WO2018035909A1 - 一种自动翻书装置及翻书方法 - Google Patents

Abstract

一种自动翻书装置及翻书方法，包括翻页机构（7）以及与翻页机构（7）连接的升降机构（6），升降机构（6）连接有粘页机构（3），粘页机构（3）安装在翻页机构（7）上并且能够在升降机构（6）带动下沿着翻页机构（7）移动，且粘页机构（3）上安装有位置检测装置。该装置及方法通过翻页机构（7）提供偏摆的动作，升降机构（6）为翻页机械手提供升降动作，粘页机构（3）实现提取书籍档案（9）的扫描页面并对书籍档案（9）的页面进行粘接拾取，从而进行自动翻页，并且翻页迅速且稳定，提高了翻页扫描效率，能够对所有书籍档案（9）进行翻页，使用范围广。

Description

一种自动翻书装置及翻书方法 技术领域

本发明涉及一种装置及方法，具体涉及一种自动翻书装置及翻书方法。

背景技术

现在市面上的书籍档案扫描仪大致有分为两类：一是只具备扫描功能，这类仪器体积小，价格便宜，但需要工人对扫描件进行翻页才能扫描，用时很长，不太适合大批量书籍档案的扫描工作；另一类是能具备自动翻页扫描功能，这类仪器体积相对较大，扫描速度快，但价格高昂。针对第二类，目前的扫描仪器基本采用的是压书翻页法，即将一本书平摊开，压住后书页端，通过移动压书的装置使页面自动翻到另一边，然后扫描。这样的装置和方法在翻书时最大的问题是无法保证每次压书装置的移动都能使一张书页翻过，这样在扫描过程中就会出现丢页的现象；而且该类扫描仪的扫描物件大多是成色较新的书籍，对于手写本和档案类基本无法实现自动翻书扫描的功能，并且一些较为陈旧或者珍贵类书籍档案无法扫描，因此适用范围也较窄，不适合图书、档案馆等的大量使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有书籍档案扫描时无法对所有书籍实现自动翻页，提供了一种自动翻书装置及翻书方法，该装置及方法通过翻页机构提供偏摆的动作，升降机构为翻页机械手提供升降动作，粘页机构实现提取书籍档案的扫描页面并对书籍档案的页面进行粘接拾取，从而进行自动翻页。

本发明通过下述技术方案实现：

一种自动翻书装置，包括翻页机构以及与翻页机构连接的升降机构，所述升降机构连接有粘页机构，粘页机构安装在翻页机构上并且能够在升降机构带动下沿着翻页机构移动，且粘页机构上安装有位置检测装置。对于现有的书籍档案扫描时所应用到的扫描器，其无法保证每次压书装置的移动都能使一张书页翻过，这样在扫描过程中就会出现丢页的现象，而且扫描物件大多是成色较新的书籍，对于手写本和档案类基本无法实现自动翻书扫描的功能，并且一些较为陈旧或者珍贵类书籍档案无法扫描，因此适用范围也较窄，不适合图书、档案馆等的大量使用，本方案设计的自动翻书装置，通过翻页机构提供偏摆的动作，升降机构为翻页机械手提供升降动作，粘页机构实现提取书籍档案的扫描页面并对书籍档案的页面进行粘接拾取，从而进行自动翻页，并且翻页迅速且稳定，能够对所有书籍档案都能够进行翻页，其使用范围广，尤其适合图书、档案馆等的大量书籍档案存储场所。

翻页机构包括翻页臂、动力源和门架铰链座，翻页臂呈凵型，粘页机构设置在翻页臂内侧并与翻页臂连接，且粘页机构能够沿着翻页臂的内侧移动，门架铰链座对称设置在翻页臂的内侧并与翻页臂的内壁连接，翻页臂和动力源之间设置有推动杆，推动杆同时与翻页臂和动力源连接，且动力源启动后能够使得推动杆推动翻页臂绕着与门架铰链座的连接处转动。设置的翻页臂是用于对书籍整体翻页，同时也是对翻页机构的部件作为支撑结构。动力源可以采用多种动力机构，如电机、丝杆、气缸或者液压缸等，其通过推动杆推动翻页臂转动，并且结合升降机构能够适应不同书籍，扩大了使用范围，在翻页臂的升降过程中通过传感器自动检测书籍档案的形状来自动调整翻书时的升降高度，从而实现完全无人工干预的适应不同书籍档案形状的自动书籍翻页，完成扫描，扫描时不需要根据书籍的不同更换不同的承书台，有利于多种不同形状书籍的扫描，同时将自动翻书扫描仪的效率发挥到最大化。

翻页臂上安装有导向机构，导向机构包括直线导轨，直线导轨固定在翻页臂的对称内壁面上，在直线导轨上安装有滑块，且滑块能够沿着直线导轨的壁面移动，粘页机构的端头分别与滑块连接，粘页机构能够随着滑块在直线导轨上移动。导向机构是对粘页机构移动过程进行导向，使得其移动轨迹始终保持在同一直线上，防止出现移动不平稳的现象，避免造成翻书时不能进行精确翻页，通过将粘页机构的两端与滑块进行连接，在粘页机构被与长同步带固定的皮带连接座拉动时，滑块能够沿着直线导轨移动，从而限定了粘页机构移动的平稳和顺畅性，并且粘页机构的两端能够保持同步运动，使得始终将粘页机构与翻页臂的立板保持在垂直状态。

升降机构包括电机和传动杆，电机固定在翻页臂的底面上，传动杆的外壁上依次套合有三个同步带轮，且同步带轮均与传动杆固定，同步带轮和电机之间设置有短同步带，且短同步带同时与电机和其中一个同步带轮连接，另外两个同步带轮分别固定在传动杆的两端，并且在该两个同步带轮上分别套有长同步带，长同步带与位于翻页机构的导向轮连接，在长同步带上设置有皮带连接座，长同步带穿过皮带连接座并与皮带连接座固定，皮带连接座与粘页机构连接，并且皮带连接座能够随着长同步带移动。在升降机构中的传动杆的外壁同时还套合有两个轴承座，轴承座设置在固定在传动杆的两端的同步带轮之间，且在轴承座中设置有轴承，传动杆穿过轴承并且能够在轴承座中转动，轴承座固定在翻页臂的底面上，使得整个传动机构能够固定在翻页臂上，升降机构中的同步带轮使得电机的转动通过同步带传动到粘页机构，并且粘页机构和皮带连接座之间设置有连接板，且连接板同时与粘页机构和皮带连接座连接，从而使得粘页机构的移动与长同步带一致。

本方案还设置了龙门架和底座，龙门架呈冂型，龙门架的底端固定在底座上，在底座上 设置有两个长条通孔，长条通孔设置在龙门架之间，翻页臂的两端分别穿过其中一个长条通孔并且能够在长条通孔中移动，门架铰链座固定在底座上，长同步带穿过长条通孔，粘页机构设置在底座上方。龙门架和底座是作为整个装置的框架，用于提供支撑，保证工作时的稳定性，同时各个部件需要对应地穿过底座或者镶嵌在龙门架的侧壁上，使得结构紧凑而且安全性更高。

底座上设置有工装台，工装台设置在长条通孔之间，工装台设置在粘页机构的正下方，工装台由两块承书板构成，在每块承书板的表面中间均沿着其竖向设置有安装槽，安装槽中均设置有若干对传感器。将设置在安装槽中的传感器进行编号，由于承书板是对称设置，设置在其中的传感器都是成对后对称设置，将待扫描书籍档案放置在工装台后，从最下方往上有部分传感器被遮挡，其信号也被遮住无法传递，而最接近书页端部的传感器发出的信号被收集，此传感器位置即为书籍档案的宽度，从而便于对翻页时下降的精确度进行控制。

粘页机构包括页面拾取装置，位置检测装置安装在页面拾取装置上，在页面拾取装置的两端均设置有安装板，安装板分别与对应的滑块连接，在安装板中均设置有定位块和旋转电机，旋转电机与定位块连接，页面拾取装置与定位块连接，在旋转电机的带动下页面拾取装置能够绕着其中心线转动。页面拾取装置本身的现有结构，其用于对书籍档案的页面进行粘接拾取，从而不会出现漏页的现象，定位块是将页面拾取装置的两端进行定位连接，从而页面拾取装置在转动时只绕着其中心线转动，不会晃动。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：该装置及方法通过翻页机构提供偏摆的动作，升降机构为翻页机械手提供升降动作，粘页机构实现提取书籍档案的扫描页面并对书籍档案的页面进行粘接拾取，从而进行自动翻页，并且翻页迅速且稳定，能够对所有书籍档案都能够进行翻页，其使用范围广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为粘页机构的结构示意图；

图3为升降机构的结构示意图；

图4为翻页机构的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-龙门架，2-旋转电机，3-粘页机构，3-1-定位块，3-2-页面拾取装置，3-3-安装板，4- 长条通孔，5-底座，6-升降机构，6-1-皮带连接座，6-2-长同步带，6-3-电机，6-4-传动杆，6-5-连接板，6-6-短同步带，7-翻页机构，7-1-门架铰链座，7-2-翻页臂，7-3-动力源，7-4-推动杆，8-工装台，9-书籍档案，10-压力传感器，11-传感器，12-扫描装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图4所示，一种自动翻书装置，包括龙门架1和底座5，龙门架1呈冂型，龙门架1的底端固定在底座5上，在底座5上设置有两个长条通孔4，长条通孔4设置在龙门架1之间，翻页机构7与升降机构6连接，翻页机构7包括翻页臂7-2、动力源7-3和门架铰链座7-1，翻页臂7-2呈凵型，粘页机构3设置在翻页臂7-2内侧并与翻页臂7-2连接，且粘页机构3能够沿着翻页臂7-2的内侧移动，门架铰链座7-1对称设置在翻页臂7-2的内侧并与翻页臂7-2的内壁连接，翻页臂7-2和动力源7-3之间设置有推动杆7-4，推动杆7-4同时与翻页臂7-2和动力源连接，且动力源7-3启动后能够使得推动杆7-4推动翻页臂7-2绕着与门架铰链座7-1的连接处转动；翻页臂7-2上安装有导向机构，导向机构包括直线导轨，直线导轨固定在翻页臂的对称内壁面上，在直线导轨上安装有滑块，且滑块能够沿着直线导轨的壁面移动，在升降机构6连接有粘页机构3，粘页机构3安装在翻页机构7上，粘页机构3包括页面拾取装置3-2，位置检测装置安装在页面拾取装置上，在页面拾取装置3-2的两端均设置有安装板3-3，安装板3-3分别与对应的滑块连接，在安装板3-3中均设置有定位块3-1和旋转电机2，旋转电机2与定位块3-1连接，页面拾取装置3-2与定位块3-1连接，在旋转电机2的带动下页面拾取装置3-2能够其中心线转动。位置检测装置包括两组传感器，一组为探测页面位置的传感器11，另一组为检测压力的压力传感器10。在页面拾取装置3-2的两端均设置有定位块3-1，且定位块3-1分别与对应的滑块连接。翻页臂7-2的两端分别穿过其中一个长条通孔4并且能够在长条通孔4中移动，门架铰链座7-1固定在底座5上，长同步带6-2穿过长条通孔4，粘页机构3设置在底座5上方，门架铰链座7-1是将整个翻页机构7能够固定在底座5上，在翻转时有支撑点。

其中升降机构6包括电机6-3和传动杆6-4，电机6-3固定在翻页臂7-2的底面上，传动杆6-4的外壁上依次套合有三个同步带轮，且同步带轮均与传动杆6-4固定，同步带轮和电机之间设置有短同步带6-6，且短同步带6-6同时与电机和其中一个同步带轮连接，另外两 个同步带轮分别固定在传动杆6-4的两端，并且在该两个同步带轮上分别套有长同步带6-2，长同步带6-2与位于翻页臂7-2上的导向轮连接，在长同步带6-2上设置有皮带连接座6-1，长同步带6-2穿过皮带连接座6-1并与皮带连接座6-1固定，皮带连接座6-1与粘页机构3连接，并且皮带连接座6-1能够随着长同步带6-2移动。传动杆6-4通过轴承座与翻页臂7-2固定，但是传动杆6-4自身能够在轴承座中转动，长同步带6-2的数量为两条，其沿着翻页臂7-2的外壁对称设置，使得翻书时能够两端同时动作，既提高运动的连贯性和效率，同时平稳性也更高，皮带连接座6-1与连接板6-5连接，而连接板6-5是与粘页机构3连接，翻页臂7-2提供偏摆的动作，粘页机构3作为翻页机械手，升降机构为翻页机械手提供升降动作，翻页机械手实现提取书籍档案的扫描页面。在整体结构中翻页臂和龙门架为基础框架，成门框形，动力源安装在底座5的下端，在动力源的带动下，翻页臂7-2可以进行偏摆的动作；升降机构6通过螺钉固定安装在翻页臂的面上；翻页机械手为一长方体的结构，在其上面安装有粘取书页的结构，通过该结构对书籍档案的页面进行粘接拾取，在翻页机械手的两端设置有和升降机构连接的定位块，通过螺钉紧固将翻页机械手固定在升降机构6的中间，形成完整的翻书装置。

一种自动翻书方法，包括这些步骤：首先整套装置初始化后各个结构处在最初的位置，其初始位置为：翻页臂处于书籍档案封面的一侧，升降机构将翻页机械手升至最高处，翻页机械手的页面拾取装置面与翻页臂立柱面保持平行，书籍档案9呈打开状放置在工装台8上，仪器自动进行翻书扫描的前期准备工作，前期准备工作包括书籍档案形状的检测、厚度检测、书页分离工序、翻书页面位置的确定等，完成前期准备工作后，翻页臂7-2先偏摆至书籍档案工装台8的中心线位置，然后翻页机械手在升降机构的带动下下降到书籍档案的页面位置，页面位置的确定由翻页机械手上的传感器通过检测后将数据传输到升降机构的电机中。到达页面位置后，将升降机构6状态锁定，翻页臂7-2开始偏摆，使翻页机械手的拾取机构与扫描页面粘接，通过压力传感器10的检测确定翻页臂7-2的偏摆位置；解除降机构6的锁定，解除降机构6带动翻页机械手的拾取机构向下降1～3cm，同时翻页机械手逆时针旋转15°，并重新锁定降机构6的位置，实现将待扫描页面搓动卷曲，与下一纸张脱离；接下来翻页臂7-2反方向偏摆，使粘接好的扫描页面跟随翻页臂的运动进行翻页，当页面翻过放置工装台8的中心线后，翻页机械手上的旋转电机2开始动作，使页面拾取装置3-2和页面慢慢脱离，页面在自重下翻至另一边，升降机构6在翻页机械手旋转电机2运动后延时运动，将翻页机械手升高，然后翻页臂再反向运动至初始位置，同时扫描装置12开始动作。当扫描完成后，翻页臂又开始偏摆带动翻页机械手运动，重复上述的过程，一直到书籍 档案所有页面扫描完成后，所有结构又回到初始位置，结束整个自动扫描工作。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种自动翻书装置，其特征在于，包括翻页机构(7)以及与翻页机构(7)连接的升降机构(6)，所述升降机构(6)连接有粘页机构(3)，粘页机构(3)安装在翻页机构(7)上，并且粘页机构(3)能够在升降机构(6)带动下沿着翻页机构(7)移动，且粘页机构(6)上安装有位置检测装置。
2. 根据权利要求1所述的一种自动翻书装置，其特征在于，所述翻页机构(7)包括翻页臂(7-2)、动力源(7-3)和门架铰链座(7-1)，翻页臂(7-2)呈凵型，粘页机构(3)设置在翻页臂(7-2)内侧并与翻页臂(7-2)连接，且粘页机构(3)能够沿着翻页臂(7-2)的内侧移动，门架铰链座(7-1)对称设置在翻页臂(7-2)的内侧并与翻页臂(7-2)的内壁连接，翻页臂(7-2)和动力源(7-3)之间设置有推动杆(7-4)，推动杆(7-4)同时与翻页臂(7-2)和动力源连接，且动力源(7-3)启动后能够使得推动杆(7-4)推动翻页臂(7-2)绕着与门架铰链座(7-1)的连接处转动。
3. 根据权利要求2所述的一种自动翻书装置，其特征在于，所述翻页臂(7-2)上安装有导向机构，导向机构包括直线导轨，直线导轨固定在翻页臂的对称内壁面上，在直线导轨上安装有滑块，且滑块能够沿着直线导轨的壁面移动，粘页机构(3)的端头分别与滑块连接，粘页机构(3)能够随着滑块在直线导轨上移动。
4. 根据权利要求2所述的一种自动翻书装置，其特征在于，所述升降机构(6)包括电机(6-3)和传动杆(6-4)，电机(6-3)固定在翻页臂(7-2)的底面上，传动杆(6-4)的外壁上依次套合有三个同步带轮，且同步带轮均与传动杆(6-4)固定，同步带轮和电机之间设置有短同步带(6-6)，且短同步带(6-6)同时与电机和其中一个同步带轮连接，另外两个同步带轮分别固定在传动杆(6-4)的两端，并且在该两个同步带轮上分别套有长同步带(6-2)，长同步带(6-2)与位于翻页臂(7-2)上的导向轮连接，在长同步带(6-2)上设置有皮带连接座(6-1)，长同步带(6-2)穿过皮带连接座(6-1)并与皮带连接座(6-1)固定，皮带连接座(6-1)与粘页机构(3)连接，并且皮带连接座(6-1)能够随着长同步带(6-2)移动。
5. 根据权利要求4所述的一种自动翻书装置，其特征在于，还包括龙门架(1)和底座(5)，龙门架(1)呈冂型，龙门架(1)的底端固定在底座(5)上，在底座(5)上设置有两个长条通孔(4)，长条通孔(4)设置在龙门架(1)之间，翻页臂(7-2)的两端分别穿过其中一个长条通孔(4)并且能够在长条通孔(4)中移动，门架铰链座(7-1)固定在底座(5)上，长同步带(6-2)穿过长条通孔(4)，粘页机构(3)设置在底座(5)上方。
6. 根据权利要求5所述的一种自动翻书装置，其特征在于，所述底座(5)上设置有工装台 (8)，工装台(8)设置在长条通孔(4)之间，工装台(8)设置在粘页机构(3)的正下方，工装台(8)由两块承书板构成，在每块承书板的表面中间均沿着其竖向设置有安装槽，安装槽中均设置有若干对传感器。
7. 根据权利要求3所述的一种自动翻书装置，其特征在于，所述粘页机构(3)包括页面拾取装置(3-2)，位置检测装置安装在页面拾取装置上，在页面拾取装置(3-2)的两端均设置有安装板(3-3)，安装板(3-3)分别与对应的滑块连接，在安装板(3-3)中均设置有定位块(3-1)和旋转电机(2)，旋转电机(2)与定位块(3-1)连接，页面拾取装置(3-2)与定位块(3-1)连接，在旋转电机(2)的带动下页面拾取装置(3-2)能够绕着其中心线转动。
8. 一种自动翻书方法，其特征在于，包括以下步骤：

   (1)首先整套装置初始化后各个结构处在最初的位置；

   (2)将书籍档案(9)呈打开状放置在工装台(8)上，仪器自动进行翻书扫描的前期准备工作，翻页臂(7-2)先偏摆至书籍档案工装台(8)的中心线位置，然后翻页机械手在升降机构的带动下下降到书籍档案的页面位置；

   (3)到达页面位置后，将升降机构(6)状态锁定，翻页臂(7-2)开始偏摆，使翻页机械手的拾取机构与扫描页面粘接，通过压力传感器(10)的检测确定翻页臂(7-2)的偏摆位置；

   (4)解除降机构(6)的锁定，降机构(6)带动翻页机械手的拾取机构向下降1～3cm，同时翻页机械手逆时针旋转15°，并重新锁定降机构(6)的位置，实现将待扫描页面搓动卷曲，与下一纸张脱离；

   (5)再将翻页臂(7-2)反方向偏摆，使粘接好的扫描页面跟随翻页臂的运动进行翻页，当页面翻过放置工装台(8)的中心线后，翻页机械手上的旋转电机(2)开始动作，使页面拾取装置(3-2)和页面慢慢脱离，页面在自重下翻至另一边，升降机构(6)在翻页机械手旋转电机(2)运动后延时运动，将翻页机械手升高，然后翻页臂再反向运动至初始位置，同时扫描装置(12)开始动作进行扫描；

   (6)当扫描完成后，翻页臂又开始偏摆带动翻页机械手运动，重复上述的过程，一直到书籍档案所有页面扫描完成后，所有结构又回到初始位置，结束整个自动扫描程序。

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