本发明涉及书籍装订
技术领域：
，更具体的是，本发明涉及一种儿童文学书籍装订机及其控制方法。
背景技术：
文学教育在教育体系中占有重要地位，在语文教学中，文学教育是教学活动的重要组成部分之一。语文教学中的文学教育是以古今中外优秀的文学作品为基础，加以教师的引导和教育，使学生在语文学习过程中学习更多的文学。另外，文学教育还可以引导学生了解文学作品中深层次的精髓，并大力弘扬世界优秀的传统文化，进而加强对于学生的综合能力与素质的提升。儿童文学教育当然是非常重要的，文学是陪伴和促进儿童的精神成长的重要资源，在“最充分地发展儿童的个性、才智和身心能力”这一终极目的上，儿童文学与儿童教育有完全的一致性。作为一门语言艺术，文学在情感教育、审美教育、语言能力培养方面具有特别的优势。儿童文学书籍的使用群体为儿童，在使用过程中更容易发生开胶现象，导致飞页、丢页，所以书籍在装订过程中需要装订的更为结实、稳固，以提高书籍的使用寿命。技术实现要素：本发明设计开发了一种儿童文学书籍装订机，能够将书籍装订的更加结实，胶装稳固，不易发生飞页、丢页现象。本发明还设计开发了一种儿童文学书籍装订机的控制方法，能够根据书籍厚度控制书籍涂胶速度，使得书籍涂胶均匀、全面，提高涂胶质量。本发明还基于bp神经网络确定书籍的运动位置，使得书籍能够准确运动到封面正上方，使得书籍与封面装订整齐。本发明还能够根据书籍的厚度控制压紧板的压紧力，使得书籍和封面整体胶装结实。本发明提供的技术方案为：一种儿童文学书籍装订机，包括：箱体；以及连接板，其底面通过导轨水平滑动安装在所述箱体上；滚珠丝杠，其沿所述箱体轴向水平可旋转安装在所述连接板上；滑块，其分别固定设置在所述连接板和与所述连接板相对的箱体侧面上；第一夹紧板，其一侧设置有与所述滑块配合的第一滑槽，所述第一夹紧板与所述滚珠丝杠配合连接，且能够沿所述滚珠丝杠轴向运动；第二夹紧板，其一侧与所述第一夹紧板另一侧相对设置，所述第二夹紧板另一侧设置有与所述滑块配合的第二滑槽；第一挡板，其为板状，且竖直固定设置在所述第二夹紧板一侧；第二挡板，其为u型，且开口端与所述第一挡板相对，另一端与所述第一夹紧板另一侧固定连接；其中，当所述第一挡板和第二挡板靠近时，所述第一挡板进入所述第二挡板开口内，且能够与所述第二挡板同步运动。优选的是，还包括：涂胶板，其水平设置在所述箱体轴向中部；一对侧胶，其设置在所述涂胶板轴向一侧，所述侧胶为圆柱形且周向设置有涂胶凹槽，所述凹槽周向均匀设置有第一出胶孔；底胶，其设置在所述涂胶板轴向另一侧，所述底胶顶面均匀设置有第二出胶孔；其中，当所述第一夹紧板和第二夹紧板沿所述箱体轴向运动时，所述涂胶板位于所述第一夹紧板和第二夹紧板下方，所述一对侧胶关于所述第一夹紧板和第二夹紧板的对称面对称。优选的是，还包括：第一封胶板，其包括：第一托板，其水平设置，且一端与所述连接板固定连接；第一压紧板，其竖直设置，且上端与所述第一托板另一端固定连接；托底板，其水平设置，且一端与所述第一压紧板下端固定连接，第二封胶板，其包括：第二托板，其水平设置，第二压紧板，其竖直设置，且上端与所述第二托板靠近第一托板一端固定连接；其中，所述第一托板与所述第二托板位于同一水平面内，所述第一压紧板与所述第二夹紧板间隙相对设置，所述第二压紧板下端设置在所述托底板内侧。优选的是，还包括：第一电机，其输出端与所述滚珠丝杠固定连接，用于驱动所述滚珠丝杠旋转；第二电机，其输出端与所述第二压紧板固定连接，用于驱动所述第二压紧板靠近所述第一压紧板运动；第三电机，其输出端与所述连接板固定连接，用于驱动所述第一夹紧板靠近所述第二夹紧板运动。优选的是，还包括：第一红外传感器，其分别设置在所述第一托板轴向两端，用于检测书籍轴向两端距离第一托板轴向两端的距离；第二红外传感器，其分别设置在所述第二托板轴向两端，用于检测封面轴向两端距离第二托板轴向两端的距离；激光传感器，其分别设置在所述第一挡板和第二挡板相对侧面顶端，用于检测书籍厚度；转速传感器，其设置在所述第一电机输出端，用于检测滚珠丝杠的转速；压力传感器，其设置在第一压紧板和第二压紧板相对侧面，用于检测书籍受到的压紧力；控制器，其与所述第一红外传感器、第二红外传感器、激光传感器、转速传感器、压力传感器、第一电机、第二电机和第三电机连接，用于接收所述第一红外传感器、第二红外传感器、激光传感器、转速传感器和压力传感器的检测数据并控制所述第一电机、第二电机和第三电机工作。一种儿童文学书籍装订机的控制方法，包括：将待装订书籍放入第一挡板和第二挡板之间，控制器控制所述第一夹紧板靠近所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍夹紧，并控制滚珠丝杠旋转使得书籍通过涂胶板完成涂胶，所述滚珠丝杠的转速满足：其中，n为滚珠丝杠的转速，r0为第一出胶孔的半径，r1为第二出胶孔的半径，v1为第一出胶孔的出胶速度，v2为第二出胶孔的出胶速度，e为自然对数的底数，dr为涂胶凹槽的深度，d为书籍的厚度，d0为一对侧胶的间距，d1为底胶的宽度，l为滚珠丝杠相邻螺纹的间距，h为侧胶的高度。优选的是，完成涂胶后，书籍继续前进，将封面置于第一托板和第二托板上，并基于bp神经网络确定待装订书籍运动的位置，其包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过传感器测量滚珠丝杠的转速，书籍的轴向前端与第一托板轴向前端的距离，书籍的轴向后端与第一托板轴向后端的距离；封面的轴向前端与第二托板轴向前端的距离，封面的轴向后端与第二托板轴向后端的距离；步骤二、确定三层bp神经网络的输入层神经元向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5}；其中，x1为滚珠丝杠的转速，x2为书籍的轴向前端与第一托板轴向前端的距离，x3为书籍的轴向后端与第一托板轴向后端的距离，x4为封面的轴向前端与第二托板轴向前端的距离，x5为封面的轴向后端与第二托板轴向后端的距离；步骤三、所述输入层向量映射到隐层，隐层的神经元为m个；步骤四、得到输出层神经元向量o＝{o1}；其中，o1为书籍的位置状态，所述输出层神经元值为当o1为1时，此时书籍与封面对齐，当o1为0时，此时书籍与封面没有对齐；当待装订书籍与封面对齐时，控制所述第一夹紧板远离所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍松开，使得书籍与封面接触并自然落入第一压紧板和第二压紧板之间。优选的是，所述隐层的神经元为4个。优选的是，所述隐层及所述输出层的激励函数均采用s型函数fj(x)＝1/(1+e-x)。优选的是，所述书籍和封面接触并落入第一压紧板和第二压紧板之间后，控制第二压紧板靠近所述第一压紧板运动，完成书籍和封面的封装，所述第二压紧板压紧书籍和封面的压紧力满足：其中，f为所述第二压紧板压紧书籍和封面的压紧力，ff为所述第二压紧板压紧书籍和封面的基础压紧力，df为书籍和封面整体的基础厚度，ξ为校正系数。本发明所述的有益效果：(1)本发明所述的一种儿童文学书籍装订机，能够将书籍装订的更加结实，胶装稳固，不易发生飞页、丢页现象。(2)本发明所述的儿童文学书籍装订机的控制方法，能够根据书籍厚度控制书籍涂胶速度，使得书籍涂胶均匀、全面，提高涂胶质量；还基于bp神经网络确定书籍的运动位置，使得书籍能够准确运动到封面正上方，使得书籍与封面装订整齐；还能够根据书籍的厚度控制压紧板的压紧力，使得书籍和封面整体胶装结实。附图说明图1为本发明所述儿童文学书籍装订机的结构示意图。图2为本发明所述儿童文学书籍装订机的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1、2所示，本发明提供一种儿童文学书籍装订机，包括：箱体100；以及连接板110，其底面通过导轨111水平滑动安装在所述箱体100上；滚珠丝杠120，其沿所述箱体100轴向水平可旋转安装在所述连接板110上；滑块130，其分别固定设置在所述连接板110和与所述连接板110相对的箱体100侧面上；第一夹紧板140，其一侧设置有与所述滑块130配合的第一滑槽141，所述第一夹紧板140与所述滚珠丝杠120配合连接，且能够沿所述滚珠丝杠120轴向运动；第二夹紧板150，其一侧与所述第一夹紧板140另一侧相对设置，所述第二夹紧板150另一侧设置有与所述滑块130配合的第二滑槽151；第一挡板152，其为板状，且竖直固定设置在所述第二夹紧板150一侧；第二挡板142，其为u型，其开口端与所述第一挡板152相对，另一端与所述第一夹紧板140另一侧固定连接；其中，当所述第一挡板152和第二挡板142靠近时，所述第一挡板152进入所述第二挡板142开口内，且能够与所述二挡板142同步运动。本实施例中，还包括：涂胶板160，其水平设置在所述箱体100轴向中部；一对侧胶161，其设置在所述涂胶板160轴向一侧，所述侧胶161为圆柱形且周向设置有涂胶凹槽，所述凹槽周向均匀设置有第一出胶孔(图中未示出)；底胶162，其设置在所述涂胶板160轴向另一侧，所述底胶160顶面均匀设置有第二出胶孔(图中未示出)；其中，当所述第一夹紧板140和第二夹紧板150沿所述箱体轴向运动时，所述涂胶板160位于所述第一夹紧板140和第二夹紧板150下方，所述一对侧胶161关于所述第一夹紧板140和第二夹紧板150的对称面对称。本实施例中，还包括：第一封胶板170，其包括：第一托板171，其水平设置，且一端与所述连接板110固定连接；第一压紧板172，其竖直设置，且上端与所述第一托板另一端固定连接；托底板173，其水平设置，且一端与所述第一压紧板172下端固定连接，第二封胶板180，其包括：第二托板181，其水平设置，第二压紧板182，其竖直设置，且上端与所述第二托板181靠近第一托板171一端固定连接；其中，所述第一托板171与所述第二托板181位于同一水平面内，所述第一压紧板172与所述第二夹紧板182间隙相对设置，所述第二压紧板172下端设置在所述托底板173内侧。本实施例中，还包括：第一电机121，其输出端与所述滚珠丝杠120固定连接，用于驱动所述滚珠丝杠120旋转；第二电机183，其输出端与所述第二压紧板182固定连接，用于驱动所述第二压紧板182靠近所述第一压紧板172运动；第三电机112，其输出端与所述连接板110固定连接，用于驱动所述第一夹紧板140靠近所述第二夹紧板150运动。本实施例中，还包括：第一红外传感器，其分别设置在所述第一托板171轴向两端，用于检测书籍轴向两端距离第一托板171轴向两端的距离；第二红外传感器，其分别设置在所述第二托板181轴向两端，用于检测封面轴向两端距离第二托板181轴向两端的距离；激光传感器，其分别设置在所述第一挡板152和第二挡板142相对侧面顶端，用于检测书籍厚度；转速传感器(图中未示出)，其设置在所述第一电机121输出端，用于检测滚珠丝杠120的转速；压力传感器(图中未示出)，其设置在第一压紧板172和第二压紧板182相对侧面，用于检测书籍受到的压紧力；控制器(图中未示出)，其与所述第一红外传感器、第二红外传感器、激光传感器、转速传感器、压力传感器、第一电机121、第二电机183和第三电机112连接，用于接收所述第一红外传感器、第二红外传感器、激光传感器、转速传感器和压力传感器的检测数据并控制所述第一电机121、第二电机183和第三电机112工作。工作原理：将待装订书籍200放入第一挡板和第二挡板之间，使得书籍装订部分露出，控制器控制所述第一夹紧板靠近所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍夹紧，并控制滚珠丝杠旋转使得书籍通过涂胶板完成涂胶，使得书籍装订部分完成涂胶后，书籍继续前进，将封面置于第一托板和第二托板上，当待装订书籍与封面对齐时，控制所述第一夹紧板远离所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍松开，使得书籍与封面接触并自然落入第一压紧板和第二压紧板之间，控制第二压紧板靠近所述第一压紧板运动，完成书籍和封面的封装。本发明所述的一种儿童文学书籍装订机，能够将书籍装订的更加结实，胶装稳固，不易发生飞页、丢页现象。本发明还提供一种儿童文学书籍装订机的控制方法，包括：(一)将待装订书籍放入第一挡板和第二挡板之间，控制器控制所述第一夹紧板靠近所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍夹紧，并控制滚珠丝杠旋转使得书籍通过涂胶板完成涂胶，所述滚珠丝杠的转速满足：其中，n为滚珠丝杠的转速(r/s)，r0为第一出胶孔的半径(cm)，r1为第二出胶孔的半径(cm)，v1为第一出胶孔的出胶速度(cm/s)，v2为第二出胶孔的出胶速度(cm/s)，e为自然对数的底数，dr为涂胶凹槽的深度(cm)，d为书籍的厚度(cm)，d0为一对侧胶的间距(cm)，d1为底胶的宽度(cm)，l为滚珠丝杠相邻螺纹的间距(cm)，h为侧胶的高度(cm)。(二)完成涂胶后，书籍继续前进，将封面置于第一托板和第二托板上，并基于bp神经网络确定待装订书籍运动的位置，当待装订书籍与封面对齐时，控制所述第一夹紧板远离所述第二夹紧板运动将所述待装订书籍松开，使得书籍与封面接触并自然落入第一压紧板和第二压紧板之间。具体包括如下步骤：步骤一、建立bp神经网络模型。bp模型上各层次的神经元之间形成全互连连接，各层次内的神经元之间没有连接，输入层神经元的输出与输入相同，即oi＝xi。中间隐含层和输出层的神经元的操作特性为opj＝fj(netpj)其中p表示当前的输入样本，ωji为从神经元i到神经元j的连接权值，opi为神经元j的当前输入，opj为其输出；fj为非线性可微非递减函数，一般取为s型函数，即fj(x)＝1/(1+e-x)。本发明采用的bp网络体系结构由三层组成，第一层为输入层，共n个节点，对应了表示装订装置的n个检测信号，这些信号参数由数据预处理模块给出；第二层为隐层，共m个节点，由网络的训练过程以自适应的方式确定；第三层为输出层，共p个节点，由系统实际需要输出的响应确定。该网络的数学模型为：输入向量：x＝(x1,x2,...,xn)t中间层向量：y＝(y1,y2,...,ym)t输出向量：o＝(o1,o2,...,op)t本发明中，输入层节点数为n＝5，输出层节点数为p＝1，隐藏层节点数m＝4。输入层5个参数分别表示为：x1为滚珠丝杠的转速，x2为书籍的轴向前端与第一托板轴向前端的距离，x3为书籍的轴向后端与第一托板轴向后端的距离，x4为封面的轴向前端与第二托板轴向前端的距离，x5为封面的轴向后端与第二托板轴向后端的距离；输出层1个参数表示为：o1为书籍的位置状态，所述输出层神经元值为当o1为1时，此时书籍与封面对齐，当o1为0时，此时书籍与封面没有对齐。步骤二、进行bp神经网络的训练。建立好bp神经网络节点模型后，即可进行bp神经网络的训练。根据产品的历史经验数据获取训练的样本，并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值，隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值。(1)训练方法各子网采用单独训练的方法；训练时，首先要提供一组训练样本，其中的每一个样本由输入样本和理想输出对组成，当网络的所有实际输出与其理想输出一致时，表明训练结束；否则，通过修正权值，使网络的理想输出与实际输出一致；各子网训练时的输出样本如表1所示。表1网络训练用的输出样本(2)训练算法bp网络采用误差反向传播(backwardpropagation)算法进行训练，其步骤可归纳如下：第一步：选定一结构合理的网络，设置所有节点阈值和连接权值的初值。第二步：对每个输入样本作如下计算：(a)前向计算：对l层的j单元式中，为第n次计算时l层的j单元信息加权和，为l层的j单元与前一层(即l-1层)的单元i之间的连接权值，为前一层(即l-1层，节点数为nl-1)的单元i送来的工作信号；i＝0时，令为l层的j单元的阈值。若单元j的激活函数为sigmoid函数，则且若神经元j属于第一隐层(l＝1)，则有若神经元j属于输出层(l＝l)，则有且ej(n)＝xj(n)-oj(n)；(b)反向计算误差：对于输出单元对隐单元(c)修正权值：第三步：输入新的样本或新一周期样本，直到网络收敛，在训练时各周期中样本的输入顺序要重新随机排序。bp算法采用梯度下降法求非线性函数极值，存在陷入局部极小以及收敛速度慢等问题。更为有效的一种算法是levenberg-marquardt优化算法，它使得网络学习时间更短，能有效地抑制网络陷于局部极小。其权值调整率选为δω＝(jtj+μi)-1jte其中j为误差对权值微分的雅可比(jacobian)矩阵，i为输入向量，e为误差向量，变量μ是一个自适应调整的标量，用来确定学习是根据牛顿法还是梯度法来完成。在系统设计时，系统模型是一个仅经过初始化了的网络，权值需要根据在使用过程中获得的数据样本进行学习调整，为此设计了系统的自学习功能。在指定了学习样本及数量的情况下，系统可以进行自学习，以不断完善网络性能。下面结合具体的实施例进一步的对本发明提供的对发动机技术状态的方法进行说明。选取12组不同厚度和轴向长的书籍进行训练，具体书籍参数如表2所示。表2书籍参数数据人工操作书籍与封面对齐，具体数据如表3所示。表3书籍位置数据分组x1(r/s)x2(cm)x3(cm)x4(cm)x5(cm)10.5101310.0212.9820.5101010.19.930.6111210.9912.0140.69109.039.9750.7989860.7786.988.0270.810109.9810.0280.8969.015.9990.910910.098.91101.27106.9910.01111.5878.086.92121.8544.94.1根据表2和表3的数据对建立的网络模型进行训练，并随机抽出5组书籍与封面进行封装，以检验模型，得到的结果如表4所示。表4书籍位置数据分组封装结果1对齐2对齐3对齐4对齐5对齐由表4的结果可知，建立的网络模型是可行的，能够用来确定在装订过程中书籍的位置，以使书籍与封面装订整齐。(三)当所述书籍和封面接触并落入第一压紧板和第二压紧板之间后，控制第二压紧板靠近所述第一压紧板运动，完成书籍和封面的封装，所述第二压紧板压紧书籍和封面的压紧力满足：其中，f为所述第二压紧板压紧书籍和封面的压紧力(n)，ff为所述第二压紧板压紧书籍和封面的基础压紧力(n)，df为书籍和封面整体的基础厚度(cm)，ξ为校正系数(n/cm)。本发明所述的儿童文学书籍装订机的控制方法，能够根据书籍厚度控制书籍涂胶速度，使得书籍涂胶均匀、全面，提高涂胶质量；还基于bp神经网络确定书籍的运动位置，使得书籍能够准确运动到封面正上方，使得书籍与封面装订整齐；还能够根据书籍的厚度控制压紧板的压紧力，使得书籍和封面整体胶装结实。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12