技术领域
[0001] 本
发明涉及应用射频辨识技术于自动还书作业的设备，提供符合无障碍设施设计标准的双触控屏幕与功能操作
接口，提供无障碍的自助还书设备；自动检测书籍的射频辨识标签或借阅者证件，以开启还书口
门板，进行自动还书作业；采用高
密度的光
传感器检测以避免还书口门板夹手的意外；用射频辨识标签
开关自动还书设备控制门板，方便维修与更换
打印机纸卷。
背景技术
[0002] 射频辨识系统(Radio Frequency IDentification，RFID)主要包括RFID标签(Tag)、RFID读取器和应用系统组成。其中，RFID所使用的操作
频率包括低频(Low Frequency，LF，通常用134KHz)、高频(High Frequency，HF，通常用13.56MHz)、超高频(Ultra-High Frequency，UHF，通常为860～960MHz)、和
微波(Microwave，通常为2.4GHz)等。被动式(Passive)RFID标签不含
电池，其内部模拟
电路将来自于读取器的
电磁波转换为
电能使用。RFID卷标内有记忆体可储存数据，依设计与工艺可分为只读、单写多读、或可重复读写等款式。被动式RFID标签操作时所需的
能量来自于RFID读取器(Reader)的供应；虽然名为RFID读取器，但实际上具备读取和写入RFID卷标记忆体数据的功能。
[0003] 现有无人还书系统
专利，请参考中国台湾专利证书号数为M328623是使用
条形码扫描仪做书及条形码辨识的装置，其控制系统是以可程序逻辑
控制器为核心，其斜坡是以透明材质制作，其条形码扫描仪置于斜坡下方；若书籍滑下时条形码未面对下方，则无法准确辨识，此为缺点之一；另外透明材质经使用后易产生刮痕，将降低条形码的辨识率，此为缺点之二。
[0004] 现有的无人还书系统通常以成人为主，其操作接口的高度也以成人的
人体工学设计为准，对于身障人士(尤其是坐
轮椅者)或孩童而言往往偏高，造成使用不便。
[0005] 使用自动还书箱的目的是让读者可以不必进入图书馆即可进行还书作业，往往自动还书设备控制门板需要面相户外。市售的自动还书箱的还书口或是打印机出纸口并未有防
水处理，下雨天易造成设备、纸张或书籍淋雨受潮的问题。
发明内容
[0006] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种应用射频辨识技术于自动还书作业的设备，主要为提供符合无障碍设施设计标准的双触控屏幕与功能操作接口，提供无障碍的自助还书设备；自动检测书籍的射频辨识标签或借阅者证件，以开启还书口门板，进行自动还书作业；采用高密度的光传感器检测以避免还书口门板夹手的意外；用射频辨识标签开关自动还书设备控制门板，方便维修与更换打印机纸卷。
[0007] 为达到上述目的，本发明为一种射频辨识技术应用于自动还书作业的设备，射频辨识自动还书设备一控制门板嵌装于
建筑物的
墙壁，以提供借阅者自图书馆或建筑物外进行自动还书作业，书籍上贴置有一射频辨识标签，其射频辨识技术应用于自动还书作业的设备包括有：
[0008] 一第一触控屏幕，供一般成年借阅者操作使用；
[0009] 一第二触控屏幕，让身障人士或孩童借阅者可以方便进行操作使用；
[0010] 一设备控制器，装设于该控制门板内部，提供自动还书作业
软件功能与相关设备机构与零组件的控制；
[0011] 一还书口，与该设备控制器相连接，用以提供书籍归还的管道，其末端延伸有一书籍输送通道；
[0012] 一射频辨识读取器天线，装设于该控制门板内部，用以感应书籍上的该射频辨识卷标，并将
信号传送至一射频辨识读取器；
[0013] 一打印机，包括有一出纸口；
[0014] 一第一传感器，人员靠近时，通过该设备控制器启动射频辨识读取器，读取书籍或借阅者证件的射频辨识卷标记忆体数据；以及
[0015] 一第二传感器，用以检测该还书口是否为净空状态。
[0016] 较佳者，该射频辨识读取器天线的安装区域采用非金属材料。
[0017] 较佳者，该第二传感器为多组光传感器或安全光栅型传感器。
[0018] 较佳者，该控制门板内侧还装设有一
电子锁，且断电时为闭锁状态。
[0019] 较佳者，该电子锁的种类为一磁
力锁、一
阳极锁或一
阴极锁。
[0020] 较佳者，该控制门板种类为一片式或多片式。
[0021] 较佳者，该书籍输送通道的末端还设置有一集书车。
[0022] 较佳者，该书籍输送通道采用一斜坡式轨道结构或一输送带结构。
[0023] 较佳者，该书籍输送通道采用非金属材料所构成。
[0024] 较佳者，该输送带结构的转动方向为正转或反转以提供书籍下移与上移的功能，输送速率能够有效控制，提升射频辨识标签读写的有效性；而且当书籍射频辨识卷标数据不符时，能够进行退书动作。
[0025] 较佳者，该输送带结构为一
马达带动皮带连接滚轮，加上书籍输送通道侧
挡板，并在书籍输送通道侧挡板装设传感器，以检测是否有书籍通过，当有书籍通过时，启动射频辨识读取器经由在输送带下方的射频辨识读取器天线进行书籍射频辨识标签读写控制。
[0026] 较佳者，该滚轮还加装
弹簧，使输送带有足够的
张力，提升输送带的运送效能与耐用性。
[0027] 较佳者，该射频辨识标签为一超高频射频辨识标签所构成。
[0028] 较佳者，该控制门板内侧还装设有一摄影机。
[0029] 较佳者，该控制门板内侧还装设有一对讲机。
[0030] 以下结合
附图和具体
实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
[0031] 图1为本发明射频辨识自动还书设备控制门板示意图；
[0032] 图2为本发明射频辨识自动还书设备功能架构示意图；
[0033] 图3A、图3B、图3C为本发明书籍输送通道结构示意图；
[0034] 图4为本发明还书口与安全光栅型传感器示意图；
[0035] 图5A、图5B为本发明书籍与射频辨识标签贴附示意图；
[0036] 图6A～图6E为本发明防水装置结构示意图。
[0037] 其中，附图标记
[0038] 101～地板
[0039] 102～墙壁
[0040] 105～无障碍设施设计标准的最大高度
[0041] 106～无障碍设施设计标准的最低高度
[0042] 111～第一触控屏幕
[0043] 112～第二触控屏幕
[0044] 121～还书口
[0045] 122～还书口门板
[0046] 131～射频辨识读取器天线
[0047] 141～打印机
[0048] 142～打印机出纸口
[0049] 143～提示装置
[0050] 151～自动还书设备控制门板
[0051] 152～电子锁
[0052] 153～对讲机
[0053] 161～传感器
[0054] 162～摄影机
[0055] 163～传感器
[0056] 164～传感器
[0057] 211～第一触控屏幕
[0058] 212～第二触控屏幕
[0059] 216～设备控制器
[0060] 221～还书口
[0061] 231～射频辨识读取器天线
[0062] 241～打印机
[0063] 242～打印机出纸口
[0064] 251～自动还书设备控制门板
[0065] 252～电子锁
[0066] 253～对讲机
[0067] 261～传感器
[0068] 262～摄影机
[0069] 263～传感器
[0070] 264～传感器
[0071] 281～书籍输送通道
[0072] 282～书籍输送通道侧挡板
[0073] 283～射频辨识读取器天线
[0074] 291～集书车
[0075] 292～轮子
[0077] 321～输送带
[0078] 322～输送带
[0079] 331～滚轮
[0080] 332～滚轮
[0081] 333～滚轮
[0082] 334～滚轮
[0083] 335～滚轮
[0084] 341～马达
[0085] 342～皮带
[0086] 343～马达
[0087] 344～输送带
[0088] 351～射频辨识读取器天线
[0089] 352～射频辨识读取器天线
[0090] 353～射频辨识读取器天线
[0091] 361～传感器
[0092] 362～传感器
[0093] 363～传感器
[0094] 364～传感器
[0095] 365～传感器
[0096] 366～传感器
[0097] 381～书籍输送通道侧挡板
[0098] 382～书籍输送通道侧挡板
[0099] 383～书籍输送通道侧挡板
[0100] 411～还书口
[0101] 421～传感器
[0102] 422～传感器
[0103] 423～光束
[0104] 511～书籍
[0105] 512～书背
[0106] 513～书籍
[0107] 514～书背
[0108] 521～射频辨识标签
[0109] 522～射频辨识标签
[0110] 611～防水框
[0111] 612～防水框
[0112] 613～防水框底板
[0113] 614～防水框
[0114] 615～防水框底板
[0115] 616～防水框
[0116] 617～防水框底板
[0117] 618～防水框
[0118] 621～防水盖
[0119] 622～防水盖
[0120] 623～防水盖
[0121] 624～防水盖
[0122] 625～防水盖
[0123] 626～防水盖
[0124] 627～防水盖把手
[0125] 628～防水盖
[0126] 629～防水盖把手
[0127] 631～门板开口
[0128] 632～门板开口
[0129] 641～提示装置
[0130] 642～提示装置
[0132] 661～防水盖滑槽
[0133] 662～防水盖滑槽
[0134] 671～自动还书设备控制门板
[0135] 672～自动还书设备控制门板
[0136] 673～自动还书设备控制门板
[0137] 681～截面线
具体实施方式
[0138] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0139] 如图1射频辨识自动还书设备控制门板示意图与图2射频辨识自动还书设备功能架构示意图，射频辨识自动还书设备控制门板151嵌装于建筑物的墙壁102，以提供借阅者自图书馆或建筑物外进行自动还书作业。还书作业的控制流程与信息将使用触控屏幕进行操作，本发明除了提供第一触控屏幕111、211供一般成年借阅者操作使用，还提供第二触控屏幕112、212让身障人士或孩童借阅者可以方便进行操作使用。其中，操作接口包括还书口121、221，射频辨识读取器天线131、231，打印机出纸口142、242，以及第二触控屏幕112、212所装设的高度，必须依照建筑物无障碍设施设计规范所规定的距地
板面最大高度
105厘米与最低高度106厘米的范围内，如内政部台内营字第097089360号令公布的“建筑物无障碍设施设计规范”A102.3.1规定，其最大高度为120厘米，最低高度为40厘米。
[0140] 在射频辨识自动还书设备控制门板151内装设至少一设备控制器216，提供自动还书作业软件功能与相关设备机构与零组件的控制；设备控制器216可以是个人计算机、工业计算机、笔记型计算机、平板计算机、嵌入式控制板卡、
微处理器控制卡、可程控器等；架设至少一射频辨识读取器天线131、231，可以直接电性连接与射频辨识读取器(图中未示)整合在一起，或用同轴
电缆线(图中未示)电性连接射频辨识读取器；射频辨识读取器依系统功能设计可接一个或多个射频辨识读取器天线。当射频辨识读取器天线131、231以同轴电缆线电性连接射频辨识读取器时，射频辨识读取器可依机构配置需求置放在射频辨识自动还书设备内适当
位置，以进行书籍或借阅者证件的射频辨识卷标读写功能控制；在射频辨识自动还书设备控制门板151安置射频辨识读取器天线131、231的区域必须采用非金属材料，使射频辨识读取器天线131、231可以传递电磁波，进行书籍或借阅者证件的射频辨识卷标读写功能。射频辨识自动还书设备装设有传感器161，为红外线传感器可检测人员靠近时，启动射频辨识读取器，读取书籍或借阅者证件的射频辨识卷标记忆体数据，当数据符合该射频辨识自动还书设备所允许的条件，如同一单位的图书馆藏、同一联合图书馆体系的馆藏、或合格的借阅者证件，即可开启还书口121、221的还书口门板122。还书口门板122也可以依图书馆管理的应用需求，利用第一触控屏幕111、211或第二触控屏幕112、
212进行软件控制，执行开启动作。借阅者可将欲归还的书籍投入还书口121、221，并由第一触控屏幕111、211或第二触控屏幕112、212进行还书操作。当完成还书作业，可选择打印机141、241打印收据，并经打印机出纸口142、242取得收据。在打印时可增加提示装置143，以提醒读者拿取收据。提示装置143可以是灯号提示，例如使用发光
二极管(LED)、
闪光灯、
荧光灯、日光灯、或
灯泡等，产生持续点亮一段时间，或是闪烁的方式，达到提示读者注意的效果；提示装置143可以是声频提示，例如使用语音、音乐、喇叭或蜂鸣器等，播放预录的语音或音乐提示，或产生持续性或是间歇性的方式使用喇叭或蜂鸣器发声，达到提示读者注意的效果。当还书作业完成后，系统使用在还书口121、221两侧的传感器(Sensor)163、164检测还书口是否净空？若是净空状态，则将还书口门板122关闭；若在关闭还书口门板122过程中，还书口有东西(书籍)或手移入并被传感器检测到，系统应立即中止关闭还书口门板122的动作，并重新开启还书口门板122，以避免夹手等现象发生；经预设时间间格之后，传感器163、164未检测到有异物存在于还书口时，进行关闭还书口门板122的动作。所以传感器163、164须采用多组光传感器，或安全光栅型(Safety Light Grid)传感器以检测还书口121、221是否净空？如图4为安全光栅型传感器421、422安装在还书口411的示意图，多组光束423同时进行检测，其光束间距(Beam Gap)需比
手指厚度小，以有效避免夹手的意外发生。
[0141] 为方便设备维修或更换打印机的纸卷，在射频辨识自动还书设备控制门板151内侧装设有电子锁152，其控制方式是在自动还书控制软件系统，使用射频辨识读取器天线131、231读取经授权的射频辨识标签，并可加上登入密码做为电子锁152的释放和闭锁控制。该经授权的射频辨识标签可以是射频辨识馆员工作证、射频辨识维修证、或经系统设定授权的射频辨识标签。可应用的电子锁种类繁多，类型包括磁力锁、阳极锁和阴极锁等，均为本发明可实施的范围，本发明所采用的电子锁152是采用断电时为闭锁状态的款式，以避免停电时射频辨识自动还书设备控制门板151开启，而发生被破坏或失窃的现象。射频辨识自动还书设备控制门板151可以是一片式，或依维修与换纸作业的需要可分割成部分固定与部分开关的多片式设计。
[0142] 书籍投入还书口121、221后，将循书籍输送通道281，经传感器263感应启动一射频辨识读取器(图中未示)，该射频辨识读取器经由射频辨识读取器天线283读取书籍的射频辨识卷标521、522(如图5A、图5B所示)记忆体数据，连接图书自动化
数据库进行还书流程，并将射频辨识卷标521、522记忆体的借还书控制记忆体数据更新为还书状态。书籍射频辨识标签521、522若完成还书状态更新，由书籍输送通道281末端滑进集书车291。集书车291装设有轮子292，以便推送书籍至图书馆的归还
定位。该书籍输送通道281是采用一斜坡式轨道结构，如图2A所示。书籍输送通道281可以用书籍输送通道底板311依书籍滑落与射频标签读写控制所需的速度决定其倾斜的
角度与底板的长度，加上书籍输送通道侧挡板381，并在书籍输送通道侧挡板381装设传感器361、362，以检测是否有书籍通过，当有书籍通过时，启动射频辨识读取器(未标示)经由在书籍输送通道底板311下方的射频辨识读取器天线351进行书籍射频辨识标签读写控制。其中，书籍输送通道底板311在射频辨识读取器天线351的感应区必须为非金属材料，以进行电磁波的传递与接收。书籍输送通道底板311可以加装多组小滚轮或滚珠，以提高书籍
滑行的顺畅度；滚轮或滚珠以非金属材质较佳，以减少进行书籍射频辨识标签读写时的电磁波干扰。用书籍输送通道底板311的优点为结构简单，缺点为当书籍射频辨识卷标数据不符时无法退书。书籍输送通道281的结构也可以采用输送带结构，如图2B所示。书籍输送通道281可以用输送带321装置，由马达341带动皮带342连接滚轮331、332，加上书籍输送通道侧挡板382，并在书籍输送通道侧挡板382装设传感器363、364，以检测是否有书籍通过，当有书籍通过时，启动射频辨识读取器(图中未示)经由在输送带321下方的射频辨识读取器天线352进行书籍射频辨识标签读写控制。其中，输送带321为非金属材料，以便射频辨识读取器天线352进行电磁波的传递与接收。采用输送带的方式，其转动方向可以正转或反转以提供书籍下移与上移的功能，输送速率可以有效控制，提升射频辨识标签读写的有效性；而且当书籍射频辨识卷标数据不符时，可以进行退书动作。当采用输送带的方式，其输送路径可依整体应用的需要，使用上升、水平、或下降型式；采用上升或下降型式时，须依输送带材质设计其升或降的角度，以确保书籍运送的
稳定性，减少书籍的磨损。当输送带使用一段时间之后，输送带会产生松弛现象，使输送效能降低；书籍输送通道281可以采用另一种输送带结构改善，如图2C所示。书籍输送通道281可以用输送带322装置，由马达343带动皮带344连接滚轮333、334、335，加上书籍输送通道侧挡板383，并在书籍输送通道侧挡板383装设传感器
365、366，以检测是否有书籍通过，当有书籍通过时，启动射频辨识读取器(图中未示)经由在输送带322下方的射频辨识读取器天线353进行书籍射频辨识标签读写控制。其中，输送带322为非金属材料，以便射频辨识读取器天线353进行电磁波的传递与接收。滚轮335还加装弹簧(图中未示)，使输送带有足够的张力，提升输送带的运送效能与耐用性。
[0143] 图5A、图5B为本发明书籍与射频辨识标签贴附示意图，其中射频辨识标签521为细长型，例如：超高频(UHF)射频辨识标签，其面积小
质量轻，可以贴附在书籍511内任意页靠近书背512的地方，具备高隐密性，不易被撕毁。当射频辨识标签522为大的长方型，因为面积大不适合贴在书籍512内的任意页，隐密性较差；可以贴附在书籍512的封面或封底内侧，可以不靠近书背522，但通常须贴上有图案或文字的纸卷标，避免被撕毁。
[0144] 为方便自动还书设备维护与借阅者咨询服务，在射频辨识自动还书设备控制门板151上装设有摄影机162、262与对讲机153、253，以提供管理员清楚看到借阅者还书作业，并提供借阅者实时性咨询服务与故障排除，提升自动还书设备的有效使用率。
[0145] 在自动还书设备控制门板151上有些开口会装上装置如第一触控屏幕111、第二触控屏幕112、传感器161、摄影机162等，其接缝处可加防水
垫片或涂上
硅胶等防水材料，达到防水的功能；有些开口必须维持开放状态，如打印机出纸口142；或需要经常开关，如还书口121；因此必须加装防水装置，以避免因下雨造成设备、纸张或书籍雨淋受潮而损坏的问题。关于防水装置具体实施例，参考图6A防水装置前视示意图和图6B防水装置侧视示意图，在门板开口631的周围加装防水框611(图中斜线区域)，防水框的材料可以是亚克力、塑料、金属、炭纤、木质、陶瓷或玻璃材质；防水框的形状可为长方形、椭圆形、或其它形状，以能有效将门板开口631环绕，以达到防水效果为目的；防水框611、612和防水框底板613可以是多片式组合或是单件一体成形制作；其固定于自动还书设备控制门板671的地方可加装防水垫片、黏胶或硅胶(未图示)等强化防水，金属框可用
焊接达到密合防水的效果；防水盖621、623可用防水盖转轴651
覆盖于防水框611、612，防水盖可受重力自然盖上；防水盖622示意掀开的状态，其可开启的角度可依实际需要进行机构设计制作；防水框底板613可采用内高外低的设计，若操作开启防水盖621、622、623时有稍微进水，水能受重力自然下滑流出。另一具体实施例，参考图6C防水装置前视示意图和图6D防水装置侧视示意图，在门板开口632的周围加装防水框614(图中斜线区域)，含防水框底板615，防水框的材料可以是亚克力、塑料、金属、炭纤、木质、陶瓷或玻璃材质；防水框的形状可为长方形、椭圆形、圆形或其它形状，以能有效将门板开口632环绕，达到防水效果为目的；防水框614、616和防水框底板615可以是多片式组合或是单件一体成形制作；其固定于自动还书设备控制门板672的地方可加装防水垫片、黏胶或硅胶(未图示)的强化防水结构，或控制门板为金属框可用焊接达到密合防水的效果；在防水框上采用防水盖滑槽661、662设计，在防水盖625上有防水盖把手624可方便移动防水盖在防水盖滑槽661、662范围内上下移动；防水框底板617可采用内高外低的设计，若操作开启防水盖626时有稍微进水，水能受重力自然下滑流出。在681截面线可得图6E截面示意图，其中防水框618固定在自动还书设备控制门板673，在防水框618有防水盖滑槽619使防水盖628可以用防水盖把手627、
629上下滑动，以开关防水盖628。在打印时可增加提示装置641、642，以提醒读者拿取收据；提示装置641、642可以是灯号提示或是声频提示，功能特性参考前面叙述。另一具体实施例为在自动还书设备前加装防水门，可使用
铁卷门、
滑升门、
车库门等方式，以达到防水的目的；防水门在开启和关闭时，必须有压力、光电、或
生物传感器进行人体或物品检测，以避免夹到人体或物品的意外发生；防水门为自动控制开关门板，并加装停电时可手动开关门板的装置；因为防水门会阻隔自动还书箱的控制，只适合在台
风天或异常恶劣的天候时使用。
[0146] 本发明所适用的应用，包括书籍、光盘片、录像带、录音带、记忆卡等；光盘片包含CD(Compact Disk)、VCD(Video Compact Disk)、DVD(DigitalVideo Disk)、LD(Laser Disk)、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)等，及其衍生商品。
[0147] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和
变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的
权利要求的保护范围。
