一种自适应显示的操控屏系统及其方法与流程

本发明涉及机器人显控设备领域，尤其是一种自适应显示的操控屏系统及其方法。

背景技术：

1、随着人工智能不断发展，越来越多的智能化装备或无人装置成为研发热点，国内许多企业大力升级老旧船型，发挥智能化和自动化的优势，减少随船操控人员，降低船舶运行成本。

2、智能船系统涉及多种显示设备，例如驾驶舱或便携式操控基站上配套地显示屏，在运行过程中，容易暴露在阳光直射的环境中，屏幕反光导致用户查看困难；而传统操控主屏难以自适应强光环境，不能实时调整和追踪用户，不能满足多样化环境操控需求。

3、鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是：船控驾驶舱中配套安装的显示屏，在运行过程中，角度自动调整能力不足，容易暴露在强光小角度照射的环境中，影响用户查阅屏幕内容。

2、本发明通过如下技术方案达到上述目的：第一方面，提供一种自适应显示的操控屏系统，可安装于船控驾驶舱中。

3、操控屏系统中包括操控主屏和光线感应器，所述光线感应器同时具备对光线强度和/或角度的监测能力；所述操控主屏的正面设置有触摸屏，内部设置控制板、通信板和电源板，背面设置数据接口和电源接口；

4、所述光线感应器均匀设置于触摸屏的正面周边，用于监测触摸屏前方射入的光照强度和/或角度；

5、所述控制板作为操控屏系统的控制中枢，连接光线感应器、触摸屏、通信板、电源板、数据接口和电源接口，驱动触摸屏显示操控内容；

6、所述通信板与数据接口相连，为控制板提供对外交互数据的通讯通道；

7、所述电源板与电源接口相连，接收从电源接口引入的外部电源，转换成指定的交流/直流电源，供给操控屏系统内电子设备使用；

8、所述控制板根据光线感应器的反馈数据，与触摸屏当前亮度进行对比，可实时调整触摸屏的亮度和/或角度，优化显示状态满足用户观看需求。

9、进一步的，操控屏系统中还配套设置有u型支架和俯仰电机；所述u型支架包括侧支架和底支架；u型支架的长度与操控主屏宽度相适配，用于挂载操控主屏；

10、所述操控主屏的两侧各设置一个挂载销，挂载销尾端设置有十字接口；

11、所述u型支架的侧支架顶部配套地设置有挂载头，所述挂载头为空心管，一端可配套地套在挂载销上从而支撑住操控主屏的重量，另一端可配套地固定一个俯仰电机，从而引导俯仰电机的输出轴与挂载销对接；

12、所述俯仰电机的输出轴上设置有十字插头，俯仰电机固定在挂载头的外侧，其输出轴穿过挂载头后将十字插头配套地插入挂载销的十字接口中，从而将操控主屏可旋转地挂载在u型支架上；当俯仰电机动作时带动操控主屏旋转，实现操控主屏俯仰角度的调整，俯仰角度调整范围为-90至90度，其中俯仰0度对应着操控主屏与u型支架平行，-90度对应操控主屏向下旋转至与u型支架垂直，90度对应操控主屏向上旋转至与u型支架垂直；

13、所述底支架上对称地开设多个定位孔，借助定位孔可将u型支架固定于船控驾驶舱的操控台上，具体地，可通过螺栓或卡扣装置经由定位孔将底支架固定在船控驾驶舱的操控台上。

14、进一步的，操控屏系统中还配套设置有底盘座和转向电机；所述底支架的底部的中间向下设置有配套地底销，所述底销尾端设置有十字接口，所述底盘座的中部向上设置有配套地顶管；所述底支架通过底销可旋转地套接在底盘座的顶管中，底盘座的顶管上端面抵住底支架的下端面从而支撑住整个u型支架；

15、所述底盘座的顶管中固定一个转向电机，所述转向电机的输出轴上设置有十字插头，转向电机的十字插头套接在底销的十字接口中形成联动系统；当底盘座中转向电机动作时，可改变u型支架和操控主屏的左右旋转的角度，左右旋转的角度调整范围为-90至90度，其中左右0度对应操控主屏对准正前方，-90度对应操控主屏旋转至正左侧，90度对应操控主屏旋转正右侧；

16、所述底盘座上均匀地开设多个定位孔，借助定位孔可将底盘座固定于船控驾驶舱的操控台上。

17、进一步的，在底盘座的顶管上端面设置有滚珠，所述底支架底部设置对应滚动槽，可减小顶管上端面与底支架的底端面之间的旋转摩擦力。

18、进一步的，操控屏系统中还配套设置有屏盖和翻盖电机，所述屏盖的大小与操控主屏正面的大小相对应，可盖合在操控主屏的正面；所述屏盖上设置有旋转孔；所述翻盖电机安装于操控主屏的顶部，翻盖电机的输出轴插入旋转孔中，将所述屏盖可旋转地连接在操控主屏顶部；

19、具体的，所述翻盖电机动作时可带动屏盖翻盖动作，翻盖电机翻盖角度范围为0至270度，屏盖处于不同的翻盖角度可挡住不同角度射向触摸屏的强光，其中翻盖0度对应屏盖完全盖合在触摸屏上，90度对应屏盖向上打开至与触摸屏垂直，180度对应屏盖向上打开至与触摸屏平行，270度对应屏盖继续旋转至与触摸屏背面垂直，屏盖完全盖合住触摸屏时可隔绝盐雾和粉尘；所述光线感应器监测外部光源对触摸屏的照射强度和/或角度，当照射强度超过指定阈值时，控制板驱动翻盖电机动作带动屏盖旋转动作，进行角度调整从而弱化外部强光对触摸屏的影响，并同时调整触摸屏显示亮度，从而将屏幕内容自适应的展示给用户。

20、进一步的，操控屏系统中还包括与控制板相连的导航仪，所述导航仪安装于操控主屏对应的操控台上，监测操控主屏的航向信息；所述控制板中保存经纬度与时间对应的入射强光照射角度信息，尤其保存有操控台对应窗户外入射的强光入射角度与航向的实验数据，即控制板可根据操控台航向和所处经纬度信息得到操控主屏各时间点所受的入射强光的入射角度，配合光线感应器可得到不同航向不同时间点在不同经纬度上入射强光对操控主屏的真实照射强度，从而避免阴天无入射强光照射时产生误动；控制板根据入射强光的照射强度值，驱动翻盖电机动作，展开屏盖挡住射向触摸屏的强光，当入射强光的入射角度超过指定阈值时，控制板可进一步驱动俯仰电机和转向电机动作实现操控主屏姿态调整，通过操控主屏的角度自动调整避开入射强光对触摸屏小角度照射，弱化入射强光对触摸屏的影响；适用于安装在有透明窗户易被强光照射的船控驾驶室内，或分离使用的便携式基站的操控台上。

21、进一步的，所述操控主屏上还设置有摄像头，所述控制板连接并监控摄像头，控制板根据摄像头监测的数据跟踪到用户位置，驱动俯仰电机和转向电机动作，使触摸屏以最佳视角展示给用户，尤其是使触摸屏正对着用户头部，用户可自主设定最佳视角，例如设置为0度时为触摸屏正对着用户头部；当控制板执行屏盖翻盖动作遮挡入射强光时，实时读取用户头部位置避免屏盖翻盖导致用户读取数据失败；具体的，当屏盖影响用户视线超过指定阈值20%至30%时，控制板启动折中方案并执行多次，折中方案每一次需先驱动屏盖动作挡住指定阈值50%至90%光线，然后驱动转向电机向左或向右移动2至10度，弱化入射强光对触摸屏的影响，引导用户头部向左或向右移动追踪操控主屏，最后驱动俯仰电机动作带动操控主屏向上旋转1至10度，进一步降低屏盖对用户视线的遮挡率。

22、进一步的，所述操控主屏的正面还设置有操控部件，包括开关按钮、复位按钮、亮度按钮和功能按钮；具体的，开关按钮短按1s实现开机，长按3s实现关机；复位按钮短按5s后操控主屏、u型支架、底盘座、屏盖位置初始化；亮度按钮逆时针旋转减小亮度，顺时针旋转增加亮度；功能按钮用于子页面间的切换。

23、进一步的，所述屏盖采用透明材质制成，并设置有与亮度按钮大小和位置相对应的套孔，所述亮度按钮为突出的旋钮，当屏盖完全盖合时，可穿过套孔突出在屏盖另一侧。

24、进一步的，所述操控主屏的背面设置散热槽，散热槽为凹凸相间的铝合金薄片，利于散热又能密封防潮。

25、第二方面，在第一方面提出的操控屏系统基础上，提出操控屏系统自适应显示的方法，包括步骤如下：

26、步骤一：组装操控屏系统：通过挂载销和俯仰电机将操控主屏可旋转地挂载到u型支架上，将底盘座的顶管套入底支架的底销中，使底盘座与u型支架可旋转地套接在一起。

27、步骤二：固定操控屏系统：通过螺栓将底盘座固定在操控台指定位置，在操控屏系统旁边安装导航仪，在操控主屏左侧安装摄像头。

28、步骤三：启动操控屏系统：通过电源接口接入外部电源，通过数据接口与外部设备相连，短按开关按钮1s启动操控屏系统。

29、步骤四：状态初始化：控制板驱动翻盖电机动作，使屏盖打开至150度，操控主屏垂直展示对应俯仰角度为0度，操控主屏面向驾驶台对应左右角度为0度，并根据光线感应器的监测数据调整触摸屏亮度；用户也可手动旋转亮度按钮调整亮度。

30、步骤五：调整屏盖挡住入射强光：所述控制板解析入射强光的照射角度并与操控主屏当前展示角度对比，当控制板判断入射强光的入射角度对操控主屏的干扰超过指定阈值75度至85度时，控制板驱动翻盖电机动作，展开屏盖挡住射向触摸屏的强光。

31、步骤六：姿态自调整：当屏盖不能完全挡住入射强光，即入射强光的入射角度超过指定阈值55度至65度时，控制板驱动俯仰电机和转向电机动作实现操控主屏角度调整从而避开强光对触摸屏的小角度照射，确保触摸屏有效显示。

32、步骤七：角度跟踪显示：控制板解析摄像头信息，追踪用户位置，驱动俯仰电机和转向电机动作，使触摸屏以最佳视角展示给用户，

33、步骤八：折中调整：当屏盖影响用户视线超过指定阈值（20%至30%）时，控制板启动折中方案并执行多次，折中方案每一次需先驱动屏盖动作挡住指定阈值（50%至90%）光线，然后驱动转向电机向左或向右移动指定角度（2至10度）弱化入射强光对触摸屏的影响，引导用户头部向左或向右移动追踪操控主屏，最后驱动俯仰电机动作带动操控主屏向上旋转（1至10度），进一步降低屏盖对用户视线的遮挡率。

34、步骤九：系统关机：当操控屏系统使用完毕需要关机时，复位按钮短按5s，控制板驱动翻盖电机动作，使屏盖翻盖至0度，操控主屏垂直展示对应俯仰角度为0度，操控主屏面向驾驶台对应左右角度为0度，长按开关按钮3s，实现对操控主屏的关机。

35、本发明相比现有技术具有以下优点。

36、1、通过设置u型支架和底盘座，实现操控主屏各向旋转，满足用户不同观看角度需求。

37、2、通过在操控主屏的正面设置屏盖；通过调整屏盖打开的角度，遮挡入射强光，降低入射强光对触摸屏的影响。

38、3、通过设置导航仪，建立强光入射角度与航向、时间、经纬度间的函数关系，控制板根据入射强光的照射强度/角度，驱动翻盖电机动作，展开屏盖挡住射向触摸屏的强光，当入射强光的入射角度超过指定阈值时，控制板可进一步驱动俯仰电机和转向电机动作实现操控主屏姿态调整，通过操控主屏的角度自动调整，弱化入射强光对触摸屏的影响。

39、4、通过设置摄像头，控制板根据摄像头监测的数据跟踪到用户位置，驱动俯仰电机和转向电机动作，使触摸屏以最佳视角展示给用户，尤其是使触摸屏正对着用户头部；控制板可参考摄像头数据，弱化入射强光对触摸屏影响的同时，确定操控主屏具体调整值，从而在调整操控屏角度时兼顾用户体验，只需用户微调头部便可重新进入最佳视角。

40、5、操控主屏的背面设置散热槽，增大散热面积，散热槽采用传热金属板，增加散热效率。