（机械制造及其自动化专业论文）卧式双还书口还书机的设计.pdf

摘要 摘要 图书馆作为公共文化服务体系之一，近年来发展迅速，服务方式层出不穷， 动态创新的服务模式，拓展了图书馆内伸外延的服务空间。 为了减少了读者还书等待时间、减少了对图书管理员的依赖，并能保障读者 阅读隐私，让读者充分享受图书馆的全方位的现代化服务，图书馆自助还书机应 运而生。 结合实际需要及目前国内外图书馆情况而设立了“图书馆自助还书机 项目。 卧式双还书口还书机是基于第一代立式单还书口还书机基础上，对机械部分进行 了改进设计。 卧式双还书口还书机主要由三大部分组成：系统软件控制部分选用深圳图书 馆i l a s 研制中心研发的i l a si i 软件；电气控制部分的主要电气元件有：按钮、 指示灯、开关电源、继电器、空气开关、可编程控制器( p l c ) 、光电传感器、接 近传感器、永磁同步齿轮减速电动机、激光条形码扫描器等；机械控制部分包括 整体框架、垂直防损式翻板落书机构、可旋转多书口式书箱。 还书机机械部分的设计包括整体框架、落书机构、旋转书箱。整体框架设计 符合人体学功能，其中翻板机构有拨叉、v 型带轮、扭簧等组成；落书机构的典型 零部件如翻板轴选型及设计，是在反复修改完善的基础上最终试验确定的：旋转 书箱分为四格，容书量高达2 4 0 本，且能将图书整齐排列。另外，对书箱支撑梁 的承载能力进行了有限元分析。 创新之处在于：采用了卧式双还书口设计，极大地提高了还书效率，既美观 大方，又能同时满足多位读者还书操作；采用了内置可旋转书箱体结构，大大提 升了设备效能，不仅书籍安全性大大提高，而且设备可还书容量提高至2 4 0 本以 上；采用了翻板式垂直落书结构，大大降低还书过程中损坏率。同时，减少了第 代还书机中存在的人工操作强度和工作量。 关键词：还书机；总体设计；机械部分；翻板落书机构；支撑梁 山东大学硕十学何论文 a b s t r a c t a so n eo ft h ep u b l i cc u l t u r a ls e r v i c es y s t e m s ，t h el i b r a r yh a v ed e v e l o p e dr a p i d l y , w h i c ha p p e a r sm a n yk i n d so fs e r v i c ea n di n n o v a t i v em o d e l t h el i b r a r yh a v ee x p a n d e d i t ss e r v i c es p a c e i no r d e rt od e c r e a s ew a i t i n gt i m e ，e x c e s s i v e l yd e p e n d i n go nl i b r a r i a n sa n d p r o t e c t i n gr e a d e r s p r i v a c y , t h el i b r a r ys e l f - h e l pm a c h i n ef o rr e t u r n i n gb o o k c a m e i n t ob e i n g t h i sc a ng i v er e a d e r st h ef u l le n j o y m e n to fm o d e ml i b r a r ys e r v i c e s t h i sp r o j e c tw a ss e tu pa c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln e e d so fo u rc o l l e g ea n dt h ec u r r e n t s i t u a t i o na th o m ea n da b r o a d t h em e c h a n i c a lc o n t r o l l i n gp a r t sh a v eb e e ni m p r o v e d b a s e do nt h e “f i r s tv e r t i c a ls i n g l e p o r tm a c h i n e ” t h eh o r i z o n t a lp a i r so fp o r t sm a c h i n em a i n l yc o n s i s t so ft h r e ec o m p o n e n t s ：t h e c o n t r o lp a r to fs y s t e ms o f t w a r e ( i l a si is o f t w a r e ) w a sd e v e l o p e db yi l a sr e s e a r c h c e n t e ro fs h e n z h e nl i b r a r y ；e l e c t r i c a lc o n t r o lp a r t si n c l u d e sb u t t o n s ，l i g h t s ，p o w e r s u p p l y , r e l a y , a i rs w i t c h ，p r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r ( p l c ) ，p h o t o e l e c t r i cs e n s o r s ， p r o x i m i t ys e n s o r s ，p e r m a n e n tm a g n e ts y n c h r o n o u sg e a rm o t o r s ，l a s e rb a r c o d e s c a n n e r s ，e t c ；t h em e c h a n i c a lc o n t r o ls e c t i o na r e ：o v e r a l lf r a m e w o r k ，v e r t i c a l - t y p e f l a p p i n go f f t h eb o o ka n dr o t a r ym d t i p o r tb o o kb o x t h em e c h a n i c a ld e s i g no ft h em a c h i n ec o n s i s t so f ：t h eo v e r a l lf r a m e w o r k , m e c h a n i s mf o rd r o p p i n gb o o ka n dt h er o t a r yb o o kb o x t h eo v e r a l lf r a m e w o r ki s d e s i g n e dt om e e tt h ef u n c t i o no ft h eh u m a ns u b j e c t t h es h u t t e rd e v i c eo fo v e r a l l f r a m e w o r ki n c l u d e sf o r k ，v - p u l l e y s ，t o r s i o ns p r i n ge t c t h et y p i c a ld e s i g no ff l a ps h a f t i sf i n a l l yd e t e r m i n e do nt h eb a s eo fr e p e a t e di m p r o v e m e n t t h er o t a r yb o o kb o xi s d i v i d e di n t of o u rc e l l sw h i c hc a nh o l d2 4 0v o l u m e sa n db en e a t l ya r r a n g e d t h e l o a d b e 撕n gc a p a c i t yo fs u p p o r tb e a mi sa n a l y z e db yt h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o d i n n o v a t i o n sa r e ：t h eh o r i z o n t a ld o u b l e m o u t hd e s i g nw h i c hg r e a t l yi m p r o v et h e e f f i c i e n c y , l o o kb e a u t i f u la n ds a t i s f yan u m b e ro fr e a d e r sf o rr e t u r n i n gb o o k ；u s e d b u i l t i nr o t a t a b l eb o o kb o xs t r u c t u r ew h i c hg r e a t l ye n h a n c et h ee f f e c t i v e n e s so ft h e d e v i c ea n dc a l la l s oh o l du pt o2 4 0v o l u m e so rm o r e ；t h ev e r t i c a lt u r n d o w ns t r u c t u r e g r e a t l yr e d u c et h ef a i l u r er a t eo fb o o k sa n dt h em a n u a li n t e n s i t ye x i s t i n gi nt h ef i r s t g e n e r a t i o nm a c h i n e n 摘要 k e yw o r d s ：b o o k - r e t u r n i n gm a c h i n e ；o v e r a l ld e s i g n ；m e c h a n i c a lp a r t s ；f l a po f ft h e b o o k sb o d i e s ；s u p p o r tb e a m 1 1 1 山东大学硕十学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：缉 日期：芈土夕 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：飞盆叠导师签名：二鍪堕堕妇期：旦红止7 第1 章图书馆自助还书机概述 暑舅舅曼曼曼量曼曼曼量曼曼舅舅曼舅曼皇蔓曼曼皇曼曼皇皇曼璺皇寰mi = | = n = n = l ：= ml l 皇皇量皇曼曼曼曼兰曼量曼量曼曼量皇笪 1 图书馆自助还书机概述 1 1 自助还书机开发的背景 图书馆收藏着大量的文献信息资源，积极地开发，广泛地利用这些文献资源 是图书馆的重要职能之一，它也是图书馆承担各种职能的基础。 图书馆通过对文献信息资源进行加工整理、科学分析综合、指引，形成有秩 序、有规律、源源不断的信息流，进行更加广泛的交流与传递，使读者更好地利 用它们。 图书馆进行社会教育，主要表现在可以为社会、为读者提供最完备的学习条 件：资源、场地、设备。受教育者可以长期的、自由地利用图书馆进行自学。它 还是学校教育的重要组成部分。在学校里，图书馆是基本的教育设施，它被誉为 “知识的宝库、知识的喷泉，“大学的心脏 ，“学校的第二课堂，直接承 担着培养人才的重任。 由于当今社会文献的生产数量大、增长快；社会文献的类型复杂、形式多样； 文献的时效性强；文献的传播速度加快；文献的内容交叉重复；文献所用语种在 扩大，质量下降等特点，使人们普遍感到利用起来十分不容易。 作为拥有近两万学生的大型民办院校，有两个大型图书馆，藏书1 2 0 余万 册，图书借阅量大，且借还时间相对集中，图书的借阅和归还全部是通过人工 操作完成的，借阅厅经常出现借还书排队的现象，学生不仅浪费了很多宝贵的时 间，还挫伤了学生借阅图书学习的积极性，图书流通极为不方便。图卜1 是我院 第二图书馆第一借阅厅还书场景。 为此，我们研究了高校图书馆管理技术，设计开发出一套类似a t m 柜员机 的自助还书系统，实现2 4 小时便利还书，降低图书馆人力资源成本，有效地 提升了图书管理水平，极大方便了学生借阅，提高了图书流通量和图书馆的工 作效率。 山东人学硕士学位论文 图1 一l 第二图书馆第一借阅厅还书场景 f i g io f l l c * o f t h e l i b r a r y t ob o r r o w t h es e c o n d b o o k t h e f i r s t $ 4 c c f l e 1 2 国内外研发自助还书机的现状 目前市场上应用的自助借还书系统基本由美国3 m 公司垄断，国内暂时没有成 熟的自助借还书系统产品具体研究应用情况如表卜1 所示 表l l 国内外还书机系统研究现状 序号自助借还书系统筒舟应用客户戚研究情况鲁注 东莞市图书馆、清华火 学北京科技大学、北京理工 夫学、北京航空航天大学、中 l 、美田州公司生产的自助 山大学、华南理工大学、深圳柏万台 借还书系统： r 人学、华南师范大学、置南大1 美元条 2 、r f l d 无线射频碰条 学、上海交大、浙【= 大学、西 安交大、武汉科技大学、集美 大学 美国$ i r sl 公司u n i c o r n 自配备u n i c o r n 闺书自动 动化图书管理系统以厦新加坡科化管理软件如：天律大学、必须配备 技公司的自助还书设备，每本恬 天律商学院等天津、台北市立r f i d 磁条 上皆贴有r f i d 卷标 豳书馆高校统一应用该较件 第l 章图书馆白助还书机概述 采用现有国 青岛滨海学院第一代已经在第二图书馆投盘c o d e l 2 8 图书馆自助还船机入使用和c o d e 3 9 条 吗，价格低廉 1 2 1 无缝射颤讽剐( 昨l d ) 啊书馆书警理系统 卜卜、一一稠 j卜一薅篓鬻 山采太学硕十学位论文 1 2 2 鞠公司还书系统 洲公司的自助还书系统，让读者能自行操作借阅图书馆内的馆藏文献资 料- 避免流通柜台的拥挤与排队等候。其优点是：可以直接处理磁条和条形码， 能在图书馆现有基础上轻松实现自助借阅服务，加入r f i d 数字化功能后，使 操作借书的效率更加提升。二十四小时的读者自行操作还书程序，简易操作的 读者还书宙r 7 ，能够提高图书馆书籍流通的循环速度，并能对图书进行分类， 如图卜3 所示。 3 m 公司自助还书机基本功能： ( 1 ) 能自动判断贴有数字式卷标及贴有条彩码的书籍。 ( 2 ) 流程简单，由读者自行操作完成借阅归还过程。 ( 3 ) 确保处理视听出版品时的安全。 ( 4 ) 如馆减贴有数字辨识卷标，读者在操作过程将更简易且人性化，不需再 对准扫描仪。 ( 5 ) 具有多书侦测功能，避免一书登录多书借书。 ( 6 ) 具有防止抽换图书功能，能够防止读者在借书系统处理借阅过程中抽换 书籍。 ( 7 ) 适用于印刷出版、c d 及录像带。 ( 8 ) 借阅完成及自动打印收据以及显示读者姓名、借阅书名、 日期时间等相 关信息。 图卜33 m 公司白助还书机 f i g l - 33 mc o m p a n ys e l f - h e l pb o o km a c h i n e 第l 章图书馆自助还书机概述 目前市场上应用的自助借还书系统基本由美国3 m 公司垄断，国内暂时没有成 熟的自主研发的自助还书系统产品。3 m 公司自助还书机约4 0 万元台，价格相对 较贵，不适用于中小型图书馆，尤其我院( 民办院校) 财政自负盈亏，节约资金 更为重要。配备r f i d 磁条约1 美元条，无形中提升了图书的价格。而国产c o d e l 2 8 和c o d e 3 9 两种条码，价格仅几分钱条，价格便宜、购买方便、更换容易。 1 2 3 自助还书机信息读取方式的选择 图书馆自助还书系统按照信息读取方式分为：条码式自助服务系统和r f i d 。芯片式自助服务系统。把条码式自助服务系统和r f i d 芯片式自助服务系统进行对 比如下： 目前图书馆图书流通管理的方式有两种。一种是条码+ 磁条方式，即在每本图 书上贴条码并在书中加入可冲消磁的复合磁条( 防盗) 。另一种是在图书中加入 r f i d 芯片。不同的图书流通管理方式需要选用不同的自助还书系统，所以，在设 计自助还书设备时，首先需要决定是选条码+ 磁条式的自助还书系统，还是选r f i d 芯片式的自助还书系统。 条码+ 磁条式的流通管理模式是图书到达图书馆后，工作人员要在每本图书贴 上条码，并埋入可充消磁的复合磁条。使用条码和磁条技术的自助借还系统，读 者借书时，系统要先读取读者证，然后逐本扫描所借图书的条码，系统将逐一显 示成功借出图书的书名信息，同时对出借的书进行消磁处理，最后读者携带处理 完的图书才能正常通过图书馆大门出口的磁性安全门，否则磁性安全门会报警提 示该书未被正常借出。还书时，读者将图书逐一放到自助还书机中，系统扫描图 书条码并同时对所还图书进行充磁处理，系统逐一显示已经成功归还图书的书名 信息。 r f i d 芯片式流通管理模式是在每本图书中贴上带有r f i d 芯片的电子标，功 能上可以完全取代条码十磁条。读者借书时，系统先读取读者证信息，然后再通过 读取所借图书r f i d 芯片中的数据完成图书的借出工作( 可一次进行多本图书借出 操作) ，这样当读者携带该书通过智能检测系统时，系统会自动识别图书已经办完 借书手续允许通过，否则会提示读者未办理借书手续。读者通过图书自助还书设 备归还图书时，系统自动读取图书中r f i d 芯片信息，自动办理图书归还操作。r f i d 山东大学硕士学位论文 流通管理模式相对于条码+ 碰条管理模式罐大的优势是非接触式工作，可一次进行 多本图书借、还操作，工作效率高吼 条形码正式进入人们的生活已经有3 0 多年，进入图书馆也有2 0 年左右了， 其配套管理方法和配套的设备已经很完善，而r f i d 技术从1 9 9 9 年发现到现在仅 l o 年左右的时间进入图书馆也只有短短几年的时间，其标准、管理方法和配套 设各等还处于变化中，不如条码十磁条流通管理模式成熟。我院图书馆分析了自助 还书的先期投入的成本、更换标签的工作量，以及多种r f i d 芯片优缺点后，决定 因地制宜的采用条码十磁条式的自助还书系统。 1 2 4 青岛滇海学院簟代自助还书机 针对以上情况，我们成立了科研项目小组，研究图书馆自助还书系统的开 发。首先项目组赴各地图书馆进行了调研，并在我院实验室进行了实验，初步 成功。虽然设计中还存在不少问题，但是总体设计已初步形成。在此基础上，项 目组成员又进一步对设计做了仔细修改与完善。完成了二次设计。成功研制出第 一代图书馆自助还书机( 书箱外置型立式单还书口还书机) ，并生产出样机， 如图卜4 所示。 目卜4 第一代自助还书机 f i g | - 4 t h e f i r s t g e n e r a t i o n o f s e l f - h e l p b o o k m a c h i n e 第1 章图书馆自助还书机概述 该还书机需安置在图书馆或餐厅等场合，配备活动书箱。还书时，还书者先 将书的封皮打开，条码页朝上，通过“l 型还书口将书放进还书机中，同时将书 的条形码调整至指定区域，系统启动安全玻璃门内的带轮机构，条形码扫描平台 随即启动，1 8 条交叉激光线全方位扫描条码。在系统没有确认还书正确前，由伺 服电机控制的皮带往复运动直至确认成功。扫描成功后，图书由皮带传送装置运 到活动书箱，系统恢复等待下一个还书指令。当书箱内存放满时，由管理员取走 更换新书箱，并将图书归整上架。 立式单还书口还书机第一次实现了我院2 4 小时自助还书，排解了有限时间内 借还拥挤的场景，但是，该还书机每次只能供一人还书，且外置书箱难以保证书 籍的安全性，书箱容量较少，皮带传送图书过程中对书籍损伤也较严重。 1 3 本课题研究的目的、意义及主要内容 1 3 1 课题来源、研究目的及意义 图书馆自助还书机是根据目前国内外图书馆实际情况而设立的一个课题项 目。 作为拥有1 9 0 0 0 人的大型民办院校，图书馆借阅量大，且借还时间相对集中， 第一借阅厅等地方经常出现借还书排队现象，可能直接导致学生错过还书时间， 给学生造成不必要的经济损失，同时也挫伤学生借阅图书学习的积极性。 高校属于知识传播的摇篮，图书馆图书的借阅量极高，现在图书的借阅和归 还全部通过人工操作完成，在现有条件下，为提高借还书效率，满足学生的需要， 图书馆就必须不断增加人力，这样就造成图书馆管理成本过高，成为制约教学质 量提升的一个重要因素。 为此，我们研究了高校图书馆管理技术，设计开发出一套类似a t m 柜员机 的自助还书系统，实现2 4 小时便利还书，降低图书馆人力资源成本，有效地 提升了图书管理水平，极大方便了学生借阅，提高了图书流通量和图书馆的工 作效率。、 第一代还书机采用立式，且单还书口，每次仅供一人使用，还书效率较低。 7 山东大学硕十学佗论文 一代还书机书箱外置，不能很好保护书籍。采用皮带输送图书过程中，图书严重 损伤，鉴于这种情况，对一代还书机机械部分进行修改和完善，使其更好地满足 使用要求。 1 3 2 课题研究的主要内容 卧式双还书口还书机主要由三大部分组成：系统软件控制部分、电气控制部 分、机械控制部分。 本论文主要介绍还书机机械控制部分的设计，主要内容如下： 第一章是图书馆自助还书机概述，主要介绍自助还书机开发的背景、国内外 研发自助还书机的现状及课题来源和目的意义。 第二章是卧式双还书口还书机总体设计方案，主要介绍还书机的设计要求、 设计指导思想、整机设计方案及还书机工作流程。 第三章是还书机机械部分的设计，主要介绍还书机整体及框架的设计、翻板 落书机构的设计、旋转书箱的设计及总装设计。是本文的核心部分。 第四章是结论与创新点及研究展望，主要对该设计进行了总结及研究展望， 指出了该还书机的创新点及待解决的问题。 8 第2 章卧式双还书口还书机总体设计方案 2 卧式双还书口还书机总体设计方案 2 1 设计要求及指导思想 还书机的主要组成部分有：还书口及还书门、扫描仪及扫描平台、书箱、控 制线路板、主机及显示器、前后门、还书机底座及外壳。 2 1 1 产品功能及特点 1 主要功能： 可实现还书者自主操作还书系统，无人值守，即可实现自主化还书操作。扫 描确认后图书落入书箱；图书后期的检查、充磁、测磁和上架工作，仍由管理员 完成。 2 主要特点： 1 ) 还书时，自动开合门通过感应开关实现自动开关门。 2 ) 还书腔自动感应还书信息，扫描平台自动启动扫描，1 8 条交叉激光扫描线 全方位扫描书籍条码，自动识别记录入库。 3 ) 还书成功后屏幕i l a s 系统自动显示借阅者及书籍信息。 4 ) 采用双还书口，可增加还书效率及还书容量。 5 ) 采用四个小格组成的可旋转多落书口式书箱，双书箱盛书总容量达2 4 0 本。 6 ) 采用了图书馆自动化集成系统( i l a s ) 作为系统软件控制，可以更好的与 现有的图书馆管理系统融合。 7 ) 前后门可用钥匙开关，方便图书后期处理及设备维护工作。 8 ) 外观美观流畅，使用操作人性化。 2 1 2 还书机动作性能及要求 1 自动开门 当还书口感应开关感应到人体时，促其转化为电信号，通过继电器传给p l c ， p l c 再发出电信号，通过继电器传给电动机控制开关门。 9 山东大学硕十学位论文 2 书籍条码扫描 1 ) 书籍条码扫描成功 将待还图书放在开门后的还书扫描平台下，当听到“嘀 响声时，即为扫描 成功，这时屏幕会出现此书对应书码及借阅人的姓名、班级、学号、日期等相关 信息。 2 ) 书码扫描不成功 将待还图书放在开门后的还书扫描平台上，但超过5 秒仍听不到“嘀”响声， 断定此次扫描不成功。可能原因： ( 1 ) 书码的位置错误。将书稍稍变化位置再次扫描； ( 2 ) 条码有问题。条形码可能损坏。 ( 3 ) 非馆藏书问题。如果放在扫描平台的图书不是本馆藏图书，显示器不会 显示图书的相应信息及借阅人的姓名、班级等信息，还书失败。 3 还书机可靠性 使用此机器时应严格按照还书机的使用操作说明进行，不当操作可能导致还 书机部件和系统受损，从而导致还书成功率下降、使用寿命缩减。 4 书籍条形码位置要求 书籍条码应贴放在扉页，距下边缘为书高1 3 的范围内，且居中。 5 还书量统计 还书数量自动统计。 6 信息传递 还书机通过扫描平台扫描到书码相应的信息，通过电信号传给计算机，计算 机通过数据线将信息传送给i l a si i2 0 系统( 即数据库) ，形成馆藏数据保存。 2 1 3 指导思想 卧式双环书口还书机的设计应本着：高容书量、高效率、高安全性、低成本 的思路，使得此还书机尽可能满足各种大、中、小型图书馆的自助还书业务。 1 0 第2 章卧式双还书口还b 机总体设计方案 ，i i 日日一 2 2 整机方案论述 现有国产条码开发自助还书系统，目前在国内属于创新性项目，当前国内的 一些自助还书设备都是引进美国3 m 公司产品，技术垄断，产品价格昂贵，一台设 备至少4 0 万，封闭式2 4 小时自助借还书系统上百万，且必须受制于该公司r f d 无线射频磁条的限制自助还书系统目前在世界上基本由美国垄断，核心技术无 法购买到。 我们在前期项目调研功能方案设计过程中，充分考虑当前遇到的技术壁垒问 题，避开f r d 无线射频磁条技术，采用现有国产c o d e l 2 8 和c o d e 3 9 两种条码， 通过扫描平台采集条码信息，然后通过自行设计自动化系统和控制系统完成还书 工作。 卧式双还书口还书机又叫书箱内置式图书馆自助还书机主要有软件控制部 分、电气控制部分、机械部分组成。机械部分包括整体框架、自动复位翻扳机构 和旋转式书箱；电气控制主要由p l c 完成；软件采用i l a s 图书管理软件。 2 2 i 软能栩靠分 软件控制部分主要用深圳图书馆i l a s 研制中心研发的i l s1 1 软件。如图 2 一l 所示。 删2 - 1 图书馆自动化集成系统( i a s ) 软件 f 1 9 2 1i n t e g r a t e dl i b r a r y a u t o m a t i o ns y $ t e f f l ( i l a s ) s o f t w a r e 山东大学硕十学俯论文 2 2 1 1i l a si i 系统简介 图书馆自动化集成系统( i l a s ) 是文化部于1 9 8 8 年作为国家重点科技项目下 达、由深圳图书馆承担并组织开发出来的一套能适应国内外不同层次、多种规模、 各种类型图书馆使用的图书馆自动化集成系统。随着i l a s 人不断的努力，i l a s 已成为国内用户数最多、推广面最广、实用性最强、联网性能最佳的图书馆自动 化集成系统。 i l a si i2 0 是1 9 9 9 年根据图书馆业务发展的需要，在i l a s5 0 和i l a si i 1 0 的基础上，结合新平台的特点，采用新技术重新研制的新型系统。2 0 0 1 年系 统又经过全面技术改造，于1 0 月份全面推出，与联机编目( u a c n ) 、采编中心 ( l a c c ) 、馆际互借( i l a si l l ) 等一道，成为一个大的系统家族，可以形成各 种图书馆自动化的解决方案【4 】。 2 2 1 2i l a si i 总体功能特点 ( 1 ) 实用性。系统在运行环境、数据库设计、功能设计、操作方法等方面从 图书馆的实际需要和具体条件出发，以实用为目标。如：适应多种硬件环境( 网 络或多用户，中、小型机或微机服务器多种选择) 。适用各种类型、规模大小的 图书馆。将各种传统的工作流程过渡、提高到现代化的工作水平上。 ( 2 ) 安全性。系统提供多层次安全保护方法；数据库读写安全，杜绝非法操 作侵入；用户登录口令设置、功能权限设置、功能菜单限定；建立完善日志记录， 提供系统运行历史查询；设置系统恢复和备份功能；及时诊断错误操作，保证系 统安全运行； ( 3 ) 先进性。采用国际互联网络通用的u n i x 操作系统开发平台，研制开发了 图书馆专用数据库。客户机服务器( c s ) 模式的采用，为图书馆从书目数据加 工到全文、多媒体检索再到数字化图书馆的实现奠定了坚实的基础。采用国际标 准大字符集( g b k ) ，汉字容量扩大到两万多个，满足了图书馆的基本汉字量需求。 ( 4 ) 可靠性。坚持应用软件的多级测试和先行试用的原则。保证最终用户的 软件使用正常。 ( 5 ) 操作简单化。用简单操作实现多种功能。全套系统操作提示统一，一通 百通。最大限度减少人为设定因素，用高超的程序设计技术实现智能化。如：各 1 2 第2 章卧式双还书口还书机总体设计方案 类参数调整形象化，操作人员可直观的看到将要输出的结果。自动按打印纸张大 小输出相应大小的表格。避免人为按纸张大小来调整参数的复杂操作。 ( 6 ) 灵活性。运行环境灵活，兼容多种形式的运行环境或机型：如微机、小 型机的多用户或网络环境。功能灵活，各种类型图书馆可按各自需要设置参数构 造自己的业务环境，如流通借阅制度、各种统计表格输出形式。 工作方式多样，如：多种验收、罚款、建库、检索方式。 ( 7 ) 开放性。设定丰富的数据接口，可接收或输出c n h a r c 、l c m a r c 、i s 0 2 7 0 9 及多种定长格式数据1 5 j 。 ( 8 ) 网络化。使图书馆成为通向全世界环球信息的连接点。i l a s i i 主服务器 既是图书馆业务工作的主机，又是校园网、i n t e r n e t 的w w w 服务器。图书馆的读 者在网络的任一工作站点都可以查到图书的馆藏信息和本人的借阅信息，在网上 可进行预约或续借。 ( 9 ) 标准化。汉字平台采用国家标准大字符集( g b k ) 。网络协议采用国际标 准t c p i p 协议。i l a s i i 的书目数据和输出产品格式完全符合图书馆的行业标准。 中文书目数据按c n m a r c 格式著录、储存、输出相应标准的卡片或其他形式的产品。 西文书目数据按l c m a r c 格式著录、储存、输出相应标准的卡片或其他形式的产品。 ( i 0 ) 文献目录信息与全文结合。结合用户的馆藏特色建立专题数据库，其中 可加进全文图形库。读者可通过目录的查询看到其文献的全文。 ( 1 1 ) 全文多媒体检索。随着信息载体的多样化，本系统还提供对声音、图像、 文字等多媒体信息进行全文检索的功能。 ( 1 2 ) 图书馆办公事务处理系统。旨在促进图书馆网络发展规划的实施、加强 图书馆内部办公业务管理，提高图书馆管理决策水平和工作效率。 2 2 2 电气控制部分 电气控制系统是自助还书机的大脑，主要负责还书者身份识别、还书动作控 制、自动门的开合、扫描平台的启动、翻板和旋转书箱驱动单元的准确动作、传 感器信号处理等工作。用到的主要电气元件有：按钮、指示灯、开关电源、继电 器、空气开关、可编程控制器( p l c ) 、光电传感器、接近传感器、永磁同步齿轮 减速电动机、激光条形码扫描器等。图2 - 2 为电气控制流程。 1 3 山东人学硕士学位论文 图2 - 2 电气控制流程 f 啦- 2 e l e c l r l c a lc o n t r o lf l o w 2 2 21 可编程控制器( p l c ) 可编程控制器是计算机家族中的一员于上个世纪中后叶被发明后。在机床、 各种流水线的输送机械、发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到 了广泛的应用，早期的可编程控制器被称作可编程逻辑控制器( p r o g r a m m a b l e l o g i cc o n t r o l l e r ) 简称p l c ，如图2 - 3 所示。 圈2 3 欧姆龙可编程控制器c p m g a f i 9 2 - 3 0 m r o n p r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e r c p m 2 a p l c 是种新型微电脑式配电控制器，具有功能强大、使用可靠、维修简便 等许多优点。对于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能的和数字式 控制，而且要实现一定规模的逻辑控制功能不仅设计繁琐，难以实现升级，并易 发故障，维修复杂，现在已被大中型设备的控制系统所抛弃。而p l c 正被广泛的 应用并且已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。其主要特点就是用内部已定义的 各种辅助继电器( 每个p l c 可有多达上千个内部继电器) 代替传统的机械触点继 第2 章卧式双还书口还书机总体设计方案 电器，又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线。正因为这一 特点，如果将p l c 引入继电保护装置中，一方面可以克服使用传统继电器所带来 的种种弊端；另一方面，又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案，尤其 是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制，采用p l c 编程能使方 案设计工作变得更加简单方便。随着科学技术不断的飞跃发展，p l c 也不断得到 完善和强大，同时它的功能也大大超过了逻辑控制的范围，如联网通信功能和自 诊断功能等口1 。 可编程控制器主要由中央处理单元( c p u ) 、存储器( i 洲、r o 吣、输入输出单元 ( i 0 ) 、电源和编程器等几组成。p l c 硬件结构如图2 - 4 所示： r 一。一。一- i 外 系用 i ，oi ，o 编程器i 设统 产 扩 b 扩 一 a 接 程程 展展 序序 口 接 旱 存f 1昔器 口 了c 其他外设 、t 输 - - - i 微处理器c p ul -输 入 接收现场信号 部 出 驱动 件 叫电源部件l 部 受控元件 一 件 甘+ ； 图2 4p l c 硬件结构 f i 9 2 - 4p l ch a r d w a r es t r u c t u r e 2 2 2 2 传感器 还书控制系统中的传感器主要作用是检测。检测技术作为信息科学的一个重 要分支，与计算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整 学科。在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息 转换为中心，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的 一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。 “没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为 核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的 种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。传感器已渗透到诸如工业 山东大学硕士学位论文 生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至 文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工 程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。可见，传感器技 术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。 国家标准( g b 7 6 6 5 8 7 ) 中传感器( t r a n s d u c e r s e n s o r ) 的定义：能够感受 规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的组成 如图2 5 所示1 8 。 警回一圈一困当 t j 一 l 辅助自源l 一一。 图2 - 5 传感器的组成 f 啦- 5s e n s o r c o m p o n e n t 基于本还书机的工作环境的考虑，本电气控制部分选用的是神视电子有限公 司的圆柱形光电传感器( c y 系列) 和直流三线式圆柱形接近传感器( g x n 系列) 。 圆柱形光电传感器( c y 系列) 产品有很多种类，最终选用的是c y 盘2 ，如图 2 - 6 所示。 | 堇l2 - 6 光电传感器 f 啦- 6 p h o t o e l e , c 州c 辩n r 在图书馆自助还书机中，光电传感器主要作为自动门的启动开关，当还书者 靠近还书机时，传感器感应信号，开启自动门。 直流三线式圆柱形接近传感器( g x n 系列) 选用的是g x 州1 2 m ，如图2 7 所 第2 章卧式双还* 口还书机总体设计方案 l i b ! ! 目一 示。 圈2 7 接近传感嚣 f i 9 2 - 7 p r o x i m i n rs a l 如b 在图书馆自助还书机中，接近传感器主要作为防损式翻扳落书机构中位于电 机上的主动拨叉的限位装置，用于控制电机的动作范围，从而实现翻板的准确复 位。 2 2 23永磁同步齿轮减速电动机 永磁同步齿轮减速电动机，如图2 8 所示其磁场系统由一个或多个永磁体 组成，通常是在用铸铝或铜条焊接而成的笼型转子的内部按所需的极数装镶有 永磁体的磁极。当定子绕组接通电源后，电动机以异步电动机原理起动动转。加 速运转至同步转速时，由转子永磁磁场和定子磁场产生的同步电磁转矩( 由转子 永磁磁场产生的电磁转矩与定子磁场产生的磁阻转矩合成) 将转子牵入同步，电 动机进入同步运行嘲。 翻2 - 8 永磁同步齿轮减速电动机 f i 露 p e r m a r k n l m a 9 1 q e ! s y n c h r o n o u s m o t o r g e a r 永磁低速同步电动机均可配以不同减速比的齿轮箱，达到任一固定低转速以 满足用户对电动机更低转速和更大转距的要求。该减速电机的特点是齿轮箱无需 山东大学硕士学位论文 维护，使用寿命长，运转时转速恒定，转距特大，中心出轴，轴径向和轴向负载 力高，大大地增强了电机带负载惯量的能力，当定子绕组施以直流电压时可当作 刹车使用。 特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系：n = n s = 6 0 f p ， r l s 称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负 载的大小无关。 图2 9 所示是标准的三级和二级减速齿轮葙电机，转速范围从12 r m i n - - 3 0 r m i n ，通过调整齿轮减速比可达到任何固定的转速，甚至1 2 r m i n 以下的四 级减速转速。如在轴伸形式和尺寸等方面有特殊要求，还可以进行调整。 甄 鸯。喜鲁 洲 i 。 善 徊 画 翻2 - 9 标准减速齿轮箱电机 f i 9 2 - 9 t h es t a n d a r d m o t o rs p e e d g e a r b o x 22 24s y m b o ll s 7 8 0 8 激光条形码扫描器l 州 s y m b o ll s 7 8 0 8 是s y m b o l 公司的一款小巧型、全方位、平台式激光条码扫描 器，如图2 1 0 所示，它具备强大的全方位激光条码扫描性能、更长的扫描距离、 优越的条码首读率、卓越的产品可靠性，缩短了还书者的等候时间，提高了自助 还书的工作效率，进而提高了图书的流通速度。 一蓟宣 篓：耋坠銮：至茎：鉴：墨量竺兰：之耋 图2 一1 0l s - 7 8 0 8 激光条形码扫描器 f 1 醇- l o l s - 7 8 0 8 l a s e r b a rc o d e s c 日 s y m b o ll s 7 8 0 8 简单易用的设计，有太尺寸的扫描窗，扫描起来方便直接。 多向光栅扫描模式具有移动的激光扫描线，首读率一流，并能更好地读取截断符 号。平台式l s 7 8 0 8 构造美观，可进行图像扫描或大面积扫描。这一款免提扫描 器简单易用，无需操作员费心也能快速、准确地扫描商品。它的每一项功能都有 助于更有效、更快速地服务。先进的平台式微型插槽扫描器提供了出色的读码一 次通过率，加快了扫描速度，提供了更好的服务。l s 7 8 0 8 是领军条码扫描器设计 行业三十余年的最新代表产品，是平台式卫星插槽扫描器技术的先锋作品。无论 将书如何放置在扫描器前，全向扫描模式都能读取条码，无需将书准确的对准扫 描器。先进的软件算法能识别印刷不良或受损的代码，进一步提高了性能，加快 了还书者的还书速度。l s 7 8 0 8 能轻松的插入原先用于安插l s 5 8 0 0 的插槽，能经 济有效的轻松升级。免持式设计和宽大扫描窗口让条形码的扫描成功率更高【l ”。 l s 7 8 0 8 柜台式小插槽扫描器可以快速而精确地扫描i 维( i d ) 条形码包 括那些被损坏、尺寸小或印刷质量糟糕的条形码。它具有1 8 条交叉激光扫描线， 能够快速、准确读取商品上各方向的条码。产品仅需要简单的划过即可完成扫描， 这节约了时间，减轻了工作强度。另外，新的l s 7 8 0 8 扫描器的外形设计节省了工 作台面空间；防刮擦玻璃和不锈钢外壳，可防止扫描器被损坏i 】“。做为l s 5 8 0 0 的升级产品，l s 7 8 0 8 提供了更多的功能，如对r s s 码的支持，u s b 口的通信i i ”。 山东大学硕+ 学何论文 s y m b o ll s - 7 8 0 8 是柜台中安装的理想选择，它具备先进的功能： ( 1 ) 卓越的条码首读率