专利名称：24小时自助还书装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种24小时自助还书装置。
背景技术：
随着科学技术的飞速发展，人类迎来了信息时代。在“知识大爆炸”的今天，人类对阅读量的需求越来越大。在图书馆工作人员紧缺情况下，通过自助还书系统便可以解决该问题。通过采用自助还书系统建立自助图书馆，不但可以摆脱开放时间对读者借阅图书的限制，实现实体图书馆真正意义的24小时开放，而且大大提高了图书馆的服务效率。同时，使用自助还书系统，读者的还书过程变得更为自由和便利，因而对图书馆产生亲切感，来图书馆的次数自然会增加，图书流通量就会随之增加，形成良性循环。另外，相对原始的人力还书，自动还书系统还节约了在图书馆建设上的成本，在使用最少人力物力的条件下，也将还书的错误率降到了最低。因此，由自助还书系统构成的“自动化图书馆”是将来图书馆的发展方向。目前，自助服务作为图书馆一项新兴的、具有强大生命力的服务模式，正逐渐受广大图书馆的青睐，并推广使用。自助服务主要分为馆内自助服务和网络自助服务两种形式，服务的内容包括自助借还书、自助复印、网上借阅等，笔者认为，实现自助借还书是其中最基本的也是最主要的一个内容。因而，一些图书馆相继使用了自助借还书系统。一些高校图书馆也在2004年初购买了美国3M7210系列的自助还书系统，通过几年的运行，已取得了良好的效果。2007年12月8日，国内首台图书馆自助还书系统出现在东莞图书馆南门外，从2007年12月正式启用以来，目前已经上架或更换新书3000多册次，每月借还图书1000册次左右，它与自助图书馆共同承担了 24小时自助服务功能，它们的年借还图书量占了中心馆年借还图书总量的3.7%以上，随着多台图书馆ATM的出现，相信它的利用率会有更大的提高。同时，图书馆ATM使用至今，已经接待了来自国内50多个单位的参观、考察，深受同行的关注。目前虽然我国已经有图书馆自助还书系统成功投入使用，但是真正的自助借还书系统国内还没有厂家生产，使用单位也比较少。仅有台北市图书馆和温州市图书馆及南方个别图书馆使用，台北市图书馆使用的是美国Sirsi公司Unicorn自动化系统和新加坡科技公司的自助还书设备，这些自助借还书设备目前用的都是RFID技术，该系统不论软件还是硬件都比较昂贵，最低也要200多万；例如普杰实业股份有限公司生产的6210型自助式借还书系统一台也要160多万，对一般图书馆而言，也没有能力引进该系统。总之，我国图书馆自动化建设落后发达国家约20年，有较大的差距。考察国内外各种自主还书系统，按其功能大致可分为三类。全自动型，这种自助还书系统是将整个借还书的过程全部自动化，完全不需要人的参与，虽然智能程度较高，但是其结构往往是一个箱体，将图书完全封闭在系统内部，图书在系统内部按特定格式摆放，以利于实现自动借还书，这样就受到成本和容量的限制，难以普及。半自动型，这种自主还书系统实现图书验收的功能，读者将图书放入还书系统，有还书系统对图书进行扫描，信息处理，进而收集到还书车中，由工作人员将其放回书架。功能单一型，这种自助还书系统实际上只是完成图书识别确认工作，需要读者将图书放在识别区域，进行扫描确认，然后需要读者将图书拿走放到还书车，最后由图书馆工作人员将图书放回书架。这种设计由于功能过于简单，应用也受到限制。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提出一种24小时自助还书装置，以达到简化结构、降低成本、降低技术难度和降低图书损坏的可能性的目的。一种24小时自助还书装置，包括单片机、计算机、识别机构、运输机构、第一推书机构、第二推书机构和蜂鸣器，还包括第一还书车和第二还书车，其中，所述的识别机构设置于运输机构传送带的一端；第一推书机构、第二推书机构分别设置于运输机构传送带的同一侧，所述的第一还书车设置于运输机构传送带的另一侧并与第一推书机构相对放置，所述的第二还书车设置于运输机构传送带的另一侧并与第二推书机构相对放置；所述的单片机的两个控制输出端，其中一个连接第一还书车的电机输入端，另一个连接第二还书车的电机输入端；单片机的六个信号输入端，其中三个输入端分别连接第一还书车的三个光电传感器输出端，另三个输入端分别连接第二还书车的三个光电传感器输出端。所述的第一还书车包括本体支架、护板、取书门、机匣、第一导轨、第二导轨、导轨支座、第一托板支撑筋、第一滑块、第二托板支撑筋、第二滑块、托板、第一轴承座、第二轴承座、轴承座支架、从动轴、从动链轮、链条、主动链轮、主动轴、第三轴承座、蜗杆减速器、电机、第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、强磁铁、脚轮、动力连接板和指不灯；其中，第一还书车的本体支架外侧设置有护板，所述护板上设置有取书门；所述的本体支架内侧设置有机匣，机匣内两端设置有第一导轨和第二导轨，所述的第一导轨、第二导轨分别通过导轨支座固定于机匣内部；第一托板支撑筋固定于与第一导轨相配合使用的第一滑块上，第二托板支撑筋固定于与第二导轨相配合使用的第二滑块上，托板设置于所述第一托板支撑筋和第二托板支撑筋上，托板通过动力连接板连接链条；所述的机匣上端设置有第一轴承座和第二轴承座，所述的第一轴承座和第二轴承座分别通过轴承座支架与机匣连接，第一轴承座和第二轴承座之间设置有从动轴，所述从动轴上设置有从动链轮，所述的从动链轮与链条啮合连接；所述的机匣下端设置有与链条啮合使用的主动链轮，所述的主动链轮设置于主动轴上，所述的主动轴一端固定于第三轴承座上，另一端连接蜗杆减速器，所述的蜗杆减速器固定于本体支架上；电机输出轴连接蜗杆减速器；第一光电传感器的发送端和接收端分别设置于运输机构传送带两侧，第二光电传感器设置于本体支架上端，第三光电传感器设置于本体支架内部，指示灯设置于护板外侧。所述的护板外部设置有与运输机构连接的强磁铁。所述的本体支架下端设置有脚轮。[0019]所述的第二还书车结构与第一还书车结构相同。本实用新型优点:本实用新型一种24小时自助还书装置，本实用新型采用条码扫描的方式对图书进行识别，简单实用，成本低廉；该装置通过光电传感器控制传送带推送图书至指定位置，不需要高精度的位置控制措施，技术难度小；还书车的自动升降托板保证各种厚度不同的书都能顺利进入还书车，并且将图书损坏的可能性降到最低；本实用新型功能齐全，拥有纠错及集满报警功能，人性化程度高。
图1为本实用新型一种实施例装置结构框图；其中，1-单片机；2_计算机；3_识别机构；4_运输机构；5_第一推书机构；6-第二推书机构'7-蜂鸣器；8_第一还书车；9_第二还书车；图2为本实用新型一种实施例装置结构示意图；其中，824-第一光电传感器；825_第二光电传感器；826_第三光电传感器；924-第四光电传感器；925_第五光电传感器；926_第六光电传感器；图3为本实用新型一种实施例的装置电路原理图；图4为本实用新型一种实施例还书车结构主视图；其中，801-本体支架；802_护板；803_取书门；804_机匣；805_第一导轨；806_第二导轨；807_导轨支座；810_第二托板支撑筋；811_第二滑块；812_托板；815_轴承座支架；818-链条；823-电机；824-第一光电传感器;828_脚轮;830_指示灯；图5为本实用新型一种实施例还书车结构右视图；其中，808-第一托板支撑筋；809_第一滑块；825_第二光电传感器；826_第三光电传感器；图6为本实用新型一种实施例还书车结构后视图；其中，819-主动链轮；820_主动轴；821_第三轴承座；822_蜗杆减速器；827_强磁铁；829_动力连接板；图7为本实用新型一种实施例还书车结构俯视图；其中，813-第一轴承座；814_第二轴承座；816_从动轴；817_从动链轮；图8为本实用新型一种实施例还书车结构俯视图A部分放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步说明。一种24小时自助还书装置，如图1所示，包括单片机1、计算机2、识别机构3、运输机构4、第一推书机构5、第二推书机构6和蜂鸣器7,还包括第一还书车8和第二还书车9,其中，如图2所示，所述的识别机构3包括光电传感器和条码扫描枪，该识别机构3设置于运输机构4传送带的一端，第一推书机构5、第二推书机构6分别设置于运输机构4传送带的同一侧，所述的第一还书车8设置于运输机构4传送带的另一侧并与第一推书机构5相对放置，所述的第二还书车9设置于运输机构4传送带的另一侧并与第二推书机构6相对放置；第一还书车8第一光电传感器824的发送端和接收端分别设置于运输机构4传送带两侧，第一还书车8第二光电传感器825和第一还书车8第三光电传感器826设置于第一还书车上，所述的第二还书车9结构与第一还书车8结构相同，第四光电传感器924的发送端和接收端分别设置于运输机构4传送带两侧,第五光电传感器925和第六光电传感器926设置于第二还书车上。如图3所示，所述的计算机2通过九针串口线连接单片机I ;所述的识别机构3的光电传感器的输出端连接单片机I的P12端，识别机构3的条码扫描枪输出端连接计算机2的输入端；所述的运输机构4的电机输出端通过ULN2003芯片连接单片机I的POO和POl输入端；单片机I的P02、P03输出端通过ULN2003芯片连接第一推书机构5的电机输入端，第一推书机构5的第一行程开关输出端连接单片机I的PlO输入端，第一推书机构5的第二行程开关输出端连接单片机I的Pll输入端；单片机I的P22、P23输出端连接第二推书机构6的电机输入端,第二推书机构6的第一行程开关输出端连接单片机I的P36输入端，第二推书机构6的第二行程开关输出端连接单片机I的P35输入端；单片机I的P25、P24输出端通过ULN2003芯片连接第一还书车8的电机输入端，单片机I的P06输出端连接第一还书车8的指示灯输入端，第一还书车8的第一光电传感器输出端连接单片机I的P13输入端，第一还书车8的第二光电传感器输出端连接单片机I的P14输入端，第一还书车8的第三光电传感器输出端连接单片机I的P15输入端；单片机I的P20、P21输出端通过ULN2003芯片连连接第二还书车9的电机输入端，单片机I的P07输出端连接第二还书车9的指不灯输入端，第二还书车9的第一光电传感器输出端连接单片机I的P16输入端,第二还书车9的第二光电传感器输出端连接单片机I的P17输入端，第二还书车9的第三光电传感器输出端连接单片机I的P32输入端；所述单片机I的P26输出端连接蜂鸣器7的输入端。如图4所示，所述的第一还书车8，第一还书车8的本体支架801外侧设置有护板802，所述护板802上设置有取书门803 ;所述的本体支架801内侧设置有机匣804，机匣804内两端设置有第一导轨805和第二导轨806,所述的第一导轨805、第二导轨806通过导轨支座807固定于机匣804内部；如图5所不,第一托板支撑筋808固定于与第一导轨805相配合使用的第一滑块809上，如图4所示，第二托板支撑筋810固定于与第二导轨806相配合使用的第二滑块811上，托板812设置于所述第一托板支撑筋808和第二托板支撑筋810上，如图6所示，托板812通过动力连接板829连接链条818 ;如图7所示，所述的机匣804上端设置有第一轴承座813和第二轴承座814,所述的第一轴承座813和第二轴承座814分别通过轴承座支架815与机匣804连接，如图8所示，第一轴承座813和第二轴承座814之间设置有从动轴816，所述从动轴816上设置有从动链轮817，所述的从动链轮817与链条818啮合连接；如图6所示，所述的机匣804下端设置有与链条818啮合使用的主动链轮819，所述的主动链轮819设置于主动轴820上，所述的主动轴820 —端固定于第三轴承座821上，另一端连接蜗杆减速器822，所述的蜗杆减速器822固定于本体支架801上；如图3所示，电机823输出轴连接蜗杆减速器822 ;如图5所示，第一光电传感器824的发送端和接收端分别设置于运输机构4传送带两侧，第二光电传感器825设置于本体支架801上端，第三光电传感器826设置于本体支架801内部,指TjV灯830设置于护板802外侧。如图6所示，所述的护板802外部设置有与其他装置连接的强磁铁827 ;如图4所示，所述的本体支架801下端设置有脚轮828 ;所述的第二还书车9结构与第一还书车8结构相同。本实用新型实施例中采用220V交流转12V直流变压器、STC89C52单片机、MAX232芯片、7805稳压芯片、ULN2003达林顿驱动阵列，继电器，12V直流电机，光电传感器(红外发射管IR333C-A型号红外接收管PT334-6B型号)、行程开关、发光二极管、蜂鸣器以及各种必要辅助元件等(如晶振、电阻、电容、开关等)。本实用新型实施例采用光电传感器，利用光敏元件的特性，通过检测光路的阻断来检测书籍的放置与否。红外发射管可以发射红外线，红外接收管可以接收红外线，属于光敏元件，当其没有受到红外线照射时，其电阻很大；相反，当其受到红外线照射时，电阻会变得很小。利用其光敏特性，将其与电阻串联接于回路中，当没有书籍放置在还书区域时，红外发射管和红外接收管之间形成光的通路，红外接收管受到红外光照射而阻值很小；当有书籍放置在还书区域时，红外发射管和红外接收管之间光路被阻断，红外接收管接收不到红外光而阻值很大，单片机根据接收到信号的不同判断是否有书籍放置。读者将图书放置在传送带指定位置后，安装在传送带两侧的运输机构光电传感器检测到是否有图书放置；单片机驱动运输机构的电机工作，上述电机通过链传动带动滚筒转动，进而带动传送带工作。在图书位置放置正确的情况下，条码扫描枪会自动读取条形码，计算机根据条码获取该图书的相关信息，显示在程序界面上，同时根据条码对图书进行分类，并向单片机发出指令，控制后续动作。当读者没有将图书放置在指定位置或者图书放置不合适(如:图书放反等)时，系统会提示读者重新放置图书。当图书通过传送带输送到其对应的还书车处时，该处的光电传感器动作，运输机构的电机停转。待传送带完全停止后，推书机构的电机驱动推板开始动作，将图书推至还书车托板上；当图书被推板推送到托板上之后，通过还书车内的光电传感器的检测，还书车电机驱动托板下降，直到书的上表面低于传送带表面5_ 10_，而后还书车电机停转，托板锁死不再运动。当该还书车存放的图书足够多时，其下部的光电传感器产生报警信号。单片机接收信号会发出警报，提示工作人员取出书籍进行后续整理工作，待工作人员取出书籍后托板自动上升至初始位置(上表面略低于传送带表面)。本实用新型实施例中，整个控制系统由单片机直接控制，电脑作为单片机的上位机，向单片机发送数据及指令，控制单片机的行为。其中电脑上程序界面用Visual Basic语言编写，实现对条码扫描枪获得的条码信息的分析处理，并显示图书条码中包含的图书信息，同时根据条码信息(图书所属位置和条码信息的对应关系已经预先在程序中建立)向单片机发送控制指令，单片机根据指令执行相应程序将图书送到指定位置；单片机中程序由单片机C语言编写，内容涉及到与上位机之间的通信、对传感器采集到的信号的处理、电机的驱动、定时器的使用以及各种指示信息的输出等(例如报警的蜂鸣声)。
权利要求1.一种24小时自助还书装置，包括单片机(I )、计算机(2)、识别机构(3)、运输机构(4)、第一推书机构(5)、第二推书机构(6)和蜂鸣器(7)，其特征在于:还包括第一还书车(8)和第二还书车(9)，其中，所述的识别机构(3)设置于运输机构(4)传送带的一端；第一推书机构(5)、第二推书机构(6)分别设置于运输机构(4)传送带的同一侧，所述的第一还书车(8)设置于运输机构(4)传送带的另一侧并与第一推书机构(5)相对放置，所述的第二还书车(9)设置于运输机构(4)传送带的另一侧并与第二推书机构(6)相对放置； 所述的单片机(2)的两个控制输出端，其中一个连接第一还书车(8)的电机输入端，另一个连接第二还书车(9)的电机输入端；单片机(2)的六个信号输入端，其中三个输入端分别连接第一还书车(8)的三个光电传感器输出端，另三个输入端分别连接第二还书车(9)的三个光电传感器输出端。
2.根据权利要求1所述的24小时自助还书装置，其特征在于:所述的第一还书车(8)包括本体支架(801)、护板(802)、取书门(803)、机匣(804)、第一导轨(805)、第二导轨(806 )、导轨支座(807 )、第一托板支撑筋(808 )、第一滑块(809 )、第二托板支撑筋(810 )、第二滑块(811)、托板(812)、第一轴承座(813 )、第二轴承座(814)、轴承座支架(815)、从动轴(816)、从动链轮(817)、链条(818)、主动链轮(819)、主动轴(820)、第三轴承座(821)、蜗杆减速器(822)、电机(823)、第一光电传感器(824)、第二光电传感器(825)、第三光电传感器(826)、强磁铁(827)、脚轮(828)、动力连接板(829)和指示灯(830)； 其中，第一还书车(8)的本体支架(801)外侧设置有护板(802)，所述护板(802)上设置有取书门(803);所述的本体支架(801)内侧设置有机匣(804)，机匣(804)内两端设置有第一导轨(805)和第二导轨(806),所述的第一导轨(805)、第二导轨(806)分别通过导轨支座(807)固定于机匣(804)内部；第一托板支撑筋(808)固定于与第一导轨(805)相配合使用的第一滑块(809)上，第二托板支撑筋(810)固定于与第二导轨(806)相配合使用的第二滑块(811)上，托板(812)设置于所述第一托板支撑筋(808)和第二托板支撑筋(810)上，托板(812)通过动力连接板(829 )连接链条(818);所述的机匣(804 )上端设置有第一轴承座(813 )和第二轴承座(814)，所述的第一轴承座(813)和第二轴承座(814 )分别通过轴承座支架(815)与机匣(804)连接，第一轴承座(813)和第二轴承座(814)之间设置有从动轴(816 )，所述从动轴(816)上设置有从动链轮(817)，所述的从动链轮(817)与链条(818)啮合连接；所述的机匣(804)下端设置有与链条(818)啮合使用的主动链轮(819)，所述的主动链轮(819)设置于主动轴(820 )上，所述的主动轴(820 ) 一端固定于第三轴承座(821)上，另一端连接蜗杆减速器(822)，所述的蜗杆减速器(822)固定于本体支架(801)上；电机(823)输出轴连接蜗杆减速器(822);第一光电传感器(824)的发送端和接收端分别设置于运输机构(4)传送带两侧,第二光电传感器(825)设置于本体支架(801)上端,第三光电传感器(826 )设置于本体支架(801)内部，指示灯(830 )设置于护板(802 )外侧。
3.根据权利要求2所述的24小时自助还书装置，其特征在于:所述的护板(802)外部设置有与运输机构(4)连接的强磁铁(827)。
4.根据权利要求2所述的24小时自助还书装置，其特征在于:所述的本体支架(801)下端设置有脚轮(828)。
5.根据权利要求1所述的24小时自助还书装置，其特征在于:所述的第二还书车(9)结构与第一还书车(8)结构相同。
专利摘要本实用新型一种24小时自助还书装置，属于自动控制技术领域，包括单片机、计算机、识别机构、运输机构、第一推书机构、第二推书机构、蜂鸣器、第一还书车和第二还书车，其识别机构设置于运输机构传送带一端；第一推书机构、第二推书机构分别设置于运输机构传送带的同一侧，所述的第一还书车设置于运输机构传送带另一侧并与第一推书机构相对放置，第二还书车设置于运输机构传送带的另一侧并与第二推书机构相对放置；本实用新型采用条码扫描方式对图书进行识别，简单实用，成本低廉；该装置通过光电传感器控制传送带推送图书至指定位置，技术难度小；还书车保证不同厚度的书顺利进入还书车，降低图书损坏性；本实用新型拥有纠错及集满报警功能。
文档编号G07G1/00GK202956843SQ20122063996
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者杨健, 何雪浤, 张俊峰, 孙绍先 申请人:东北大学