一种集成智能头戴式设备的制作方法

本实用新型涉及智能设备领域，具体地说，是涉及一种可以安装到现有的帽子上的集成智能头戴式设备。

背景技术：

建筑工人进入建筑工地施工时必须戴上安全帽以保障施工安全，现有的安全帽主要是使用硬度较大的塑料制成，工人戴上安全帽后能够减少重物坠下时对头部造成的伤害，并且，一旦工人发生坠落的事故，安全帽也能保护工人的头部。

由于现有的安全帽仅仅起到保护头部的作用，不会集成任何智能设备，例如传感器、电子设备等，因此，为了更好的对建筑工人的人身安全进行保护，需要在安全帽内设置传感器或者电子设备，用于检测建筑工人周边的环境是否为安全环境，如果一旦发生危险，需要及时向建筑工人发出警告信息等，这样，安全帽不仅仅简单的保护建筑工人的头部，而且可以在建筑工人处于危险环境时发出警报信息。这样，这些安全帽可以是安装有视频设备、音频设备和传感器并用于日常工作活动的完美平台，从而将一个老旧的设备变成一个智能设备。

然而，由于建筑行业相对保守，较难接受新鲜事物。这种情况下，如果将现有的安全帽完全重新设计成嵌入传感器和通信模块的设备，建筑工人往往未必能接受这样的安全帽，也不会愿意去佩戴。此外，一个集成智能设备的安全帽的制造费用要比普通的安全帽的费用高很多，建筑公司未必愿意接受。

此外，由于建筑行业的性质，建筑工人的工作地点非常频繁的变动，安全帽又是私人使用的物品，建筑工人很不愿意去使用二手的安全帽，也就是不会使用他人已经用过的安全帽，因此，这将造成很大的浪费。建筑公司和工程公司也不会愿意购买价格昂贵又不能转给另一个建筑工人的设备。因此，需要考虑如何降低安全帽的集成设备，并且提高安全帽的集成设备的流动性。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种生成成本低且可以拆卸安装到现有安全帽上的集成智能头戴设备。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的集成智能头戴式设备包括可拆卸的安装在帽子上的内框架以及外框架，外框架上设置有第一扣合件，内框架上设置有与第一扣合件配合的第二扣合件，内框架与外框架通过第一扣合件与第二扣合件固定连接；内框架上设有健康检测传感器，外框架上设有摄像机，且内框架及外框架的至少一个设置有或安装有控制电路、安全检测传感器、扬声器、麦克风、蓄电池，控制电路设置有无线通信模块，且控制电路与健康检测传感器、摄像机、安全检测传感器、扬声器、麦克风、蓄电池电连接。

一个优选的方案是，第一扣合件与第二扣合件中的一个为弹性扣，第一扣合件与第二扣合件中的另一个为插孔。

并且，集成智能头戴式设备还包括一个锁扣环，在弹性扣扣合在插孔后，锁扣环套装在锁扣环外。

进一步的方案是，外框架包括框架本体以及集成件，框架本体与集成件一体成型，或者集成件可拆卸的固定在框架本体上。

进一步的方案是，集成件上设置内麦克风、扬声器的至少一个，并且集成件上还设有震动器。

进一步的方案是，一显示装置可拆卸地安装在内框架上, 并与控制电路电连接显示装置；显示装置包括支架以及安装在支架上的显示屏，支架具有可以相互转动的第一部分及第二部分，第一部分固定在内框架上，显示屏固定在第二部分上。

进一步的方案是，第一部分包括安装在内框架上的滑动座以及可以相对滑动座滑动的滑块，第二部分与滑块铰接。

进一步的方案是，蓄电池安装在内框架的后侧，蓄电池与内框架前侧通过柔性导线连接。

进一步的方案是，集成智能头戴式设备还设有用于检测蓄电池温度的电池温度传感器，电池温度传感器向控制电路输出检测信号。

进一步的方案是，外框架上设有充电接口，充电接口用于向蓄电池充电。

进一步的方案是，外框架上设有至少一个控制按钮，控制按钮与控制电路电连接。

由上述方案可见，本实用新型提供的集成智能头戴式设备包括可拆卸安装到安全帽上的内框架与外框架，因此，佩戴者只需要通过简单的组装即可以将集成智能头戴式设备安装到安全帽上，并可在需要时将该集成智能头戴式设备拆下安裝到另一个安全帽上。另外，由于集成智能头戴式设备上设置有多种传感器以及电子设备，如检测人体健康的传感器，包括体温传感器、心率传感器等，也包括检测工作环境是否安全的传感器，如距离传感器、加速度传感器等，通过这些传感器、摄像机获取的信息来判断佩戴者所处的环境是否安全，从而及时向佩戴者发出危险警报。由于上述的传感器、摄像机的成本不高，集成智能头戴设备的生产成本也不高，有利于集成智能头戴设备的推广应用。

并且，实现内框架与外框架相互固定的是弹性扣与插孔，并且弹性扣插入到插孔后，可以通过一个锁扣环将弹性扣锁紧，这样，内框架与外框架之间的固定非常简单，操作非常方便。

此外，为了外框架的组装，可以将外框架设置成一个框架本体以及集成件，将麦克风、扬声器、震动器等集成在集成件上。

另外，为了方便显示装置上的显示屏的组装，可以将显示屏固定在一个支架上，通过螺钉将支架安装到内框架的前端，并且，支架上设置可以相互转动的第一部分以及第二部分，且显示屏固定在第二部分上，这样，显示屏可以相对于内框架转动，使用者可以根据使用需要将显示屏上翻或者下翻，既方便显示屏的安装又方便显示屏的使用。

并且，由于第一部分上还设有滑动座以及滑块，这样显示屏与内框架之间的距离可以调节，即显示屏可以随滑块相对于滑动座滑动，从而方便使用者根据实际需要调节显示屏的位置。

此外，在集成智能头戴式设备内设置用于检测蓄电池温度的电池温度传感器，在发现蓄电池温度过高时停止蓄电池向其他元件供电，从而避免因电池过热而发生异常情况，确保佩戴者的人身安全，也避免集成智能设备烧坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例第一视角的结构图。

图2是本实用新型实施例第二视角的结构图。

图3是本实用新型实施例第三视角的结构图。

图4是本实用新型实施例的结构分解图。

图5是本实用新型实施例安装到安全帽后第一状态的结构图。

图6是本实用新型实施例安装到安全帽后第二状态的结构图。

图7是本实用新型实施例安装到安全帽后第三状态的结构图。

图8是本实用新型实施例安装到安全帽时第一阶段的结构图。

图9是本实用新型实施例安装到安全帽时第二阶段的结构图。

图10是本实用新型实施例安装到安全帽时第三阶段的结构图。

图11是本实用新型实施例安装到安全帽时第四阶段的结构图。

图12是本实用新型实施例与智能设备的电原理框图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的集成智能头戴式设备可以安装到现有的安全帽上，当然，也可以安装到其他帽子上，如安装到普通的太阳帽、摩托车头盔上。参见图1至图3，本实施例的集成智能头戴设备具有一个外框架10以及一个内框架30，外框架10可以安装到安全帽的外侧，内框架30可以安装在安全帽的内侧。

外框架10包括一个框架本体11，如图4所示，框架本体11大致呈半圆环状，在框架本体11的一端设有插口15，在框架本体11外设有一个配合件12，配合件12的一端设有凸块，该凸块可以插入到插口15内，从而将配合件12固定在框架本体11上。在配合件12的端面上设置有摄像机13以及麦克风14，麦克风14设置在摄像机13的上端。外框架10安装到安全帽后，摄像机13用于拍摄安全帽前方的影像，因此，摄像机13为前摄像机。当然，配合件12不一定是可拆卸的安装到框架本体11上，也可以是与框架本体11一体成型。

在框架本体11的下方设有集成件20，本实施例中，集成件20与框架本体11可分离的设计，即集成件20可拆卸的安装到框架本体11下方。当然，集成件20也可以是与框架本体11一体成型。在集成件20上集成有扬声器、麦克风，并设置有震动器，在集成件20的外壁上设置有多个控制按钮21，佩戴者可以按下多个控制按钮21以控制集成智能头戴式设备的工作，如启动、关闭、开启LED灯、发出求救信号等。

在外框架10内设置有控制电路，控制电路可以设计在一块柔性电路板上，且控制电路包括一个中央处理器(CPU)，且控制电路还设有无线通信模块，如用于接收2G、3G或者4G信号的模块，或者是WIFI信号收发模块、蓝牙信号收发模块等，中央处理器通过无线通信模块与外部的设备，如智能手机等设备进行无线通信。

在外框架10的后侧设有超声波传感器17、摄像机18，并且粘贴有二维码19，超声波传感器17用于检测集成智能头戴设备与后面物体之间的距离，摄像机18用于拍摄安全帽后侧的图像，因此摄像机18是后摄像机。可见，本实施例中，集成智能头戴式设备设置有两个摄像机，分别是前摄像机13以及后摄像机14，通过两个摄像机同时拍摄安全帽前方以及后方的图像，从而更加准确确定佩戴者所处的位置是发生危险情况。

集成智能头戴式设备上的二维码19可以是每一个集成智能头戴式设备唯一的二维码，用于唯一标识每一个集成智能头戴式设备，从而方便佩戴者识别自己的集成智能头戴式设备，并且，一旦发生意外情况，救援人员可以根据二维码19来确定该集成智能头戴式设备的使用人员，从而确定被救援人员的身份。

并且，在外框架10的上端还设有一个超声波传感器16，超声波传感器16朝上设置，用于检测集成智能头戴式设备上方物件的距离，从而判断在安全帽的上方是否有物体下坠或即将撞到上方的物体。此外，从图2可见，在外框架10的外表面上还设置有一条LED灯带23，LED灯带23内可以设置多颗LED灯珠，也可以是条状的LED发光带。由于LED灯带23设置在集成智能头戴式设备的后侧，可以方便后面的人员发现佩戴该集成智能头戴式设备的佩戴者，即使在较黑暗的环境下，也不容易发生错误撞击佩戴者的情况。LED灯带还可以闪烁以显示警报或电池低电量状况。

内框架30大致呈半圆环状，并且在内框架的开口端设置有蓄电池32，优选的，蓄电池32是可以反复充电的蓄电池，蓄电池用于向集成智能头戴式设备内的多个电子器件供电，包括控制电路上的中央处理器、无线通信模块，还向诸如麦克风、扬声器、震动器、多个传感器等供电。优选的，为了给蓄电池32充电，在外框架10上可以设置一个USB充电接口，并且USB充电接口通过连接线与蓄电池连接，当外接的充电线连接至USB接口后，可以向蓄电池32充电。

作为选择, 可在内框架30的前端设置显示装置40，本实施例中，显示装置40可拆卸的安装到内框架30上，因此，在内框架30的前端设置有安装座41，而显示装置40则设置有一个支架，支架包括一个连接片42，连接片42的一端可以通过螺钉安装到安装座41上。如图7所示的，在连接片42的另一端固定有一个滑动座43，滑动座43上设置有一个滑槽44，滑块45安装在滑动座43上，并且滑块45的下方设置有可以安装到滑槽44内的凸块，这样，滑块45可以相对于滑动座43滑动。

本实施例中，连接片42、滑动座43以及滑块45构成支架的第一部分，并且在滑块45的一端设置有一个铰链48，支架的第二部分46通过铰链48铰接在滑块45上，显示屏47固定在第二部分46上。这样，第二部分46可以相对于滑块45转动，也就是支架的第二部分46可以相对于支架的第一部分转动，这样显示屏47可以跟随铰链48的转动而相对于支架的第一部分转动。并且，由于滑块45可以相对于滑动座43滑动，这样可以调节显示屏47与内框架30前端之间的距离。

为了让蓄电池32向显示屏47供电，在内框架30上还设置柔性导线31，柔性导线31连接蓄电池32以及显示屏47。由于蓄电池32设置在内框架30的后端，而显示屏47设置在内框架30的前端，因此，柔性导线31从内框架30的前端向内框架30的后端延伸。为了不影响安全帽的佩戴，柔性导线31需要设置足够的长度并且为半圆弧状，以便于贴合在安全帽的内表面上。

如图2所示的，由于内框架30安装到安全帽后，内框架30位于安全帽的内侧，并且内框架30将贴合在佩戴者的头部，因此，可以在内框架30上设置多个用于检测人体健康的健康检测传感器，例如在靠近安装座41的一侧设置温度传感器36、心率传感器37，温度传感器36用于检测佩戴者的体温，而心率传感器37用于检测佩戴者的心率。并且，加速度传感器(图中未示)可安装在中央处理器61上，用于检测佩戴者当前所处的环境的加速度，通过加速度传感器可以判断佩戴者是否发生异常情况，如急坠的情况。

当然，内框架30内所设置的各种传感器，包括温度传感器36、心率传感器37等，均需要与控制电路的中央处理器电连接，并且向中央处理器发出检测信号，以便于中央处理器将所接收的信号发送至智能设备。

为了实现内框架30与外框架10之间的固定，在外框架10上设置一个弹性扣25，并且弹性扣25设置在外框架10边缘处，且弹性扣25朝下设置。在内框架10上设置一个插孔33，如图4所示的，插孔33设置在内框架30外边缘处，并且插孔33在内框架30的外表面向外延伸。这样，弹性扣25可以自上往下插入到插孔33内。优选的，弹性扣25由具有弹性的材料制成，如使用弹性的塑料制成，而插孔33则使用硬度较大的材料制成，如材质较硬的塑料制成，这样，弹性扣25向下插入到插孔33内时，弹性扣25可以发生弹性形变，而插孔33几乎不会发生形变，从而确保弹性扣25固定在插孔33内。

并且，为了确保弹性扣25不会从插孔33内脱出，将弹性扣25插入到插孔33后，还可以使用一个锁扣环26套在弹性扣25的下端。为了确保锁扣环26能够将弹性扣25固定，锁扣环26的横截面的面积需要小于弹性扣25的横截面所围成的面积，这样，锁扣环26套入弹性扣25的过程中弹性扣25可以发生弹性形变，并且当弹性扣25穿过锁扣环26后，弹性扣25不能轻易的从锁扣环26内脱出。

本实施例中，弹性扣25作为第一扣合件设置在外框架10上，插孔33作为第二扣合件设置在内框架30上，实际应用时，可以将弹性扣设置在内框架上，而将插孔设置在外框架上。或者，内框架30与外框架10不是通过弹性扣与插孔配合实现固定，第一扣合件与第二扣合件还可以有其他的形式，如通过插销与销孔的配合、钮扣配合等多种方式实现。

为了实现内框架30与外框架10之间的电连接，如图9与图10所示，在蓄电池32的后侧设置多个连接端子38，并且在外框架10的下端设置多个对应的连接端子，例如在外框架10下端的缝隙39内设置多个连接端子，蓄电池32后侧的多个连接端子38可以插入到缝隙39内并且与外框架10上的多个连接端子电连接。这样，蓄电池32可以通过这些连接端子向外框架10上的电子器件供电，而内框架30上的显示屏47可以接收中央处理器等发出的信号。

参见图5至图7，集成智能头戴式设备可以安装到安全帽50上，即内框架30安装到安全帽50的帽体内侧，而外框架10安装在安全帽50的帽体的外侧，因此，在安全帽50外能够看到外框架10。并且，内框架30上安装的显示屏47延伸至帽檐51外，并且滑动座43、滑块45等均位于帽檐51的上方。

将内框架30、外框架10安装到安全帽50后，佩戴者可以根据需要调节显示屏47的位置，以便于观看显示屏的信息。例如，在内框架30安装到帽体后，显示装置40的初始状态如图5所示，此时滑块45完全与滑动座43重叠，并且显示屏47并没有显示相向翻转，即显示屏47与滑块45在同一平面上。当需要使用显示屏47时，如图6所示，将滑块45向外滑动，即滑块45相对于滑动座43沿远离帽体的方向滑动，如图6中的箭头方向滑动，使得滑块45与滑动座43相互错开。当滑块45向外滑动到尽头时，如图7所示，将支架的第二部分46向下翻转，如图7的箭头方向所示，这样，第二部分46将绕铰链48相对于第一部分翻转并且形成大约90°的夹角。由于显示屏47固定在第二部分46上，因此显示屏47将跟随第二部分46向下翻转。这样，佩戴者可以看到显示屏47所显示的图像。

本实施例中，由于显示屏47位于帽檐51外侧，因此并不会阻挡佩戴者的视线。并且，由于显示屏47位于帽檐51的下方，佩戴者只需要往上观看即可以看到显示屏47的图像，使用非常方便。

下面结合图8至图11介绍集成智能头戴式设备安装到安全帽50的过程。首先，如图8所示，将内框架30放置在安全帽50的内侧，将外框架10放置在安全帽50的外侧，并且将外框架10上的弹性扣25自上往下的插入到内框架30的插孔33内，如图8中剪头发方向所示。并且，使用螺钉将连接片42固定在安装座41上。

接着，如图9所示，将锁扣环26自下往上的套装到弹性扣25外，如图9中的箭头方向所示。这样，将弹性扣26扣入弹性扣25后，弹性扣25被锁定在锁扣环26内，弹性扣26不能从插孔33上脱出，避免内框架30与外框架10相互分离的情况发生。

优选的，内框架30的两侧均设有一个插孔33，且外框架10的两侧也均设有弹性扣25，因此，内框架30与外框架10之间是通过两个弹性扣25与插孔33的配合实现固定。

然后，如图10所示，将连接在柔性导线31上的蓄电池32向上推，如图10中箭头方向所示，以便于蓄电池32上的多个连接端子38插入到外框架10内并且与外框架10内的蓄电池连接，从而实现内框架30上个多个电子器件与外框架10上的多个电子器件之间的电连接。

最后，如图11所示，使用螺钉49将显示装置40的滑动座43固定在连接片41上，如图11中的箭头方向所示，这样即完成显示装置40的安装。需要使用显示屏47时，可以将显示屏47向外拖动，使滑块45相对于滑动座43滑动，并且将支架的第二部分46向下翻转，即可以将显示屏47翻转至可以观看的位置。

可见，集成智能头戴式设备的组装非常方便，佩戴者只需要通过简单的组装即可以将集成智能头戴式设备安装到安全帽50上，并且不需要在安全帽50上钻孔，不会破坏安全帽50原有的结构和抗碰撞强度。并且，集成智能头戴式设备可以从安全帽50上拆卸下来，例如将锁扣环26从弹性扣25上取下，并且将弹性扣25从插孔33内退出，即可以将内框架30与外框架10分离，并且从安全帽50上拆卸下来。下次使用时，也只需要进行简单的组装即可以将集成智能头戴式设备安装到安全帽50上，即使佩戴者更换佩戴的安全帽，也可以重复使用集成智能头戴式设备。

下面结合图12介绍智能头戴式设备的工作原理。在外框架10内设置的控制电路60上设置有中央处理器61、无线通信模块62等，控制电路60的中央处理器61可以接收多个传感器所发出的信号，包括用于检测佩戴者体温的温度传感器、心率传感器、超声波传感器、加速度传感器等。并且，中央处理器61还可以接收麦克风获取的声音信号，并且获取摄像机获取的图像信号。由于集成智能头戴式设备设置有多个麦克风、摄像机，因此中央处理器61可以接收多个麦克风、摄像机所获取的图像。

并且，中央处理器61可以向显示器47输出视频信号，还可以向扬声器、震动器发出信号，如向扬声器发出控制信号，以控制扬声器输出声音信号，或者向震动器发出控制信号，以控制震动器的震动。

此外，蓄电池32向多个电子器件供电，包括向控制电路60、多个传感器、摄像机、麦克风、显示屏47等供电。为了向蓄电池32充电，在集成智能头戴式设备内设置有充电电路64，例如充电电路64与USB充电接口连接，将外部的电流转换成低压直流电流后向蓄电池32充电。

中央处理器61通过无线通信模块62向智能设备70发送信号，智能设备70可以是智能手机、平板电脑等具有运算能力的智能电子设备。当智能设备70接收到中央处理器61发送的信号，如佩戴者的体温、心率等数据，或者距离传感器检测的周边环境其他物件的距离的数据等，或者从摄像机获取的图像等，判断佩戴者的身体是否出现异常状态，如体温是否过高、心率是否异常等，同时，判断佩戴者当前所处的环境是否为危险环境，例如佩戴者的上方或者后方是有急速接近的物体，如果佩戴者的上方有急速接近的物体，表示佩戴者上方可能发生高空坠物的情况。智能设备70一旦发现佩戴者身体有异常情况或者处于危险环境，马上向中央处理器61发出提示信号，中央处理器61通过扬声器、震动器等发出警报信息，如发出报警语音提示、震动信号等，以提醒佩戴者或者佩戴者周边的人员佩戴者当前身体不适或者身处危险环境。

当然，由于对图像进行分析并且判断佩戴者当前是否身处危险环境，往往需要进行大量的运算、分析，往往需要运算能力较强的设备进行处理，因此可以设置一个后台服务器71用于对图像进行处理，即智能设备70可以将获取的信号发送至后台服务器71，后台服务器71接收到智能设备70发送的信号后，对所接收的信号进行处理，并且分析佩戴者是否出现身体不适、身处危险环境等异常状态，并且将分析结果返回至智能设备70，由智能设备70向中央处理器61发出信号。

另外，由于佩戴者大多是建筑工人，需要在户外作业，集成智能头戴式设备往往暴露在温度较高的环境下，导致蓄电池32的温度很高，可能会引发安全隐患。因此，在外框架10内设置专用于检测蓄电池32温度的电池温度传感器，并且电池温度传感器向中央处理器61发出检测信号，当中央处理器61检测蓄电池32的温度过高时，则停止蓄电池32的工作，避免蓄电池32长期在温度过高的环境下工作。

由于集成智能头戴式设备能够实时监控佩戴者的生理参数，并且获取即时的环境信息，通过智能设备或者后台服务器能够及时判断佩戴者的身体状况以及周边环境状况，一旦发生异常情况能够及时提醒佩戴者，保障佩戴者的身体健康以及人身安全。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如各种传感器设置在外框架或者内框架上的结构的改变、内框架以及外框架形状的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。