专利名称：盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构及其操作方法，属于盲文阅读装置的技术领域。
背景技术：
在残疾人中，盲人(视障人士)占有相当高的比例。在日常生活和工作中，人所获取的绝大部分信息(约为80％)来源于视觉信息，因此，如何使盲人方便地利用其它途径获取较多的信息一直是人们探索的一个课题。
常规的盲人文字是布莱叶点阵字符，即由三行两列共六个点构成的拼音字符-盲人字符(GB/T 15720-1995)，又称盲符。另外，还有一种增强型布莱叶点阵字符，在常规的6个点的拼音字符基础上增加了第四行，这样就形成四行两列共8个点的点阵矩阵。增强型布莱叶文字的优点是每个盲文单元能够提供更多的信息，在信息量相等的情况下能有效减少所需的盲文字符单元，而缺点是必须对阅读者进行适当的训练。现在，盲人阅读的书籍就是由印有盲符的较厚的纸张装订而成的。根据国标GB/T 15720-1995中的规定，盲文为拼音文字，且每个盲符各个点阵的相关位置及其技术参数如下面的表1和图1所示。
表1 盲符点阵的技术参数
由于盲文为拼音文字，而表示一个汉字或短语一般需要使用多个拼音字符，即多个字符单元，因此与相同体积的普通书籍相比，盲文书籍所含信息量较小，从而造成这类书籍体积庞大、重量很重，不利于携带。
随着科技的进步，人类社会越来越关注残疾人的生活、学习和工作，为他(她)们提供尽可能的便利。近年来出现了盲人专用的阅读设备，该设备能够将普通的文字转换为布莱叶点阵字符，并利用特殊的器件将点阵字符的凸凹显示在特定区域，供盲人触摸阅读。由于盲人阅读时是利用手指的触觉来判断点阵字符的凹凸，从而将点阵字符转换为拼音、字母或符号，因此盲人阅读器的凸点必须能够承受一定的触摸压力。否则，当盲人的手指触摸这些点阵字符时，将不能清晰地感觉和判别各个点阵的凹凸状态，造成误读。
无论采用常规的布莱叶点阵字符还是增强型布莱叶点阵字符，其显示过程并无差别。在点阵字符的显示过程中，每个点的静止状态只有两种，要么处于原始凹陷状态，要么处于凸出显示状态。而盲人阅读器的凸点显示方法有多种，如利用微型电磁铁、继电器或压电晶体等器件产生一定的垂直方向位移，带动相关字符的点阵动作而实现显示凸点的目的。然而，由于现行的国标GB/T15720-1995的规定，点阵字符各个点之间的点距和方距都相当小，只有2-4毫米。因此不论采用何种器件，这些器件的尺寸也必须足够小，其对相应凸点提供的支撑力也非常小。如果没有适当的位置保持机构，在盲人进行触摸阅读时，很容易发生误读的差错。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，该机构是根据盲人阅读器凸点显示的原理，在盲人阅读时，为点阵字符的各个凸点提供足够的支撑力，从而给盲人手指以清晰的触觉信息反馈，避免造成误读。
本发明的另一目的是提供一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构的操作方法，本发明的目的是这样实现的一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，包括有触摸阅读台，其特征在于在触摸阅读台对应每个盲符的各个点阵的位置下方有一个圆柱体状的盲符顶杆，每个盲符顶杆的下端都分别设有驱动该盲符顶杆向上动作的向上驱动部件，该盲符顶杆上端是一个端部为半球体、作为盲符凸点的小圆柱，其圆柱体部位上设有上、下两个定位凹槽；一个其上有多个通孔的支撑板位于该盲符顶杆的中间部位，每个通孔中穿有一个盲符顶杆；还设有控制所述的支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件。
所述的圆柱体状的盲符顶杆的上、下两个定位凹槽的槽深相同，两个凹槽之间连接部位是平滑过渡的曲面；即盲符顶杆的上定位凹槽的下侧平面与其下定位凹槽的上侧平面之间的圆柱体为两个呈平滑过渡曲面的倒角，其中下侧过渡曲面的倒角呈向内凹陷状，以便在该盲符顶杆向上运动时，支撑板能够顺畅地滑入其下定位凹槽。
所述的支撑板上的通孔形状是一侧为半圆形，其直径略大于盲符顶杆的直径；另一侧为矩形，其中矩形一侧的通孔靠近盲符顶杆圆柱体的上、下两个定位凹槽，其边长也略大于盲符顶杆的直径，以便在支撑板水平移动时能够顺畅地嵌入其凹槽内。
所述的支撑板上的通孔中，与半圆形通孔相对的矩形通孔的长边孔沿应设有倒角，以便在支撑板移动时，能够顺畅地滑入盲符顶杆的上下定位凹槽。
所述的支撑板上的多个通孔是以矩阵形式排列的，其行数是三行，或者是四行，分别与常规的布莱叶点阵字符或增强型布莱叶点阵字符的行数相对应；而其通孔的列数则依照触摸阅读台上的盲文字符的个数而确定。
所述的支撑板上多个通孔内穿过的各个圆柱体状的盲符顶杆的长度是不同的，但是其上的各个上、下两个定位凹槽都位于同一平面和同一侧，可以用一个支撑板来同时控制和保持各个盲符顶杆的上下位移运动及最终位置。
所述的控制支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件包括位于支撑板一端的复位弹簧，另一端的吸引支撑板向其一侧移动的电磁铁和还包括有电源与开关组成的控制电路。
所述的控制支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件可以采用电磁吸附的方式，也可以采用步进电机拖动的方式，即由步进电机及其控制电路、传动机构和限位器组成。
本发明的另一目的是这样实现的一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构的操作方法，其特征在于包括下列步骤(1)当显示阅读器接受盲符点阵字符的数据时，首先确定该盲符的各个点阵的数据信息状态；(2)判断该盲符的各个点阵是否为凸起的点？若是，则进入步骤(3)，若否，则进入步骤(4)；(3)向上驱动部件动作，使盲符顶杆向上运动；再判断是否所有盲符顶杆的运动状态都已经确定完毕，若是，则进入步骤(5)，若否，则进入步骤(4)；(4)读入下一个盲符，再转入步骤(2)；(5)水平驱动部件中的开关闭合，使电磁铁吸引支撑板水平方向移动到保持位置，即支撑板嵌入各个盲符顶杆的上、下凹槽，使得凸起的点有了支撑，等待盲人触摸阅读；(6)是否进入下一个盲符的显示阅读周期？若是，则进入步骤(7)，若否，则返回步骤(5)，继续等待盲人触摸阅读；(7)水平驱动部件中的开关断开，电磁铁释放，支撑板在弹簧作用下水平移动到原始位置，向上运动的各个盲符顶杆都在重力作用下，落回到初始位置；(8)再判断是否进入下一个盲符显示阅读周期？若是，则返回步骤(1)，继续循环操作，若否，则结束本次操作。
本发明的特点是较好地解决了盲人阅读设备的盲符点阵的凸出显示及保持的问题，能够保证所有盲符中凸出的点的凸起高度一致，完全符合国家标准；同时，又能够为盲符凸出的点提供足够大的支持力，既保证了盲人在阅读过程中用手指触摸盲符点阵时得到的信息清晰准确，还能够有效地避免经过多次触摸阅读，使凸出的点阵高度改变，容易发生误读的差错。而且，本发明的机构设计新颖、结构简单、制造安装比较容易、工作可靠、操作方便，是一项具有很好应用前景的、为盲人造福的善举。
图1是现有技术中规定的常规的布莱叶盲文字符点阵的相关位置示意图。
图2是本发明中盲符顶杆的结构形状示意图。
图3是本发明中支撑板上的一个通孔的结构形状示意图。
图4(A)、(B)分别是本发明中盲符顶杆及其穿入其中通孔的支撑板的组合结构形状的立体图和剖视图。
图5(A)、(B)、(C)分别是本发明中盲符顶杆及其支撑板的初始状态、高位锁定状态和低位锁定三种位置结构的剖视示意图。
图6是本发明中支撑板的水平驱动部件的结构组成示意图。
图7(A)、(B)分别是本发明中一个支撑板上设有四个通孔，其中分别穿有四个长短不同的盲符顶杆和其下方的向上驱动部件的结构形状立体图和侧视图。
图8是本发明中一个盲符的8个字符点阵图9是本发明操作方法步骤的流程图。
具体实施例方式
参见图2～图4，本发明是一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，该机构是在触摸阅读台7对应每个盲符的各个点阵的位置下方有一个圆柱体状的盲符顶杆2，每个盲符顶杆2的下端都分别设有驱动该盲符顶杆2向上动作的向上驱动部件4，该盲符顶杆2上端是一个端部为半球体、作为盲符凸点的小圆柱1，其圆柱体部位上设有上、下两个定位凹槽5、6。该盲符顶杆2的上、下两个定位凹槽5、6位于圆柱体的同一侧，且两者的槽深相同，两个凹槽5、6之间连接部位是平滑过渡的曲面；即盲符顶杆的上定位凹槽5的下侧平面与其下定位凹槽6的上侧平面之间的圆柱体为两个呈平滑过渡曲面的倒角(参见图2)，其中下侧过渡曲面的倒角呈向内凹陷状，如图4(B)所示，以便在该盲符顶杆2向上运动时，支撑板3能够顺畅地滑入其下定位凹槽6。一个其上有多个通孔9的支撑板3位于该盲符顶杆2的中间部位，该支撑板3上的通孔9的形状是一侧为半圆形，其直径略大于盲符顶杆的直径；另一侧为矩形，其中矩形一侧的通孔9靠近盲符顶杆圆柱体的上、下两个定位凹槽，其边长也略大于盲符顶杆的直径，且该与半圆形通孔相对的矩形通孔的长边孔沿应设有倒角(参见图3)，以便在支撑板3水平移动时，能够顺畅地滑入盲符顶杆的上下定位凹槽5、6内。驱动盲符顶杆2向上动作的向上驱动部件4可以用压电陶瓷器件制成。
下面结合图5介绍本发明的工作机理当盲符相关点阵为凸点时，其对应的向上驱动部件4会接收信号，产生向上翘曲，将其对应的盲符顶杆2向上顶起，使得支撑板3处于盲符顶杆2圆柱体的平滑曲面临界点8的下方。尽管向上驱动部件4给盲符顶杆2提供的支持力很小，但因为其处于自由状态，仍然可将盲符顶杆2顺利地顶出到位。此时，因为盲符顶杆2已被顶起，只要利用适当的锁紧机构将盲符顶杆2的状态锁定，并给该顶杆2以足够的支持力，使其在受到手指向下触摸按压时能给手指足够的反馈力，就可以确保不会误读。
本发明的锁紧保持机构是利用支撑板3与盲符顶杆2的两个凹槽5、6的配合动作。具体方法是当盲符顶杆2被顶起，支撑板3位于盲符顶杆2圆柱体的平滑曲面临界点8的下方时，让支撑板3向左作水平移动，支撑板3将沿着盲符顶杆2临界点8下方的平滑曲面进入其高位定位槽6，迫使盲符顶杆2继续升高。如图5(B)所示，当支撑板3进入高位定位槽6时，盲符顶杆2被锁定，其半球体头部将比触摸台高出0.5mm，可以满足国标对盲符高度的要求。而且，此时支撑板3嵌入凹槽6，对盲符顶杆2提供支撑。当手指触摸盲符半球体头部进行阅读时，不会将盲符按下而造成误读。当盲符点阵进入下一个显示周期时，支撑板3应向右水平移动回到原始位置，盲符顶杆2就解除锁定，由于重力作用而下降回落至初始状态。当盲符相关点阵为凹点时，向上驱动部件4将保持原始状态，此时支撑板3位于盲符顶杆2的临界点8的上方，如图5(A)所示。这样当支撑板3向左平移时，支撑板3将沿着盲符顶杆2临界点8上方的平滑曲面进入其低位定位槽5，如图5(C)所示。此时，盲符顶杆2也被锁定而保持低位状态。当盲符点阵进入下一个显示周期时，支撑板3则向右移动回到原始位置，盲符顶杆2解除锁定而回归原位。
盲符顶杆2由初始状态变为高位锁定状态时，其底面升高，与向上驱动部件4脱离接触。而当盲符顶杆2由初始状态变为低位锁定状态时，其底面略有降低，将会对向上驱动部件4施加一定的压力，从而造成驱动部件4变形。但由于其降低的高度很小，因此驱动部件4的变形很小，不会造成任何不利影响。当整个显示阅读装置处于断电状态时，本发明保持机构的所有盲符顶杆2和支撑板3均处于初始状态，整个机构保持稳定状态。
参见图6，本发明的控制支撑板3水平方向往复移动的水平驱动部件是位于支撑板一端的弹簧11，以及另一端的吸引支撑板向其一侧移动的电磁铁12和其开关组成的控制电路。支撑板3在初始位置时，弹簧11处于拉伸状态，为支撑板3提供预紧力。当支撑板3需要向左平移时，本发明的控制部分将电磁铁12控制电路的开关闭合，电磁铁12吸引支撑板3向左移动。而当支撑板3需要回归原始位置时，打开控制开关，弹簧11将会牵引支撑板3归位。其中支撑板3采用机械强度和刚性较好的材料制成，还要能被电磁铁吸合，因此使用铁板或钢板金等金属材料。支撑板3的往复移动除了采用电磁吸附方式外，还可以采用步进电机拖动的方式，因为这些都是成熟技术，故不作详细介绍。
参见图7和图8，本发明的支撑板3上设有多个以矩阵形式排列的通孔，其行数是三行，或者是四行，分别与常规的布莱叶点阵字符或增强型布莱叶点阵字符的行数相对应；而其通孔的列数则依照触摸阅读台上的盲文字符的个数而确定。另外，支撑板3上多个通孔内穿过的各个盲符顶杆2的长度是不同的，如图7(B)所示，但是其上的各个上、下两个定位凹槽5、6都位于同一平面和同一侧，这样可以用一个支撑板3来同时控制和保持各个盲符顶杆2的上下位移运动及最终位置。图7中的支撑板3是四行通孔，其左侧两个盲符顶杆(即盲符点阵中的1、2两点)被向上驱动部件顶起，嵌入高位锁定状态而显示为凸点，其右侧两个盲符顶杆(即盲符点阵中的3、7两点)未被顶起而嵌入低位锁定状态，显示为凹点。图8显示了一个盲符共8个点阵由同一个支撑板控制各个盲符顶杆位置的情况。图中该盲符点阵中的1、2、4、5四个点为凸点，3、7、6、8四个点为凹点。
盲符顶杆2由初始状态变为高位锁定状态时，其底面升高，与向上驱动部件4脱离接触；而当盲符顶杆2由初始状态变为低位锁定状态时，其底面略有降低，将会对向上驱动部件4施加一定的压力，从而造成驱动部件4变形。但由于其降低的高度很小，因此驱动部件4的变形很小，不会造成任何不利的影响。当整个系统处于断电状态时，所有盲符和支撑板均处于初始状态，整个系统保持稳定。
参见图9，本发明应用于盲人阅读器时的操作方法包括下列步骤(1)当显示阅读器接受盲符点阵字符的数据时，首先确定该盲符的各个点阵的数据信息状态；(2)判断该盲符的各个点阵是否为凸起的点？若是，则进入步骤(3)，若否，则进入步骤(4)；(3)向上驱动部件动作，使盲符顶杆向上运动；再判断是否所有盲符顶杆的运动状态都已经确定完毕，若是，则进入步骤(5)，若否，则进入步骤(4)；(4)读入下一个盲符，再转入步骤(2)；(5)水平驱动部件中的开关闭合，使电磁铁吸引支撑板水平方向移动到保持位置，即支撑板嵌入各个盲符顶杆的上、下凹槽，使得凸起的点有了支撑，等待盲人触摸阅读；(6)是否进入下一个盲符的显示阅读周期？若是，则进入步骤(7)，若否，则返回步骤(5)，继续等待盲人触摸阅读；(7)水平驱动部件中的开关断开，电磁铁释放，支撑板在弹簧作用下水平移动到原始位置，向上运动的各个盲符顶杆都在重力作用下，落回到初始位置；(8)再判断是否进入下一个盲符显示阅读周期？若是，则返回步骤(1)，继续循环操作，若否，则结束本次操作。
由于盲符点阵显示刷新的频率取决于盲人的阅读速度，而盲人的阅读速度最快也不会超过1行/秒，因此本发明对于控制系统的速度没有特殊要求。
权利要求
1.一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于在触摸阅读台对应每个盲符的各个点阵的位置下方有一个圆柱体状的盲符顶杆，每个盲符顶杆的下端都分别设有驱动该盲符顶杆向上动作的向上驱动部件，该盲符顶杆上端是一个端部为半球体、作为盲符凸点的小圆柱，其圆柱体部位上设有上、下两个定位凹槽；一个其上有多个通孔的支撑板位于该盲符顶杆的中间部位，每个通孔中穿入有一个盲符顶杆；还设有控制所述的支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件。
2.根据权利要求1所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的圆柱体状的盲符顶杆的上、下两个定位凹槽的槽深相同，两个凹槽之间连接部位是平滑过渡的曲面；即盲符顶杆的上定位凹槽的下侧平面与其下定位凹槽的上侧平面之间的圆柱体为两个呈平滑过渡曲面的倒角，其中下侧过渡曲面的倒角呈向内凹陷状，以便在该盲符顶杆向上运动时，支撑板能够顺畅地滑入其下定位凹槽。
3.根据权利要求1所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的支撑板上的通孔形状是一侧为半圆形，其直径略大于盲符顶杆的直径；另一侧为矩形，其中矩形一侧的通孔靠近盲符顶杆圆柱体的上、下两个定位凹槽，其边长也略大于盲符顶杆的直径，以便在支撑板水平移动时能够顺畅地嵌入其凹槽内。
4.根据权利要求3所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的支撑板上的通孔中，与半圆形通孔相对的矩形通孔的长边孔沿应设有倒角，以便在支撑板移动时，能够顺畅地滑入盲符顶杆的上下定位凹槽。
5.根据权利要求1所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的支撑板上的多个通孔是以矩阵形式排列的，其行数是三行，或者是四行，分别与常规的布莱叶点阵字符或增强型布莱叶点阵字符的行数相对应；而其通孔的列数则依照触摸阅读台上的盲文字符的个数而确定。
6.根据权利要求1或5所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的支撑板上多个通孔内穿过的各个圆柱体状的盲符顶杆的长度是不同的，但是其上的各个上、下两个定位凹槽都位于同一平面和同一侧，可以用一个支撑板来同时控制和保持各个盲符顶杆的上下位移运动及最终位置。
7.根据权利要求1所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的控制支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件包括位于支撑板一端的复位弹簧，另一端的吸引支撑板向其一侧移动的电磁铁和还包括有电源与开关组成的控制电路。
8.根据权利要求1或7所述的盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于所述的控制支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件可以采用电磁吸附的方式，也可以采用步进电机拖动的方式，即由步进电机及其控制电路、传动机构和限位器组成。
9.一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构的操作方法，其特征在于包括下列步骤(1)当显示阅读器接受盲符点阵字符的数据时，首先确定该盲符的各个点阵的数据信息状态；(2)判断该盲符的各个点阵是否为凸起的点？若是，则进入步骤(3)，若否，则进入步骤(4)；(3)向上驱动部件动作，使盲符顶杆向上运动；再判断是否所有盲符顶杆的运动状态都已经确定完毕，若是，则进入步骤(5)，若否，则进入步骤(4)；(4)读入下一个盲符，再转入步骤(2)；(5)水平驱动部件中的开关闭合，使电磁铁吸引支撑板水平方向移动到保持位置，即支撑板嵌入各个盲符顶杆的上、下凹槽，使得凸起的点有了支撑，等待盲人触摸阅读；(6)是否进入下一个盲符的显示阅读周期？若是，则进入步骤(7)，若否，则返回步骤(5)，继续等待盲人触摸阅读；(7)水平驱动部件中的开关断开，电磁铁释放，支撑板在弹簧作用下水平移动到原始位置，向上运动的各个盲符顶杆都在重力作用下，落回到初始位置；(8)再判断是否进入下一个盲符显示阅读周期？若是，则返回步骤(1)，继续循环操作，若否，则结束本次操作。
全文摘要
一种盲文点阵字符显示阅读装置中的保持机构，其特征在于在触摸阅读台对应每个盲符的各个点阵的位置下方有一个圆柱体状的盲符顶杆，每个盲符顶杆的下端都分别设有驱动该盲符顶杆向上动作的向上驱动部件，该盲符顶杆上端是一个端部为半球体、作为盲符凸点的小圆柱，其圆柱体部位上设有上、下两个定位凹槽；一个其上有多个通孔的支撑板位于该盲符顶杆的中间部位，每个通孔中穿入有一个盲符顶杆；还设有控制所述的支撑板水平方向往复运动的水平驱动部件。该机构是根据盲人阅读器凸点显示的原理，在盲人阅读时，为点阵字符的各个凸点提供足够的支撑力，给盲人手指以清晰的触觉信息反馈，避免造成误读。本发明还提供了该保持机构的操作方法。
文档编号G06K9/00GK1525381SQ0310532
公开日2004年9月1日 申请日期2003年2月24日 优先权日2003年2月24日
发明者马雷, 谢洪潮, 马 雷 申请人:联想(北京)有限公司