基于物聯(lián)網(wǎng)的印章機(jī)器人設(shè)計(jì)

陳志彬，朱育林

（漳州理工職業(yè)學(xué)院 福建 漳州 363000）

1 引言

目前，大部分單位用章方式還是以手動(dòng)蓋章為主，采用人工手動(dòng)進(jìn)行蓋章，蓋章作業(yè)繁瑣、效率低，特別是經(jīng)營(yíng)貨幣和信用的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，其系統(tǒng)龐雜業(yè)務(wù)眾多并伴隨資金往來(lái)，印章的使用蘊(yùn)含著極大的風(fēng)險(xiǎn)。并且，傳統(tǒng)的蓋章體系依靠人力進(jìn)行手動(dòng)蓋章，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多蓋，錯(cuò)蓋，違規(guī)用印等風(fēng)險(xiǎn)。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人力蓋章已不能適應(yīng)日益繁多的業(yè)務(wù)需求，極需更加專業(yè)化、自動(dòng)化、智能化的管理體系提升風(fēng)控水平。如何解決傳統(tǒng)蓋章存在的弊端是規(guī)范印章管理急需解決的問(wèn)題。

2 系統(tǒng)概要

為解決傳統(tǒng)蓋章存在的問(wèn)題，本文研究并設(shè)計(jì)一款基于物聯(lián)網(wǎng)的智能印章機(jī)器人及相應(yīng)的軟件管理系統(tǒng)。系統(tǒng)最大的特色在于能夠?qū)崿F(xiàn)自主蓋章功能，解決了由于工作時(shí)間，印章保管人員外出等原因所帶來(lái)的文件下達(dá)滯后等問(wèn)題。同時(shí)，系統(tǒng)能夠根據(jù)文件內(nèi)容調(diào)整蓋章位置，此功能可保證蓋章文件更加規(guī)范。并且，系統(tǒng)所使用的印章是保存在設(shè)備內(nèi)部，這也大大減少了印章被挪用、盜用等一系列問(wèn)題。另外，為保證用章記錄可查，系統(tǒng)還添加文件拍照功能，對(duì)每份蓋章文件都進(jìn)行拍照保存處理，這用章變的有據(jù)可循。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 功能分析

本系統(tǒng)主要分為印章機(jī)器人及管理軟件兩大部分。其中，印章機(jī)器人以32位單片機(jī)[1]為主控，以三軸數(shù)控平臺(tái)為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)搭載舵機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像頭、Wifi模塊、LCD顯示屏、按鍵、外部Flsah等硬件，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相應(yīng)的功能。具體功能和實(shí)現(xiàn)方案如下。

（1）利用設(shè)備上的按鍵觸發(fā)機(jī)器人從休眠狀態(tài)喚醒，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，通過(guò)舵機(jī)調(diào)整攝像頭的拍照角度，待角度穩(wěn)定后攝像頭拍照獲取用章人員圖像并保存。之后舵機(jī)會(huì)控制攝像頭調(diào)整角度并對(duì)需要蓋章的文件拍照保存。

（2）待拍照完成后，印章機(jī)器人會(huì)利用Wifi模塊將本次用章過(guò)程采集的圖片（包含文件圖片和頭像）打包上傳到后臺(tái)管理軟件。

（3）印章保管人員通過(guò)查閱蓋章文件和用章人員頭像來(lái)判定是否給與蓋章權(quán)限。如果符合要求，則發(fā)送蓋章指令控制機(jī)器人自主蓋章，待蓋章完成后再次拍照留檔；如果不符合蓋章要求，發(fā)送停止蓋章指令，印章機(jī)器人會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提示并且再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。具體的硬件框圖見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)框

3.2 硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 系統(tǒng)主控

由于系統(tǒng)搭載高清攝像頭并且需要做到數(shù)據(jù)的時(shí)時(shí)傳輸，所以在選擇主控芯片時(shí)需要重點(diǎn)考慮芯片的運(yùn)行速率及內(nèi)存等相關(guān)參數(shù)。STM32F407系列是屬于32位單片機(jī)[2]，芯片提供了工作頻率為168 MHz的Cortex?-M4[3]內(nèi)核的性能。同時(shí)，該系列芯片還具有豐富的連接功能：具有多個(gè)USB接口和專用的音頻接口，提供15個(gè)通信接口[4]，并且還具有連接CMOS照相機(jī)傳感器的8～14位并行照相機(jī)接口。這些參數(shù)性能都極為符合印章機(jī)器人系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

3.2.2 攝像頭模塊

系統(tǒng)采用OV2640攝像頭模塊進(jìn)行頭像及文件拍照的拍照功能。OV2640傳感器尺寸小，僅為1/4寸，是使用百萬(wàn)高清CMOS傳感器制作。模塊具有高靈敏度、高靈活性等特點(diǎn)。同時(shí)可支持曝光、白平衡、色度、飽和度、對(duì)比度等眾多參數(shù)設(shè)置，支持JPEG/RGB565格式輸出，可以滿足不同場(chǎng)合需求。需要注意的是由于32位單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)有限，系統(tǒng)專門(mén)對(duì)圖片做了壓縮處理。

3.2.3 LCD顯示模塊

系統(tǒng)搭載4.3寸RGB電容觸摸液晶屏，當(dāng)攝像頭對(duì)用章人員進(jìn)行頭像拍照時(shí)可以時(shí)時(shí)將圖片顯示在液晶屏上，使用者可以根據(jù)圖片調(diào)整自己的拍照角度，保證排除來(lái)的照片能夠適合要求。

3.2.4 Wifi傳輸模塊

系統(tǒng)采用ESP8266[5]模塊實(shí)現(xiàn)圖片數(shù)據(jù)及控制指令的傳輸。模塊芯片型號(hào)為ESP8266，這是一款串口轉(zhuǎn)無(wú)線模芯片，內(nèi)部自帶固件，用戶操作簡(jiǎn)單，無(wú)需編寫(xiě)時(shí)序信號(hào)。芯片使用了3.3V的直流電源，體積小，功耗低，支持透?jìng)?，丟包現(xiàn)象不嚴(yán)重，價(jià)格低。同時(shí)，ESP8266還允許用戶自己編寫(xiě)rom，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能，還可控制建立Wifi熱點(diǎn)，或者作為Wifi客戶端連接到某指定路由器，同時(shí)還可編程控制相應(yīng)的GPIO，使用方便。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

（1）印章機(jī)器人軟件采用[6]語(yǔ)言編程，主要包含各模塊正常工作的驅(qū)動(dòng)程序及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。比如：照片拍攝、圖片壓縮及傳輸、LCD顯示等功能。

（2）管理終端軟件主要是實(shí)現(xiàn)圖片接收、數(shù)據(jù)流解碼、蓋章區(qū)域坐標(biāo)發(fā)送以及文件資料的保存功能等；見(jiàn)圖2。

圖2 軟件流程

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究目前人工蓋章的詳細(xì)流程以及基于STM32的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一款具備自主蓋章功能智能印章機(jī)器人。系統(tǒng)利用數(shù)字?jǐn)z像頭采集用章人員的圖像數(shù)據(jù)和蓋章文件照片，并將采集到的數(shù)據(jù)反饋給處理器。通過(guò)Wifi模塊實(shí)現(xiàn)圖片數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)，管理軟件能夠通過(guò)上傳的文件圖片進(jìn)行蓋章位置的任意選擇，從而控制印章機(jī)器人的移動(dòng)與蓋章，使得蓋章不需要人為控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。系統(tǒng)使用方便且具有實(shí)用性。