圖書智能分揀技術(shù)的研究與發(fā)展趨勢淺析

馬懷財

摘要： 本文旨在通過對圖書分揀智能化技術(shù)進(jìn)行分析研究，明確未來一段時間內(nèi)圖書分揀智能化技術(shù)合理的發(fā)展趨勢，進(jìn)而規(guī)劃出科學(xué)有效的技術(shù)研究方向，為今后圖書分揀智能化技術(shù)的研究發(fā)展提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：圖書智能分揀;機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng);圖像處理系統(tǒng);數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

中圖分類號：U461 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

通過改進(jìn)圖書分揀的智能化技術(shù)，可以大大提高圖書分揀效率與準(zhǔn)確性，從而能夠更好地提高各地區(qū)，各學(xué)校的圖書館的工作效率，節(jié)省人工成本，減輕人工負(fù)擔(dān)，使人們看書、借書操作流程更加智能化，符合社會時代智能化發(fā)展要求，從側(cè)面推動人們生活智能化水平的提高。

1 圖書智能分揀技術(shù)的研究

我國目前市場上圖書分揀系統(tǒng)存在著諸多問題：一，國內(nèi)目前的圖書分揀領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展尚未成熟，自動化程度低，圖書館的開館時間問題影響了使用者的需求。二，現(xiàn)存的圖書分揀裝置在分揀過程中，容易出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象。三，傳統(tǒng)人工圖書分揀系統(tǒng)工作時，書籍在輸送過程中容易被磨損和破壞。

本文就以上出現(xiàn)的問題提供一種全自動、智能的圖書分揀系統(tǒng)。此智能圖書分揀系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能連續(xù)、大批量地分揀圖書，不受時間、人的體力等因素的限制，最大限度地滿足師生的還書需求。下面將從機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大系統(tǒng)詳細(xì)闡述該圖書智能分揀技術(shù)。

1.1 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)

機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)分為傳送和分揀兩個部分。機(jī)械傳送系統(tǒng)：該系統(tǒng)由傳動系統(tǒng)、傳送帶壓緊裝置和抬升系統(tǒng)組成。傳動系統(tǒng)由電機(jī)、傳動輪組、傳送壓緊桿以及支撐桿等零件組成。支撐部分則采用多桿并排連接的方式，在輕量化的前提下保證了整個傳送帶運(yùn)行的穩(wěn)定性以及物品的安全性。電機(jī)固定在左右兩個四孔支座上，中間采用四根空心圓桿連接，底面可以加裝兩個自由活動的固定裝置。傳送帶壓緊裝置包括安裝支架，安裝支架上部加工有豎直方向的滑道，連接桿從滑道中穿過，連接桿上設(shè)置有定位裝置，定位裝置用于將連接桿固定在安裝支架上，連接桿上滑動設(shè)置有導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊上安裝有若干組豎直方向設(shè)置的長桿連接件，長桿連接件底部安裝在墊片托板上。機(jī)械分揀系統(tǒng)：機(jī)械臂采用六自由度，可實現(xiàn)各方向無死角抓取。采用MG996R舵機(jī)，方向旋轉(zhuǎn)角度大，可受力大。連接處使用軸承加法蘭的連接方式，阻力更小，速度更快，需位更小。在抓手處設(shè)計了與圖書貼合更好的抓手，在保證抓取準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，保護(hù)了圖書的完整與美觀。

1.2 圖像采集系統(tǒng)

該圖像采集模塊包括圖像處理裝置和二維碼識別裝置。二維碼識別裝置用于接收所述圖像采集模塊采集的包裹信息以及所述第一標(biāo)識號，確定所述包裹信息中的關(guān)鍵字符。通過傳感器，識別物體的形狀、顏色、大小等特征，傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精準(zhǔn)的識別。外接的顏色、定位傳感器等通過串口與主控單片機(jī)進(jìn)行通訊，并且在程序中加入串口空閑中斷配合DMA來接受數(shù)據(jù)節(jié)約單片機(jī)資源，提高運(yùn)行速度，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時，節(jié)約單片機(jī)總線資源。

該系統(tǒng)利用普適性極高的二維碼識別技術(shù)，該技術(shù)是利用光電技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的電子標(biāo)簽技術(shù)，具有追蹤性好、存儲量大、成本低廉等優(yōu)點。在設(shè)計二維碼的分揀技術(shù)系統(tǒng)時，由于二維碼具有信息存儲量大的特點，可以將二維碼中加入分揀號碼，將分揀號設(shè)置成書籍的信息。二維碼的掃描模塊主要是對二維碼信息進(jìn)行讀取，然后將獲取的信息進(jìn)行傳遞。二維碼模塊相比于其他色彩、文字、形狀識別的集合識別模塊更小，識別更快，并且在日常生活中我們運(yùn)用二維碼比較多，方便于管理員的編碼。

1.3 后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

通過多層各式傳感器采集物品特征信息存入數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)據(jù)庫來接收發(fā)自單片機(jī)控制系統(tǒng)的信息，用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL和Oracle等來存儲每一筆信息數(shù)據(jù)。然后將來自前端的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個分布式數(shù)據(jù)庫，并且在導(dǎo)入基礎(chǔ)上做一些簡單的取樣和預(yù)處理工作。利用分布式數(shù)據(jù)庫對存儲于其內(nèi)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行普通的分析和分類匯總等，以滿足大多數(shù)常見的分析需求。然后在現(xiàn)有數(shù)據(jù)上面進(jìn)行基于各種算法的計算，從而起到預(yù)測的效果，從而實現(xiàn)一些高級別數(shù)據(jù)分析的需求。在基于avr MEGA2560的傳送系統(tǒng)上，采用雙儲存結(jié)構(gòu)對分揀過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲的設(shè)計方案，在此過程中對數(shù)據(jù)存儲的速度與容量均有不同要求，方案盡量簡單，接口占用少，成本低，并滿足設(shè)計技能的要求。

2 圖書智能分揀技術(shù)發(fā)展趨勢

目前市面現(xiàn)存的分揀系統(tǒng)，普遍都是體型巨大、運(yùn)輸和搬運(yùn)困難、成本高昂，而且一般只具有分揀功能，對于后續(xù)過程中，書籍的運(yùn)送功能，沒有涉及。本文提出的圖書智能分揀則是及收集、分揀和運(yùn)送于一體，但是配件配合必須嚴(yán)密，所采用的材料規(guī)格統(tǒng)一，各配件安裝方式統(tǒng)一，線路走線合理美觀。根據(jù)第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）的發(fā)展要求，要求該圖書智能分揀裝置實現(xiàn)高度自動化和高度數(shù)字化，后續(xù)過程中，可通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶、企業(yè)等實現(xiàn)實時互通控制。

在數(shù)據(jù)處理方面，提高數(shù)據(jù)處理的廣泛性，在圖書智能分揀接下來的研究過程中，可以通過互聯(lián)網(wǎng)，對此產(chǎn)品在移動終端或者電腦上進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，即使使用者不在圖書館，也可實現(xiàn)機(jī)器的運(yùn)作和控制，實現(xiàn)圖書自動分揀。

3 結(jié)語

本文是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)， 結(jié)合當(dāng)前圖書館的實際情況， 提出的一種方案。二維碼技術(shù)在當(dāng)前市場的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛， 所以我們可以根據(jù)圖書館的需求， 利用二維碼技術(shù)的特點， 將其應(yīng)用于圖書館的智能化管理，設(shè)計基于圖書分揀的智能化系統(tǒng)，從而提高圖書館的工作效率。

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