馬懷財(cái)

摘要： 本文旨在通過對(duì)圖書分揀智能化技術(shù)進(jìn)行分析研究，明確未來一段時(shí)間內(nèi)圖書分揀智能化技術(shù)合理的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而規(guī)劃出科學(xué)有效的技術(shù)研究方向，為今后圖書分揀智能化技術(shù)的研究發(fā)展提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：圖書智能分揀;機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng);圖像處理系統(tǒng);數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U461 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

通過改進(jìn)圖書分揀的智能化技術(shù)，可以大大提高圖書分揀效率與準(zhǔn)確性，從而能夠更好地提高各地區(qū)，各學(xué)校的圖書館的工作效率，節(jié)省人工成本，減輕人工負(fù)擔(dān)，使人們看書、借書操作流程更加智能化，符合社會(huì)時(shí)代智能化發(fā)展要求，從側(cè)面推動(dòng)人們生活智能化水平的提高。

1 圖書智能分揀技術(shù)的研究

我國(guó)目前市場(chǎng)上圖書分揀系統(tǒng)存在著諸多問題：一，國(guó)內(nèi)目前的圖書分揀領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展尚未成熟，自動(dòng)化程度低，圖書館的開館時(shí)間問題影響了使用者的需求。二，現(xiàn)存的圖書分揀裝置在分揀過程中，容易出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象。三，傳統(tǒng)人工圖書分揀系統(tǒng)工作時(shí)，書籍在輸送過程中容易被磨損和破壞。

本文就以上出現(xiàn)的問題提供一種全自動(dòng)、智能的圖書分揀系統(tǒng)。此智能圖書分揀系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能連續(xù)、大批量地分揀圖書，不受時(shí)間、人的體力等因素的限制，最大限度地滿足師生的還書需求。下面將從機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大系統(tǒng)詳細(xì)闡述該圖書智能分揀技術(shù)。

1.1 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)

機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)分為傳送和分揀兩個(gè)部分。機(jī)械傳送系統(tǒng)：該系統(tǒng)由傳動(dòng)系統(tǒng)、傳送帶壓緊裝置和抬升系統(tǒng)組成。傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、傳動(dòng)輪組、傳送壓緊桿以及支撐桿等零件組成。支撐部分則采用多桿并排連接的方式，在輕量化的前提下保證了整個(gè)傳送帶運(yùn)行的穩(wěn)定性以及物品的安全性。電機(jī)固定在左右兩個(gè)四孔支座上，中間采用四根空心圓桿連接，底面可以加裝兩個(gè)自由活動(dòng)的固定裝置。傳送帶壓緊裝置包括安裝支架，安裝支架上部加工有豎直方向的滑道，連接桿從滑道中穿過，連接桿上設(shè)置有定位裝置，定位裝置用于將連接桿固定在安裝支架上，連接桿上滑動(dòng)設(shè)置有導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊上安裝有若干組豎直方向設(shè)置的長(zhǎng)桿連接件，長(zhǎng)桿連接件底部安裝在墊片托板上。機(jī)械分揀系統(tǒng)：機(jī)械臂采用六自由度，可實(shí)現(xiàn)各方向無(wú)死角抓取。采用MG996R舵機(jī)，方向旋轉(zhuǎn)角度大，可受力大。連接處使用軸承加法蘭的連接方式，阻力更小，速度更快，需位更小。在抓手處設(shè)計(jì)了與圖書貼合更好的抓手，在保證抓取準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，保護(hù)了圖書的完整與美觀。

1.2 圖像采集系統(tǒng)

該圖像采集模塊包括圖像處理裝置和二維碼識(shí)別裝置。二維碼識(shí)別裝置用于接收所述圖像采集模塊采集的包裹信息以及所述第一標(biāo)識(shí)號(hào)，確定所述包裹信息中的關(guān)鍵字符。通過傳感器，識(shí)別物體的形狀、顏色、大小等特征，傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的識(shí)別。外接的顏色、定位傳感器等通過串口與主控單片機(jī)進(jìn)行通訊，并且在程序中加入串口空閑中斷配合DMA來接受數(shù)據(jù)節(jié)約單片機(jī)資源，提高運(yùn)行速度，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，節(jié)約單片機(jī)總線資源。

該系統(tǒng)利用普適性極高的二維碼識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)是利用光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的電子標(biāo)簽技術(shù)，具有追蹤性好、存儲(chǔ)量大、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)二維碼的分揀技術(shù)系統(tǒng)時(shí)，由于二維碼具有信息存儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，可以將二維碼中加入分揀號(hào)碼，將分揀號(hào)設(shè)置成書籍的信息。二維碼的掃描模塊主要是對(duì)二維碼信息進(jìn)行讀取，然后將獲取的信息進(jìn)行傳遞。二維碼模塊相比于其他色彩、文字、形狀識(shí)別的集合識(shí)別模塊更小，識(shí)別更快，并且在日常生活中我們運(yùn)用二維碼比較多，方便于管理員的編碼。

1.3 后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

通過多層各式傳感器采集物品特征信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)來接收發(fā)自單片機(jī)控制系統(tǒng)的信息，用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL和Oracle等來存儲(chǔ)每一筆信息數(shù)據(jù)。然后將來自前端的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在導(dǎo)入基礎(chǔ)上做一些簡(jiǎn)單的取樣和預(yù)處理工作。利用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)存儲(chǔ)于其內(nèi)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行普通的分析和分類匯總等，以滿足大多數(shù)常見的分析需求。然后在現(xiàn)有數(shù)據(jù)上面進(jìn)行基于各種算法的計(jì)算，從而起到預(yù)測(cè)的效果，從而實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)別數(shù)據(jù)分析的需求。在基于avr MEGA2560的傳送系統(tǒng)上，采用雙儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)對(duì)分揀過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方案，在此過程中對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度與容量均有不同要求，方案盡量簡(jiǎn)單，接口占用少，成本低，并滿足設(shè)計(jì)技能的要求。

2 圖書智能分揀技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前市面現(xiàn)存的分揀系統(tǒng)，普遍都是體型巨大、運(yùn)輸和搬運(yùn)困難、成本高昂，而且一般只具有分揀功能，對(duì)于后續(xù)過程中，書籍的運(yùn)送功能，沒有涉及。本文提出的圖書智能分揀則是及收集、分揀和運(yùn)送于一體，但是配件配合必須嚴(yán)密，所采用的材料規(guī)格統(tǒng)一，各配件安裝方式統(tǒng)一，線路走線合理美觀。根據(jù)第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）的發(fā)展要求，要求該圖書智能分揀裝置實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和高度數(shù)字化，后續(xù)過程中，可通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶、企業(yè)等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互通控制。

在數(shù)據(jù)處理方面，提高數(shù)據(jù)處理的廣泛性，在圖書智能分揀接下來的研究過程中，可以通過互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)此產(chǎn)品在移動(dòng)終端或者電腦上進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，即使使用者不在圖書館，也可實(shí)現(xiàn)機(jī)器的運(yùn)作和控制，實(shí)現(xiàn)圖書自動(dòng)分揀。

3 結(jié)語(yǔ)

本文是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)， 結(jié)合當(dāng)前圖書館的實(shí)際情況， 提出的一種方案。二維碼技術(shù)在當(dāng)前市場(chǎng)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛， 所以我們可以根據(jù)圖書館的需求， 利用二維碼技術(shù)的特點(diǎn)， 將其應(yīng)用于圖書館的智能化管理，設(shè)計(jì)基于圖書分揀的智能化系統(tǒng)，從而提高圖書館的工作效率。

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