足的问题，人们只能经常裁掉书脊，逐页扫描或通过普通高拍仪拍摄后用算法进行修正；但生活中更多的情景下，书籍并不方便裁剪，人们只能使用有阴影，扭曲，倾斜的图片，而这种图片对书籍的版面信息采集、光学文字识别、版面恢复等后续工作造成一定的障碍；如果使用现有的高拍仪对书籍页面进行拍照，在拍摄照片时需要从不同的方向打光、拍摄，拍摄图片后仍需要通过后处理调整、拼接图片；而且高拍仪只能拍摄两页后手动翻页，并不能做到自动拍摄，操作繁琐，后期仍需通过处理删除手指。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种自动翻页高拍机器人，以解决上述背景技术中提出现有设备对书籍、册子等带有书脊的文本扫描不均匀、有阴影、图片变形、有手指且需要手动翻页的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动翻页高拍机器人，所述扫描头包括镜头仓、扫描头模组、补光灯、吸光布、光学玻璃板；所述镜头仓为倒立轴对称七边形，其顶部两相对斜面设置镜头孔，扫描头模组的镜头探入孔中，向斜下方拍摄，与书托两平面互为平行。在所述镜头仓内壁上半侧覆盖吸光布，在顶部设有补光灯。镜头仓底半部为两片光学玻璃板，夹110度钝角形成“V”形。
优选的，所述镜头仓的两侧底部分别设有斜面，两个所述斜面与所述书托斜面角度相同，同侧斜面互为平行。
优选的，所述扫描头模组与所述镜头仓之间设有减震垫。
优选的，所述底座的顶面沿垂直于所述镜头仓底边方向固定有滑轨，在所述滑轨上滑动设有底板，在所述底板上固定所述书托。
优选的，所述书托包括两块呈“V”形设置的托板呈110度，每块所述托板通过连接件与所述底板连接。
优选的，所述连接件上开设有相对于所述滑轨平行设置的长孔，在所述长孔上穿设有端部与所述底板螺接的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的螺帽与所述连接件活动接触。
优选的，所述框架上竖直设有穿过所述镜头仓的丝杆，所述镜头仓的内部固定有套设在所述丝杆上的螺母，所述底座上固定有输出轴与所述丝杆的端部传动连接的扫描头驱动电机；所述框架上固定有相对于所述丝杆平行设置的光轴，所述镜头仓上固定有沿所述光轴上下滑动的滑套。
优选的，所述书托左侧书托的下方固定真空泵，所述真空泵的入气口端连接于右侧的翻页机械臂顶部。所述书托左侧书托的背面固定机械臂，所述机械臂动力源自固定于书托上的机械臂根部的2件无刷电机。
优选的，所述机械臂的两件电机分别控制机械臂2个关节4个齿轮，所述机械臂顶部设有舵机，用于控制真空泵入气口，构成机械臂第3个关节。
优选的，所述书托左侧书托的上方设有压力传感器，用于检测来自书籍的压力，从而检测是否有书籍和镜头仓传导压力，所述连接件上开设有相对于所述滑轨平行设置的长孔，在所述长孔上穿设有端部与所述底板螺接的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的螺帽与所述连接件活动接触。
优选的，所述框架上竖直设有穿过所述镜头仓的丝杆，所述镜头仓的内部固定有套设在所述丝杆上的螺母，所述底座上固有相对于所述丝杆平行设置的光轴，所述镜头仓上固定有沿所述光轴上下滑动的滑套。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该自动翻页高拍机器人，通过对扫描头的安装，实现了通过镜头仓下降，令镜头仓底部两侧光学玻璃板贴合书托上的书籍页面，保证所完成拍摄图片的清晰度，没有阴影、扭矩等缺陷；扫描头驱动电机驱动镜头仓向下移动过程中，在补光灯照射下，利用光的反射原理与测定反射角度，将无反光的两侧书页内容全反射至镜头中；
2、该自动翻页高拍机器人，通过对扫描头模组的安装，实现了通过扫描头模组进行拍摄并保存，能够均匀、平整、无倾斜、无阴影、高效的同时进行双面扫描书籍、册子等，超越在平板扫描仪上扫描纸张的效果；
3、该自动翻页高拍机器人，通过对机械臂的安装，实现了扫描头驱动电机驱动镜头仓向下移动过程中完成拍摄后，当扫描头上升至一定高度时，通过电机带动机械臂，机械臂顶部真空泵入口吸附页面，对扫描后的书页实现自动翻页，选用的舵机是一种角度伺服的驱动器，保证摆动的角度不断变化而且可控，不容易损坏书籍，也能够适用于扫描古籍文献类珍贵书籍。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明拆掉外壳后的结构示意图。
图3为本发明所述扫描头的结构示意图。
图4为本发明所述图3的剖视图。
图5为本发明所述图3的后视图。
图6为扫描头的立体结构示意图。
图7为书托的立体结构示意图一。
图8为本发明书托的平面图。
图9本发明书托的后视图。
图10为本发明机械臂后视图。
图11为机械臂立体结构示意图。
图中：1、底座；2、扫描头；2.1、镜头仓；2.2、光学玻璃板；2.3、补光灯；2.4、扫描头模组；2.5、吸光布；2.6、减震垫；2.7、螺母；2.8、滑套；2.9、镜头孔；3、书托；3.1、托板；4、真空泵；4.1、真空管；4.2、真空泵基座；5、滑轨；5.1、滑杆；5.2、书托夹紧器；6、触控屏；7、丝杆；8、机械臂；8.1、电机模组一；8.2、电机模组二；8.3、根部关节；8.4、中部关节；8.5、上臂；8.6、中臂；8.7、舵机；8.8、负压口；9、扫描头驱动电机；10、光轴；11、外壳。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图11所示，本实施例提供一种自动翻页高拍机器人，其包括底座1和扫描头2；扫描头2包括镜头仓2.1.光学玻璃板2.2、补光灯2.3、扫描头模组2.4和吸光布2.5、减震垫2.6、螺母2.7、滑套2.8、镜头孔2.9；
在底座1的一端顶面上竖直固定有框架4，框架4上竖直设有转动设置的丝杆7，外壳11上固定有相对于丝杆7平行设置的光轴10；镜头仓2.1的背部固定有套设在丝杆7上的螺母2.7及固定有沿光轴10上下滑动的滑套2.8，外壳11上固定有输出轴与丝杆7的底端传动连接的扫描头驱动电机9；扫描头驱动电机9选用步进电机，通过控制扫描头驱动电机9正反转，由丝杆7带动镜头仓2.1沿光轴10上下移动，在底座1的顶面沿垂直于所述镜头仓底边方向2.2的棱边方向固定有滑轨5，在滑轨5上滑动设有书托3，书托3上固定有沿对应滑轨5移动的滑块，书托3能够在底座1的顶面上水平移动；在底座1上固定有置于镜头仓2.1下方书托3，书托3用于固定待拍摄的书；书托3包括两块呈“V”形设置的托板3.1，两块托板3.1的夹角为110度，每块托板3.1通过书托夹紧器5.2连接；在书托3上固定书时，松开锁紧螺钉3.3，沿长孔3.21调整两块托板3.1之间的距离，将书脊置于两块托板3.1之间的空隙内，移动托板3.1将书脊夹住，再将书托夹紧器5.2拧紧，进而实现将书固定在书托3上的目的；由此，两块托板3.1能够实现调整，适用于夹持不同厚度的书籍。
镜头仓2.1的底部为夹角是110度的“V”形结构，光学玻璃板2.2的两个端面与镜头仓2.1的两端抵接，镜头仓2.1的顶面固定有镜头置于镜头仓2.1内且朝向光学玻璃板2.2设置的扫描头模组2.4；镜头仓2.1内固定有置于光学玻璃板2.2正上方的补光灯2.3，本实施例中的补光灯2.3为长度与光学玻璃板2.2相同的长条形LED灯，补光灯2.3作为扫描头模组2.4拍摄时的光源；扫描头驱动电机9驱动镜头仓2.1向下移动至固定于书托3上的待扫描书的位置，使光学玻璃板2.2的底边正对并插入书籍展开的书缝、光学玻璃板2.2两侧与对应的书页贴合，保证拍摄效果；当光学玻璃板2.2两侧与对应的书页贴合后补光灯2.3与扫描头模组2.4同时启动，扫描头模组2.4拍摄相反托板3.1方向页面。拍摄完成后扫描头驱动电机9驱动镜头仓2.1向上移动；本发明能够实现书页与光学玻璃板2.2良好贴合，保证所完成扫描图片的清晰度，没有阴影、扭矩等缺陷；扫描头模组2.4与镜头仓2.1之间设有减震垫2.7，能够起到缓减风扇运行过程中对扫描头模组2.4的振动作用，进一步保证扫描头模组2.4扫描画面的清晰度；由此，通过本发明能够均匀、平整、无倾斜、无阴影、高效的同时进行双面扫描书籍、册子等，达到在平板扫描仪上扫描纸张的效果。
在拍摄过程中，随着翻页的进行，书籍展开的书缝不断发生变化，为了保证光学玻璃板2.2与书籍接触扫描时，光学玻璃板2.2的底边能够始终正对且插入书籍展开的书缝内，本发明设置的书托3沿滑轨5可移动，实现自适应功能，即扫描头驱动电机9驱动镜头仓2.1向下移动与书接触过程中，在镜头仓2.1的作用下，带动书托了沿滑轨5.1移动，直至书籍展开的书缝正对光学玻璃板2.2的底边，便于光学玻璃板2.2的底边插入书籍展开的书缝内；书托3正下方有书托夹紧器5.2，用于根据书脊的厚度调整两个托板3.1之间的缝隙，保证在拍摄过程中书籍的稳定；在底座1和框架4上罩设固定有一体成形的外壳11，在底座1的外壳11上固定有触控屏6，通过操作触控屏6操控扫描，扫描后经扫描头模组2.4采集的图片实时传输到触控屏12，便于观察。
左侧托板3.1背面固定有机械臂8；机械臂8根部有无刷电机模组一8.1与8.2，电机模组一8.1通过机械臂8的根部关节8.3和履带将动力传导至上臂8.5，实现抬放机械臂操作，无刷电机模组二8.2通过机械臂8的中部关节8.4和履带将动力传导至中臂8.6，实现机械臂左右摆动操作。机械臂顶部设置了舵机8.7连接负压口8.8，控制负压口8.8左右小幅度摆动，以便贴紧页面。本发明选用的舵机8.7是一种角度伺服的驱动器，保证摆动的角度不断变化而且可控，不容易损坏书籍，使本发明也能够适用于扫描古籍文献类珍贵书籍。负压口8.8下方有连接真空泵4的吸管4.1；真空泵4通过真空泵基座4.2固定于左侧托板3.1下方，成为机械臂8吸附书页的动力源。
工作原理：初始状态为，扫描头2置于顶部，通过书托3的两块托板3.1将需要扫描的书脊通过书托夹紧器5.2进行夹持，将书籍展开后靠在对应的两块托板3.1上，书托3上的压力传感器监测夹紧时的力道，另一个监测最大的张开限位；操作触控屏6开始扫描，控制扫描头驱动电机9正转，驱动扫描头2向下移动，直至光学玻璃板2.2的底边插入书籍展开后的书缝内，光学玻璃板2.2两侧与对应的书页贴合；补光灯2.3打光，扫描头模组2.4拍摄并保存；控制扫描头驱动电机9反转，驱动扫描头2向上移动；当扫描头2上升至固定位置时，机械臂8启动，电机8.1与8.2电机启动，机械臂8顶端连接着真空泵4的负压口8.8制造负压，吸附右侧已拍摄书面，整个机械臂8向左移动，实现自动翻页，扫描头2继续上升至初始位置；按上述过程循环重复进行，实现对整本书的扫描。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (12)

1.一种自动翻页高拍机器人，其特征在于；其包括底座(1)和扫描头(2)；所述底座(1)的顶面水平移动设有书托(3)，所述底座(1)上固定有框架，在所述框架上连接有上下移动置于所述书托(3)正上方的所述扫描头(2)；
所述扫描头(2)包括镜头仓(2.1)、光学玻璃板(2.2)、补光灯(2.3)、扫描头模组(2.4)、吸光布(2.5)、减震垫(2.6)、螺母(2.7)、滑套(2.8)和镜头孔(2.9)，所述镜头仓(2.1)为倒立轴对称七边形，其顶部两相对斜面设置镜头孔(2.9)，扫描头模组(2.4)的镜头探入孔中，向斜下方拍摄，与书托(3)两平面互为平行，在所述镜头仓(2.1)内壁上半侧覆盖吸光布(2.5)，在顶部设有补光灯(2.3)，镜头仓(2.1)底部为两片光学玻璃板(2.2)，夹110度钝角形成“V”形。
2.根据权利要求1所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述镜头仓(2.1)的两侧底部分别设有斜面，两个所述斜面与所述书托(3)斜面角度相同，同侧斜面互为平行。
3.根据权利要求1所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述摄像头模组(2.4)与所述镜头仓(2.1)之间设有减震垫(2.6)。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，在所述底座(1)的顶面沿垂直于所述镜头仓(2.1)底边方向固定有滑轨(5.1)，在所述滑轨(5.1)上滑动设有底板，在所述底板上固定所述书托(3)。
5.根据权利要求4所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述书托(3)包括两块呈“V”形设置的托板(3.1)呈110度，每块所述托板(3.1)通过连接件与所述底板连接。
6.根据权利要求5所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述书托(3)左侧的下方固定有真空泵(4)，所述真空泵(4)的入气口端连接于右侧的翻页机械臂(8)顶部。
7.根据权利要求5所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述书托(3)左侧的背面固定有机械臂(8)，所述机械臂(8)动力源自固定于书托(3)上的机械臂(8)的电机模组一(8.1)和电机模组二(8.2)。
8.根据权利要求7所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述机械臂(8)的电机模组一(8.1)和电机模组二(8.2)分别控制机械臂(8)的2个关节；根部关节(8.3)和中部关节(8.4)以及4个齿轮。
9.根据权利要求7所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，根据权利要求6所述机械臂(8)顶部设有舵机(8.7)，用于控制真空泵(4)入气口，构成机械臂第3个关节。
10.根据权利要求5所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述书托(3)左侧的上方设有压力传感器，用于检测来自书籍的压力，从而检测是否有书籍和镜头仓(2.1)传导压力。
11.根据权利要求7所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述连接件上开设有相对于所述滑轨(5)平行设置的长孔，在所述长孔上穿设有端部与所述底板螺接的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的螺帽与所述连接件活动接触。
12.根据权利要求5所述的一种自动翻页高拍机器人，其特征在于，所述框架上竖直设有穿过所述镜头仓(2.1)的丝杆(7)，所述镜头仓(2.1)的内部固定有套设在所述丝杆(7)上的螺母(2.7)，所述底座(1)上固有相对于所述丝杆(7)平行设置的光轴(10)，所述镜头仓(2.1)上固定有沿所述光轴(10)上下滑动的滑套(2.8)。
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