朱春林 郭亞琴 郁飛飛 李繼濤 毛雨 孫阜中

（南通理工學(xué)院電氣與能源工程學(xué)院，江蘇南通 226002）

1 引言

目前國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)系統(tǒng)運(yùn)用的比較少，只有為數(shù)不多的幾家國(guó)家大型圖書(shū)館使用圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器，但是這些設(shè)備都是大型設(shè)備，并不適用于小型圖書(shū)館或者校圖書(shū)館。本文以圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人為研究對(duì)象，提供一種更加自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、分類(lèi)效率更高的分揀裝置。該裝置主要包括掃描模塊、傳動(dòng)模塊、分揀模塊、PLC 模塊。該裝置可以自動(dòng)識(shí)別圖書(shū)的類(lèi)型從而對(duì)其進(jìn)行歸整分類(lèi)，能夠高效率地自動(dòng)整理圖書(shū)，有效地降低人為分類(lèi)圖書(shū)的錯(cuò)誤率。

2 設(shè)計(jì)分析

該機(jī)器人具有圖書(shū)還書(shū)自動(dòng)分類(lèi)和圖書(shū)整理上架兩大功能。機(jī)器人通過(guò)采用RFID 技術(shù)自動(dòng)識(shí)別圖書(shū)上張貼的條形碼完成數(shù)據(jù)讀取，通過(guò)傳動(dòng)模塊和分揀模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)書(shū)籍自動(dòng)分類(lèi)，該機(jī)器人可對(duì)分揀后的書(shū)籍實(shí)現(xiàn)高效快速的書(shū)籍收集整理上架，真正替代人工還書(shū)和書(shū)籍整理工作。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1 所示。該裝置主要包括：檢測(cè)模塊、可編程控制器、分揀模塊、收集模塊和報(bào)警模塊。檢測(cè)模塊包括條形碼掃描器與紅外傳感器，從而對(duì)圖書(shū)進(jìn)行分類(lèi)；可編程控制器處理信號(hào)；分揀模塊主要將圖書(shū)進(jìn)行分揀，通過(guò)PLC 處理信號(hào)對(duì)電動(dòng)伸縮桿進(jìn)行控制；收集模塊將分揀后的圖書(shū)進(jìn)行收集；報(bào)警模塊在當(dāng)圖書(shū)收集量達(dá)到百分之八十時(shí)，收集裝置會(huì)自動(dòng)的報(bào)警提示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖書(shū)管理員將書(shū)籍以書(shū)籍條碼一面朝上的放置方式放置于傳送帶上，智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人的重力傳感器感應(yīng)到有書(shū)籍置于傳送帶并啟動(dòng)運(yùn)行傳送帶使書(shū)籍進(jìn)入自動(dòng)掃碼區(qū)域，位于自動(dòng)掃碼區(qū)域側(cè)邊的紅外傳感器將測(cè)量書(shū)籍厚度，位于自動(dòng)掃碼區(qū)域上方的掃碼槍識(shí)別書(shū)籍代碼，與源數(shù)據(jù)比對(duì)確定書(shū)籍所在類(lèi)目并將信號(hào)傳遞給一個(gè)帶有時(shí)間繼電器的推板中，自動(dòng)掃描區(qū)域模型。

在書(shū)籍掃描完成后，智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人會(huì)利用差速傳送帶將書(shū)籍錯(cuò)開(kāi)并快速傳遞到分揀區(qū)，并由推板將書(shū)籍推入所在類(lèi)別的通道，當(dāng)收集裝置在收到一本書(shū)籍后，會(huì)以前面測(cè)量的書(shū)籍厚度為標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)下降一定的高度從而保證下一本書(shū)籍的順利堆疊，分揀裝置。

當(dāng)收集裝置檢測(cè)到即將達(dá)到堆疊上限后會(huì)先發(fā)出報(bào)警信號(hào)給圖書(shū)管理員并在達(dá)到堆疊上限后停止該分類(lèi)通道的運(yùn)行，若之后還有該通道的書(shū)籍傳送將自動(dòng)送至傳送帶末端的收集箱內(nèi)，在圖書(shū)管理員收到報(bào)警信號(hào)后對(duì)分類(lèi)收集好的書(shū)籍進(jìn)行處理之后，該通道將重新運(yùn)行。對(duì)于不在錄入系統(tǒng)的書(shū)籍進(jìn)入機(jī)器時(shí)，也將自動(dòng)傳送至末端的收集箱。智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人在重力傳感器未收集到傳送帶上有物品的信號(hào)30秒后將會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。書(shū)籍收集箱如圖2所示。

圖2 智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人收集箱

4 組態(tài)MCGS設(shè)計(jì)

人機(jī)界面主要將計(jì)算機(jī)和機(jī)器進(jìn)行通信。智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人通過(guò)MCGS軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)交換。智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人的組態(tài)畫(huà)面如圖3 所示。雙擊“智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人”用戶(hù)窗口，運(yùn)行該軟件，并將PLC 與該軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能。

圖3 智能圖書(shū)分類(lèi)機(jī)器人組態(tài)畫(huà)面

5 總結(jié)

該智能圖書(shū)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、分揀速度快、收集效率高等特點(diǎn)，該設(shè)備可以將書(shū)籍按照預(yù)先設(shè)定好的分類(lèi)方法進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，分類(lèi)的效率能達(dá)到人工分類(lèi)效率的多倍，且圖書(shū)分類(lèi)的出錯(cuò)率也將降到最低。不僅如此，完成書(shū)籍的分類(lèi)后，還可以自動(dòng)將圖書(shū)進(jìn)行整理、上架，并且要求設(shè)備運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)書(shū)籍有任何的磨損，使書(shū)籍能最大限度的被多次循環(huán)利用。該設(shè)備沒(méi)有工作時(shí)間和工作條件的限制，并且可以根據(jù)需要持續(xù)不間斷的工作，其工作效率遠(yuǎn)大于人工效率，因此，可以極大地節(jié)省人力成本。該設(shè)備的價(jià)格相對(duì)較低，并且不易損壞，只需后期的簡(jiǎn)單維護(hù)，便可保證其長(zhǎng)久運(yùn)行，無(wú)論從何種角度考慮，都要比人工更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。且此設(shè)備并不會(huì)像大型圖書(shū)館的圖書(shū)分類(lèi)設(shè)備那樣需要占用很大的空間，它所需要的空間較小且方便安裝，只需安裝在還書(shū)柜臺(tái)的下方即可，大大節(jié)省了空間，提高了圖書(shū)館的空間利用率。故此裝置具有比較好的應(yīng)用前景。