专利名称：自动翻书机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种自动翻书机，用于图书扫描设备技术和助残领域。
背景技术：
目前人们使用扫描仪扫描书本，通常需要手翻ー页，扫描ー页，这样占用人力而且效率低下。在助残设备领域，目前有一些通过光学识别技术实现的自动读书机，需要实现自动翻书的功能。为解决以上这些问题，需要一种能自动实现翻书的装置。经文献检索发现，中国专利申请号200410017691. 2，该专利技术公开了一种自动读书机器人，主要由机身、两个数码相机，一个扬声器、一台エ控机和自动翻页机构组成。其中，翻页机构由搓书探头、两个电机、螺旋导轨、翻书探头和两个变速齿轮组组成，各部分由 电机带动。此发明特点在于，由电机通过减速器带动搓书探头将ー页书搓起，然后另ー个电机通过减速器和螺旋导轨带动翻书探头，将书页翻至另ー侧，从页完成翻书的动作。此发明的翻书机构缺少比较有效的书本固定装置，在书本扫描过程中，容易因为书页的弯曲而造成扫描得到的文字变形。同时，该装置无法适应不同大小和厚度的书本，只能翻大小与其搓书探头位置相适应，厚度比较小的书本。另外，该装备专为机器阅读设计，不适合人眼阅读，其原因在于，翻书探头的运动平面与书本垂直，翻书过程中容易打到阅读者。
发明内容
本发明的目的在于针对现有翻书机构的不足，提供ー种应用于文字扫描和残疾人阅读的自动翻书机构，使其能够对纸张大小和厚度不同的书本具有良好的适应性，并且保证在用于文字扫描的过程中书页保持平整，不因书页发生弯曲而影响文字扫描的质量本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括底板、搓书机构、托书机构、翻书机构、下压书机构、上压书机构。连接方式为托书机构固定于底板中央，翻书机构位于托书机构下侧中部，刚连于底板，搓书机构位于托书机构下侧两边，下压书机构刚连于底板，位于两组搓书机构之间，上压书机构位于托书机构上侧并穿过托书机构的矩形槽。翻书机构包括第一舵机架、第一舵机、连接盘、翻书杆。连接方式为第一舵机架固连于底板，第一舵机固连于第一舵机架，翻书杆通过连接盘连接于第一舵机的输出盘上，第一舵机可控制翻书杆在平行于底板的平面内运动。本发明有两个结构功能相同的搓书机构。搓书机构包括滑轨、滑块、第二舵机架、第二舵机、步进电机架、步进电机、套筒、细杆、搓书头、旋钮连接片、旋钮。连接方式为滑轨固链于底板，滑块与滑轨形成直线运动副，第二舵机通过第二舵机架连接于滑轨，步进电机通过步进电机架连接于第二舵机的输出盘，细杆通过套筒与步进电机的输出轴连接，搓书头固连于细杆一端，步进电机可控制搓书头的旋转，第二舵机控制搓书头的抬起和压下。旋钮连接片与滑块固连，旋钮通过螺纹与旋钮连接片固连，当旋钮拧紧时，可固定滑块。下压书机构包括第三舵机架、第三舵机，连接片，第一压书片。连接方式为第三舵机架固连于底板，第三舵机固连于第三舵机架，第一压书片通过连接片与第三舵机输出盘连接。第三舵机可控制第一压书片的抬起和压下。托书机构包括滑杆座、滑杆、直线轴承、支撑架、横梁、挡板、托书板架、托书板、第ー轴、书脊托轴承座、凸轮、第二轴、大齿轮、电机座、直流蜗轮蜗杆减速电机、小齿轮。连接方式为滑杆座与底板固连，位于第一轴两端各I个，滑杆固连于滑杆座，直线轴承套于滑杆上，支撑架与直线轴承固连，挡板与支撑架固连，第二轴两端通过轴承与两侧的支撑架连接。横梁共4个，位于第一轴两端各两个，其中两个与第二轴固连，另两个与支撑架通过短轴连接。托书板架左右各I个，上下两侧分别与横梁通过轴销螺栓连接形成转动副。横梁和托书板架组成平行四边形的四杆机构，可使托书板在保持水平的情况下随着书的厚度自由升降。托书板与托书板架固连，书脊托与顶侧两个横梁固连。轴承座固连于底板，共两个。第一轴两端与轴承座连接。凸轮共两个，分别固连于第一轴两端，位于挡板底侧，大齿轮与第一轴固连。电机座与底板固连，直流蜗轮蜗杆减速电机与电机座固连。小齿轮连接于直流蜗轮蜗杆减速电机的输出轴，与大齿轮啮合。直流蜗轮蜗杆减速电机可控制凸轮的转动，由凸轮将挡板顶起，进而实现托书板的升降。本发明有两个结构功能相同的上压书机构。上压书机构包括滑轨、滑块、第四舵机架、第四舵机、旋钮、横条、竖条、弯架、第二压书片。连接方式为滑轨与底板固连，滑块与滑轨组成直线运动副，第四舵机架与滑块固连，第四舵机与第四舵机架固连，横条连接于第四舵机的输出盘，弯架固连于第四舵机架，竖条通过轴销螺栓与横条连接，第二压书片通过轴销螺栓与竖条和弯架连接。第二压书片、竖条、横条、弯架组成四杆机构。第四舵机带动横条转动，进而控制第二压书片的抬起和压下。本发明采用搓头实现翻书，具有可调性好，适应性强，能方便地实现正反向翻书，并且能保证书页平整的特点。可以用于文字扫描和文字光学识别设备上，使这些设备有自动翻书的功能。也可以作为助残设备，帮助手部活动不便的残疾人进行阅读。
图I本发明的总体结构示意图；图2本发明拆去托书板后的前视图和顶视图； 图3本发明托书机构的前视图和顶视图；图4本发明上压书机构的前视图和顶视图。图中下压书机构I、翻书机构2、底板3、搓书机构4、托书机构5、上压书机构6、第一舵机架7、第一压书片8、连接片9、第一舵机10、第三舵机架11、第三舵机12、连接盘13、第二舵机14、第二舵机架15、步进电机架16、滑块17、步进电机18、旋钮连接片19、旋钮20、套筒21、细杆22、滑轨23、翻书杆24、搓书头25、托书板架26、横梁27、滑杆28、支撑架29、直线轴承30、滑杆座31、书脊托32、凸轮33、轴承座34、挡板35、托书板36、第一轴37、大齿轮38、小齿轮39、直流蜗轮蜗杆减速电机40、电机座41、第二轴42、滑轨43、滑块44、第四舵机架45、第四舵机46、旋钮47、竖条48、横条49、弯架50、第二压书片51。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图I所示，本发明包括下压书机构I、翻书机构2、底板3、搓书机构4、托书机构
5、上压书机构6。连接方式为托书机构5固定于底板3中央,翻书机构2位于托书机构5下侧中部，刚连于底板3，搓书机构位于4托书机构5下侧两边，下压书机构I刚连于底板3，位于两组搓书机构之间，上压书机构6位于托书机构5上侧并穿过托书机构5托书板36的矩形槽。如图2所示，翻书机构2包括第一舵机架7、第一舵机10、连接盘13、翻书杆24。连接方式为第一舵机架7固连于底板3,第一舵机10固连于第一舵机架7,翻书杆24通过连接盘13连接于第一舵机10的输出盘上。搓书机构4有两组，结构功能相同，每组搓书机构包括第二舵机14、第二舵机架 15、步进电机架16、滑块17、步进电机18、旋钮连接片19、旋钮20、套筒21、细杆22、滑轨23、搓书头25。连接方式为滑轨23固链于底板3，滑块17与滑轨23形成直线运动副，第二舵机14通过第二舵机架15连接于滑轨23，步进电机18通过步进电机架16连接于第二舵机14的输出盘，细杆22通过套筒21与步进电机18的输出轴连接，搓书头25固连于细杆22一端，旋钮连接片19与滑块17固连，旋钮20通过螺纹与旋钮连接片19固连。下压书机构I包括第一压书片8、连接片9、第三舵机架11、第三舵机12。连接方式为第三舵机架11固连于底板3，第三舵机12固连于第三舵机架11，第一压书片8通过连接片9与第三舵机12输出盘连接。如图3所示，托书机构5包括托书板架26、横梁27、滑杆28、支撑架29、直线轴承30、滑杆座31、书脊托32、凸轮33、轴承座34、挡板35、托书板36、第一轴37、大齿轮38、小齿轮39、直流蜗轮蜗杆减速电机40、电机座41、第二轴42。连接方式为滑杆座31与底板3固连，位于第一轴42两端各I个，滑杆28固连于滑杆座31，直线轴承30套于滑杆28上，支撑架29与直线轴承30固连，挡板35与支撑架29固连，第二轴42两端通过轴承与两侧的支撑架29连接。横梁27共4个，位于第一轴42两端各两个，其中两个与第二轴42固连，另两个与支撑架29通过短轴连接。托书板架左右各I个，上下两侧别与横梁27通过轴销螺栓连接形成转动副。托书板36与托书板架26固连，托书板36上侧开一矩形槽，矩形槽长边平行于书脊托32，书脊托与顶侧两个横梁27固连。轴承座34固连于底板3，共两个。第一轴37两端与轴承座连接。凸轮33共两个，分别固连于第一轴37两端，位于挡板35底侦牝大齿轮38与第一轴37固连。电机座41与底板3固连，直流蜗轮蜗杆减速电机40与电机座41固连。小齿轮39连接于直流蜗轮蜗杆减速电机40的输出轴，与大齿轮38啮合。如图4所示，上压书机构6有两组，结构功能相同，每组上压书机构6包括滑轨43、滑块44、第四舵机架45、第四舵机46、旋钮47、竖条48、横条49、弯架50、第二压书片51。连接方式为滑轨43与底板3固连，滑块44与滑轨43组成直线运动副，第四舵机架45与滑块44固连，第四舵机46与第四舵机架45固连，横条49连接于第四舵机46的输出盘，弯架50固连于第四舵机架45，竖条48通过轴销螺栓与横条49连接，第二压书片51通过轴销螺栓与竖条48和弯架50连接。如图所示，图I为翻书机的初始状态。放置书本，将书本的书脊置于书脊托32上，翻开书本，使两侧的纸张平摊于托书板36上。初始状态下，两个搓书机构的细杆22、下压书机构的第一压书片8，两个上压书机构的第二压书片51均与托板3平行，并且搓书头25，第一压书片8，第二压书片51的底部位于同一平面。调节两个滑块17以及两个滑块44的位置，使搓书头25位于书页的一角，第二压书片51可以压住书页的顶部。旋紧所以旋钮以固定所有滑块。通过电机40使凸轮33转动，以调节书页的高度，使书页与搓头和压书片接触。翻书前为图I中的状态，所有搓书头和压书片均压于纸面。正向翻书时，右侧搓书机构中的步进电机18转动，带动搓书头将ー页书搓起，转动一定角度后，右侧搓书机构中的第二舵机14微转一角度，使搓书头25微抬，防止继续搓起下一页书。之后步进电机18继续转动，只要保证搓书头25与纸张间有足够摩擦力使得书页不至于在转动过程中脱落，书页就会被搓起并落至搓书头25的上方。之后第二舵机14转动将搓书头28抬起，第一舵机10转动使翻书杆24穿至搓起书页的下方。之后舵机11与两侧上压书机构的第四舵机46转动将各压书片抬起。第一舵机10继续转动使翻书杆24将搓起的书页扫至另ー侧，书页会落于左侧搓书头上方。左侧搓书机构中的舵机转动使左侧搓书头抬起之后再放下，使其压住翻过的书页。之后各舵机转动使所有压书片、右侧搓书头和翻书杆回复至初始位置。这样就完成了一个正向翻书的动作。
随着若干书页的翻过，右侧书页的总厚度的变小页左侧书页的总厚度变大，由于托书机构中的平行四边形四杆机构可自由活动，左侧的托书板下降而右侧的托书板上升，使得两侧的纸张始終保持在同一水平面上，对扫描和文字识别比较有利。反向翻书的动作与正向翻书左右对称，不再详述。本发明能够对纸张大小和厚度不同的书本具有良好的适应性，并且保证在用于文字扫描的过程中书页保持平整，不因书页发生弯曲而影响文字扫描的质量。采用搓头实现翻书，具有可调性好，适应性强，能方便地实现正反向翻书，并且能保证书页平整的特点。可以用于文字扫描和文字光学识别设备上，使这些设备有自动翻书的功能。也可以作为助残设备，帮助手部活动不便的残疾人进行阅读。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种自动翻书机，包括下压书机构(I)、翻书机构(2)、底板(3)、托书机构(5)和上压书机构(6);其特征在于还包括搓书机构(4);连接方式为托书机构(5)固定于底板(3)中央，翻书机构(2)位于托书机构(5)下侧中部，刚连于底板(3)，搓书机构位于(4)托书机构(5)下侧两边，下压书机构(I)刚连于底板(3)，位于两组搓书机构之间，上压书机构(6)位于托书机构(5)上侧并穿过托书机构(5)的矩形槽。
2.根据权利要求I所述的自动翻书机，其特征是所述两组搓书机构(4)结构功能相同，每组搓书机构(4)包括第二舵机(14)、第二舵机架(15 )、步进电机架(16 )、滑块(17 )、步进电机(18)、旋钮连接片(19)、旋钮(20)、套筒(21)、细杆(22)、滑轨(23)和搓书头(25);连接方式为滑轨(23)固链于底板(3)，滑块(17)与滑轨(23)形成直线运动副，第二舵机(14)通过第二舵机架(15)连接于滑轨(23)，步进电机(18)通过步进电机架(16)连接于第二舵机(14)的输出盘，细杆(22)通过套筒(21)与步进电机(18)的输出轴连接，搓书头(25)固连于细杆(22) —端，旋钮连接片(19)与滑块(17)固连，旋钮(20)通过螺纹与旋钮连接片(19)固连。
3.根据权利要求I或2所述的自动翻书机，其特征是，所述翻书机构(2)包括第一舵机架(7)、第一舵机(10)、连接盘(13)、翻书杆(24);连接方式为第一舵机架(7)固连于底板(3)，第一舵机(10)固连于第一舵机架(7)，翻书杆(24)通过连接盘(13)连接于第一舵机(10)的输出盘上。
4.根据权利要求I或2所述的自动翻书机，其特征是所述下压书机构(I)包括第三舵机架(11)、第三舵机(12)，连接片(9)和压书片(8);连接方式为第三舵机架(11)固连于底板(3 )，第三舵机(12 )固连于第三舵机架(11)，第一压书片(8 )通过连接片(9 )与第三舵机(12)输出盘连接。
5.根据权利要求I或2所述的自动翻书机，其特征是所述托书机构(5)包括托书板架(26)、横梁(27)、滑杆(28)、支撑架(29)、直线轴承(30)、滑杆座(31)、书脊托(32)、凸轮(33)、轴承座(34)、挡板(35)、托书板(36)、第二轴(37)、大齿轮(38)、小齿轮(39)、直流蜗轮蜗杆减速电机(40)、电机座(41)、和第一轴(42);连接方式为滑杆座(31)与底板(3)固连，位于第一轴(42)两端各I个；滑杆(28)固连于滑杆座(31)，直线轴承(30)套于滑杆(28)上，支撑架(29)与直线轴承(30)固连，挡板(35)与支撑架(29)固连，第一轴(42)两端通过轴承与两侧的支撑架(29)连接；横梁(27)共4个，位于第一轴(42)两端各两个，其中两个与第一轴(42)固连，另两个与支撑架(29)通过短轴连接；托书板架左右各I个，上下两侧分别与横梁(27)通过轴销螺栓连接形成转动副；托书板(36)与托书板架(26)固连，书脊托与顶侧两个横梁(27)固连；两个轴承座(34)固连于底板(3)，第二轴(37)两端与轴承座(34)连接，两个凸轮(33)分别固连于第二轴(37)两端，位于挡板(35)底侧；大齿轮(38)与第二轴(37)固连，电机座(41)与底板(3)固连，直流蜗轮蜗杆减速电机(40)与电机座(41)固连；小齿轮(39)连接于直流蜗轮蜗杆减速电机(40)的输出轴，与大齿轮(38)啮入口 o
6.根据权利要求I或2所述的自动翻书机，其特征是所述上压书机构(6)有两组，结构功能相同，每组上压书机构(6)包括滑轨(43)、滑块(44)、第四舵机架(45)、第四舵机(46)、旋钮(47)、竖条(48)、横条(49)、弯架(50)和第三压书片(51);连接方式为滑轨(43)与底板(3)固连，滑块(44)与滑轨(43)组成直线运动副，第四舵机架(45)与滑块(44)固连，第四舵机(46)与第四舵机架(45)固连，横条(49)连接于第四舵机(46)的输出盘，弯架(50)固 连于第四舵机架(45)，竖条(48)通过轴销螺栓与横条(49)连接，第三压书片(51)通过轴销螺栓与竖条(48)和弯架(50)连接。
全文摘要
本发明涉及一种自动翻书机，包括底板、搓书机构、托书机构、翻书机构、下压书机构、上压书机构。连接方式为托书机构固定于底板中央，翻书机构位于托书机构下侧中部，刚连于底板，搓书机构位于托书机构下侧两边，下压书机构刚连于底板，位于两组搓书机构之间，上压书机构位于托书机构上侧并穿过托书板的矩形槽。本发明采用搓头实现翻书，具有可调性好，适应性强，能方便地实现正反向翻书，并且能保证书页平整的特点；可以用于文字扫描和文字光学识别设备上，使这些设备有自动翻书的功能；也可以作为助残设备，帮助手部活动不便的残疾人进行阅读。
文档编号B42D9/04GK102673219SQ20121014776
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者蔡俊, 薛松, 高雪官 申请人:上海交通大学