基于智能物联的自动盖章机

1.本发明属于办公设备领域，涉及一种基于智能物联的自动盖章机。


背景技术：

2.印章历来都是权威和官方的象征，对盖章的质量有着非常高的要求；对各种票据文件的盖章的应用非常广泛,在我们日常生活、学习和工作中十分常见，然而目前高校录取通知书、毕业证书用印存在用量大、时间短、要求高的要求。据与我校招就处交流调研，我校每年本科生录取通知书用印数量多达6000余份，付印时间仅有两三天。
3.调查比较目前市面上现有自动盖章机，大多数价格较为昂贵，体积过于庞大，运作结构复杂，功能比较单一。现有技术公开了一种银行专用自动盖章机，能够实现对银行单据进行快速和高精度的盖章，但其更换各种类型印章的能力及调节盖章位置的灵活性不足以满足要求。另外现有技术中还公开了一种以微控制器为控制核心的小型智能盖章机，它利用齿轮齿条带动印章做上下往复而实施盖印，但是缺少蘸印泥和纸张传输功能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于解决日常盖章工作繁琐、效率低下、失误率高，且现有盖章机功能单一、体积过于庞大、价格较高等一系列问题，提供一种基于基于智能物联的自动盖章机及盖章方法。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一方面，本发明提供一种基于智能物联的自动盖章机，包括盖章机构、出纸机构、动力装置、传动机构；所述出纸机构设置在盖章机构下方，用于移动、放置纸张；所述盖章机构在动力装置的驱动下，在传动机构上进行上下、左右、前后移动，在纸张上进行盖章；还包括控制器、动力装置驱动模块、图像采集及识别模块、通信模块、红外传感器及触控屏；所述控制器与所述动力装置驱动模块、图像采集及识别模块、通信模块、红外传感器及触控屏连接进行控制；所述动力装置驱动模块用于接收控制器的命令，控制动力装置，驱动盖章机构移动；所述图像采集及识别模块用于采集放置在出纸机构上的纸张图像，并识别出盖章的位置，发送给控制器；所述通信模块用于将控制器与终端进行通信连接；所述红外传感器用于检测待盖章纸张的数量，并发送给控制器；所述触控屏用于进行人机交互。
7.进一步，所述盖章机构包括印章固定件，所述印章固定件底部设有印章，所述印章固定件侧面分别设有相互垂直的三组丝杆传动件和光轴滑动件；所述传动机构包括相互垂直的三组丝杆传动机构和光杆滑动机构，每组丝杆传动机构和光杆滑动机构平行设置，分别与所述盖章机构的丝杆传动件和光轴滑动件连接；其中所述丝杆传动机构与丝杆传动件螺纹连接，所述光杆滑动机构与光轴滑动件滑动连接；每组丝杆传动机构分别连接有所述动力装置，从而控制丝杆传动机构转动；所述出纸机构包括与控制器连接的小型电机和滚筒。
8.进一步，所述图像采集及识别模块包括工业摄像头和图像识别控制装置；所述终
端通过通信模块将待盖章位置图像发送给控制器，所述控制器将待盖章位置图像发送给图像识别控制装置，所述图像识别控制装置将待盖章位置图像作为设定字符集，与工业摄像头采集的纸张图像进行对比，得到待盖章位置坐标。
9.进一步，工业摄像头采集纸张图像后，展示在触控屏上，可通过在触控屏上对待盖章位置进行选择和调整。
10.进一步，所述图像采集及识别模块基于机器视觉对盖章位置进行识别，具体包括：
11.(1)通过工业摄像头采集纸张图像，发送到图像识别控制装置，并对图像进行预处理，采用3x3大小滤波核对原图进行中值滤波，去除椒盐噪声；采用otsu自动阈值分割算法，对滤波后的图片进行二值化，分割文字与背景；
12.(2)文字识别，根据盖章位置的不同，采用tesseractocr引擎进行文字检测、分割、识别，在识别文字中寻找设定字符集，并获取字符集位置坐标信息；如果识别文字中不包含设定字符集，则重新采集图像；如果识别文字中只含一处设定字符集，则该目标位置为最终目标位置；如果识别文字中包含多处设定字符集，则判断目标邻域内的其他字符是否符合设定值，直至确定最终目标位置；
13.(3)数据传输，根据像素距离与实际距离换算关系，换算目标像素位置为真实位置，采用uart串口将真实盖章位置数据发送至控制器，图像识别控制装置接收到控制器返回的传送成功信息，完成一次图像识别。
14.进一步，所述控制器接收到图像识别控制装置传回的待盖章位置坐标后，控制连接各组丝杆传动机构的动力装置运动，带动盖章机构移动到待盖章位置，控制盖章机构下移，完成盖章，最终通过出纸机构移出盖章文件。
15.另一方面，本发明提供一种基于上述智能物联的自动盖章机的盖章方法，包括以下步骤：
16.步骤一：盖章准备：将待盖章纸张放入出纸机构，通过摄像头获取待盖章纸张图像信息，在通过移动终端向控制器发送待盖章位置图像，或根据触控屏中展示的待盖章纸张图像，圈选待盖章位置，对待盖章纸张图像进行预处理，识别出待盖章位置坐标，发送给控制器；
17.步骤二：进行盖章：控制器接收到待盖章位置坐标，控制步进电机通过丝杆传动带动盖章机构运动到待盖章位置坐标，控制盖章机构向下直线运动进行盖章，盖章完成后抬起，同时控制小型电机带动滚筒转动，将已盖章纸张带出，待已盖章纸张完全带出后进行下一次盖章，重复盖章直到装入文件完全盖章完成；
18.步骤三：盖章结束：当红外传感器在一定时间内未检测到有待盖章纸张时，即盖章结束；此时控制传动结构驱动盖章机构复位至初始位置，同时触控屏显示通过红外传感器统计的本次已盖章的纸张数量，进入待机状态，等待继续盖章或者下次使用。
19.本发明的有益效果在于：本发明装置既能准确识别所需盖章位置并做到印章的精确高效传递，又能在将盖章完毕的文件纸张传递移出。具体包括以下优点：
20.(1)本发明的传动装置采用电机带动丝杆传动的方法来传递运动，通过主控系统的电机驱动程序可精确控制印章在三维空间内的传递。
21.(2)本发明的图像识别采用机器视觉为基础的工业摄像头，能够在文字层面的进行实时图像识别与信息存储，程序控制较为简便，信息处理效率高，可用于印章的位置采集
与定位。
22.(3)本发明的结构设计较为简单，纸张传输较为方便，使用容易上手，可用于办公室等场所日常的文件印章盖印工作。
23.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
24.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
25.图1为本发明所述基于智能物联的自动盖章机总体结构图；
26.图2为本发明所述盖章机构的结构示意图。
27.附图标记：丝杆传动机构1、光杆滑动机构2、盖章机构3、印章固定件31、印章32、丝杆传动件33、光轴滑动件34、出纸机构4、摄像头5。
具体实施方式
28.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
30.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.请参阅图1～图2，为一种基于智能物联的自动盖章机，包括外壳、丝杆传动机构1、光杆滑动机构2、盖章机构3、出纸机构4和动力装置，本实施例中，动力装置为步进电机；整体外壳采用铝合金加工，作为整体结构的框架；丝杆传动机构1通过联轴器和步进电机连接，丝杆传动精度高，传动性能好，可实现较精确控制；光杆滑动机构2通过光轴滑动件34实现印章固定件31的顺滑移动；盖章机构3将步进电机输出的旋转运动转换为直线运动，实现盖章运动的顺利实施。
32.盖章机运作的整体框架设计成u型的开放式结构，底部是用于放置纸张的出纸机构4，左右两面框架上安装有带动盖章机构前后移动、左右移动以及上下移动的丝杆传动机构1、光杆滑动机构2，出纸机构4利用小型电机的转动带动硅胶滚筒的滚动，吸附起纸张并传递至指定位置。
33.盖章机构3包括印章固定件31，所述印章固定件31底部设有印章32，所述印章固定件31侧面分别设有相互垂直的三组丝杆传动件33和光轴滑动件34；每组丝杆传动机构1和光杆滑动机构2平行设置，分别与盖章机构3的丝杆传动件33和光轴滑动件34连接；其中丝杆传动机构1与丝杆传动件33螺纹连接，光杆滑动机构1与光轴滑动件34滑动连接。
34.控制部分采用stm32zet6芯片作为主控芯片；电路设计pcb电路板搭载各类控制模块如电机驱动模块、wifi通信模块、摄像头信息采集调配模块、电源模块等。
35.程序部分包括通讯程序开发、运动控制算法、摄像头控制程序以及主控程序开发。通讯程序可以实现移动端与自动盖章机之间的具体数据传输处理。运动控制算法能够精确控制盖章机构的空间位置移动。摄像头控制程序能够准确控制摄像头对于纸张文件所需盖章位置的图像识别以及相对空间位置的具体分析处理。最后开发主控程序合理控制总体程序各个部分的运作。装置采用wifi通讯，可在手机移动端或主机客户端选定纸张文件所需盖章位置具体图片，利用摄像头的机器视觉对纸张文件所需盖章位置进行图像识别。主控芯片将搜集的文件进行筛选处理得到盖章位置的精确坐标位置信息，同时控制电机转动使印章移动到相应适宜空间位置，完成盖章。开发手机云端软件，通过wifi通讯协议可以在移动端与联网的盖章机进行连接。编写摄像头图像识别程序，能够根据提供的图像与拍摄画面进行比对，并根据文件所需盖章位置与装置的空间方位进行分析得出坐标数据。开发电机驱动程序，依照坐标数据控制丝杆传动装置传动印章位置，并完成盖章的运动。
36.装置以机器视觉为基础的图像识别定位具体实施方案如下：
37.通过摄像头5采集图像，图像识别的控制装置获取实时采集图像，并对图像进行预处理，得到二值化图像；在图像中匹配设定字符集信息，获取字符集位置坐标，并根据具体盖章位置进行处理后向主控平台发送最终坐标。具体包括以下步骤：
38.(1)图像预处理，采用3x3大小滤波核对原图进行中值滤波，去除椒盐噪声；采用otsu自动阈值分割算法，对滤波后的图片进行二值化，分割文字与背景。
39.(2)文字识别，根据盖章位置的不同，采用tesseractocr引擎进行文字检测、分割、识别，在识别文字中寻找设定字符集，并获取字符集位置坐标信息。对应的，如果识别文字中不包含设定字符集，则重新采集图像；对应的，如果识别文字中只含一处设定字符集，则该目标位置为最终目标位置；对应的，如果识别文字中包含多处设定字符集，则判断目标邻域内的其他字符是否符合设定值，直至确定最终目标位置。
40.(3)数据传输，根据像素距离与实际距离换算关系，换算目标像素位置为真实位置，采用uart串口将真实盖章位置数据发送至主控平台，树莓派接收到主控返回传送成功信息，完成一次图像识别。
41.图像识别的控制装置，优选采用树莓派4b微型计算机，体积小、成本低；同时有丰富的io引脚，能运行操作系统完成精确图像采集，快速图像处理。
42.通过本发明的自动盖章机实现盖章的具体步骤如下：
43.步骤一：盖章准备。装入待盖章纸张、文件，按下装置控制开关，在手机app或者液
晶触控屏中导入或选择图样盖章位置，通过摄像头获取当前图像信息，预处理纸张、文件图像信息，识别当前待盖章的位置，液晶屏显示操作选项，等待盖章。
44.步骤二：进行盖章。摄像头5识别待盖章位置，步进电机通过丝杆传动机构1带动盖章机构3运动到指定位置，盖章机构3向下直线运动进行盖章，盖章完成后抬起，同时出纸机构4的出纸滚轮转动，将已盖章文件带出，待已盖章文件完全带出后进行下一次盖章。重复盖章直到装入文件完全盖章完成。
45.步骤三：盖章结束。当红外传感器在一定时间内未检测到有待盖章文件时，即盖章结束。此时步进电机驱动盖章机构3复位至初始位置，同时液晶触控屏显示本次已盖章的文件数量，此时控制系统进入待机状态，等待继续盖章或者下次使用。
46.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。