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        智慧收藏柜設(shè)計(jì)

        2021-01-06 02:27:24德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院趙明陽(yáng)衛(wèi)江紅蘇文靜于濤張友民王吉慶張清官
        河北農(nóng)機(jī) 2020年12期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 趙明陽(yáng) 衛(wèi)江紅 蘇文靜 于濤 張友民 王吉慶 張清官

        1 設(shè)計(jì)方案

        自動(dòng)收納;干燥密封;自動(dòng)報(bào)警;滑軌式攝像頭;外觀設(shè)計(jì)。

        1.1 智能尋位系統(tǒng)

        智能尋位系統(tǒng)可以根據(jù)放入藏品的大小尋找相應(yīng)的放置位置,并進(jìn)行相應(yīng)的編號(hào),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安置。它主要是通過(guò)紅外線感知,然后通過(guò)計(jì)算藏品的長(zhǎng)度、寬度、高度,取最長(zhǎng)為正方形收藏柜邊長(zhǎng)。利用MATLAB 軟件按照腳本程序計(jì)算出體積和面積進(jìn)行運(yùn)行和分類,所有放置柜均為正方體,是為了統(tǒng)一且美觀設(shè)計(jì)。然后通過(guò)傳送帶將藏品送到指定的柜中。

        腳本程序

        function[V,S]=cubevs(a)

        %calculate the volume,surface ares of cube with%different edge a

        fprintf('the volume,surface ares of cube with a=%4.1f',a)

        V=a^3

        S=6*a^2

        end

        1.2 干燥密封系統(tǒng)

        因?yàn)榻饘兕?、字?huà)、書(shū)籍等藏品,需要防變色、注意防銹和防氧化,所以保持真空干燥的環(huán)境是這一問(wèn)題的良好解決方案。因此,本設(shè)計(jì)每個(gè)盒子上方都有一個(gè)真空接口,通過(guò)此處可以將盒子中的空氣抽出,達(dá)到真空的效果。且在進(jìn)入盒中之前會(huì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)干燥,設(shè)置兩個(gè)盒子為貴重物品存放,這兩個(gè)盒子可以進(jìn)行濕度和溫度設(shè)置,需要手動(dòng)操作。

        1.3 自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

        取出物品時(shí)需要輸入密碼,密碼是動(dòng)態(tài)的,需要通過(guò)收藏者手機(jī)的專用APP 進(jìn)行獲取,此措施主要針對(duì)一次性取出,也可以指紋、臉部識(shí)別解鎖。如果有人強(qiáng)行打開(kāi)或者破壞,收藏柜會(huì)發(fā)出警報(bào)聲,然后自動(dòng)發(fā)消息給擁有者,告知情況。

        1.4 滑軌式攝像頭

        收藏柜最上方安裝云臺(tái)攝像頭監(jiān)視周圍。另外設(shè)置一個(gè)攝像頭,可以在收藏柜外部滑軌上進(jìn)行移動(dòng),可以看近距用手機(jī)線查看物品情況,也可以通過(guò)此方式和朋友分享藏品?;墧z像頭和頂部的攝像頭均為云臺(tái)攝像頭,可180°轉(zhuǎn)動(dòng),1080P 超高分辨率,1000 萬(wàn)像素,WDR 寬動(dòng)態(tài),雙向語(yǔ)音,支持云存儲(chǔ),為老人、殘疾人士等收藏愛(ài)好者提供強(qiáng)有力的安全保障。

        1.5 外觀設(shè)計(jì)

        每個(gè)盒子正面為玻璃櫥窗,其他地方為硬塑料、木制或金屬,根據(jù)個(gè)人需求可進(jìn)行不同的材料選取。裝置正面外觀簡(jiǎn)圖,如圖1 所示。

        頂部攝像頭固定,鏡頭可以轉(zhuǎn)動(dòng);滑軌攝像頭選用體積較小的,中間為存取東西的部位,設(shè)置不銹鋼托盤(pán),平時(shí)該部位關(guān)閉。中間部分右邊單元為指紋、人臉識(shí)別裝置。每一個(gè)框格都代表一個(gè)收納盒。底部安裝四個(gè)可收縮滑輪,便于移動(dòng)。每排都設(shè)置一條滑軌,供滑軌攝像頭使用。

        2 工作流程

        2.1 存物部分

        物品放到傳送托盤(pán)上,紅外線體積測(cè)量?jī)x對(duì)物品進(jìn)行尺寸測(cè)量,利用MATLAB 程序進(jìn)行體積計(jì)算,然后52 單片機(jī)選擇對(duì)應(yīng)的盒子,然后運(yùn)送到干燥處理裝置處,進(jìn)行干燥后送到對(duì)應(yīng)的盒子,真空處理,關(guān)閉盒子出口。

        圖1 裝置正面外觀圖

        n:必要脈沖數(shù),L:移動(dòng)距離,L0:距離電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一周的距離,r:步進(jìn)角。

        2.2 干燥真空部分

        物品運(yùn)送到干燥處,利用熱風(fēng)干燥法進(jìn)行干燥,溫度小于等于40℃,防止對(duì)藏品造成傷害。藏品放入盒子后,關(guān)閉盒子入口,通過(guò)盒子上方的真空接口進(jìn)行真空處理,X00C4 真空傳感器。

        2.3 出物部分

        通過(guò)+3.3V 指紋模塊、人臉識(shí)別成功后,輸入想要取出的物品編號(hào)。對(duì)應(yīng)的盒子緩慢灌入空氣,然后與大氣壓相同后盒子口打開(kāi),通過(guò)傳送帶將物品傳送到中間的托盤(pán)出,取出后,重力傳感器300fl 的電阻器電橋,引線端是VIN+、VOUT+的四端傳感器檢測(cè),關(guān)閉出口。

        2.4 監(jiān)控部分

        自動(dòng)報(bào)警:監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分是基于Visual Basic 環(huán)境編寫(xiě)的上位機(jī),通過(guò)對(duì)監(jiān)控圖像的二值化、灰度檢測(cè)轉(zhuǎn)換、采集周期性信息和邊緣檢測(cè)以及入侵識(shí)別功能[1]。達(dá)到報(bào)警要求立即對(duì)主人進(jìn)行報(bào)警,且報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲音,嚇退對(duì)方。主人可以遠(yuǎn)程操控,進(jìn)行報(bào)警解除和監(jiān)控(圖2)。

        圖2 自動(dòng)報(bào)警圖

        3 產(chǎn)品分析

        3.1 技術(shù)關(guān)鍵

        (1)物品體積計(jì)算和盒子選擇;

        (2)物品的干燥真空;

        (3)攝像頭的移動(dòng)檢測(cè)、實(shí)景的實(shí)時(shí)傳輸;

        (4)危險(xiǎn)報(bào)警設(shè)備的檢測(cè)。

        3.2 創(chuàng)新特點(diǎn)

        該作品與普通的收藏柜相比,存放東西不需要自己找位置,也減少了自己處理存放空間潔凈的麻煩,尤其是對(duì)于行動(dòng)不便的老人和殘疾人士。使用者只需要將物品放到收納托盤(pán)上,智能收藏柜會(huì)自動(dòng)將東西放入合適的展示收藏盒子中。遠(yuǎn)程查看更放心,自動(dòng)報(bào)警,能夠使東西處于最佳的保存環(huán)境?;墧z像頭是一個(gè)非常大的創(chuàng)新,能夠線上近距離觀察藏品的外形和完整度。

        3.3 前景展望

        隨著生活水平的提高,個(gè)人愛(ài)好也在逐漸發(fā)展,智能家居的發(fā)展也會(huì)迅速發(fā)展,收藏愛(ài)好者越來(lái)越多,無(wú)論是從生活的舒適度還是智能家居的角度來(lái)看,更智能的家居都是用戶的優(yōu)質(zhì)選擇。本文設(shè)計(jì)的智慧收藏柜擁有快捷便利、安全可靠、實(shí)用美觀等優(yōu)點(diǎn),較好地滿足了收藏愛(ài)好者對(duì)物品的儲(chǔ)藏和歸類,順應(yīng)了智慧家居的設(shè)計(jì)理念和用途,尤其是極大地方便了老人和殘障人士的生活。此設(shè)計(jì)裝置也可以應(yīng)用到其他領(lǐng)域,如化學(xué)試劑、生物標(biāo)本等方面的保管。

        4 結(jié)語(yǔ)

        智慧家具概念日益發(fā)展,它能代替人的某些勞動(dòng),給人們的生活帶來(lái)便利,讓生活真正輕松起來(lái)。本作品將線上查看、遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警、保存環(huán)境控制有機(jī)結(jié)合,利用先進(jìn)的入侵識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控保護(hù),安全可靠,順應(yīng)了智慧家具的設(shè)計(jì)理念,是一款非常便捷的產(chǎn)品,而且美觀實(shí)用,將會(huì)成為收藏愛(ài)好者以及特定物品保管人員的首選產(chǎn)品。下一步本設(shè)計(jì)將對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),提高設(shè)備的穩(wěn)定性和擴(kuò)大使用領(lǐng)域。

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