一种盲人辅助阅读戒指的制作方法

1.本实用新型涉及嵌入式系统设计技术领域，更具体的说是涉及一种盲人辅助阅读戒指。


背景技术：

2.现今全世界范围内患有眼部疾病的已达3.14亿。其中低视力人数为2.69亿，盲人人数为0.45亿。在中国，目前视力残疾人口达877万人，约占全球盲人总数的19.5％，约占我国总人口的0.7％。根据有关权威机构的分析，六年以后，我国的盲人数量将突破7500万。
3.目前，盲人或弱视、低视力的视障朋友使用的辅助朗读工具主要是朗读机和放大镜。对于朗读机，视障朋友需要一定的训练，此外其价格非常昂贵。放大镜虽然容易获取、成本低廉，但却有可能会存在放大倍数不够、清晰程度差及边缘变形等问题，严重的影响低视力人群的朗读活动和日常生活。此外，电子书正逐渐融入人们的生活。目前我们常用的电子书，都需要依靠计算机等媒介进行显示。而视障人群恰恰由于视力的缺陷，无法看到电子书屏幕上显示的内容。
4.因此，如何提供一种盲人辅助阅读戒指是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种盲人辅助阅读戒指，与上位机连接，并通过上位机对文本语言进行阅读，给盲人阅读文件提供了极大的便利。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种盲人辅助阅读戒指，与上位机连接，包括：戒指本体，所述戒指本体上固定有图像采集器、mcu模块、通讯模块和震动模块；所述图像采集器通过 usb线与所述上位机相连，以将采集的视频信息传输至上位机；所述mcu模块的输入端通过所述通讯模块与上位机通信连接；所述震动模块与所述mcu模块的输出端连接，以控制所述戒指本体震动。
8.优选的，所述戒指本体包括：镜头保护壳、电路板保护壳和弹性指环，且所述镜头保护壳和所述电路板保护壳外壁均与所述弹性指环外侧固定连接；所述镜头保护壳内固定所述图像采集器，所述电路板保护壳内固定安装所述mcu 模块和所述通讯模块，所述震动模块固定在所述弹性指环内侧。
9.优选的，所述镜头保护壳的内壁开设有用于固定所述图像采集器的固定槽。
10.优选的，所述镜头保护壳一端开口，开口端两侧均开设有第一装配口，所述电路板保护壳靠近所述镜头保护壳一侧的两端设有凸柱，所述凸柱适配插接于所述第一装配口内以使所述镜头保护壳和所述电路板保护壳固定连接。
11.优选的，所述弹性指环包括：环体和与阅读文本接触的按压杆，所述环体通过连接片与所述按压杆一体连接；所述镜头保护壳靠近所述弹性指环的一侧开设有弧形凹槽，所述指环上设置有与所述弧形凹槽插接的弧形凸柱；所述电路板保护壳靠近所述弹性指环的一侧开设有第二装配口，所述指环上设置有与所述第二装配口插接的插接柱。
12.优选的，所述指环内壁开设有震动模块放置槽，所述震动模块放置槽内沿所述指环内对称设置有两个震动模块固定柱，所述两个震动模块固定柱沿着所述指环轴向布置，所述震动模块位于所述震动模块放置槽内，且与所述震动模块固定柱固定连接。
13.优选的，所述图像采集器使用zbs-001usb微型摄像头。
14.优选的，所述mcu模块采用以atmega328芯片为核心的1.6*2.1cm微型电路板；且具有对称分布的用于焊接所述震动模块的焊孔；具有与所述通讯模块的焊孔vcc、rx、tx、gnd对应分布四个焊孔，使所述mcu模块与所述通讯模块通过2.54mm直插排针串叠在一起形成紧密的双层结构。
15.优选的，所述通讯模块为基于bluetooth specification v4.0 ble蓝牙协议的数传模块；与所述上位机的具有蓝牙虚拟串口设备连接。
16.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种盲人辅助阅读戒指，用户食指戴上该盲人辅助阅读戒指，图像采集器通过usb 数据线连接上位机，用指尖从左到右扫指每一行文本，指尖指中词汇时，用户可听到上位机的语音播报，当指尖偏离文本向上或向下时，用户可感受到手指上方或手指下方的周期性振动，此时需要将手指些许上移或下移至振动停止；当指尖指向文本行末尾时，可感受到手指上下方同时周期性振动，此时需要换行。
17.本实用新型公开的盲人辅助阅读戒指，给视障人群的阅读提供了极大的便利。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型提供的结构示意图。
20.图2为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的mcu模块的部分电路原理图。
21.图3为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的mcu模块的部分电路原理图。
22.图4为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的mcu模块的微型pcb板图正面，所述正面是指atmega328芯片焊盘所在面。
23.图5为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的mcu模块与蓝牙模块及震动模块的连接结构示意图。
24.图6为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的镜头保护壳结构图。
25.图7为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的电路板保护壳结构图。
26.图8为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的弹性指环结构图。
27.其中，各附图标记为：
28.1-戒指本体，2-mcu模块，3-通讯模块，4-震动模块，11-镜头保护壳，12
-ꢀ
电路板保护壳，13-弹性指环，111-固定槽，112-弧形凹槽，113-第一装配口，114
-ꢀ
装饰，121-立柱，122-第二装配口，123-第一孔洞，124-第二孔洞，125-第三孔洞，131-环体，132-按压杆，133-连接片，134-弧形立柱，135-插接柱，136-震动模块放置槽，137-震动模块固定柱。
29.100和200均为焊接震动模块的过孔式焊盘；300、400、500、600指向的焊盘分别对
应rx、tx、gnd、3.3v；700-板子的供电口
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.本实用新型实施例公开了一种盲人辅助阅读戒指，与上位机连接，并通过上位机对文本语言进行阅读，包括：戒指本体1，戒指本体1上固定安装有图像采集器、mcu模块2、通讯模块3和震动模块4；图像采集器通过usb线与上位机相连，为上位机的图像处理程序传输视频信息；mcu模块2与图像采集器电连接，且用于控制通讯模块3和震动模块4；通讯模块3用于接收上位机处理图像后反馈的信息，该信息用于提示盲人用户进行指尖移动以更准确地追踪文本；震动模块4给予盲人用户不同的触感信号，对应不同的指尖移动动作。
32.具体地，图像采集器使用zbs-001usb微型摄像头，并拓展引出vcc与 gnd线。
33.mcu模块2为以atmega328芯片为核心的1.6*2.1cm微型电路板，通过图像采集器的vcc、gnd引出线进行供电；且具有对称分布的用于焊接震动模块 4的焊孔；具有与通讯模块3的焊孔vcc、rx、tx、gnd对应分布四个焊孔，使mcu模块2与通讯模块3通过2.54mm直插排针串叠在一起形成紧密的双层结构。
34.通讯模块3为通讯模块，为基于bluetooth specification v4.0 ble蓝牙协议的数传模块；与上位机的通信需要上位机端配备蓝牙虚拟串口设备，并编写串口通信代码。
35.震动模块4由两片0825振动马达和由贴片npn三极管组成的驱动电路组成，通过mcu的pwm信号控制；紧贴在用户穿戴手指的上下端，不同的组合振动信号代表手指需要稍微上移、下移以及换行。
36.本实用新型提供了一种盲人辅助阅读戒指的实施例，请参考图1，图1为本新型实用实施例提供的盲人辅助阅读戒指的整体结构示意图，包括镜头保护壳 11、电路板保护壳12和弹性指环13、嵌在电路板保护壳12中蓝牙模块3。图中未能显现出来的在保护壳内的mcu模块2以及震动模块。
37.图2和图3为本新型实用实例提供的盲人辅助阅读戒指mcu模块的电路原理图，其为以atmega328芯片为核心构建的电路。除去图2中的震动模块4部分和备用端口部分的电路，剩余部分电路实质上构成了atmega328芯片运行的最小系统，而其特殊性在于该电路在实际使用时只能由图像采集器供电，此处的图像采集器采用微型摄像头，即从微型摄像头中引出gnd和vcc线，分别接到图2中相机供电口电路的gnd和raw口。图2中的串口+蓝牙模块电路的四个网络标签的顺序不可调换。
38.图4为本实用新型实例提供的盲人辅助阅读戒指的mcu模块的微型pcb 板图正面，所述正面是指atmega328芯片焊盘所在面。该pcb板尺寸为 1.6*2.1cm，图4中用数字标注的焊盘，即标号100至700标注的焊盘具有较特殊用途，属于本实用新型的保护范围。其余元件焊盘的布局本领域的普通技术人员可自主发挥设计。图4中，标号100指向的两个过孔式焊盘为焊接震动模块4需要的焊盘，其中左边焊盘为gnd，右边焊盘为输出经贴片npn三极管放大后的pwm信号的焊盘，标号200指向的焊盘的设计方法与标号100相同。图 4中标号300、
400、500、600指向的焊盘分别对应rx、tx、gnd、3.3v，其布局按顺序对应蓝牙模块的四个具有相同几何排列方式的焊盘：tx、rx、gnd、 3.3v。因此3.3v口仅是用于对蓝牙模块供电不可外接5v电压对板子供电，否则将烧坏蓝牙模块。图4所示板子的供电口实际上是标号700指向的两个焊盘，其中圆形的焊盘为gnd，方形焊盘为raw。将两焊盘分别与微型摄像头中的 gnd和vcc连接即可完成对板子的供电，连接方式可为使用铜导线进行焊接。
39.仅从图4无法得知全pcb板的设计细节，若本领域的普通技术人员欲复现该板，可参考以下pcb元件分布坐标表。
40.designatolayerc en ter-x(nm)c en ter-y(nm)rotations1bottom layer-4.810.1825270p1toplayer-1.88.19590y1toplayer-17.1756.72190b2bottom layer-7.56253.575180r1toplayer-10.862515.10q2bottom layer-13.1126.64360q1bottom layer-7.9056.64360p6toplayer-19.8511.00590p4toplayer-19.855.3890p2toplayer-11.061.675180d1toplayer-4.5252.87290c8bottom layer-8.187510.925360c7bottom layer-8.16259.2360c6bottom layer-8.187514.425360c5bottom layer-8.212512.7360c4toplayer-14.387515.0750c3toplayer-4.7258.737590c2bottom layer-16.53855.982180c1bottom layer-16.50757.75180b2toplayer-19.02814.975180b1toplayer-19.0221.375180a1bottom layer-13.9511.775180a0toplayer-11268.9030
41.通讯模块3与mcu模块2通过2.54mm4p直插排针连接，其中mcu模块 2正面朝下。标号4指示的是震动模块，此处采用的是0825振动马达，实际上在图中对称位置应还有一个振动马达，并且振动马达带有的杜邦线长度比图中所示的长度要长许多，由于只是结构简图，上述两种情况并没有详细画出。
42.图6、图7和图8中的镜头保护壳11、电路板保护壳12以及弹性指环13 均使用rhino5.0软件构建3d模型，后期由fdm打印机利用pla材料打印制成，外壳厚度除立柱121外均为1.6mm。
43.图6为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的镜头保护壳结构图。镜头保护壳11
的镜头内侧半径为7.5mm，镜头保护壳11前端与固定槽111前端距离为 10mm，该距离可根据微型摄像头长短进行相关改动。固定槽111尺寸样式可随微型摄像头外形进行对应设计，这里第一装配口113的边长为15.75mm，固定槽18中左右螺母固定槽内半径为2mm，镜头保护壳11的后部内半径为13.4mm。
44.镜头保护壳11的装饰114采用中心对称的方式设计，造型与汉字“互”字的中间部分相似，若将其沿对角线对称，可得到眼睛形状，内半径为8.8mm，可微调，与镜头保护壳11保持0.4mm到0.8mm的间隙。除装饰114外，镜头保护壳11的其他部分采用左右对称设计，包括与电路板保护壳12连接的第一装配口113，以镜头保护壳11侧视图为例，槽宽4mm，槽深4mm左右，槽内上边长为3.6mm，槽内下边长为4.3mm，第一装配口113与立柱121配合用于连接镜头保护壳11与电路板保护壳12。
45.镜头保护壳11向下倾斜角度为10
°
，以便获得较好的图像。第一装配口113 位于镜头保护壳11的后部中间位置，镜头保护壳11上切面距离倾斜10
°
后的镜头保护壳11中心的垂直距离为12mm。弧形凹槽113深度为4.77mm，是在镜头保护壳11倾斜10
°
的基础上进行设计的，与弧形立柱134配合用于连接镜头保护壳11与弹性交叉环13。
46.图7为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的电路板保护壳结构图。电路板保护壳12的侧面还开设有第一孔洞123和第二孔洞124，在电路板保护壳1 中，除第一孔洞孔洞123和第二孔洞124以外的部分两者左右对称；第二孔洞 124宽度3.3mm，高度14mm，深度1.6mm，用于为通讯模块3的插针提供空间，第一孔洞123宽度2.64mm，高度14mm，深度1.6mm，为通讯模块3的下层提供空间。以电路板保护壳12侧视图为例，立柱121宽3.6mm，长4.5mm，厚度大于1.6mm即可，其中立柱121部分嵌于电路板保护壳12中。第二装配口122 长13.8mm，宽3.84mm，深度1.6mm，贯穿电路板保护壳12下半部分，与插接柱135配合以连接电路板保护壳12、和弹性指环13。电路板保护壳12还开设有第三孔洞125，第三孔洞125半径为3mm，给微型摄像头与上位机连接的usb 数据线提供固定的管道空间。
47.图8为本实用新型提供的盲人辅助阅读戒指的弹性指环结图。弧形立柱134 长度为9.22mm，宽度为1.94mm，高度为7.53mm，弧形立柱134的中点与指环前端相距2.63mm，弧形立柱134与弧形凹槽112配合起连接固定作用。插接柱 135长度9.22mm，宽度1.94mm，高度为7.53mm，其中上部凹槽宽度6mm，深度4.8mm。插接柱135与第二装配口122配合用于连接固定电路板保护壳12与弹性指环3，插接柱135上的凹槽给微型摄像机与上位机连接的数据线提供通道空间，弧形立柱134与插接柱135两者的中点相距20.84mm。震动模块固定柱 137包含4个，长度为11.3mm，圆柱直径为1.4mm，震动模块固定柱137中的单个立柱的中轴线与震动模块放置槽136的边相距2mm。震动模块固定柱137 给胶带提供固定轴。震动模块放置槽136的圆弧边的半径为7.35mm，给振动马达提供充分的减震空间，避免振动马达与环体131直接接触。弹性指环13壁厚 1.4mm。连接片133有四片，每片宽度4mm，间距为1.46mm，厚度1.45mm，用于连接环体131与按压杆132，每个按压杆132连接2个连接片133，交叉分布。未受挤压时，按压杆132上下相距22mm，弹性指环13内半径为9mm，挤压后可增大指环3内半径，便于手指通过。
48.在连接立柱121与第一装配口113时可使用适量胶水粘合，使其牢固不易分离。连接弧形立柱134与弧形凹槽112、插接柱135与第二装配口122时也可采用上述方法增加装置稳固性。
49.本实用新型公开的盲人辅助阅读戒指的使用方法，包括如下步骤：
50.s1：将戒指引出的usb数据线连接上位机，能在戒指侧面观察到蓝光说明连接正常；
51.s2：在上位机usb口插上虚拟串口设备，打开上位机配套程序；
52.s3：于右手或左手食指佩戴戒指至手指根部，用指尖从左往右扫指每一行文本。指尖指中词汇时用户可听到上位机的语音播报。当指尖偏离文本向上时，用户可感受手指上方的周期性振动，此时需要将手指些许下移至振动停止；当指尖偏离文本向下时，用户可感受到手指下方的周期性振动，此时需要将手指些许上移至振动停止；当指尖指向文本行末尾时，可感受到手指上下方同时进行周期性振动，此时需要换行。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。