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专利号: 2021112465620
申请人: 成都航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于图像扫描的图书馆用自动取放书装置,其特征在于,包括可移动的推车,所述推车的上端设置有水平直线移动模组,所述水平直线移动模组的第一滑块上设置有竖直直线移动模组,所述竖直直线移动模组的第一滑块上安装有支撑板,所述支撑板的上端设置有支撑架,所述支撑架上设置有拨动图书的拨动装置,所述拨动装置的下方设置有夹持书的夹持装置,所述支撑架的顶部设置有摄像模块,所述水平直线移动模组、竖直直线移动模组和摄像模块均与控制器电连接;

所述夹持装置包括两块成L形的夹持块,两块所述夹持块相背设置,两块所述夹持块的尾部均铰接有驱动杆,两根所述驱动杆成八字形分布,两根所述驱动杆的端部均铰接在第一电动伸缩杆的端部,两块所述夹持块的中部铰接在支撑块上,所述第一电动伸缩杆与控制器电连接;两块所述夹持块相对的两个面上设置有若干软质的防滑垫片;

所述支撑块和第一电动伸缩杆均设置在活动板上,所述活动板与支撑板平行,所述活动板的前端设置有第一滑块,所述第一滑块固定在第二电动伸缩杆的端部,所述第二电动伸缩杆与第一电动伸缩杆平行,所述第二电动伸缩杆安装在支撑板上,所述第二电动伸缩杆与控制器电连接;所述支撑板的两侧设置有第三滑轨,所述活动板的底部通过第三滑块与第三滑轨滑动连接;

所述支撑板的上表面开设有滑槽,所述第一滑块滑动设置在滑槽内,所述滑槽设置在第二电动伸缩杆的延长方向,所述滑槽的两侧设置有与其平行的第一滑轨,所述活动板的下表面设置有与第一滑轨配合的第二滑块;

所述滑槽的两侧设置有两根平行的拨片,两根所述拨片的端部设置八字形的收口,每根所述拨片的尾部均设置有两根连接轴,两根所述连接轴沿拨片的长度方向分布,所述拨片下方的支撑板上设置有与拨片对应的条形滑孔,两条所述条形滑孔的头部设置为向外侧张开的弧形结构;

两根所述连接轴均滑动设置在条形滑孔内,靠近所述拨片尾端的连接轴穿过条形滑孔铰接在驱动块上,另一根连接轴与驱动块之间设置有间隙;所述驱动块设置在支撑板的下方,且驱动块固定在第三电动伸缩杆的端部,所述第三电动伸缩杆安装在支撑板的下端,所述第三电动伸缩杆与控制器电连接;

所述拨动装置包括两根成倒V字形的拨杆,两根所述拨杆之间铰接,其中一根所述拨杆固定在竖向旋转的驱动电机的转轴上,两根所述拨杆之间设置有弹簧,所述驱动电机与控制器电连接,所述驱动电机安装在支撑架上;

所述支撑板的下表面设置有与第三电动伸缩杆平行的第二滑轨,所述驱动块上设置有与第二滑轨配合的第三滑块,所述第三滑块滑动设置在第二滑轨上。

2.一种采用权利要求1所述的基于图像扫描的图书馆用自动取放书装置的取放书方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:需要取书时,工作人员将推车推到需要取书的书架位置,通过竖直直线移动模组带动支撑板上升到需要取书位置的高度,并距离书架80‑150mm;

S2:摄像模块拍摄需要取书区域的图像,上传到控制器的显示屏上,工作人员选取图像中所需取出的书籍,识别出所需取出的书籍两侧的空白区域;

S3:水平直线移动模组带动支撑板水平移动,使夹持装置对准所需取出的书籍两侧的空白区域;

S4:驱动电机带动拨杆向下转动,拨动所需取出的书籍倾斜设定角度;

S5:第二电动伸缩杆伸长,带动活动板向前移动,并且第一步电动伸缩杆伸长,驱动夹持装置张开设定间隙,使书籍位于夹持装置内,第一步电动伸缩杆再收缩,夹持起书籍;

S6:竖直直线移动模组带动支撑板下降,工作人员从夹持装置上取下书籍,实现取书过程;

S7:当需要放书时,工作人员将书籍夹持在夹持装置上,推动推车到放书的书架旁;竖直直线移动模组再带动支撑板上升到放书区域;

S8:摄像模块拍摄放书区域的图像,识别出放书区域中可放入书籍的空白区域;

S9:支撑板移动到空白区域,第三电动伸缩杆伸长,带动拨片向前移动,并向两侧外扩,拨开空白区域两侧的书籍;

S10:第二电动伸缩杆带动活动板向前移动,使夹持装置伸入空白区域内,第一电动伸缩杆收缩,将书籍放入空白区域内,实现放书过程;

所述步骤S2和S8中识别书籍之间的空白区域的方法包括:

A1:摄像模块运行图像采集函数,拍摄一张图片,返回image对象;

A2:对拍摄的图像进行中值滤波:把数字图像的数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替,让周围的像素值接近真实值,消除孤立的噪声点;

A3:对滤波过后的图像进行双边滤波,使图像平滑,保持图像中的边缘,得到模糊图像,双边滤波函数为:其中,g(i, j)为图像的输出点;S(i, j)为以g(i,j)为中心的(2N+1)(2N+1)的大小的范围;f(k, l)为多个输入点;w(i, j, k, l)为经过两个高斯函数计算出的值;

A4:利用均值滤波函数处理模糊图像,得到清晰图像:给出一个滤波模板kernel,滤波模板kernel覆盖像素点周围的其他邻域像素点,去掉像素本身,将其邻域像素点相加然后取平均值,得到该像素点的新的像素值,获得清晰图像;

A5:利用畸变校正函数进行镜头畸变校正,去除镜头造成的鱼眼效果;

A6:利用查找线段函数提取目标区域中每本书的两条轮廓线;

A7:提取轮廓线的角度,并对提取到的轮廓线进行绘制;

A8:运用绘制圆形函数在每条轮廓线的中心横坐标位置标点表示该直线的横坐标;

A9:创建一个数组将得到的横坐标依次保存到数组里;将相邻两条轮廓线的横坐标相减,通过相邻两条轮廓线的横坐标差与所需识别到的书的最小宽度进行对比,得到所需识别到的书的位置,进而得到该书两侧的空白区域。