一种打印作业自动化存储和取件系统及其使用方法

一种打印作业自动化存储和取件系统及其使用方法
1.技术领域
2.本发明涉及打印作业自动存取装置的技术领域，尤其涉及能够对接现有中大型a3/a4打印机，并将打印完成的作业进行自动化存储和取件的系统。
3.

背景技术：

4.随着人力成本的提高，各行各业都面临着减员增效，现代自动化与信息化技术的发展也使得原本难以实现自动化的场景成为可能。目前在学校文印室里，打印任务量大、打印提交人员分散、打印作业必须分开存放，并且对打印作业需要暂时存储。尤其是在学期快结束那段时间，打印需求大，导致作业量巨大，对于管理工作提出了很高的要求。主流的方式是安排更多的人员来进行值守，大大提高了人力成本。同时打印者对于何时能够打印成功，也不知情，导致打印效率低。
5.

技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决如何将打印好的a3/a4纸张作业从打印机终端到存储柜的全流程自动存储和取件问题。采用该自动打印和存储系统不单单可以实现打印过程的全流程自动化，还可以实现打印作业存储的自动化。在不需要配备打印室人员的情况下，实现打印作业的提交、暂存、取件等功能。
7.一种打印作业自动化存储和取件系统，包括：用于提交打印任务和统计打印任务的打印任务提交和统计软件系统；用于执行打印任务的；用于完成三坐标自动输送机械的打印机托盘对接机械系统；用于执行打印暂停和重新提取的打印作业暂存和提取存储柜系统；用于控制三坐标自动输送机械系统的坐标轴运动控制系统。
8.基于本发明的打印作业自动化存储和取件系统的使用方法，包括如下步骤：1）用户通过打印任务提交软件提交打印作业，若在5秒时间之内没有其它打印任务提交，且该用户提交的打印任务为默认优先级，则将该打印任务作业按提交时间顺序插入到位于服务器端的打印作业队列中；同时，该打印作业任务被同时插入服务器端数据库预留的数据表中，此时该打印作业任务状态被标记为“waiting”正在等待打印，用户打印软件界面的任务状态也会同步将数据库中该数据表的字段以状态指示灯的形式展示；2）该打印任务提交软件采用客户端
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服务器模式的配置方式，不同用户提交的打印作业任务首先将被上传到云服务器pc端，再由该服务器软件端进行统一调度，因为只有一台打印机，所以根据步骤1）的打印任务队列依次取出待打印作业；由于该云服务器pc端适配安装了打印机的驱动，通过将云服务器pc端的打印作业任务直接下发到打印机驱动打
印机打印作业；3）打印作业任务通过步骤2）被下发到打印机，打印机在开始打印作业任务之前，确认没有正在打印的作业，检查打印机自身状态是否正常，有无卡纸，墨盒余量是否可用，是否有足够可用的纸张用于打印，若某项出现异常，则标记云服务器pc端共享数据库指定数据表的“printer_status”字段，并通知管理员及时处理异常；4）若打印机自身状态无问题，则进一步通过接近开关检查三坐标和打印机之间的相对空间位置关系是否正确，若接近开关处于未触发状态，同理标记步骤3）中指定数据表的“printer_status”字段，同时通知管理员及时处理异常；5）当打印机顺利完成打印任务时，软件将会检测三坐标自动输送机械装置是否可用，若三坐标自动输送装置处于可用状态，便准备开始自动运输打印作业纸张；6）在准备自动运输打印作业纸张之前，作业存储系统软件将会根据现有存储柜可用箱体按照一定规则挑选可用箱体，并将其对应的三坐标自动输送路径以命令流的形式逐一发送到三坐标运动控制系统；若三坐标自动运输过程完全正常，打印作业纸张将会被存储到存储柜的某个箱体中；7）以上步骤完成且未产生任何非正常情况，则位于云服务器pc端软件将会向打印作业提交者发送一个取件码和一个生成的取件二维码；若以上步骤存在故障报警，则该作业任务状态被标记为“failure”；此时安装于存储柜上方的三色led状态指示灯将变成红色，同时云服务器pc端系统软件将会向管理员发送故障信息，以提示管理员及时处理；8）用户通过安装于存储柜上的触摸屏，输入取件码，或者通过安装于存储柜触摸屏下方的二维码扫描组件扫描取件二维码，此时存储柜将会自动打开用户存储作业的箱体，用户取出作业纸张，关闭存储柜箱体门，取件结束；至此，作业任务提交、作业打印、自动输送存储、取件过程完成；若需要再次打印，只需重复以上过程即可。
9.本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：1、本发明不仅可以实现打印过程的全流程自动化，还可以实现打印作业存储的自动化。在不需要配备打印室人员的情况下，实现打印作业的提交、暂存、取件等功能。配备该自动存储和取件系统的地方只需要在打印机没有打印纸张或者墨盒没有的情况下及时添加即可，节省了管理打印任务的人员配置，并且能够及时根据打印作业的不同属性优先或滞后处理作业任务，并能够存储在不同的存储柜箱子里，综合了作业分离和用户取件两大功能特点，能够满足a3/a4纸张打印作业的自动化存储及装订需求。
10.2、本发明采用独特设计定制的存储柜、三坐标运输移动装置和针对打印机型号定制的旋转托盘来实现自动运输和存储，并通过电脑端的云打印软件实现打印任务的自动分配。该系统可应用在诸如学校文印室这种打印任务量大、打印提交人员分散、并且需要暂存的场合。应用该系统提供的打印软件接口，不仅能够实现打印提交人员足不出户进行打印作业，而且能够实现作业任务向存储柜的自动输送和临时存储，在打印作业发起人需要取用的时候，能够通过存储柜的触摸屏接口，按照系统提供的作业唯一取件码或二维码准确无误的取走自己的打印作业任务。该系统的应用不仅能够提高打印作业发起人的效率，节省了打印作业发起人可能存在的文印室等待时间，而且不需要在文印室单独设立一个打印任务处理员，也减少了诸如学校这种场景的人员配置。
11.3、本发明可对接现有打印装订一体机，并且在不破坏原有打印机托盘的情况下，
实现打印机与自动存储和取件系统的对接。
12.4、本发明针对旋转托盘的托杆需要较大的锁紧力才能平衡，考虑到安装空间有限的问题，采用带涡轮蜗杆箱的步进电机，这样既能节省安装空间，又实现了自锁，还节省了普通步进电机锁紧扭矩不足的问题；5、本发明的两根l型非对称角铝支架的挡边距离比a4纸长边长度多约10mm，防止l型刮片在运输纸张过程中，由于边部距离太小而卡住，造成纸张翘起，并且该角铝支架的支撑边粘贴有玻璃，以减少纸张输送过程的阻力。
13.附图说明
14.图1是本发明的硬件组成结构图。
15.图2是本发明三坐标传送装置的结构示意图。
16.图3是本发明打印机旋转托盘对接装置示意图。
17.图4为本发明自动输送装置输送作业软件流程图。
18.具体实施方式
19.下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：一种打印作业自动化存储和取件系统，包括：用于提交打印任务和统计打印任务的打印任务提交和统计软件系统；用于执行打印任务的；用于完成三坐标自动输送机械的打印机托盘对接机械系统；用于执行打印暂停和重新提取的打印作业暂存和提取存储柜系统；用于控制三坐标自动输送机械系统的坐标轴运动控制系统。
20.本发明的打印任务提交和统计软件系统包含用户权限管理功能，系统初始情况下会预留一个超级管理员权限，用户名为superadmin，该超级管理员用户名不可修改，首次登录时提供默认初始密码，登录该账号，用于查看并使用打印任务提交软件系统的所有功能，并完成打印任务统计。
21.本发明的打印任务提交和统计软件系统包含用户认证子模块，该子模块用于识别不同用户以区分打印作业来源，并用来确定打印作业存储柜取件码的发送目的方；所述打印任务提交和统计软件系统还包含打印作业调度和管理模块，对于多用户同时提交的打印作业，能够在不使用打印机任务队列的基础上，实现打印作业任务的分时调度，并依据打印任务的部分属性合理分配各打印任务的优先级；所述打印任务提交和统计软件系统还包含有新用户注册、用户管理、用户打印作业查询和统计功能，管理员使用超级管理员账号可登录系统，查看和统计所有用户不同时间段的所有打印作业信息，包括作业提交时间，作业完成情况，作业属性：如作业名称、打印耗费时间、打印耗费的纸张数目、打印作业使用的纸张类型；所述打印任务提交和统计软件系统利用超级管理员权限至少能够修改普通用户的打印权限、打印优先级、作业纸张使用类型权限、作业打印纸张数限制；配合超级管理员
权限，管理员定期查看所有用户打印作业情况，并根据用户等级、用户最近打印作业情况设置用户打印机使用优先级，以解决和区分打印任务的紧急情况。
22.本发明的打印任务提交和统计软件系统默认情况下为不同打印任务设置了一个较低的优先级，优先级等级分为l3、l2、l1、l0，其中l0的优先级最高，l3的优先级最低，对于打印作业任务提交时间节点在5秒时间误差范围内的打印任务，打印机将默认优先打印高优先级的任务，其他时间差节点内的打印任务将被组织到一个顺序打印时间队列中，顺序打印；系统默认用户在不设置打印任务优先级时为l3。
23.本发明的三坐标自动输送机械系统包括三个模块化定制的直线滑台及纸张作业传送支架，四个运动自由度采用步进电机传动，并独立实现正反向运行；所述三坐标自动输送机械系统包含有至少3个独立运动的坐标轴，其中沿着存储柜箱体门的轴方向被定义为x轴，地面垂直于x轴的直线运动轴被定义为y轴，竖直移动轴定义为z轴；所述三坐标自动输送机械系统还包含有一个纸张作业传送轴，定义为t轴；所述三坐标自动输送机械系统中的t运动轴主体结构采用国标角铝型材制作，其中中间角铝型材上安装纸张推动输送带及推块结构，两侧角铝型材对称放置，角铝平面底部与推块底面处于同一水平标高；所述三坐标自动输送机械系统，其t轴主体结构中，两侧角铝型材的内挡边的宽度比标准a4纸的长边多10
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15mm，防止纸张重叠后不整齐的现象导致在传送过程中卡在角铝型材的边部上；所述三坐标自动输送机械系统，在x、y、z三个主运动输送轴分别在轴的一侧装有限位开关。
24.本发明的打印机托盘对接机械系统包括一个涡轮蜗杆步进电机驱动的摆动轴、两个角铝纸张托盘支架、一个弧形铝板限位触发器、两个槽铝电机轴安装支座，角铝纸张托盘绕步进电机轴做210
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摆动；两个角铝纸张托盘支架上的两个角铝之间的距离和角铝平面的宽度要足以保证a3/a4纸张平铺在上面时两个角铝对于平铺纸张的对称性；在角铝靠近转轴处粘粘有一段与角铝等宽的亚克力；所述打印机托盘对接机械系统采用涡轮蜗杆减速步进电机来驱动摆动轴。
25.本发明的打印作业暂存和提取存储柜系统包含有一个用于取件交互的触摸屏、一个二维码扫描组件、一套电磁锁控制电路板、一个14箱存储柜；其中触摸屏和二维码扫描组件分别用于输入取件码取或扫描系统发送给用户的二维码取作业纸张；电磁锁控制电路板负责箱体柜门的自动打开控制；所述14箱存储柜呈2列7行布置，其中最上面的1行存储柜裸高为半米，用于放置自动存储系统的控制电脑、三坐标运动控制电路板；下面的2列6行箱体用于作业纸张的存储；用于存储作业的12箱特征是：后部为便于三坐标作业输送机械系统将作业纸张存入存储柜的镂空设计；每个存储箱的底部平铺有一块光滑的玻璃。
26.本发明的坐标轴运动控制系统包括上位机pc端的控制命令流逻辑处理软件、下位机单片机六轴控制及io输入输出模块和分时复用的继电器
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步进电机驱动器电路模块，所述坐标轴运动控制系统采用分时复用的控制方式，下位机单片机六轴控制及io模块，搭配继电器电路，实现由一个步进电机驱动器分时控制六个运动步进电机的方式；所述纸张作业传送支架两侧各安装有一个用于调整位置的接近开关，同时打印机
相配合面的指定位置也安装有铁磁性检测标志，接近开关和配套的铁磁性检测标志用于确保三坐标和打印机处于正确的相对空间位置关系，以确保打印机改造托盘和三坐标托盘之间无缝对接时的位置关系。
27.本发明的存储柜在右侧边部安装有三色led状态指示灯，用于指示该存储和取件系统可能发生的三坐标运输故障、打印机状态报警故障、存储柜故障；在系统开机初始化运行自检程序时，若初始化正常，则led指示灯为绿色，若初始化异常，则为红色；基于本发明的打印作业自动化存储和取件系统的使用方法，包括如下步骤：1）用户通过打印任务提交软件提交打印作业，若在5秒时间之内没有其它打印任务提交，且该用户提交的打印任务为默认优先级，则将该打印任务作业按提交时间顺序插入到位于服务器端的打印作业队列中；同时，该打印作业任务被同时插入服务器端数据库预留的数据表中，此时该打印作业任务状态被标记为“waiting”正在等待打印，用户打印软件界面的任务状态也会同步将数据库中该数据表的字段以状态指示灯的形式展示；2）该打印任务提交软件采用客户端
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服务器模式的配置方式，不同用户提交的打印作业任务首先将被上传到云服务器pc端，再由该服务器软件端进行统一调度，因为只有一台打印机，所以根据步骤1）的打印任务队列依次取出待打印作业；由于该云服务器pc端适配安装了打印机的驱动，通过将云服务器pc端的打印作业任务直接下发到打印机驱动打印机打印作业；3）打印作业任务通过步骤2）被下发到打印机，打印机在开始打印作业任务之前，确认没有正在打印的作业，检查打印机自身状态是否正常，有无卡纸，墨盒余量是否可用，是否有足够可用的纸张用于打印，若某项出现异常，则标记云服务器pc端共享数据库指定数据表的“printer_status”字段，并通知管理员及时处理异常；4）若打印机自身状态无问题，则进一步通过接近开关检查三坐标和打印机之间的相对空间位置关系是否正确，若接近开关处于未触发状态，同理标记步骤3）中指定数据表的“printer_status”字段，同时通知管理员及时处理异常；5）当打印机顺利完成打印任务时，软件将会检测三坐标自动输送机械装置是否可用，若三坐标自动输送装置处于可用状态，便准备开始自动运输打印作业纸张；6）在准备自动运输打印作业纸张之前，作业存储系统软件将会根据现有存储柜可用箱体按照一定规则挑选可用箱体，并将其对应的三坐标自动输送路径以命令流的形式逐一发送到三坐标运动控制系统；若三坐标自动运输过程完全正常，打印作业纸张将会被存储到存储柜的某个箱体中；7）以上步骤完成且未产生任何非正常情况，则位于云服务器pc端软件将会向打印作业提交者发送一个取件码和一个生成的取件二维码；若以上步骤存在故障报警，则该作业任务状态被标记为“failure”；此时安装于存储柜上方的三色led状态指示灯将变成红色，同时云服务器pc端系统软件将会向管理员发送故障信息，以提示管理员及时处理；8）用户通过安装于存储柜上的触摸屏，输入取件码，或者通过安装于存储柜触摸屏下方的二维码扫描组件扫描取件二维码，此时存储柜将会自动打开用户存储作业的箱体，用户取出作业纸张，关闭存储柜箱体门，取件结束；至此，作业任务提交、作业打印、自动输送存储、取件过程完成；若需要再次打印，只需重复以上过程即可。
28.如图1所示，一种打印作业自动化存储和取件系统，包括存储柜箱体1、三坐标运动
平台2、打印装订一体机3、纸张传送平台4、旋转对接托盘5、打印机在位检测接近开关6、打印机铁磁性检测元件7、数据库及控制服务器8、六轴控制器及继电器模块组9、步进电机驱动器10、输入式取件触摸屏11、二维码扫码取件模块12；数据库及控制服务器上安装有用于控制整个自动输送平台装置的软件和交互数据库；六轴控制器为标准模块，为了增加其可靠性，采用继电器模块与六轴控制器相连，与步进电机驱动器10配套实现一通道顺序控制多个步进电机，实现顺序伪六轴控制，大大降低驱动器故障率导致的系统稳定性的下降；打印机在位检测接近开关6通过l型薄铁片安装在标准铝型材上，与安装在打印装订一体机3出纸口侧边下方安装的所述铁磁性检测元件7配合，实现打印机与三坐标输送平台的相对位置关系的检测，以防止打印机移位造成位置偏移而导致纸张掉落，或输送平台与打印机旋转对接托盘5发生干涉碰撞导致严重故障。取件采用输入式取件触摸屏11和二维码扫码取件模块12两种方式取件，用户可根据需要自行选择一种取件方式，以方便用户进行取件操作。
29.如图2所示，为三坐标传送装置部分，包括两根l型非对称角铝支架13，安装于硬型同步带上的l型刮片14，驱动同步带齿轮15，边部转折被动同步带齿轮16，硬型开口同步带17，中部两个转折用被动同步光面轮18；两根l型非对称角铝支架13的挡边距离比a4纸长边长度多约10mm，防止l型刮片在运输纸张过程中，由于边部距离太小而卡住，造成纸张翘起，并且该角铝支架13的支撑边粘贴有玻璃，以减少纸张输送过程的阻力；所述同步带选择较硬型的硬质橡胶材料，以防止所述安装于硬型同步带上的l型刮片14在推纸张时倾倒；所述中部两个转折用被动同步光面轮18的距离要小于所述驱动同步带齿轮15的半径，以增大包角，防止输送纸张时的爬齿和打滑现象。
30.如图3所示，为打印机旋转托盘对接装置部分，包括带涡轮蜗杆箱的步进电机19，两根托杆20，两个槽铝安装挡边支架21，托杆连接块22，圆柱通孔联轴器23；需要说明的是，由于a3纸张的长边长度较大，当纸张超过一定张数时，由于a3纸张重心靠后，旋转托盘的托杆需要较大的锁紧力才能平衡，考虑到安装空间有限的问题，采用带涡轮蜗杆箱的步进电机，这样既能节省安装空间，又实现了自锁，还节省了普通步进电机锁紧扭矩不足的问题；采用所述圆柱通孔联轴器23将驱动轴与输出光杆连接起来，通过压紧螺丝调节锁紧力，可以避免当自动输送装置故障时，若平台与旋转托盘干涉，与打印机本体相连接的旋转托盘损坏，因为此时过载会使得联轴器与光杆连接部分空转打滑，从而保护了托盘和打印一体机本体不会被外力损坏。
31.如图4所示，一种基于三坐标的打印作业自动化存储和取件系统，包括如下步骤：1）用户通过安装于各工作用电脑的桌面打印软件下发打印任务，当用户点击提交打印任按钮时，系统软件自动检测存储柜有无空箱体可用，若无空箱体可用，则通知打印用户无可用箱体，并通知相应用户及时取件，同时通知系统维护管理员及时清理箱子；2）若有箱体可用，则用户提交的打印作业将会被送到与打印机直接相连的服务器里进行调度，此服务器安装有打印机配套驱动，并布置了一整套用于自动输送平台运输交互、打印任务队列调度的软件。此打印作业将会根据优先级被插入到数据库和打印机队列中，当打印机空闲时，软件首先检测打印机各项状态是否正常，如纸张是否充足、是否有纸张可用、打印机墨盒是否可用、打印机在位状态是否正常、是否出现卡纸等其它报警故障，若无故障，则根据打印队列调度作业进行打印，若有故障，则标记数据库相关字段，并抛出
报警信息，通知管理员前来处理，并通知用户打印失败；3）打印机顺利打印完成用户提交的作业，此时作业纸张在打印机旋转托盘上已准备好并摆放整齐了。此时软件会判断平台是否就绪，若平台就绪，则软件下发运输打印纸张到指定箱子的命令，自动输送系统开始将打印作业纸张送到箱子里保存；4）若步骤3输送纸张到箱子里完全正常，此时数据库指定标记字段会置为三坐标运输完成，则软件通过微信平台发送取件码和二维码，提示用户及时取件；5）用户收到取件码后，应及时在24小时之内前往存储柜取件，该系统设置了输入取件码式取件和扫码二维码取件两种方式，用户可自行选择取件方式。当用户完成取件后，应关闭取件箱，此时数据库取件记录被消除，同时一条历史数据记录被插入，以利于跟踪统计。