一种镜架式智能视力保护仪的制作方法

本发明涉及电子技术、视光领域，尤其涉及一种镜架式智能视力保护仪，用户可以通过在学习的过程中使用本产品，保持正确的学习姿势并养成习惯，有效的预防因为青少年在学习时因为不良坐姿、过长学习时间而造成的近视问题。

背景技术：

1、据教育部对全国学生体质健康调研显示，我国学生视力状况不容乐观，7-12岁小学生、 13-15岁初中生和16-18岁高中生视力不良率分别高达40.89%、67.33%和79.20%。目前近视高发于9~13岁，特点是低龄化、高度数，近视度数高于600易导致视网膜病变，根据教育部关于印发《普通高等学校招生体检工作指导意见》的通知要求，裸眼视力任何一眼低于5.0者，相关专业不能录取，所以预防近视的工作刻不容缓，“不良的视觉环境，读书写字时光线不足，近距离用眼时间过长，读写姿势不正确等是造成近视发生或发展的重要原因”（ 摘自《中小学学生预防近视眼基本知识与要求》）。

2、越来越多的中小学生因为过多的作业负担而学习时间过长不注意眼休息，不正确的坐姿学习也是近视发生的主要原因，不正确的坐姿是导致近视的诸多因素中我们容易控制并很容易见到效果的地方，不正确的坐姿一方面会导致近视，另外一方面也会导致双眼近视程度的不一致。

3、目前的一些发明，如201420370162.X《一种防近视眼镜》，CN97221900.5《电子视力保护器》，CN99210689.3《学生专用多功能视力保护台灯》等，无法做到头部倾斜角度的检测，并且无法做到科学的计算并分配学习和休息的时间，同时，目前这些发明没有深入的研究传感器位置、角度、重量的分配这些舒适性、对功能实现的细节考虑不周，如201420370162.X内提醒使用喇叭，无法在上课时使用。

4、公告号CN102743252B的发明专利，没有详细的描述传感器位置、角度、重量的分配这些舒适性、适用性的细节。公告号CN102743252B的发明专利对数据只有收集，数据的挖掘、分析没有具体的方法，更没有给客户反馈使用情况。

5、申请号201510430427X的发明专利，通过测距来控制眼睛与书本、桌面的距离，在保证检测准确的情况下，成本太高，本专利通过对头部倾斜角度的检测，来保证眼睛和书本、桌面的距离，成本很低，重量轻，在眼镜架有限的空间内很好找到布置的位置，对比申请号201510430427X的发明专利，本专利所述镜架在生产时安装也很方便。

6、前面所述的各个专利对使用者头部的前后倾角都没有相应的检测、报警，造成使用者在某种情况下长期保持头部倾斜过度，而上述专利不会做出相关的报警，从而使使用者在长期使用实现上述专利相关产品后，颈部长期保持不正确姿势而造成使用者颈部的损害。

技术实现要素：

本发明提出了一种镜架式智能视力保护仪，特点在于，针对之前的视力保护仪或者是台灯型的视力保护仪佩戴不便，本发明采用镜架的形式，对使用者的头部的倾斜角度，用眼时间等影响视力的因素做出准确的检测，通过测量、纠正学习时头部各方向的倾斜角度，保证使用者在学习时的姿势正确合理，学习和休息时间的科学分配，通过合理的配重，在镜腿两边平均分配重量，传感器可以放在镜框或者镜腿上，兼顾美观性和重量的平衡。本发明的技术方案如下：一种镜架式智能视力保护仪，结构部分包括镜腿、镜框，材料可以使用常规眼镜所使用的塑料类材料或者金属类材料，一般情况下使用TR90；电子部分包括：传感器、控制器和报警装置；传感器对倾角进行测量，倾角测量采用重力加速度传感器或者陀螺仪，传感器测得相应数据传输给控制器，控制器根据测量结果与设定值相比较，如果超出设定范围，则触发报警装置发出报警，报警信息可通过蓝牙等无线的方式或者有线方式传输到终端或者云端；传感器还可以是水银开关、钢珠开关。终端或者云端通过近期与长期的使用情况分析使用者近视是否加深并反馈给使用者或者使用者的监护人；终端或者云端将使用者的使用情况详细数据和汇总数据反馈给使用者或者使用者的监护人。本发明还可设有一个标定触发装置，触发后按照当前测试的角度对设备内的数据进行修正，使用者通过按键、无线、有线方式触发启动标定功能，将现有的倾角作为基准值，使用者可以标定正确姿势，做到根据不同的人适用不同的设置，提升用户的使用体验。

此外本发明还包括计时装置，在客户开机后开始计时，在设定的时间到达时做出提醒。

重力加速度传感器及陀螺仪采用I²C 、UART、USB 、SDIO接口和控制器相连。

报警器可根据控制器发出的不同信号，做出声音、振动及发光不同形式的或不同形式组合的报警。

本发明可以把报警信号用无线或者有线装置以点对点或服务器中转的方式传送给其它各类终端或者云端，如手机。

本发明中电子部分可以在两边镜腿内，走线从镜框中走，导线走镜框上沿的外侧或者内侧，这样全框眼镜和半框眼镜本发明都适用。

本发明可以采用一次性或者可充电电池供电，并适时对电池电压进行检测，如有需要及时通知用户充电或者更换电池。

本发明包括电子部分提示电路、控制器、倾角检测、计时等模块。结构部分包括镜腿、镜框、开关键、盖板，可以含有镜脚套、螺丝等。

本发明的有益效果在于：

1、通过合理的配重，将电子元器件的重量在镜腿两边近似平均分配，传感器可以放在镜框或者镜腿上，兼顾美观性和重量的平衡，如果电子器件放在一侧，眼镜就会出现偏重、会导致使用者不舒服，重量平均放在两个镜腿上，没有偏重的现象，也不会出现现在市场上有些产品电子元件放在一侧，另外一侧配重，导致重量增加，使使用者的体验变差的情况；

2、传感器角度按照传感器与眼睛位置关系做相应倾斜，保证检测点与视线尽可能的重叠，正常眼镜架的镜框和镜腿不是成90°垂直设计，镜框与镜腿的垂直面有7°偏差，传感器放在镜框上时需要考虑到这个偏差，传感器放在镜腿上时倾斜角度不用考虑这个偏差；

3、本发明还设计了标定功能，使用者可以标定正确姿势，做到根据不同的人适用不同的设置，提升用户的使用体验；

4、本发明中电子部分分别放置在两边镜腿中，电子部分的连线走线从镜框中走，导线走镜框上沿的外侧或者内侧，在镜框上开槽，槽内放置导线，导线外侧加盖板，导线使用多股成一束，外面包软胶的线，使导线抗弯折，在连接点超过5万次弯折时不会折断，或者使用FPC，FPC在弯折处做特殊设计，使寿命达到10万次弯折不断。这样做镜框从外观完全看不出来内部有走线，不影响眼镜架的美观性，耐用性也得到保障；走线也可以内埋在塑胶中，在注塑时放入；

5、本发明具体实施时电池和震动器放在一边镜腿中，其他部分的电路、传感器放在另外一边，这样两边电路、器件的连接线只需要三根，连线少可以降低连线断掉的可能性，并且不会使镜框上沿变大，连接线少还可以使导线过转轴时转轴的体积变小，从而减轻重量，减少对外观的影响；

6、本发明中智能镜架将使用者的使用结果通过无线或者有线的方式发给手机或者云端，手机或者云端对使用者使用时的报警信息进行分析，可以分析得出使用者是否近视度数加深等结论，可以对使用者的使用频率、使用时间进行反馈，方便使用者的监护人进行了解并督促使用；

7、本专利通过对头部倾斜角度的检测，来保证眼睛和书本、桌面的距离，成本很低，重量轻，在眼镜架有限的空间内很好找到布置的位置，并且对颈部的前后倾进行监控，保证使用者颈部始终保持正确的姿势。

附图说明

图1为本发明实施例的电源电路图第一部分。

图2为本发明实施例的电源电路图第二部分。

图3为本发明实施例的电源控制电路图。

图4为本发明实施例的传感器电路图。

图5为本发明主控模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细阐述。

本实施例主要包括：镜架结构部分、电子功能部分。

镜架采用TR90材料，尺寸为52□17-137，电池放在右边镜腿，震动器放在右边镜框，其他电路放在左边的镜腿，充电接口和开关放在左边的镜腿，镜框中放置FPC，镜框上侧设置线槽走线，镜框中的FPC在锁头处经转轴进入镜腿，外观上面看不到FPC。

电子功能部分分为主控逻辑单元、检测单元、提示报警单元、电源单元。图1～5是各个模块单元的电路原理图，其中倾角测量电路是通过I2C总线和主控逻辑单元相连后进行数据传输和模块控制。提示报警单元中，双色灯起状态指示的作用。电源电路包括锂电池及锂电池充电电路，系统开关电路和LDO电源转换电路。

本实施例的工作原理如下：如图1电源电路，按键PWRON是整个电路的开关按键，按一下PWRON锂电池就通过VBAT给系统电路供电，实现开启系统的功能；再按一下KEYOFF锂电池就和VCC_BP断开，起到关闭的作用。LED指示灯在系统开启的状态下呈绿灯闪烁，关闭的时候灭灯。

PWRON开启之后，系统由主控逻辑单元进行控制，首先对锂电池电量进行检测，按照图2中电池电压经过变化后输入主控逻辑单元进行电压的检测，当电池电压低于3.3V时，指示灯呈绿灯闪烁状态，系统不进行其他检测工作，并提示用户需要充电。充电时输入的5V经过电池充电芯片对锂电池充电，在充电过程中，充电芯片通过信号点亮指示灯并使之呈红灯状态，并通知主控单元当前的充电状态，当电池充满后红灯熄灭。

在开机状态中，将进行头部坐姿检测。图4中倾斜角度测量单元采用重力加速度传感器，重力加速度传感检测人体头部的倾斜角度，当头部往左或往右倾斜大于某一角度时，将通过主控逻辑单元触发报警装置。

最后是报警提示，报警提示电路主要是由语音芯片完成，通过检测主控逻辑单元发出的报警信号类型进行报警，通过语音提示使用者当前学习姿势不正确、需要休息、需要充电等。

综上所述是产品工作一次的主要步骤，在整个流程完成后系统将休眠5s后再进行下一次的检测。

本实施例的镜架式智能视力保护仪，其保护方法为：

步骤101 开机后进行程序初始化；

步骤102进行电池电量检测，计算是否处于低电量状态，如果是低电量，则提醒用户需要进行充电或者更换电池；

步骤103开始学习的时间计时；

步骤104测量头部的倾斜角度；

步骤105根据步骤104、103的测量结果，当有不满足条件的测量结果时，系统判断是哪种类型的报警，并且会触发步骤106、107；

步骤106 根据步骤105的判断结果，如需报警，系统根据报警类型的不同，用声音、振动及发光等不同的形式或者不同形式的组合告知用户；

步骤107 如需报警，则把报警信息通过无线以点对点或服务器中转的方式传送给其它终端；

上述步骤中103~104步骤没有先后顺序。

以上实施例只是对于本发明的部分功能进行描述，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。