一种错序图书的智能分拣系统及方法与流程

本发明属于图书馆管理领域，尤其涉及一种错序图书智能分拣系统及方法。

背景技术：

随着开放式借阅的逐步普及，为读者提供了极大的便利，但是馆内图书错放、乱放的问题与日俱增，不仅影响了图书的有效流通，同时也加大了图书管理员整理图书的工作量。现有的图书分拣有的依靠人工分拣，费时费力，效率低下；或者采用大型流水线式分拣，占用空间较大，成本较高；或者选用图书整理装置，应用图书上的书标对图书进行识别、归类，但因为书标存在技术识别缺陷，造成图书整理装置识别速度慢，工作效率低。

而目前图书馆现有普遍使用的书标，均不利于机器识别实现图书分拣整理的自动化操作。然而新型的书标，如专利号为201410770680，名称为“一种应用于图书管理中的新型隐形书标系统”的发明专利，该专利公开了一种应用于图书管理中的新型隐形书标系统,包括图书登记注册子系统模块、隐形彩色书标制作子系统模块和图书识别子系统模块,其中图书登记注册子系统模块包括电脑和书籍信息采集数据库模块；隐形彩色书标制作子系统模块包括第一智能打印机和第二智能打印机；图书识别子系统模块为移动手持检测机,所述的移动手持检测机包括颜色识别器、紫外光发射器、开关和蜂鸣器；虽然该系统在对错序图书的检测过程中相对于传统的书标来说，具有更好的辨识度，但是没有相匹配的机械分拣工具，检测过程仍需要人工参与，对图书馆的工作人员来说依旧具有不小的工作负担，因此需要进一步的改进，来实现图书馆的无人化及自动化管理。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种错序图书的智能分拣系统及方法。该系统及方法在基于“一种应用于图书管理中的新型隐形书标系统”的基础上，增加了自动分拣功能，提高了图书分拣的工作效率，实现了图书图书分拣的智能化、自动化；有效的解决了图书馆中图书错放、乱放的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种错序图书的智能分拣系统包括：隐形彩色书标系统、图书分拣装置，分拣运行路径，控制系统；所述图书分拣装置分拣及运送错序图书至指定地点；所述分拣运行路径引导图书分拣装置在图书馆内运行；所述控制系统控制图书分拣装置在分拣运行路径中进行分拣操作；

其中，隐形彩色书标系统，包括：图书登记注册系统、隐形彩色书标制作系统；所述图书登记注册子系统包括电脑和书籍信息采集数据库；所述隐形彩色书标制作系统模块包括第一智能打印机和第二智能打印机；

其中，图书分拣装置，包括：隐形彩色书标识别装置，1台平板小车，1个随行书架，1个中空旋转平台，1个重载十字滑台，2个链轮，2条单排链条，2个张紧轮，2个固定轮,2个滑块，4个限位开关，1个竖直导轨，1个末端夹手，1个控制箱，1个锂电池电源，1个电机驱动器，1个带抱闸的伺服电机，1个传动箱，限位开关若干，1个电磁识别装置，1个无线通信装置，2个万向轮，2个承重轮，1对锥齿轮；所述平板小车的前两个轮为万向轮，后两个轮为承重轮；所述平板小车正前方中心位置，面向地面，装有电磁识别装置及无线通讯装置，所述平板小车后部，承重轮上方安装1个随行书架，所述平板小车中前方安装中空旋转平台，所述中空旋转平台上安装重载十字滑台，所述重载十字滑台行程为300mm，所述重载十字滑台上方安装有控制箱和竖直导轨；所述控制箱由下至上依次安装有控制器，锂电池电源，驱动器，伺服电机和传动箱；所述伺服电机具有抱闸功能；所述竖直导轨的顶部两侧安装有2个链轮和2个限位开关，底部两侧安装有2个固定轮、2个张紧轮和2个限位开关，所述竖直导轨的中间安装有2个滑块，所述滑块与单排链条相连，所述隐形彩色书标识别装置固定安装在竖直导轨的正前方，距导轨顶端100mm处；所述传动箱的输出轴连接1对锥齿轮中的一个，所述1对锥齿轮的另一个与链轮相连；所述滑块与末端夹手相连；

其中，所述隐形彩色书标识别装置：包括：1个线阵相机，1个紫外线发射器；

其中，所述随行书架配备称重传感器；

其中，分拣运行路径，包括：电磁引导线若干条，节点若干个；

其中，依据馆内图书数量，图书分拣装置≥1台；

其中，所述隐形彩色书标，根据不同图书馆的分类要求，设定不同的长度和色彩个数；一种错序图书的智能分拣方法，采用错序图书的智能分拣系统，该方法的步骤包括：

步骤1：入馆图书的信息采集；

步骤2：分拣路径的铺设；

步骤3：图书分拣装置的运行，图书分拣装置沿馆内的分拣路径，由控制系统操控，依序巡检，分拣错序图书；

步骤3.1：图书分拣装置进入一个工作点后，将该处节点信息回传控制系统，控制系统调取该节点处书架图书信息；

步骤3.2：紫外线补光灯照射，图书分拣装置的线阵相机拍摄工作点书架上的图书，将拍摄的信息发送回总控室，控制系统通过提取所摄取图像的RGB分量，对比实际得到的色彩序列的RGB分量与标准色彩序列的RGB分量，判断是否存在错序图书，若RGB分量超出误差范围，则初步判定在该层书架上存在错序图书；通过实际色彩图像与标准序列对比，基于蚁群算法找出错序图书的边缘轮廓，分析出错序图书的位置和宽度大小，将错序图书的相关信息反馈给图书分拣装置，分拣装置挑选出错序图书，运回；若对比RGB分量后发现在允许的误差范围之内，则判定在该层书架上不存在错序图书，每一个工作节点完成后，若总控室无新调度指令，图书分拣装置也未发出满载警示时，图书分拣装置会默认继续前行，前往下一个临近工作节点执行识别分拣操作，直至到达终止节点后停止工作；

步骤3.3：图书分拣装置的随行书架配备称重传感器；当称重传感器检测到书架上图书的重量达到或接近预设的可容重量时则判定书架装满，则图书分拣装置向控制系统发出满载警示，控制系统记录下当前固定工作点位的标识点，随后命令图书分拣装置到达最近的快速退回节点，继而回到卸书节点，卸载随行书架上的图书，然后，图书分拣装置再次回到满载时快速退回节点，回到满载时的原固定工作点，继续进行错序图书的识别和分拣工作。

本发明的有益效果：

(1)本发明为实现图书馆的无人化和自动化管理提供了一套可行的系统方案；

(2)本发明可以根据不同图书馆的分类要求增减隐形彩色书标的色彩条个数；

(3)本发明可根据不同图书馆的实际需求，实现多个图书分拣装置的协同工作；

(4)本发明通过对隐形彩色书标的识别来分拣错序图书，分拣效率更高，分拣速度更快。

附图说明

图1为一种错序图书的智能分拣系统流程图；

图2为本发明实施例中隐形彩色书标示意图；

图3为为本发明实施例中隐形彩色书标颜色与字母、数字对照示意图；

图4为为本发明实施例中分拣装置示意图；

图5为本发明实施例中摄像机摄取书标的色彩序列示意图；

图6为本发明实施例中平台小车工作路线示意图；

图7为本发明实施例中控制箱内部示意图；

图中：1链轮、2控制箱、3单排链条、4固定张紧轮、5重载十字滑台、6中空旋转平台、7平板小车、8电磁接收器及无线通讯装置、9万向轮、10锥齿轮、11紫外线补光灯、12线阵相机、13竖直导轨、14末端夹手、15随行书架、16滑块、17承重轮、18书架、19书籍、20彩色书标、21线阵相机摄取范围、22压板、23压紧弹簧、24图书分拣装置、25电磁引导线、26书架编号、27快速进退电磁引导线、28总控室、29终止节点、30卸书节点、31起始节点、32工作节点，33快速进退节点、34控制器、35锂电池电源、36驱动器、37伺服电机、38传动箱、39限位开关、40称重传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明一种错序图书的智能分拣系统，包括：隐形彩色书标系统，图书分拣装置，分拣运行路径，总控制系统。

一种错序图书的智能分拣方法，采用错序图书的智能分拣系统，该方法步骤包括：

步骤1：入馆图书的信息采集，图书进入图书馆后，都会依据《中图法》进行编序，贴上相应的书标，该隐形彩色书标技术采用，申请号201410770680，名称为“一种应用于图书管理中的新型隐形书标系统”的发明专利中所公开的技术，即总控室28中放置有电脑，电脑设置书籍信息采集数据库，电脑的输出接口连接第一和第二智能打印机；书籍信息采集数据库中的图书登记注册子系统完成对图书信息的采集，并对各种图书进行编号；信息存入书籍信息采集数据库后，开始制作隐形彩色书标。

将书籍信息采集数据库中的索书号传递给电脑中的索书号处理系统，通过索书号处理，将索书号前五个字符对应的颜色信号发送给第一和第二智能打印机，打印出所需书标。所述第一智能打印机主要针对已经贴有书标的图书，在图书的书脊上直接打印，该操作需要将同类图书放置在一起，整理整齐后，将图书的书脊朝向第一智能打印机打印处；第一智能打印机将隐形彩色油墨打印于图书书脊的书标处；所述第二智能打印机主要针对尚未粘贴书标的图书，第二智能打印机为常规彩色打印机，选用书标标签机隐形彩色油墨，书标制作完成后将其粘贴在图书上即可。如图2所示，隐形彩色书标为两层结构，依据《中图法》的编排规则，在半透明的书标纸上写上对应的索书号，然后根据图3的颜色与字母、数字的对照示意图，找出索书号对应的色彩将隐形油墨依次印制在写好索书号的书标纸上，印制的过程中要求每一个色带的高度为1cm,宽度与对应的书本等宽。在自然光下隐形彩色书标为无色透明状态，此时可以看到图书索书号，在365nm波长的紫外线照射下书标显现色彩序列。

步骤2：分拣路径的铺设，图书馆地面遍布电磁引导线25，依序构成分拣运行路径；在每条电磁引导线25上设有若干节点，节点包括：起始节点31、终止节点29，快速进退节点33，工作节点32及图书的卸放节点30，铺设完毕后，控制系统录入整个图书馆的路径分布。

步骤3：图书分拣装置的运行，如图4所示，所述图书分拣装置包括：隐形彩色书标的识别装置，平板小车7，随行书架18，中空旋转平台6，重载十字滑台5，链轮1，单排链条3，固定张紧轮4，滑块16，竖直导轨13，末端夹手14，控制箱2，锂电池电源35，电机驱动器36，伺服电机37，传动箱38，限位开关39，线阵相机12，电磁识接收器及无线通讯装置8。所述平板小车的承载上表面为1200×1150mm大小，所述平板小车的前两个轮为万向轮9，后两个轮为承重轮17，在所述平板小车的正前方中心位置，面向地面，装有电磁接收器及无线通讯装置8，在平板小车尾部一侧，承重轮17的上方安装一个随行书架18，用来放置分拣出来的错序图书，每层书架上均装有称重传感器40，用来检测放置图书的重量。在平板小车的中前方距离随行书架中心100mm左右，安装中空旋转平台6，所述中空旋转平台6上安装重载十字滑台5，所述重载十字滑台5的行程为300mm。所述十字滑台5的上方平台上并列安装有控制箱2和竖直导轨13。如图7所示，所述控制箱2内，由下至上依次安装有控制器34，锂电池电源35，驱动器36，带抱闸的伺服电机37和传动箱38。所述竖直导轨13的顶部两侧安装有两个相同规格的链轮1和限位开关39，竖直导轨13底部的两侧安装有两个相同规格的两个固定张紧轮4和两个限位开关39，竖直导轨13的中部装有两个滑块16，滑块16与单排链条3相连，通过链轮1的转动，带动滑块16在竖直导轨13上移动。隐形彩色书标识别装置中的线阵相机12和紫外线补光灯11固定安装在竖直导轨13的正前方中间位置，距离导轨顶端100mm处。所述传动箱38的输出轴通过一对锥齿轮10，带动顶部两侧两轮转动，所述滑块16与末端夹手14相连。

如图5所示，所述隐形彩色书标识别装置的线阵相机12在紫外线补光灯11的辅助照射下设定摄取图书书标的的范围，本次扫描范围为一格书架。每格书架的右侧均安装有压板22及压紧弹簧23组成的压紧装置，压紧装置保证图书正立，防止无序散落现象出现；

控制系统发出指令，图书分拣装置24沿着地面铺设的电磁引导线25前进，电磁引导线25上布设有若干不同功能的节点，依据控制室28的命令指示，图书分拣装置24到达某个工作节点后，线阵相机12摄取书架编号回传总控室28，控制系统通过书籍信息采集数据库中的信息确定该书架上图书信息；在紫外线补光灯11照射下，线阵相机12对书架上的图书进行扫描，采集书架上图书的数据，生成相关信息回传总控室28，控制系统通过分析对比，筛选出本书架上的错序图书，将图书的数量和位置等相关信息反馈给图书分拣装置24，由图书分拣装置24挑出错序图书，如遇大批量错序，总控室28将调度各个分拣装置24进行协同工作。

步骤3.1：如图6所示，一台图书分拣装置24收到指令，从起始节点31出发，寻电磁引导线25前进，进入每个书架前均有一个固定工作点位节点，图书分拣装置24在电磁引导线25的引导下移动到该书架前的固定工作点位32停下，图书分拣装置24在该节点摄取该书架的编号为26，总控室28的控制系统通过对书架编号26的识别、分析，调取出对应书架图书的索书号的色彩序列；

步骤3.2：图书分拣装置24底座上的中空旋转平台6自动调平，将图书分拣装置24上的线阵相机12正对书架上的图书，紫外线补光灯11打开，线阵相机12分别摄取每一层书架上拍摄范围内图书的索书号色彩序列21。隐形彩色书标识别装置将拍摄到的图书信息回传总控室28，控制系统通过提取所摄取图像的RGB分量，对比实际得到的色彩序列的RGB分量与标准色彩序列的RGB分量，判断是否存在错序图书；若RGB分量超出误差范围，则初步判定在该层书架上存在错序图书；通过实际色彩图像与标准序列对比，基于蚁群算法提取出错序图书的边缘轮廓，分析出错序图书的位置和宽度大小，控制系统将信息反馈给图书分拣装置24，并调整图书分拣装置24上的末端夹手14的位置，夹取出书架上的错序图书，然后中空旋转平台6旋转90度，使末端夹手14转向随行书架15，将错序图书放入随行书架15中；若对比RGB分量后发现在允许的误差范围之内，则判定在该层书架上不存在错序图书。每一个工作节点32完成后，若总控室28无新调度指令，图书分拣装置24也未发出满载警示时，图书分拣装置24会默认继续前行，前往下一个临近工作节点32执行识别分拣操作，直至到达终止节点29后停止工作。

步骤3.3：图书分拣装置24所述随行书架15最多装载30本图书，随行书架15配备称重传感器40；图书分拣装置24每次向随行书架15中放入图书，控制系统都要判断随行书架15是否装满；若随行书架15内的称重传感器40检测到书架上图书的重量达到或接近预设的可容重量时则判定书架装满，则图书分拣装置24向控制系统发出满载警示，总控室28记录下当前固定工作点位的标识点32，随后向图书分拣装置24发出指令使其到达最近的快速退回节点33，继而进入地面铺设的快速进退的电磁引导线27，寻线回到卸书节点30，卸载随行书架上15的图书，然后，图书分拣装置24通过快速进退的电磁引导线27回到满载时快速退回节点33，然后再次回到原固定工作点32，继续进行错序图书的识别和分拣工作。

当存在多个图书分拣装置协同工作时，控制系统会合理调度多个图书分拣装置24，有序快速的对书架上的图书进行分拣，提高错序图书的分拣效率，分拣装置依次序通过快速进退电磁引导线27到达指定的工作节点32进行工作。