一种自动整平书籍书架的设计与制作

一种自动整平书籍书架的设计与制作

一、选题简介、意义

全球各大图书馆自动化系统在防盗，防火，图书管理各方面都相当成熟和完备。但目前，面对书架上摆放不平齐的书籍，图书馆未能找到较为满意的解决方案。图书馆需要请专门的工作人员在闭馆后需要对读者放置在书架上参差不齐的书籍进行一一整理才能闭馆，这大大增加了图书管理员的工作负担，而且容易出错。

自动平齐书籍装置是通过旋转书架上的横板，使书籍的书脊朝下，经由控制板对电机快速的正反转，使书籍产生振动，同时书籍的重力作用使得书籍的书脊整齐，以达到书籍的平整效果。此书架不藏灰也便于清洁。若该装置可同时控制多个书架，甚至能控制整个图书馆的书架，将大大提高整平书籍的效率。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容：

本课题是以书架为设计依据，以步进电机为基础实现书架上的书籍整平设计。

（二）拟解决的主要问题：

1.书架的总体结构设计；

2.书架的电机硬件构成及控制板电路扩展设计；

3.书架控制系统的软件设计；

4.书架控制系统的仿真与调试；

5书架控制系统总结及参考文献

（三）预期目标：

根据项目需求，书架能手动和自动控制，能实现对书籍的整平功能等。

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：完成系统构架，进行结构设计、绘制电路图；

第三阶段：进行编写程序、仿真、调试；

第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（五）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于单片机应用、电机拖动、PLC编程所获得的实践经验，在教师指导下，以PLC为基础，设计开发直流电动推杆为动力带动书架横板转动的控制系统。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

第一部分引言

1.1课题来源及研究意义

1.2本文的主要研究内容

第二部分书架结构设计

2.1普通书架的结构对比

2.2书架的设计图

2.3设计的书架的优点

第三部分硬件设计

3.1 步进电机概述

3.2 驱动模块概述

3.3 直流电动推杆概述

3.4 PLC概述

3.5 限位开关概述

3.6元器件列表

第四部分软件设计

4.1 程序编写

4.2 软件模拟仿真

4.3系统调试

第五部分结论与致谢

第六部分主要参考文献

一、引言

书籍是我们生活中一种能记录、概括总结、具有组织、能分析、留给后人讨论及解释信息的、书籍封装有硬抄或平装的、也有无插图的或有插图的、外加套装的或不加套装的，书籍的结构一般包含有前言、介绍、目录表、索引和内容这些格式。书籍可以增长知识、加深觉悟、提升人的智慧，并当作人类大脑的养料。可见书籍在我们生活中的重要性。

如今，进入互联网+的信息时代，我们日常的信息量大起来了，对于我们学习的知识量也多起来了，书籍的出版也是如火如荼。随着生活水平的不断提高，每个人的生活支出成本也在增加，这就为企业无形中增加了用工成本，大部分企业为了减少投入成本，都在进行企业改造，普及自动化，尽量的使用自动化装置，从而减少劳动成本。相对图书馆的书籍管理也是一样的，图书馆的书籍会配有有FIRD的数据跟踪标签，有较完整的数据库，对于图书的查找和放回是一种很棒的设计，唯独书籍在书架上的管理稍微有点欠缺。随着图书馆规模不断地扩大，库存量不断的增加，图书馆书籍的管理和整理是图书馆日常的一项大工程。在传统的图书整齐上主要是靠图书的管理人员人工去一一整齐，这种方式整平浩瀚的书海无疑是杯水车薪，九牛一毛，劳动时间长，效率低，且人工成本高。为此本课题设计了一种采用PLC控制电机转动书架存书框达到整平书架的一种书架。

自动化的发展的与可编程控制器控制系统的跟进密切相关，随着微型计算机不断发展和改进，通信技术日益的创新。为了适应社会要求生产对市场做出迅速的反应，生产设备与自动化装置的相结合不仅可以生产出更多高质量品种的产品和多标准化的低成本产品，还可以小批量生产工业所需的产品，整个系统体积小，便于操作；低成本，降低了企业投资资产；运行可靠和灵活性比较高，提高企业生产力，目前已成为微型计算机控制系统的潮流。本文是结合生活与学习的专业知识，采用PLC为主控制器，通过控制电机带动存书框转动的角度控制书籍的书脊在重力作用下倾斜的角度，使得书脊成一平面的书架。该系统结构简单，成本低，容易控制，自动整理书籍能力高，灵活性好。若能实现产品化更有利于图书馆的书籍管理，对书架上的书整理也是一种提升。

1.1课题来源及研究意义

书架，是我们日常生活中不可缺少的工具，随着书的出现，用于专门存放书籍的工具就诞生了。书架的诞生跟书籍流传是密不可分的，书籍是人类记录信息和传播知识的一种载体，那书架就是那白龙马，一路驮着书籍走向远方。随着现代社会步伐的不断加快，书架也要跟进现代发展的步伐。作为书籍的载承工具，书架也面临快节奏、高效率工作方式，以日常缓慢的对书籍一一整平的方式去整平书籍，这对书籍的整理带来了极大的不便，更浪费大量的人力物力财力。为了图书更易于管理，为此本文设计了一种自动整平书籍的书架。本课题来源于科协学生创新团队建设项目。该创新团队主要以各类教创新项目、创新是科技协会的主要工作内容，日常的灵感都来源于生活的点滴，对物体的小设想，小改造。本次课题的起题也是在日常生活中的观察与发现。

本课题的设计是针对书架上的书籍整平问题，日常中书架上的书籍的整理时通过图书管理人员隔三差五的对书架上的书籍人工一一去整平，这对书架上的书籍整理无疑是一项巨大的工程量。若本设计能解决次问题，便可节约大量的人工化，更便于书架上书籍的整平，这将大大提高了整平书籍的效率，更能进一步体现了书籍的整齐美观，若一个按钮就能自动对成千上万的书籍进行整平，这无疑是一个不错的点子。

1.2 本文主要研究内容

本课题是以根据日常生活背景，对已有的图书书架的一种改进设计，通过PLC控制器发出控制指令，由电机带动保护栏，直流推杆电机为驱动推动书架横板的转动，使得书架上整个平面转过一定的角度，使得书架上书籍在水平方向产生一定的重力分力，在电机的快速来回转动的过程中使书籍产生抖动，同时书籍的重力作用使得书籍的书脊整齐，以达到书籍的平整的设计。基于此，本课题的设计内容主要包括以下几个方面：

1.书架的总体结构设计图；

2.书架的电机硬件构成及控制板电路扩展设计；

3.书架控制系统的软件设计；

4.书架控制系统的仿真与调试；

5书架控制系统总结及参考文献；

参考文献

1．PLC／郭琼主编-机械工业出版社；2013，7

2．控制系统设计与应用实例／张还主编：中国电力出版社，2011，6

3．机械制造工艺与装备-孔英达主编／北京：机械工业出版社，2011，9

4．实用机械制造工艺设计手册／王凡主编-北京：机械工业出版社，2008，5

5．SolidWorks2005入门与实例详解／立雅科技编著-北京：中国铁道出版社，2005，4

6．SolidWorks2009机械设计实例应用／曹岩主编-北京：化学工业出版社，2009,7