基本信息
- 项目名称：
- 24小时自助还书系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 图书馆因受限于开放时间长短及人力多寡，影响读者进行借还书的时间，而利用自助还书系统则能够使读者的还书过程变得更为自由和便利，提高服务效率。 24小时自助还书系统的主要功能是：自动扫描读者还回的书籍，获取、显示相关信息，并分类传送至对应于不同书架的还书车中，实现图书分拣。另外，系统还拥有纠错、溢满报警等人性化的功能。系统由计算机与单片机协调控制，通过多个传感器及机械结构共同作用，实现上述功能。
- 详细介绍：
- 随着科学技术的快速发展，人类对阅读量的需求越来越大。图书馆因受限于开放时间长短及人力多寡，影响读者进行借还书的时间，而利用自助还书系统则能够使读者的还书过程变得更为自由和便利，大大提高了图书馆的服务效率，同时将还书的错误率降到了最低。 24小时自助还书系统的主要功能是：自动扫描读者还回的书籍，获取、显示相关信息，并分类传送至对应于不同书架的还书车中，实现图书分拣。另外，系统还拥有纠错、溢满报警等人性化的功能。系统由计算机与单片机协调控制，通过多个传感器及机械结构共同作用，实现上述功能。 系统工作过程为： ① 识别分类。读者按要求将待还的书放到指定的还书区域，每次一本，光电传感器检测到书籍的放置，控制传送带启动，将书向前运送，当书运动到条码扫描枪的扫描区域时，扫描枪会扫描书的条码然后传送给计算机，计算机根据条码在数据库中查找到书的相关信息并显示在程序界面上，同时根据条码对书进行分类，以便计算机向单片机发出指令，控制后续的动作，将书推送到与所分类别相对应的还书车中。若读者没有按要求放置书籍，书被运送到扫描枪的扫描区域时，扫描枪不能扫描到书的条码，书会被自动退回，提示读者重新放置书籍直到位置正确、系统能够识别图书为止，正确识别后，读书和读者的信息将自动记录到电脑中。 ② 运输。系统认定位置正确，开始传送书籍至指定位置，通过光电传感器确认书籍到位。 ③ 推送。输送带暂停工作,书籍所在位置处的推板将书籍推送至对应还书车中，推板收回。 ④ 存放。还书车托板自动下降书籍厚度，若还书车未满，则继续还下一本书，若还书车溢满，则通过光电传感器检测、报警，人工将书籍取出；书籍取出后托板自动上升至初始位置。 整个系统由四个部分组成，各部分结构及工作原理如下： ① 识别分类部分 识别分类部分由条码扫描枪、计算机、单片机和光电传感器组成。 工作原理为：条码扫描枪扫描图书的条码并传送给计算机，计算机相应的程序会对条码信息进行识别，通过内部的数据库查找到图书的相关信息并显示在程序界面上，与此同时根据书的条码进行分类，确定这本书属于哪一个书架，进而计算机对单片机发出控制指令，完成后续分拣动作。 ② 运输部分 运输部分由电动机、传送带、支架组成，电机通过链传动驱动传送带对书籍进行运输。 ③ 推送部分 推送部分由电机、推板、推送支架及光电传感器等组成。电机通过齿轮传动带动同步带轮，进而带动同步带，推板和同步带固定在一起，所以电机转动便带动推板完成推送动作。 工作原理为：根据识别过程中计算机所发出的指令，当图书被传送到与之相对应的还书车处时，相应的传感器检测到书到达指定位置，控制传送带停止传送，启动推送机构，将图书推送到与图书相对应的、分布于传送带两侧的还书车中。 ④ 存放部分 存放部分主要是由电机、蜗杆减速器、托板和光电传感器等构成的还书车。电机通过蜗杆减速器，再通过链传动带动链条，链条和托板固定在一起，这样电机转动便带动托板实现升降动作。 工作原理为：当推送机构将书推送到还书车的托板上的时候，在光电传感器的控制下，托板会自动下降直到书的上表面略低于传送带表面，以便下一本属于这个还书车的书能够被推送到这本书的上面，当还书车中的书溢满的时候，位于还书车下部的光电传感器会检测到这一状况，系统会提示工作人员对这一还书车中已经分类的书进行后续处理。待工作人员取出书籍后托板自动上升至初始位置（上表面略低于传送带表面）。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- （1）设计目的及基本设计思路 随着科学技术的快速发展，人类对阅读量的要求越来越大。图书馆因受限于开放时间长短及人力多寡，影响读者进行借还书的时间，而利用自助还书系统则能够使读者的还书过程变得更为自由和便利，大大提高了图书馆的服务效率，同时将还书的错误率降到了最低。 还书时，读者按要求将待还的书放到指定的还书区域，每次一本，系统自动对书籍进行检测、分类并推送到相应的还书车中。 （2）创新点 ① 对图书的识别，采用条码扫描的方式，简单实用，成本低廉。 ② 对于图书推送位置的定位，由传感器来完成，不需要高精度的位置控制措施，技术难度小。 ③ 还书车的自动升降托板设计，保证各种厚度不同的书都能顺利进入还书车，降低图书损坏的可能性。 ④ 功能齐全，拥有纠错及集满报警功能，人性化程度高。 （3）技术关键 ① 条码扫描枪的位置放置：保证当扫描枪距离传送带一定距离的时候能够扫描到任何厚度的书籍的条码。 ② 传感器安放位置：保证传感器安放之后处于最佳工作状态，能够真实、准确反映被测量的情况。 ③ 程序中对各个动作的时序控制：保证各个动作之间不发生干涉，同时尽量缩短一本书的还书时间。 ④ 特殊情况的处理：针对书籍位置放置错误和还书车溢满两种状况编写合适的处理程序，保证系统在正常工作同时能够处理突发事件。 （4）主要技术指标 ① 一本书还书时间：8秒。 ② 最大书籍尺寸：长×宽×高 = 25cm × 18cm ×10cm。 ③ 输入电源：220V，50Hz交流电。
科学性、先进性
- 24小时自助还书系统的主要功能是：自动扫描读者还回的书籍，获取、显示相关信息，并分类传送至对应于不同书架的还书车中，实现图书分拣。另外，系统还拥有纠错、集满报警等人性化的功能。系统由计算机与单片机协调控制，通过多个传感器及机械结构共同作用，实现上述功能。 作品的先进性如下： ① 图书识别过程由条码扫描枪来完成，相比于成本高昂的RFID（射频识别）技术，在完成相同功能的前提下更加经济实惠。 ② 对于图书到位的控制采用光电传感器来完成，相比于采用高精度伺服控制的闭环系统，成本大大降低。 ③ 还书车的自动升降托板设计，能够保证不同厚度、不同新旧程度的书都能顺利被推送进还书车，相比于滑道方式，将图书损坏的可能性降到最低。 ④ 功能齐全，拥有纠错及集满报警功能，人性化程度高。 ⑤ 总体结构比较简单，成本低廉。 作品独特性之处在于：相比于市场上同类产品，应用更加经济实惠的技术手段完成了相同的功能，更适合于在中小规模的图书馆得到普及。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图片、录像、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）使用说明：读者按要求将待还的书放到指定的还书区域，每次一本，系统自动对书籍进行检测、分类并推送到相应的还书车中。 （2）技术特点和优势： ① 对图书的识别，采用条码扫描的方式，简单实用，成本低廉。 ② 对于图书推送位置的定位，由传感器来完成，不需要高精度的位置控制措施，技术难度小。 ③ 还书车的自动升降托板设计，保证各种厚度不同的书都能顺利进入还书车，并且将图书损坏的可能性降到最低。 ④ 功能齐全，拥有纠错及集满报警功能，人性化程度高。 （3）适用范围：中小规模图书馆（如高校图书馆）。 （4）推广前景： 随着人们对精神文明的要求不断提高，图书馆的建设在文化建设中位置重要，24小时自助还书系统不仅可以在图书馆使用，还可以在大人流的公共场所使用，供人们进行自助借阅、自助还书。而且，由于系统采用技术难度相对较小的技术手段来实现各项功能，总体成本低廉，中小规模图书馆也能够接受，易于普及。在市场前景如此广阔的情况下，24小时自主还书系统必将以其超高的性价比迅速占领市场。
同类课题研究水平概述
- 目前，自助服务作为一项新兴的、具有强大生命力的服务模式，正逐渐受广大图书馆的青睐，并推广使用。图书馆自助服务主要分为馆内自助服务和网络自助服务两种形式，服务的内容包括自助借还书、自助复印、网上借阅等，笔者认为，实现自助借还书是其中最基本的也是最主要的一个内容。因而，一些图书馆相继使用了自助借还书系统。 1974年，第一台自助借还书机出现在美国德州大学达拉斯分校，但由于本身设计存在缺陷，并不是很成功。随后，美国3M公司推出改进的自助借还书机，并于1992年得到美国爱荷华洲图书馆及密苏里大学图书馆的支持进行测试，对缺陷进行修改后开发出更适合的作业系统，使得自助借还书系统在90年代成为图书馆的新宠。目前，在美国、澳大利亚、英国等国家有许多图书馆都陆续使用了自助借还书系统。 虽然我国已经有图书馆自助还书系统成功投入使用，但是真正的自助借还书系统国内还没有厂家生产,使用单位也比较少。仅有台北市图书馆和温州市图书馆及南方个别图书馆使用，台北市图书馆使用的是美国Sirsi公司Unicorn自动化系统和新加坡科技公司的自助还书设备，这些自助借还书设备目前用的都是RFID技术，该系统不论软件还是硬件都比较昂贵，最低也要200多万，对一般中小规模图书馆而言，根本没有能力引进该系统。总之,我国图书馆自动化建设落后发达国家约20年，有较大的差距。 考察国内外各种自助还书系统，按其功能大致可分为三类。 全自动型，这种自助还书系统是将整个借还书的过程全部自动化，完全不需要人的参与，虽然智能程度较高，但是其结构往往是一个箱体，将图书完全封闭在系统内部，图书在系统内部按特定格式摆放，以利于实现自动借还书，这样就受到成本和容量的限制，难以普及。 半自动型，这种自主还书系统实现图书验收的功能，读者将图书放入还书系统，由还书系统对图书进行扫描，信息处理，进而收集到还书车中，由工作人员将其放回书架。 功能单一型，这种自助还书系统实际上只是完成图书识别确认工作，需要读者将图书放在识别区域，进行扫描确认，然后需要读者将图书拿走放到还书车，最后由图书馆工作人员将图书放回书架。 针对以上的研究现状，我们设计了新型的自助还书系统，旨在应用技术难度较小的技术手段为中小规模图书馆提供最低成本的、最人性化的自助还书服务。
