一种牵动式盲文点显装置及组件复用方法与流程

本发明属于盲人教育设备领域，尤其涉及一种牵动式盲文点显装置及组件复用方法。技术背景盲人无法正常使用肉眼进行阅读，他们一般使用听觉感知声音和触读盲文点位的方式获取信息，因此效率较高的盲文点位触读往往是每个盲人必须要掌握的技能。每方盲文包括六个点位，六个点位按照规定的间距以三行两列的方式进行排列。目前，盲文的信息载体主要有两类，第一类是传统的盲文书籍，第二类是无纸化的盲文点显装置，相较于传统的盲文书籍，盲文点显装置具有容量大，可反复，省资源，效率高等传统盲文书籍不可比拟的优势。在盲文阅读领域，盲文点显设备的需求正随着信息化的不断发展在不断升高，人们急需一款物美价廉的盲文点显装置来填补市场巨大的空缺。而目前，市面上市场占有率较大的盲文点显装置（如清华V3）皆为基于压电陶瓷式驱动，单个陶瓷压电芯片的高昂成本导致了整机的售价居高不下，导致了此类设备难以真正实现大规模普及。目前，市场上的盲文点显装置主要可分类为以下种类：压电陶瓷式、温控式、电刺激式、机械位移式、电磁推动式五种。不同类型的盲文点显装置都有各自的优缺点，不过大都不能达到同时兼顾实用性与低成本的效果。组件复用方法指的是一种使用单个动力源对多个相同元件进行控制的方法，而上述五种盲文点显装置都没有设计并使用组件复用方法，这也导致了其内部点显元件效率相对低下，造成了资源的浪费。目前，市面上还没有牵动式盲文点显装置的相关报道。技术实现要素：考虑到上述内容，本发明主要目的在于提供一种牵动式盲文点显装置及组件复用方法，使用全新的思路和方法设计了一种成本低廉并且实用性极强的盲文点显装置。本发明采用如下技术方案来完成：牵动式盲文点显装置从上而下由八个一字排开的点显阵列、表面材料层、容值检测层、磁性层、导向层、固定层、钢丝线、推拉式电磁铁以及容值检测电路和核心处理器组成，其中表面材料层、容值检测层、磁性层、导向层、固定层上都有6X8个过孔。一个点显阵列由三行两列六个盲文点位组成，每个盲文点位包括：圆头顶针、弹簧、钢丝线。圆头顶针由顶针柱、圆头、连接片和连接槽组成，自上而下分别穿过表面材料层、容值检测层、磁性层、导向层。弹簧的顶端缠绕在连接片的连接槽上，底端则竖直地焊接在固定层的上表面。组件复用方法是一种基于容值检测技术的动力源组件复用方法，由机械组件复用方案和软件复用算法两部分组成。复用软件算法能够在核心处理程序在检测到盲人所触读的点显阵列的位置信息后，将盲文码分别按顺序存储在编号为1号到8号的变量内，根据手指触读位置将对应变量中存储的盲文码显示在所有点显阵列上；机械组件复用方案能够使用六个推拉式电磁铁完成八方点显阵列所对应的四十八个盲文点位的控制。本发明的进一步改进在于，连接片的直径为2.4mm，圆头直径为2mm，顶针柱直径为1mm，表面材料层上所有通孔的直径均为2mm，磁性层上所有过孔直径均为2.2mm，容值检测层上所有过孔直径均为2.2mm，导向层上所有过孔直径均为2.6mm，固定层上所有过孔的直径为1.6mm。固定层的过孔直径大于顶针柱的直径但小于连接片的直径，保证了圆头顶针底部不会掉出；磁性层、容值检测层和表面材料层上的所有过孔孔径均小于连接片的直径，保证了圆头顶针的顶部不会弹出。本发明的进一步改进在于，所述磁性层使用磁吸附特性优良且便于加工的橡胶软磁板材料。本发明的进一步改进在于，所述圆头顶针的圆头与顶针柱为塑料材料，而连接片为铁质材料，能够吸附在磁性层上，增强了盲文点位的触感。连接片上设计了四个连接槽，用于钢丝线的连接以及弹簧的连接。本发明的进一步改进在于，钢丝线采用304不锈钢超细钢丝线，直径仅有0.4mm。本发明的进一步改进在于，使用电磁铁与弹簧结合的方式完成了盲文点位的置复位。置位时，电磁铁牵拉钢丝线的使圆头顶针向下运动使盲文点位凹陷；复位时，弹簧的回弹力则能将圆头顶针向上顶出，从而使盲文点位凸起。与现有技术相比较，本发明具有以下优点：本发明实现了一种新型牵动式的盲文点显装置，通过钢丝线牵动圆头顶针进行置位运动，结合弹簧复位的方法完成一个盲文点位的复位运动，本发明采用所采用的的机械结构简单具有易生产、体积小、成本低等优点。本发明使用了一种全新的的组件复用方法，使得动力源可以在不同的时间段为不同的点显阵列工作，而非处于闲置状态，成倍的缩小了产品体积并节约了产品成本，同时还提升了动力源的使用效率，理论上本设备的动力源效率是传统点显设备的八倍。本发明通过容值检测技术，可以获取盲人阅读者手指的实时位置，提升了刷新速度与可控性，同时提高盲人阅读者的阅读体验。本发明所采用的机械配件均为标准件，省去了复杂的机械设计和加工步骤，能在装配加工时提升产品的良品率，同时降低设备的成本。本发明采用的处理器为ARM内核处理器，通用性高，可移植性强，方便开发者进一步开发。附图说明下面结合附图对本发明做进一步的说明。图1为本发明的结构原理爆炸装配图；图2为本发明的结构原理三维装配图；图3为本发明的结构原理俯视图；图4为本发明的圆头顶针结构图；图5为本发明的通孔位置编号图；图6为本发明的系统原理框图；图7为本发明的系统软件流程图。图1中101.表面材料层，102.通孔，103.点显阵列，104.容值检测层，105.磁性层，106.圆头，107.连接片，108.连接槽，109.顶针柱，110.圆头顶针，111.导向层，112.弹簧，113.固定层，114.钢丝线，115.绕线柱，116.电磁铁。具体实施方式本发明包括一种牵动式的盲文点显设备及其组件复用方法。牵动式的盲文点显设备由核心处理器、容值检测电路、驱动组件构成，核心处理器同IIC协议和容值检测电路进行信息交互，通过IO口发出驱动信号给驱动组件，驱动组件对点显阵列103进行驱动。组件复用方法包括机械组件复用方案和组件复用算法。本发明的主要功能是先将电子书资源转化为盲文码，再通过钢线牵拉、弹簧复位、磁性保持、容值检测以及组件复用方法实现盲文点位的显示。其中，核心处理器采用的是ARM处理器，具有大容量、高速率、通用强等优点。如图6所示，处理器将预先存贮在其内部的电子书资源转换成盲文码，再结合所接收的容值检测电路发回值变电容的位置信号，分析处理之后调用组件复用算法给继电器发送控制信号来对电磁铁116进行控制，进而以复用的方式实现对点显阵列103的驱动。其中，容值检测电路的核心集成电路器件是容值检测芯片，其功能是检测人手触摸而造成的电容变化。如图1所示，容值检测层104为由一片由容值检测芯片和其他引线以及敷铜区组成的印制电路板。当使用者的手指触摸八个点显阵列103中的任意一个点显阵列103时，被触点显阵列103区域的电容容值会发生变化，该容值变化会通过连接处传递到容值检测层104上的容值检测芯片，芯片在处理后会进一步反馈信号给ARM处理器，由此实现对触读位置的实时检测。其中，驱动组件。驱动组件包括：圆头顶针110、弹簧112、钢丝线114、电磁铁116。如图4所示，圆头顶针110由顶针柱109、圆头106、连接片107和连接槽108组成，圆头顶针110沿轴线方向固定地插装在连接片107中，使得圆头106与连接片107及顶针柱109为一固定整体，在连接片107沿周向间隔设置有四个连接槽108，连接槽108用于与弹簧112及钢丝线114的连接。如图1所示，圆头顶针110自上到下依次穿过表面材料层101、容值检测层104、磁性层105、导向层111。弹簧112的顶端缠绕连接在连接片107的链接槽108上；弹簧112的底端竖直地焊接在固定层113的上表面。钢丝线114一端通过连接槽108缠绕在圆头顶针110上，另一端缠绕在绕线柱115上。如图3及图2所示，电磁铁116为推拉式电磁铁，当继电器通电之后绕线柱115会向远离点显阵列103的方向收缩，便能拉动圆头顶针110向下运动使盲文点位凹陷；而当继电器断电之后电磁铁116就会失力向靠近点显阵列103的方向松开，此时圆头顶针110就会在弹簧112的带动下向上顶出，从而使盲文点位凸起。而磁性层105能够将铁质的连接片107吸附，使其紧粘在磁性层105底部，这样盲人在触读时便不容易将圆头106压下去。连接片107的直径为2.4mm，圆头直径为2mm，顶针柱直径为1mm，表面材料层101上所有通孔102的直径均为2mm，磁性层105上所有过孔直径均为2.2mm，容值检测层104上所有过孔直径均为2.2mm，导向层111上所有过孔直径均为2.6mm，固定层113上所有过孔的直径为1.6mm。依据上述孔径，弹簧112将带动连接片107，进而带动整个圆头顶针110在导向层111的过孔中运动，而因为固定层113的过孔直径大于顶针柱109的直径但小于连接片107的直径，因此固定层能将圆头顶针110的向下运动轨迹限制在导向层111的过孔中，而磁性层105、容值检测层104、表面材料层101上的所有过孔孔径均小于连接片107的直径，因此连接片的向上运动轨迹同样被限制在了导向层111的过孔中。其中，组件复用方法。盲人在触读盲文的时候有一个很重要特点，那就是盲人一次只能触读一个字符，而无法一次同时触读多个字符，因此，设备只需要知道盲人何时在触读哪个字符，然后对该字符进行点显即可。传统的盲文点显装置由于不知道盲人何时在触读哪个字符，因此其只能使用多套动力源分别对应刷新多个点显阵列104。而本发明采用了容值检测技术，其容值检测层104与容值检测芯片能够有效的检测出盲人手部所触读的位置，从而只需要针对性地刷新盲人正在触读的点显阵列103即可，因此只需要使用一套动力源便能完成对多个点显阵列103的刷新。为了进一步说明组件复用方法，下文将结合附图分三段对电磁铁116、点显阵列103、通孔102位置的编号，机械组件复用方案，组件复用软件算法分别进行说明。电磁铁116、点显阵列103、通孔102位置的编号。如图5所示，点显阵列103所对应通孔102位置为图5中所标注的1至6，分别为通孔位置1021、通孔位置1022、通孔位置1023、通孔位置1024、通孔位置1025、通孔位置1026，呈双条形排列。如图3所示，电磁铁116按照图中编号，从下而上分别是电磁铁1161、电磁铁1162、电磁铁1163、电磁铁1164、电磁铁1165、电磁铁1166，呈半圆形排列。如图3所示，点显阵列103按照图中编号，从下而上分别为点显阵列1031、点显阵列1032、点显阵列1033、点显阵列1034、点显阵列1035、点显阵列1036、点显阵列1037、点显阵列1038，呈“1”字型排列。机械组件复用方案。如图1及上文描述，电磁铁116与弹簧112结合的方式完成了盲文点位的置复位。置位时，电磁铁116牵拉钢丝线114的使圆头顶针110向下运动使盲文点位凹陷；复位时，弹簧112的回弹力则能将圆头顶针110向上顶出，从而使盲文点位凸起。如图3及图5中所标注的通孔位置编号所示，电磁铁1161在上述置复位原理下分别带动点显阵列1031至点显阵列1038中位于通孔位置1021的八个圆头顶针110同时进行置复位。电磁铁1162则在上述置复位原理下分别带动点显阵列1031至点显阵列1038中位于通孔位置1022的八个圆头顶针110同时进行置复位。电磁铁1163至电磁铁1166则各自同理带动相应通孔位置1023至通孔位置1026的八个分别位于点显阵列1031至点显阵列1038的圆头顶针110同时进行置复位。由此便能实现动力源的组件复用，提升动力源的使用效率。具体对应关系详见表1。表1.圆头顶针110所在位置表驱动电磁铁顶针所在阵列电磁铁1161电磁铁1162电磁铁1163电磁铁1164电磁铁1165电磁铁1166点显阵列1031通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1032通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1033通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1034通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1035通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1036通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1037通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026点显阵列1038通孔位置1021通孔位置1022通孔位置1023通孔位置1024通孔位置1025通孔位置1026组件复用算法。如图7所示，算法的具体实施步骤如下：第一步，ARM处理器将文本转换为盲文码并存入缓存区中。第二步，从缓存区提取前8个盲文码，分别存入1号到8号共8个变量中。第三步，处理器对设备的8个点显阵列103进行轮询检测，测其是否正在被触读。第四步，如果检测到第X个点显阵列103正在被手指触读，那么处理器就会从第X个变量中提取信息，装置的8个点显阵列103就会一起显示第X个盲文码（因为盲人一次只能触读一个点显阵列103，因此只需在所读的第X个位置正确显示出需要被触读的盲文即可，其它位置的盲文信息会在触读位置改变后再根据位置信息进行刷新显示）。如果没有被触读，不进行任何操作，进入第五步。第五步，检测8个盲文码是否已经都被触读过了，如果已经触读完毕，则返回第二步；如果没有触读完毕，则返回第三步。当前第1页1 2 3