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自動(dòng)翻頁掃描儀 殘疾人 1 引言 有的人因?yàn)榧膊≡蚨鵁o法自己翻閱書籍，有的指揮家因?yàn)橹笓]樂隊(duì)而無暇翻動(dòng)樂譜，以及其它一些原因使本人不能親自翻動(dòng)書頁( 或類似于書頁的實(shí)物) ，這都給他們帶來了很大的不便，因此發(fā)明一款專用的自動(dòng)翻書器很有必要[1]。自動(dòng)翻書器在掃描儀中的應(yīng)用很廣，掃描儀是一種利用光電技術(shù)和數(shù)字處理技術(shù)，以掃描方式將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的裝置,它已經(jīng)成為科研、工作、生活中不可缺少的一種設(shè)備[2]。 目前，傳統(tǒng)掃描儀隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及各種新技術(shù)的應(yīng)用，變的越來越人性化和智能化。有些高端的掃描儀具有了自動(dòng)進(jìn)紙的功能，這使得在對(duì)未裝訂的系列紙張進(jìn)行掃描時(shí)，速度得到了極大的提高。但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及數(shù)字時(shí)代的來臨，人們希望足不出戶就能夠通過網(wǎng)絡(luò)博覽群書[3]。國(guó)內(nèi)外許多公司在這個(gè)領(lǐng)域展開了研究，并取得了一定的成就。比如世界最大的搜索網(wǎng)站Google于2004年底與世界5家頂級(jí)的圖書館簽訂合同，計(jì)劃將被圖書館收藏得紙質(zhì)圖書掃描進(jìn)電腦，以方便更多的讀者進(jìn)行查閱。我國(guó)的數(shù)字圖書館建設(shè)已處世界領(lǐng)先地位，比如超星數(shù)字圖書館子創(chuàng)辦至今，現(xiàn)已擁有數(shù)十萬冊(cè)電子圖書及三百萬篇論文，數(shù)據(jù)總量超過3萬GB，并且仍然快速增加[4]。要?jiǎng)?chuàng)建虛擬圖書館，人們就必須把紙質(zhì)圖書轉(zhuǎn)換為電子形式的圖書，實(shí)現(xiàn)在對(duì)圖書進(jìn)行有效保護(hù)的同時(shí)進(jìn)行快速電子掃描，這是一項(xiàng)非常浩大而艱難的工程。因此，人們需要一種高效的、自動(dòng)化程度高的圖書電子化設(shè)備來替代傳統(tǒng)的掃描儀[5]。 其中書刊數(shù)字化自動(dòng)翻頁掃描儀主要由翻頁控制系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和字符識(shí)別系統(tǒng)三部分組成。翻頁控制系統(tǒng)主要是利用機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)對(duì)書本的自動(dòng)翻頁。因此，在國(guó)內(nèi)率先研制出一款自動(dòng)化程度高、性能穩(wěn)定、價(jià)格適中的自動(dòng)翻頁掃描儀非常有意義。[6] 2 自動(dòng)翻書器的發(fā)展歷史 隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，滿足殘障者的基本生活需求逐漸得到更多的關(guān)注。比如閱讀書刊，對(duì)于雙手殘疾的人來說，獨(dú)立閱讀是非常困難的。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了翻書結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，例如日本的BOOK TIME5000型自動(dòng)翻書器，美國(guó)Michael Donald Banks的Page turner，燕山大學(xué)武岳等研究的全自動(dòng)可調(diào)式翻頁機(jī)構(gòu)及大連交通大學(xué)董云美等研究的腳踏式翻書機(jī)構(gòu)[7]。王侃于2009 年進(jìn)行了自動(dòng)翻書器的設(shè)計(jì)、史耀耀[8]等多人發(fā)明了自動(dòng)翻書機(jī)構(gòu)，各有特色。這些設(shè)計(jì)雖然都能完成基本的翻頁動(dòng)作，但是制造成本較高，且翻頁速度及可靠性相對(duì)較低。國(guó)內(nèi)學(xué)者冶建科、趙群飛，國(guó)外學(xué)者托馬斯、泰勒等人研制了一種自動(dòng)掃描機(jī)器人，對(duì)自動(dòng)翻書器設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。唐矯燕，趙群飛，楊汝清等也進(jìn)行了讀書機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，但相對(duì)比較復(fù)雜，成本較高。因此設(shè)計(jì)一款成本適中，性能穩(wěn)定的翻書系統(tǒng)具有重要意義。 3 自動(dòng)翻書器的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)很多機(jī)構(gòu)對(duì)自動(dòng)翻頁掃描進(jìn)行了相關(guān)研究，尤其是對(duì)于其中的自動(dòng)控制翻頁部分進(jìn)行了研究，自動(dòng)控制翻頁部分是全設(shè)備中第一個(gè)要解決的問題，也是全設(shè)備開發(fā)過程中最棘手的。自動(dòng)控制翻頁中存在著一些難題[9]，包括如何確保書的頁面被適當(dāng)?shù)胤??？蒲腥藛T利用膠帶粘紙、橡膠棒的摩擦對(duì)紙頁進(jìn)行分離、真空的吸盤吸起紙頁這些方法來翻起紙頁，還利用了對(duì)書的頁面邊緣吹氣、消除書籍的靜電、對(duì)紙頁的厚度進(jìn)行檢測(cè)諸多方法盡可能地讓書頁被成功翻起。 利用橡膠棒的摩擦對(duì)紙頁進(jìn)行分離或者用膠帶粘紙的方法來翻紙時(shí)，紙頁的翻起效果并不好，且書頁較多地遭到損傷。利用對(duì)書的頁面邊緣吹氣或者消除書籍的靜電等方法其效果并不是太理想，將會(huì)使得翻頁出現(xiàn)出錯(cuò)的情況。在對(duì)紙頁的厚度進(jìn)行檢測(cè)的方法中，即使是一本書，也可能出現(xiàn)有的頁面厚有的頁面薄的情況，對(duì)于不同的書籍來說，這一情況更嚴(yán)重[10]。在上述科研工作者利用的各種翻頁方法中，利用真空的吸盤吸起紙頁的方法對(duì)書頁幾乎不會(huì)造成什么損傷，具備比較好的紙頁翻起效果[11]。 與國(guó)內(nèi)的情況相比，國(guó)外已經(jīng)有幾家公司在自動(dòng)翻頁掃描的技術(shù)發(fā)展上取得了重大的突破?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上已有瑞士四數(shù)碼書公司開發(fā)的Digitizing Line、美國(guó)科塔斯公司的APT BookScall系列、泰國(guó)阿提茲公司的BookDrivel等自動(dòng)掃描設(shè)備[12]。它們均是由一臺(tái)自動(dòng)翻頁裝置和一部書本掃描裝置(或者數(shù)碼照相機(jī))組成，掃描速度比較快。但是，這幾種設(shè)備的價(jià)格較高，而且體積很大，不適合通常的機(jī)構(gòu)或者人員使用。這些設(shè)備多采用真空的吸盤來用于翻頁，這是因?yàn)槔谜婵盏奈P吸起紙頁的方法具各比較好的紙頁翻起效果，且對(duì)書頁造成的損傷很少[13]。 4 自動(dòng)翻書器的未來趨勢(shì) 自動(dòng)翻書器的未來發(fā)展還很重要。第一該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要更加符合設(shè)計(jì)要求，以致可以較好的完成自動(dòng)翻不同大小，不同厚度的書籍的動(dòng)作。要能夠很好地滿足雙手殘疾的朋友看書學(xué)習(xí)的需求。第二該產(chǎn)品要大部分可以由簡(jiǎn)單的零件組成，加工工藝要求不高，而且部分使用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好。第三，該產(chǎn)品需要成本低廉，廠家有一定的利潤(rùn)空間。另外，自動(dòng)翻書器不僅要供手臂殘疾者使用，而且要供那些因某種原因不方便用手翻書的人使用，如因病暫時(shí)無法使用雙手的人群。 另外，自動(dòng)翻頁掃描儀應(yīng)用也十分廣泛，因?yàn)楝F(xiàn)在是數(shù)字化時(shí)代，許多書本都需要掃描成電子版，自動(dòng)掃描儀的一個(gè)核心部位就是自動(dòng)翻書機(jī)構(gòu)。自動(dòng)翻書器與自動(dòng)翻書機(jī)構(gòu)相似度很大，所以自動(dòng)翻書器的研究可以讓自動(dòng)掃描儀變得更加簡(jiǎn)單，價(jià)格也會(huì)變得更加低廉。 5 結(jié)論 自動(dòng)翻書器是模擬人翻書的動(dòng)作特點(diǎn)，采用純機(jī)械的機(jī)構(gòu)組合形成的新產(chǎn)品，適合于雙手殘疾及雙手不方便的人士，根據(jù)不同的需要，可以改變?cè)煨?，例如改成類似譜架樣式，樂譜就像書本一樣放在上面進(jìn)行翻書動(dòng)作，方便演奏者翻閱；另外，還可以加入電控系統(tǒng)，功能上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[14]。而自動(dòng)翻頁掃描儀設(shè)備和普通掃描設(shè)備相比，增加了對(duì)書本進(jìn)行自動(dòng)翻頁的性能，這一點(diǎn)相當(dāng)大程度地節(jié)省了人力，亦能使得翻頁的速度大大地提高。本論文首先介紹了與本課題相關(guān)的研究背景，對(duì)中外相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，也對(duì)未來的發(fā)展方向提出了建議[15]。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 宜亞麗，武岳，趙三猛，等.全自動(dòng)可調(diào)式翻頁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011.10(20):79. [2] 張萬鵬,陳軍寧,童家榕,唐璞山.基于MCS.51的脫機(jī)掃描儀控制器[D].上海：復(fù) 旦大學(xué)，2004. [3] 曹學(xué)柱．國(guó)外數(shù)字圖書館的發(fā)展概況[J]．中國(guó)圖書館學(xué)報(bào)，2002.5(4):35～ 37. [4] 冶建科，趙群飛，周毅，張偉業(yè)．一種自動(dòng)翻頁掃描機(jī)器人的研制[J].機(jī)器人 技術(shù)與應(yīng)用，2009(1):32～35. [5] Markoff J, Wyatt E.Google Is Adding Major Libraries to Its Database[J]. The New York Times (Technology), 2004，6（3）：107～114. [6] 胡東平.自動(dòng)翻頁掃描儀控制系統(tǒng)的研究[D].湖南：湖南大學(xué)，2011. ［7］宜亞麗，武岳，趙三猛，等.全自動(dòng)可調(diào)式翻頁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2011(6):8～11. [8] 張慶，占善毅，劉雪洪.自動(dòng)翻書機(jī)[P],中國(guó)專利. CN2913017Y,2007-06-20. [9] 趙群飛，朱云峰，陶峰.自動(dòng)翻頁掃描[P].中國(guó)專利.200510028676, 2007-08-05. [10] 張慶，占善毅，劉雪洪，等.自動(dòng)翻書機(jī)[P].中國(guó)專利.200620074756, 2006-07-07. [11] Barry p.Mandel,Lotfi Velkhir,Willian R.Burger,Thomas E.Sollitt. AUTOMATIC BOOK PAGE TURNER FOR IMAGING[P]，美國(guó)專利.US4121361, 1978-10-24. [12] 徐鈺．一種自動(dòng)翻頁儀[P]．中國(guó)專利．98209448，1998-8-11. [13] 張菽，李素娥．?dāng)?shù)字圖書館建設(shè)中的關(guān)鍵問題及其對(duì)策[J]．情報(bào)雜志， 2011,20(3)：45～47. [14] 陳衛(wèi)鋒,張歡歡,辛紹杰, 基于仿人二指原理的翻書機(jī)器人研制[J].裝備機(jī)械，2007,10(4):60. [15] 姜覓.基于步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)翻頁掃描設(shè)備的研究和設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢科技大學(xué),2012.  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 ２． 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 本課題研究的問題 本課題是設(shè)計(jì)出一款自動(dòng)翻書的機(jī)器，方便閱讀，提高閱讀和生活質(zhì)量。根據(jù)要求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)出的自動(dòng)翻書器要能夠?qū)Υ笮〔煌臅歼m用。 2 本課題的研究方法擬采用的研究手段 由于目前市場(chǎng)上的自動(dòng)翻書器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且價(jià)格比較昂貴，或者適用范圍比較狹小，所以本文打算設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，適用范圍較廣的自動(dòng)翻書器，它還要能夠根據(jù)書籍的大小調(diào)整自動(dòng)翻書器的尺寸。在設(shè)計(jì)過程中，我打算設(shè)計(jì)出幾種方案，然后進(jìn)行比較，或者結(jié)合這幾種方案，得出最有方案。  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 該生的文獻(xiàn)綜述簡(jiǎn)述了自動(dòng)翻書器的歷史、發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)。格式規(guī)范，條理清晰。通過對(duì)自動(dòng)翻書器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、核心技術(shù)化的了解，明確了本課題的任務(wù)，確定了自動(dòng)翻書器所應(yīng)具備的功能，初步確定該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，為論文后續(xù)工作提供了良好的開端。 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 本課題是對(duì)自動(dòng)翻書器的一個(gè)設(shè)計(jì)課題，要求學(xué)生能對(duì)自動(dòng)翻書器有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)并能分模塊設(shè)計(jì)出一款自動(dòng)翻書器，工作量適中，希望能設(shè)計(jì)出一款能自動(dòng)翻書的可行性方案。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日