一种自助还书机及自助还书系统的制作方法

本发明涉及图书借阅技术领域，特别涉及一种自助还书机及自助还书系统。

背景技术：

现有的图书借还系统主要还是依赖手工操作条码枪和计算机，扫描图书条码来实现图书的借还，还书工序较多且需要有专人管理才能完成图书的借还，对人员的依赖性很大。

目前一般的还书机设备集成化低，存在如下的不足：

1、结构复杂且存书量低，需要管理人员经常对还书机设备内的已还书籍进行移除操作，以满足还书机对待还书籍的持续存储功能，并未减轻管理人员的工作负担。

2、无法实现对还书操作的精准控制，在还书过程中易对书籍造成损坏，忽略了对书籍的完整性保护。

因此，如何提供一种结构简单、存书量大、控制精准的自助还书机及自助还书系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自助还书机及自助还书系统，还书机结构简单，满足大存书量的同时，能够保证还书操作的控制精准度，还书过程更加有利于书籍的完整性保护。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种自助还书机，包括机体、主控单元、操作面板，以及依次位于所述操作面板底部的控制仓、书仓和转盘机构；

所述机体为圆柱形；

所述操作面板位于所述机体的顶端，且所述操作面板上设置有还书口；

所述控制仓底部与所述还书口相对应的位置设置有落书口，所述落书口与所述书仓相连通；所述控制仓内还设置有读卡门机构和所述主控单元，所述读卡门机构包括读卡门、读卡门电机、RFID读卡器；所述读卡门位于所述落书口底部；所述读卡门电机与所述读卡门传动连接，控制所述读卡门在落书口底部的开闭；所述RFID读卡器固定连接于所述读卡门的一侧，并与所述读卡门同步转动；

所述机体内纵向设置有若干书仓，且若干所述书仓沿所述机体圆周方向均匀分布；所述机体中间纵向设置有升降机构，且所述升降机构上水平安装有可移动平台；所述可移动平台在所述升降机构的带动下移动于所述读卡门和所述书仓底部之间；所述书仓底部具有限位结构；

若干所述书仓固定在所述转盘机构上，且所述转盘机构带动若干所述书仓转动；

所述主控单元与所述读卡门电机、所述RFID读卡器、升降机构、转盘机构电连接。

优选的，所述落书口两侧边顶部竖直设置有档书板；所述档书板在读卡门转动过程中，对放置在读卡门顶面的待还书籍起到限位作用，防止待还书籍随读卡门一同转动而无法实现RFID读卡操作；且所述落书口的其中一侧边等分均布有至少两个识别传感器，所述识别传感器均与所述主控单元电连接，用于检测识别不同尺寸大小的待还书籍，并将检测信号发送至主控单元。

优选的，还包括还书门和还书门电机；所述还书门设置于所述还书口处，所述还书门上设置有还书门轴，所述还书门轴与所述还书门电机皮带传动连接；所述还书门电机与所述主控单元电连接。

优选的，所述书仓还包括加强板和承托板；所述限位机构包括凸耳；

若干个所述加强板沿所述机体圆周方向均匀分布，所述加强板为中空三棱柱，且纵向截面呈中空等腰三角形，等腰三角形的顶角朝向所述机体中轴线，相邻两个所述加强板的侧壁围成所述书仓；三棱柱的结构有利于在圆柱形机体的结构内形成具有矩形空腔的书仓，在节省空间的同时能够保证书仓结构的稳定性。

所述书仓底部为开放式结构，且所述凸耳设置于所述书仓两侧底部，且向所述书仓内部垂直延伸；设置书仓底部开放式结构的目的在于为可移动平台在书仓内的移入移出提供移动路径，并且凸耳的设计为书籍的存放提供支撑力。

所述承托板活动架设在所述凸耳上；所述可移动平台位于所述承托板底部；书仓两侧所述凸耳间距离小于所述承托板的宽度，且书仓两侧所述凸耳间距离大于所述可移动平台的宽度。衬托板能够有效覆盖凸耳间形成的空隙，且宽度的合理设置，使得其不会随可移动平台移出书仓底部，在可移动平台移出后，限位在凸耳顶部，形成书仓底面，防止书籍下落。

优选的，所述升降机构包括升降支架、升降电机和丝杠；

所述升降支架固定于所述机体中间位置，所述升降电机设置于所述升降支架顶端，且与所述丝杠传动连接；

所述丝杠纵向架设在所述升降支架上，且所述可移动平台套设在所述丝杠上。升降电机能够准确控制可移动平台的径向位移，从而保证可移动平台一书一动作的操作精度。

优选的，所述升降机构还包括定位光杆，所述定位光杆纵向架设在所述升降支架上，且穿过所述可移动平台，对可移动平台的纵向移动起到定位的作用，可有效防止可移动平台发生横向位置偏移，从而进一步提高控制精度。

优选的，所述书仓内部顶端设置有位置传感器三，用于检测书仓内部是否有新的书籍落入；所述升降支架上与所述书仓底部相对应的位置设置有位置传感器四，用于检测书仓内存书是否已满；所述位置传感器三与所述位置传感器四均与所述主控单元电连接，并将检测信号发送给主控单元，以便于主控单元根据检测信号控制升降电机或转盘电机动作。

优选的，所述转盘机构包括转盘、转盘电机和转盘定位机构；

所述转盘位于若干所述书仓的底部，所述转盘电机与所述转盘的转盘轴传动连接，带动所述转盘旋转；所述转盘电机与所述主控单元电连接；

所述转盘定位机构包括转盘定位传感器和定位识别装置；所述转盘定位传感器设置在所述升降支架上；每个所述书仓上均设置一个定位识别装置。转盘定位传感器通过对每个书仓上的定位识别装置的识别，判断书仓是否已经旋转到位。所述定位识别装置包括但不限于磁铁。

优选的，所述操作面板上还设置有显示屏，所述显示屏与所述主控单元电连接，用于显示书仓当前容量和待还书籍的书籍信息；

本发明还公开了一种自助还书系统，包括所述自助还书机、RFID标签以及云端服务器；

书籍上设置有唯一的RFID标签；

所述云端服务器与所述主控单元远程无线连接，且所述云端服务器连接有数据库，用于书籍信息的存储和调用。

本发明还公开了一种自助还书方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，待还书籍从还书口放置于读卡门顶面，检测还书口是否有待还书籍，若是，则读卡门带动RFID读卡器旋转至与待还书籍相对的位置，对待还书籍上的RFID标签进行扫描，获得书籍信息，并上传至云端服务器，判断书籍信息与数据库中预存的书籍信息是否匹配，若是，则读卡门反向旋转至露出落书口，待还书籍从落书口掉入至位于当前书仓，即书仓一，内部顶端的可移动平台，进入步骤2；若否，读卡门带动RFID读卡器旋转归位；

步骤2，检测书仓一内部顶端是否有待还书籍信号，若是，则有待还书籍落入书仓一，升降机构带动可移动平台下移，直至书仓一内部顶端检测不到待还书籍信号，升降机构停止，进入步骤3；若否，则无待还书籍落入书仓一，升降机构不动作；

步骤3，检测书仓一内部底端是否有待还书籍信号，若是，则书仓一存书已满，升降机构带动可移动平台向下移出书仓一，进入步骤4；若否，则书仓一存书未满，升降机构不动作；

步骤4，转盘机构带动若干书仓同时转动，当前书仓转离落书口下端对应位置，下一书仓，即书仓二，旋转至落书口下端对应的位置，转盘机构停止旋转；

步骤5，升降机构带动可移动平台从书仓二底部上移至书仓二的内部顶端。

优选的，所述步骤1具体包括：

步骤11，检测还书口是否有待还书籍，若是，则关闭还书门，读卡门带动RFID读卡器旋转，使RFID读卡器转至待还书籍相对位置，进入步骤12；若否，则还书门维持打开状态；

步骤12，RFID读卡器对待还书籍上的RFID标签进行扫描，读取待还书籍的信息，并通过主控单元上传至云端服务器，云端服务器将所述待还书籍的信息与数据库中预存的书籍信息进行匹配，若匹配合格，则进入步骤13；若匹配不合则读卡门带动RFID读卡器旋转归位，还书门打开；

步骤13，读卡门反向旋转至露出落书口，所述待还书籍从所述落书口掉入至位于书仓内的可移动平台。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

1)本发明提供的自助还书机结构简单且存书量大，无需管理人员经常对还书机设备内的已还书籍进行移除操作。

2)可旋转读卡门的结构大大提高了待还书籍的识别存储的效率，对于识别通过的书籍，仅需读卡门的旋转动作，即可实现书籍准确落入书仓内，并完成存储。

3)通过升降机构和转盘机构的有序控制，能够实现一书一动作的精准控制，最大程度的减少还书过程中，书籍下落对书本本身造成的损坏，根据书籍的厚度，自动且有效调控可移动平台的位移，减小了对书籍的冲击力，实现了可移动平台的准确定位和对书籍的完整性保护。

4)可移动平台和书仓的相对位置结构设计合理，书仓未满是，位于书仓内部，书仓旋转时，位于书仓底部。可移动平台能够自由的在书仓内部和底部之间径向移动，在保证书籍承托力的同时，不妨碍书仓存满后的旋转动作，使得书仓和可移动平台之间的相对控制更加精准。

5)本发明提供的自助还书系统，通过云端服务器能够实时获取还书机内的还书情况，并自动远程控制还书机的还书操作，大大简化了操作流程，节约了管理成本，大大提高了工作效率和准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明自助还书机的外部结构示意图一；

图2为本发明自助还书机的外部结构示意图二；

图3为本发明自助还书机机体内部的俯视图；

图4为本发明自助还书机机体内部的侧视图；

图5为本发明自助还书机机体内部A-A剖视图；

图6为本发明自助还书机机体内部B1-B1剖视图；

图7为本发明自助还书机机体内部B2-B2剖视图；

图8为本发明自助还书机机体内部B3-B3剖视图；

图9为本发明自助还书机书仓内部结构示意图；

图10为本发明自助还书机的外部结构效果图；

图11为本发明一种自助还书方法的流程图。

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。

一种自助还书机，包括机体1、主控单元2、操作面板3，以及依次位于操作面板3底部的控制仓4、书仓5和转盘机构6；机体1为圆柱形；操作面板3位于机体1的顶端，且操作面板3上设置有还书口31；操作面板3上还设置有显示屏32；控制仓4底部与还书口31相对应的位置水平设置有落书口33，落书口33与书仓5相连通；控制仓4内还设置有读卡门41机构和主控单元2，读卡门41机构包括读卡门41、读卡门电机42、RFID读卡器43；读卡门41位于落书口33底部；读卡门电机42与读卡门41传动连接，控制读卡门41在落书口33底部的开闭；RFID读卡器43固定连接于读卡门41的一侧，并与读卡门41同步转动；落书口33两侧边顶部竖直设置有档书板331；在读卡门41转动过程中，对放置在读卡门41顶部的待还书籍起到限位作用，防止待还书籍随读卡门41一同转动而无法实现RFID读卡操作；且落书口33的其中一侧边等分均布有至少两个识别传感器，识别传感器均与主控单元2电连接，用于检测识别不同尺寸大小的待还书籍，并将检测信号发送至主控单元2。

机体1内纵向设置有若干书仓5，且若干书仓5沿机体1圆周方向均匀分布；书仓5还包括加强板51、限位结构和承托板52；限位机构包括凸耳53；若干个加强板51沿机体1圆周方向均匀分布，加强板51为中空三棱柱，且纵向截面呈中空等腰三角形，等腰三角形的顶角朝向机体1中轴线，相邻两个加强板51的侧壁围成书仓5；书仓5底部为开放式结构，且凸耳53设置于书仓5两侧底部，且向书仓5内部垂直延伸；承托板52活动架设在凸耳53上；可移动平台8位于承托板52底部；书仓5两侧凸耳53间距离小于承托板52的宽度，且书仓5两侧凸耳53间距离大于可移动平台8的宽度。

机体1中间纵向设置有升降机构，且升降机构上水平安装有可移动平台8；可移动平台8在升降机构的带动下移动于读卡门41和书仓5底部之间；升降机构包括升降支架71、升降电机72、定位光杆74和丝杠73；升降支架71固定于机体1中间位置，升降电机72设置于升降支架71顶端，且与丝杠73传动连接；丝杠73纵向架设在升降支架71上，且可移动平台8套设在丝杠73上；定位光杆74纵向架设在升降支架71上，且穿过可移动平台8。升降支架71上与书仓5顶部相对应的位置设置有位置传感器三；升降支架71上与书仓5底部相对应的位置设置有位置传感器四；位置传感器三与位置传感器四均与主控单元2电连接。

若干书仓5固定在转盘机构6上，且转盘机构6带动若干书仓5转动；转盘机构6包括转盘61、转盘电机和转盘定位机构；转盘61位于若干书仓5的底部，转盘电机与转盘61的转盘轴传动连接，带动转盘61旋转；转盘电机与主控单元2电连接；转盘定位机构包括转盘定位传感器62和定位识别装置63；转盘定位传感器62设置在升降支架71上；每个书仓5上均设置一个定位识别装置63。主控单元2与读卡门电机42、RFID读卡器43、升降机构、转盘机构6、显示屏32电连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括还书门34和还书门电机35；还书门34设置于还书口31处，还书门34上设置有还书门轴，还书门轴与还书门电机35皮带传动连接；还书门电机35与主控单元2电连接，还书门电机35位于控制仓4；还书口31两侧安装有位置传感器一，位置传感器一与主控单元2电连接，用于向主控单元2发送还书门34转动位置的检测信号，若两个位置传感器一均检测到还书门34，则主控单元2控制还书门电机35停止转动；否则主控单元2控制还书门电机35继续带动还书门轴转动直至覆盖还书口31。

落书口33两侧边安装有位置传感器二，位置传感器二与主控单元2电连接，用于向主控单元2发送读卡门41转动位置的检测信号，若两个位置传感器二均检测到读卡门41，则主控单元2控制读卡门电机42停止转动；否则主控单元2控制读卡门电机42继续带动读卡门轴转动直至覆盖落书口33。

为了进一步优化上述技术方案，机体1的底端设置若干万向轮11，便于自助还书机的移动和运输。

为了进一步优化上述技术方案，机体1的侧面设置有取书门12，取书门12为与书仓高度相一致的矩形，便于管理员对书仓内书籍的取出和整理。

为了进一步优化上述技术方案，加强板51为镂空板，更便于各书仓5之间的通风，防止书籍的返潮老化。

基于上述自助还书机的技术特征，本实施例还提供了一种自助还书系统，包括自助还书机、RFID标签以及云端服务器；书籍上设置有唯一的RFID标签；云端服务器与主控单元2远程无线连接，且云端服务器连接有数据库，用于书籍信息的存储和调用。

本实施例中基于自助还书系统的自助还书方法，具体如下：

S1，待还书籍从还书口31放置于读卡门41顶面，识别传感器检测还书口31是否有待还书籍，若是，则读卡门41带动RFID读卡器43正向旋转至与待还书籍相对的位置，对待还书籍上的RFID标签进行扫描，获得书籍信息，并上传至云端服务器，判断书籍信息与数据库中预存的书籍信息是否匹配，若是，则读卡门41反向旋转至露出落书口33，待还书籍从落书口33掉入至位于当前书仓5，即书仓一，内部顶端的可移动平台8，读卡门41在读卡门电机42的带动下正向旋转覆盖落书口33，进入S2；若否，读卡门41带动RFID读卡器43旋转归位；

落书口33两侧边安装有位置传感器二，位置传感器二与主控单元2电连接，用于向主控单元2发送读卡门41转动位置的检测信号，若两个位置传感器二均检测到读卡门41，则主控单元2控制读卡门电机42停止转动，说明读卡门41已经完全覆盖落书口33，实现读卡门41的关闭；否则主控单元2控制读卡门电机42继续带动读卡门轴转动直至覆盖落书口33。

S2，位置传感器三检测书仓一内部顶端是否有待还书籍信号，若是，则有待还书籍落入书仓一，主控单元2控制升降机构中的升降电机72启动，通过丝杠73带动可移动平台8下移，直至位置传感器三检测不到待还书籍信号，升降电机72停止，进入步骤3；若否，则无待还书籍落入书仓一，升降机构不动作；

S3，位置传感器四检测可移动平台8是否已经移出至书仓一的底部，若是，则书仓一存书已满，主控单元2控制升降机构中的升降电机72启动，通过丝杠73带动可移动平台8向下移出书仓一，进入步骤4；若否，则书仓一存书未满，升降机构不动作；

可移动平台8的移出过程具体如下：

升降电机72通过丝杠73控制可移动平台8穿过书仓一底部两侧凸耳53之间的空隙移出书仓，并位于书仓一的正下方，此时，原本位于书籍和可移动平台之间的承托板52，在凸耳53的限位作用下，被架设在凸耳53的顶端，形成书仓一的底面，对书仓一内的书籍起到承托作用，当转盘61带动书仓旋转时，可移动平台8并不随书仓一起旋转。当书仓二转到位后，可移动平台8在升降机构的带动下，从书仓二底部两侧凸耳53之间的空隙进入书仓，并托起承托板52，一同上移至书仓二内部的顶端，继续接受下一轮还书操作。

S4，主控单元接收到位置传感器四的检测信号后，控制转盘机构6中的转盘电机启动，带动转盘61转动，从而带动若干书仓5同时转动，当前书仓5转离落书口33下端对应位置，下一书仓5，即书仓二，旋转至落书口33下端对应的位置，转盘电机停止；

判断书仓二是否旋转到位的技术方案为：

当转盘定位传感器62检测到下一定位识别装置时，即向主控单元发送检测信号，主控单元接收到该检测信号后控制转盘电机停止。

S5，主控单元接收到转盘电机停止信号后，控制升降电机72通过丝杠73带动可移动平台8从书仓二底部上移至书仓二的内部顶端。

为了进一步优化上述技术方案，在还书口31设置还书门34和还书门电机35，相应的，步骤S1控制过程如下：

S11，检测还书口31是否有待还书籍，若是，则关闭还书门34，还书口31两侧安装有位置传感器一，位置传感器一与主控单元2电连接，用于向主控单元2发送还书门34转动位置的检测信号，若两个位置传感器一均检测到还书门34，则主控单元2控制还书门电机35停止转动，说明还书门34已经完全覆盖还书口31，实现还书门34的关闭；否则主控单元2控制还书门电机35继续带动还书门轴转动直至覆盖还书口31。读卡门41带动RFID读卡器43旋转，使RFID读卡器43转至待还书籍相对位置，进入步骤12；若否，则还书门34维持打开状态；

S12，RFID读卡器43对待还书籍上的RFID标签进行扫描，读取待还书籍的信息，并通过主控单元2上传至云端服务器，云端服务器将待还书籍的信息与数据库中预存的书籍信息进行匹配，若匹配合格，则进入步骤13，还书门34打开；若匹配不合则读卡门41带动RFID读卡器43旋转归位，还书门34打开；

S13，读卡门41反向旋转至露出落书口33，待还书籍从落书口33掉入至位于书仓5内的可移动平台8。

以上对本发明所提供的一种自助还书机及自助还书系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。