一种图书馆用自动还书式书架及其工作方法技术

一种图书馆用自动还书式书架及其工作方法，属于图书馆的书籍管理领域，在每本书籍上均设置有存储该书籍信息的RFID芯片，在书架本体一端设置有带RFID阅读器的还书框，通过对书架每层设置隔板将整个书架分隔成若干书籍位，并利用RFID技术将书籍位与其内存放的书籍进行对应，而后在书架上设置由PLC控制器控制运动的移动小车，并且在移动小车上设置可伸缩机械臂和机械手，并由PLC控制器根据RFID阅读器读取的书籍位置信息，控制可伸缩机械臂和机械手将该书籍自动存放到与其对应的书籍位上，解决了归还书籍的乱放、错放问题，能够很好辅助图书管理员队图书进行整理，提高了图书管理工作的效率。

An automatic return book shelf for Library and its working method

An automatic return bookshelf for Library and its working method belong to the field of library book management. Each book is equipped with an RFID chip to store the information of the book, and a return bookshelf with an RFID reader is installed at one end of the bookshelf body. The whole bookshelf is separated into several books by setting partitions on each layer of the bookshelf. Then a mobile car controlled by a PLC controller is installed on the bookshelf, and a telescopic manipulator and a manipulator are installed on the mobile car. The telescopic manipulator and a manipulator are controlled by the PLC controller according to the book position information read by the RFID reader. The manipulator automatically stores the book on its corresponding book position, resolves the problem of random and misplaced returned books, and can assist the librarians'team to sort out the books, and improves the efficiency of Library management.

【技术实现步骤摘要】
一种图书馆用自动还书式书架及其工作方法
本专利技术涉及到图书馆的书籍管理领域，具体的说是一种图书馆用自动还书式书架及其工作方法。
技术介绍
高校图书馆是校园文化的重要组成部分，是校园文化建设的重要阵地。它担负着为教学、科研服务的双重任务,被誉为学校的"第二课堂",是陶冶学生情操、开阔视野、激发学生的求知欲望、培养学生良好心理素质、确立社会主义道德情操和人生观的阵地。随着信息化、网络化的飞速发展,图书馆必将由"第二课堂"变为"第一课堂"。但是在学校图书馆日常借书过程中我们往往发现，我们按照查询到的索引号指引常常在图书馆很难找到相应的书籍，既浪费了时间又未能达到我们借书的目的，有碍于图书馆发挥该有的作用，图书馆采购的书籍而我们需要借阅的时候却找不到相应的书籍。以华北水利水电大学图书馆为例，早在2011年学校就已经引进了RFID自助借还书系统，RFID射频识别技术原理是RFID阅读器读取粘贴在图书上的RFID芯片，而RFID芯片存储有图书信息记录，粘贴在图书里面具有安全稳定、识别率高的特点。新技术的引进旨在更好地推进图书馆在智能化、数字化方面的建设，但RFID系统的引进并未很好地解决图书馆书籍存在的乱架、错架问题，图书并未按照索引号标示的位置摆放，大大降低了图书的利用率。其实图书馆错架、乱架的问题不止存在于高校图书馆，许多社会图书馆也存在这种现象，大多数图书馆RFID射频识别技术的引进只起到了提高借还书的效率，将馆藏书籍从传统条形码升级到RFID标签却并未充分将其利用，图书馆错架、乱架的诟病并未得到解决。
技术实现思路
为了解决现有图书馆的书籍存在的乱放乱摆问题，本专利技术提供了一种图书馆用自动还书式书架及其工作方法，该自动还书式书架能够将属于该书架的书籍自动摆放到原始位置，解决了书籍的乱放、错放问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种图书馆用自动还书式书架，包括具有多层的书架本体和存放在该书架本体上的书籍，且在每本书籍上均设置有存储该书籍信息的RFID芯片，在书架本体的一端设置有回收书籍用的还书框，还书框的侧壁上设置有读取RFID芯片的RFID阅读器，在书架本体的每一层上沿其长度方向分布有若干隔板，这些隔板将书架的每一层分为多个存放书籍的书籍位，且在高度方向上，书架上不同层的书籍位上下对应分布；在书架本体的顶部设置有齿板滚道，齿板滚道上设置有通过电机驱动四个滚动轮运动的移动小车，滚动轮的表面分布有驱动齿，这些驱动齿与齿板滚道上排布的齿啮合，所述移动小车的侧壁上铰接有末端带有机械手的可伸缩机械臂，该可伸缩机械臂和机械手由设置在移动小车内的PLC智能控制器控制其夹取还书框内的书籍并放置在相应书籍位中，所述的RFID阅读器与PLC智能控制器的信号输入端口连接，以使PLC智能控制器判断与该书籍对应的书籍位，PLC智能控制器的信号输出端口分别控制电机、可伸缩机械臂和机械手的动作。本专利技术的一种优选实施方案为，所述齿板滚道包括一铺设在书架本体顶部的木质或塑料制板体，在板体的两端设置有限位挡板，两个限位挡板之间分布有传动用的齿，所述移动小车通过滚动轮在这些齿上啮合移动，在板体的中部沿其长度方向设置有通槽，通槽内设置有金属导电凸条，该金属导电凸条与电源连接，所述移动小车的底部设置有铜刷，铜刷的顶部通过导线分别向电机和PLC智能控制器供电，铜刷的底部具有凹口，该凹口将金属导电凸条卡入其中，并使移动小车在运动过程中，铜刷始终保持与金属导电凸条的接触。本专利技术的另一种优选实施方案为，所述可伸缩机械臂的主体为PLC智能控制器控制的液压油缸Ⅰ，机械手安装在液压油缸Ⅰ活塞杆的端部，液压油缸Ⅰ的底部与移动小车侧部安装的支撑座铰接，该支撑座使液压油缸Ⅰ保持在书架本体前方一定距离之外，在移动小车上设置有PLC智能控制器控制的液压油缸Ⅱ，该液压油缸Ⅱ的活塞杆与液压油缸Ⅰ的缸体铰接，通过PLC智能控制器控制液压油缸Ⅱ活塞杆的伸出和缩回，使机械手探入或离开到书籍位的正上方。本专利技术的又一种优选实施方案为，所述移动小车上具有两个与其移动方向平行的通孔，在这两个通孔内设置有两根导杆，这两根导杆的两端固定在齿板滚道两端的限位挡板上，从而将移动小车限定在齿板滚道上。本专利技术的再一种优选实施方案为，所述齿板滚道上的齿的宽度和齿间距为一定值，滚动轮表面的驱动齿齿数、齿宽和齿间距也为一定值，PLC智能控制器根据齿板滚道上齿的参数和滚动轮表面驱动齿的参数确定某一书籍位的位置以及移动小车的行驶距离。本专利技术的又再一种优选实施方案为，所述PLC智能控制器的一个信号输出端口连接有报警器，以在对RFID阅读器发出的书籍信息比对不符合时，发出报警信息。上述图书馆用自动还书式书架的工作方法，包括以下步骤：1）对书架本体上的每个书籍位进行编号，编号包含该书籍位的书架层信息和该书籍位在该层的位置信息；2）对每个书籍位内存放书籍安装RFID芯片，并且在RFID芯片内写入该书籍的著录信息和该本书籍对应的书籍位的位置信息；3）将该书架本体上所有书籍的著录信息和位置信息存储到PLC智能控制器内，同时，将齿板滚道上的齿的宽度和齿间距，以及滚动轮表面的驱动齿齿数、齿宽和齿间距分别存储到PLC智能控制器内，以使PLC智能控制器根据齿板滚道上齿的参数和滚动轮表面驱动齿的参数确定某一书籍位的位置以及移动小车的行驶距离；4）将需要还的书籍放置在还书框内，RFID阅读器读取该书籍的RFID芯片，并将位置信息和著录信息发送给PLC智能控制器，PLC智能控制器将收到的信息与已存储的信息比对，若该信息与已存储的信息不符合，则表明该本书籍并不属于该书架，PLC智能控制器输出信号控制报警器报警，若该信息与已存储的信息符合，则执行步骤5）；5）PLC智能控制器控制电机反转，从而使移动小车沿齿板滚道运动到还书框的上方，而后PLC智能控制器控制可伸缩机械臂5伸出并利用机械手抓取还书框内的书籍；6）PLC智能控制器根据该书籍的位置信息，判断相应书籍位的位置信息，而后控制电机正转一定圈数，使其位于该书籍位的上方，之后，再控制可伸缩机械臂伸长相应的距离至该书籍位处，进而由PLC智能控制器控制机械手松开，完成书籍的存放；7）PLC智能控制器控制可伸缩机械臂回缩；8）重复步骤5）-步骤7），直至将还书框内的书籍均存放完毕。本专利技术中所用到的RFID芯片和RFID阅读器为现有技术，已经在图书馆的图书管理领域具有一定的应用，其原理和具体工作流程不涉及到本专利技术的创造点，在此不进行赘述，也不会对本领域技术人员实施本专利技术的技术方案造成困扰和不解；本专利技术中利用的机械手也是工业自动化中常用的机械手，只是为了实现PLC控制器操控其实现抓取和松开操作即可，有很多现有的技术和产品均能实现本专利技术所要求的实现的功能，因此，不在此赘述机械手的结构和工作方式，但是并不影响本领域技术人员实施本专利技术的技术方案。有益效果：本专利技术通过对书架每层设置隔板，从而将整个书架分隔成若干书籍位，而且对这些书籍位进行编号，并利用RFID技术将书籍位与其内存放的书籍进行对应，而后在书架上设置由PLC控制器控制运动的移动小车，并且在移动小车上设置可伸缩机械臂和机械手，并由PLC控制器根据RFID阅读器读取的书籍位置信息，控制可伸缩机械臂和机械手将该书籍自动存放到与其对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图书馆用自动还书式书架，包括具有多层的书架本体和存放在该书架本体上的书籍，且在每本书籍上均设置有存储该书籍信息的RFID芯片，在书架本体的一端设置有回收书籍用的还书框（7），还书框（7）的侧壁上设置有读取RFID芯片的RFID阅读器（8），其特征在于：在书架本体的每一层上沿其长度方向分布有若干隔板（1），这些隔板（1）将书架的每一层分为多个存放书籍的书籍位（2），且在高度方向上，书架上不同层的书籍位（2）上下对应分布；在书架本体的顶部设置有齿板滚道（3），齿板滚道（3）上设置有通过电机（404）驱动四个滚动轮（405）运动的移动小车（4），滚动轮（405）的表面分布有驱动齿，这些驱动齿与齿板滚道（3）上排布的齿（303）啮合，所述移动小车（4）的侧壁上铰接有末端带有机械手（6）的可伸缩机械臂（5），该可伸缩机械臂（5）和机械手（6）由设置在移动小车（4）内的PLC智能控制器（402）控制其夹取还书框（7）内的书籍并放置在相应书籍位（2）中，所述的RFID阅读器（8）与PLC智能控制器（402）的信号输入端口连接，以使PLC智能控制器（402）判断与该书籍对应的书籍位（2），PLC智能控制器（402）的信号输出端口分别控制电机（404）、可伸缩机械臂（5）和机械手（6）的动作。...

【技术特征摘要】
1.一种图书馆用自动还书式书架，包括具有多层的书架本体和存放在该书架本体上的书籍，且在每本书籍上均设置有存储该书籍信息的RFID芯片，在书架本体的一端设置有回收书籍用的还书框（7），还书框（7）的侧壁上设置有读取RFID芯片的RFID阅读器（8），其特征在于：在书架本体的每一层上沿其长度方向分布有若干隔板（1），这些隔板（1）将书架的每一层分为多个存放书籍的书籍位（2），且在高度方向上，书架上不同层的书籍位（2）上下对应分布；在书架本体的顶部设置有齿板滚道（3），齿板滚道（3）上设置有通过电机（404）驱动四个滚动轮（405）运动的移动小车（4），滚动轮（405）的表面分布有驱动齿，这些驱动齿与齿板滚道（3）上排布的齿（303）啮合，所述移动小车（4）的侧壁上铰接有末端带有机械手（6）的可伸缩机械臂（5），该可伸缩机械臂（5）和机械手（6）由设置在移动小车（4）内的PLC智能控制器（402）控制其夹取还书框（7）内的书籍并放置在相应书籍位（2）中，所述的RFID阅读器（8）与PLC智能控制器（402）的信号输入端口连接，以使PLC智能控制器（402）判断与该书籍对应的书籍位（2），PLC智能控制器（402）的信号输出端口分别控制电机（404）、可伸缩机械臂（5）和机械手（6）的动作。2.根据权利要求1所述的一种图书馆用自动还书式书架，其特征在于：所述齿板滚道（3）包括一铺设在书架本体顶部的木质或塑料制板体（302），在板体（302）的两端设置有限位挡板（301），两个限位挡板（301）之间分布有传动用的齿（303），所述移动小车（4）通过滚动轮（405）在这些齿（303）上啮合移动，在板体（302）的中部沿其长度方向设置有通槽（304），通槽（304）内设置有金属导电凸条（305），该金属导电凸条（305）与电源连接，所述移动小车（4）的底部设置有铜刷（406），铜刷（406）的顶部通过导线分别向电机（404）和PLC智能控制器（402）供电，铜刷（406）的底部具有凹口（407），该凹口（407）将金属导电凸条（305）卡入其中，并使移动小车（4）在运动过程中，铜刷（406）始终保持与金属导电凸条（305）的接触。3.根据权利要求1所述的一种图书馆用自动还书式书架，其特征在于：所述可伸缩机械臂（5）的主体为PLC智能控制器（402）控制的液压油缸Ⅰ，机械手（6）安装在液压油缸Ⅰ活塞杆的端部，液压油缸Ⅰ的底部与移动小车（4）侧部安装的支撑座铰接，该支撑座使液压油缸Ⅰ保持在书架本体前方一定距离之外，在移动小车（4）上设置有PLC智能控制器（402）控制的液压油缸Ⅱ（403），该液压油缸Ⅱ（403）的活塞杆与液压油缸Ⅰ的缸体铰接，通过PLC智能控制器（402）控制液压油缸Ⅱ（403）活塞杆的伸出和缩回，使机械手（6）探入或离开到书籍位（2）的正上方。4.根据权利要求1所述的一种图书馆用自动还书式书架，...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦延涛，王博，李智勇，姜绿圃，刘贝贝，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41