CN103413504A - 一种机械式点阵显示器 - Google Patents

Abstract

一种机械式点阵显示器，包括计算机控制子系统、运动控制器和点阵凸点显示子系统。计算机控制子系统通过串口向运动控制器发送命令；运动控制器接收到指令后，通过电力电缆输出驱动器的功率信号；驱动器驱动点阵凸点显示子系统完成需要的运动。在需要触点凸起时，计算机控制子系统控制点阵凸点显示子系统的XY移动平台移动到相应位置上，Z向驱动器向上推动显示针0.2mm～0.5mm距离后，小棘爪锁定显示针；在需要触点处于平整状态时，复位驱动器驱动小棘爪基座运动使小棘爪脱开显示针，显示针在复位弹簧的作用下，回到平整状态；复位驱动器驱动小棘爪基座运动使小棘爪复原，小棘爪锁定显示针。本发明可用于盲文显示设备。

Description

一种机械式点阵显示器

技术领域

本发明涉及一种盲文阅读工具，尤其涉及一种用于阅读文字盲文、图形显示的电子显示设备。

背景技术

视障人士主要是通过声音和触觉获取外界信息，随着信息化时代的来临，大量的信息存在计算机和网络里，而目前很少有与计算机相连的、成本低、功能强的盲用电子输出装置。

目前有几种能将数字存储的数据转换为盲文字符显示的装置，发明原理包括采用功能性材料制作成微型致动器以实现盲文字符的密集显示，如US专利4,194,190和4,471,190采用磁性材料、US专利4,044,350;4,283,178;4,473,356;4,758,165和4,879,698采用压电材料等。利用功能性材料在制作微型致动器时存在制作工艺复杂、成本高等缺点。另外还采用其他方法如气动（US专利3,659,354）或者是机械式（4,033,053;4,898,536和4,191,945）。所有这些装置都可以由储存介质上储存的数据来控制盲文字符的显示。每种装置都需要大量的驱动设备和相对应大面积的驱动器去显示大幅面积的盲文字符。以每行40方，25行盲文字符为例（其中一方盲文字符横向是2个点位，纵向是3个点位），按照专利US5,496,174的控制方法，需要6000个开关管，因此，这样的设备不但价格昂贵，而且体积笨重。又以市场上已有的单行压电陶瓷双晶片的盲文字符显示器为例，这种盲文字符显示器可以解决与计算机相连使用的问题；但是，受核心器件压电陶瓷双晶片成本和制作工艺的限制，整个装置在有限空间的情况下难以制作成多行输出的便携式装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提出一种机械式点阵显示器。本发明为实现文字（盲文）或图形显示的电子显示设备。

本发明机械式点阵显示器包括计算机控制子系统、运动控制器和点阵凸点显示子系统。计算机控制子系统和运动控制器之间通过通讯线路连接，其传输协议为MODBUS，采用串口方式进行数据通讯。运动控制器与点阵凸点显示子系统之间通过电力电缆相连，运动控制器接收来自于计算机控制子系统的指令，传输驱动器运动的功率信号，控制点阵凸点显示子系统的运动。

计算机根据需要显示的触点凸起和平整信息，通过串口向运动控制器发送命令，运动控制器接收到指令后，输出驱动器的功率信号，驱动器驱动点阵凸点显示子系统完成需要的运动。点阵凸点显示子系统的运动包括XY移动平台的运动、Z向运动和复位运动。

所述的运动控制器包括XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器，其中，XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器分别控制点阵凸点显示子系统中的XY移动平台、Z向驱动器及复位驱动器的运动。

所述的点阵凸点显示子系统包括机体、多维运动机构，以及触点凸起和平整锁定单元。所述的机体包括位于机械式点阵显示器底部的基座和连接在基座上方的机架；所述的多维运动机构包括XY移动平台和Z向驱动器；所述的触点凸起和平整锁定单元包括面板、显示针、中间小棘爪和旁边小棘爪、框架、小棘爪基座、底板、复位弹簧，以及复位驱动器。

所述的机体中，机架为长方体或正方体或其他类似形状，由四周机架和顶面机架组成。所述的顶面机架安装在四周机架上部，顶面机架有一开口；所述的四周机架安装在基座四周。机体将多维运动机构和触点凸起和平整锁定单元连接为一个整体，固定触点凸起和平整锁定单元及多维运动机构的位置，使得触点凸起和平整锁定单元中的每支显示针对应于XY移动平台相应的位置。

所述的多维运动机构中，XY移动平台通过螺钉固定在基座上面；Z向驱动器安装在XY移动平台上。

触点凸起和平整锁定单元固定在顶面机架上，位于多维运动机构之上。

所述的Z向驱动器随着XY移动平台作光栅扫描式运动，一个Z向驱动器可以控制多个显示针，显示针阵列的密度由显示针本身决定，系统统一复位。

所述的触点凸起和平整锁定单元中，面板在该单元的最上面，面板上有小孔，小孔之间的间距有点距、方距和行距三种，其排列按照国标GB/T15720-1995中所规定的盲文字符单元的点距、方距和行距，即由2*3个小孔组成一个盲文字符单元，在一个盲文字符单元中小孔与小孔之间的间距为点距，同一行中盲文字符单元之间的间距为方距，上下两行盲文字符单元之间的间距为行距。小孔的数量按照需要设定，小孔直径也按照国标规定的盲文点的直径大小加工。显示针安装在单元的中间位置；显示针的头部穿入面板的小孔中，显示针的头部与面板平齐；显示针的中间位置有两个台阶轴：上台阶轴和下台阶轴，上、下两个台阶轴之间用锥形体连接过渡；上、下台阶轴与小棘爪配合用于保持显示针的凸起和平整两种状态。显示针的尾部有一个台阶，用于安装复位弹簧，以复位。中间小棘爪为两排小棘爪，两排小棘爪呈背靠背形式布置，小棘爪采用线切割方法在金属基体上加工成倒置的L形状。中间小棘爪的宽度与显示针头部处的直径相当，中间小棘爪的基体两端有安装孔。中间小棘爪的横向间距，即每一排中小棘爪之间的间距与面板上的小孔的点距、行距相同，中间小棘爪的纵向间距，即两排小棘爪之间的间距为横向间距的1/8～1/4，中间小棘爪的头部，即L形的横边，相对其根部往外探出0.5mm～1mm。中间小棘爪安装在小棘爪基座中间。旁边小棘爪为一排小棘爪，也是采用线切割方法在金属基体上加工成倒置的L形状。旁边小棘爪的宽度与显示针头部处的直径相当，旁边小棘爪的基体两端有安装孔。旁边小棘爪横向间距，即每一排中小棘爪之间的间距与面板上的小孔的点距、行距相同，旁边小棘爪的头部，即L形的横边，相对其根部往外探出0.5mm～1mm，旁边小棘爪安装在小棘爪基座的两侧。安装后的所有小棘爪的头部靠紧显示针的上台阶轴下端；所有小棘爪的数量和显示针的数量相同。为保持所有显示针有相同的显示高度，在显示针的尾部下面安装有底板。面板与底板由框架来保持其相对位置。小棘爪固定在小棘爪基座上，该小棘爪基座位于框架中间，在面板下面，底板上面，该小棘爪基座可在底板上面和框架内部前后水平运动，运动距离是面板上小孔点距的一半。复位驱动器安装在小棘爪基座的前端或后端，与小棘爪基座固定连接，用来移动小棘爪基座，控制小棘爪与显示针的接触状态，实现锁定或保持显示针的凸起和平整状态，以实现触点的凸起和平整。当复位时，小棘爪不与显示针接触，显示针在套在显示针尾部的复位弹簧作用下恢复其平整状态，复位驱动器移动小棘爪基座，使小棘爪到达显示针的上台阶轴下端：当工作时，当受到Z向驱动器的驱动力时，显示针将向上运动，小棘爪的头部顶在显示针的下台阶轴下端保持其凸起状态。

显示针初始状态为平整，显示针的状态由平整向凸起转换过程如下：

当收到控制计算机子系统的控制信号时，由XY移动平台移动Z向控制驱动器来选择显示针的凸起。具体过程是：当显示针的初始为平整状态时，小棘爪的头部位于显示针的上台阶轴下端处。在收到控制计算机子系统的控制信号后，XY移动平台到需要显示的显示针位置下方，Z向驱动器接收到Z向驱动器的控制器的脉冲电信号，Z向驱动器驱动显示针上移，因小棘爪具有一定弹性，在显示针上移的过程中，小棘爪的头部会相对滑到显示针的下台阶轴下端处。随着Z向驱动器的复位，显示针也会在复位弹簧的作用下稍有回落，当显示针的下台阶轴下端与小棘爪的头部接触后，显示针被小棘爪支撑，不再继续回落，此时显示针的头部高出面板，显示针处于凸起状态。

显示针初始状态为凸起，状态由凸起向平整转换过程如下：

当需要平整时，复位驱动器在收到控制计算机子系统的控制信号后，控制复位驱动器水平运动实现由凸起向平整状态的转换。具体过程是：显示针的初始为凸起状态时，小棘爪的头部位于显示针的下台阶轴下端。控制计算机子系统发出复位信号后，复位驱动器在接收到复位驱动器的控制器发出的控制信号后，复位驱动器推动小棘爪基座前后水平移动，固定在小棘爪基座上的小棘爪也会与显示针前后错开，显示针也会因为失去了小棘爪的支撑，在复位弹簧的作用下会立即回落，显示针头部与面板平齐，显示针恢复到平整状态；而后计算机控制子系统发出信号，复位驱动器的控制器控制复位驱动器移动小棘爪基座复位，使小棘爪的头部移动到显示针的上台阶轴下端。

本发明机械式点阵显示器的显示状态采用机械机构来保持，显示密度由盲点本身的大小来决定。

本发明采用一个Z向驱动器驱动多个显示针的方式，解决了因普通驱动器体积过大而无法实现盲点密集显示的问题。本发明以XY移动平台作光栅扫描，以Z向驱动器驱动显示针上升，以棘爪保持显示针的状态，而后由复位驱动器统一复位。目前显示针阵列的密度能够满足国家标准GB/T15720—1995中规定的盲文点字的排列间距，且可以根据需要进一步提高阵列密度。同时，本发明可以通过增加或减少XY移动平台的行程长短来控制显示面的尺寸；另外，本发明所有显示数据都来源于计算机，用户获取数据的方式多元化，可以实现类似阅读书籍一样的逐屏刷新功能。

附图说明

图1点阵显示器原理图；

图2机体结构示意图；

图3多维运动机构结构图；

图4触点凸起和平整锁定单元结构图；

图5图4的A-A剖视图；

图6显示针结构示意图；

图7中间小棘爪结构示意图；

图8旁边小棘爪结构示意图；

图9底板结构示意图；

图10小棘爪基座结构示意图；

图11面板结构示意图；

图12框架结构示意图；

图13复位弹簧结构示意图；

图14工作坐标系；

图15工作流程图；

图16光栅扫描式图；

图17开始状态时小棘爪与显示针接触的情况；

图18Z向驱动力向上运动时，小棘爪与显示针接触的情况；

图19Z向驱动器向上运动到极限位置时，小棘爪与显示针的接触情况；

图20Z向驱动器回到原始位置时，小棘爪与显示针接触情况；

图21复位驱动器驱动小棘爪脱离显示针时的情况。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1所示是本发明的整体结构图，本发明机械式点阵显示器包括计算机控制子系统、运动控制器和点阵凸点显示子系统。计算机控制子系统和运动控制器之间通过通讯线路连接，其传输协议为MODBUS，采用串口方式进行数据通讯。运动控制器与点阵凸点显示子系统之间通过电力电缆相连，传输驱动器运动的功率信号。

所述的运动控制器包括XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器，其中，XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器分别控制点阵凸点显示子系统中的XY移动平台、Z向驱动器及复位驱动器的运动。

计算机控制子系统根据需要显示的凸起和平整的信息，通过串口向运动控制器发送命令，运动控制器接收到指令后，通过电力电缆输出驱动器的功率信号，驱动器驱动点阵凸点显示子系统完成需要的运动。点阵凸点显示子系统的运动包括XY移动平台的运动、Z向运动和复位运动。

所述的点阵凸点显示子系统包括机体、多维运动机构，以及触点凸起和平整锁定单元。所述的机体包括位于机械式点阵显示器底部的基座和连接在基座上方的机架；所述的多维运动机构包括XY移动平台和Z向驱动器；所述的触点凸起和平整锁定单元包括面板、显示针、中间小棘爪和旁边小棘爪、框架、小棘爪基座、底板、复位弹簧，以及复位驱动器。

所述的多维运动机构中，XY移动平台通过螺钉固定在基座上面，Z向驱动器安装在XY移动平台上；所述触点凸起和平整锁定单元固定在机体的顶面机架上，其位置在Z向驱动器之上。所述的机体将多维运动机构和触点凸起和平整锁定单元连接为一个整体，固定触点凸起和平整锁定单元和多维运动机构的位置，使得触点凸起和平整锁定单元中的每支显示针对应于XY移动平台相应的移动位置。Z向驱动器随着XY移动平台作光栅扫描式运动，一个Z向驱动器配合小棘爪可以控制多个显示针的凸起或平整状态；由复位驱动器统一复位。

如图2所示，所述机体为一个长方体或正方体或其他类似形状，包括基座、四周机架和顶面机架。所述的四周机架安装在基座四周；所述的顶面机架安装在四周机架上部，顶面机架有一开口。

如图3所示，所述多维运动机构包括XY移动平台和Z向驱动器。XY移动平台通过螺钉固定在基座上面，Z向驱动器安装在XY移动平台上。

如图4、图5所示，触点凸起和平整锁定单元包括面板1、显示针2、中间小棘爪3和旁边小棘爪4、固定螺钉5、框架6、小棘爪基座7、底板8、复位弹簧9、复位驱动器10、固定螺钉11。

所述的触点凸起和平整锁定单元中，面板1在单元的最上面，面板上有小孔，小孔之间的间距有点距、方距和行距三种，其排列按照国标GB/T15720-1995中所规定的盲文字符单元的点距、方距和行距，小孔的数量按照需要设定，小孔直径也按照国标规定的盲文点的直径大小加工；显示针2安装在单元的中间位置；显示针2的头部穿入面板1的小孔中，并与面板1平齐；如图6所示，显示针2的中间位置有两个台阶轴，两个台阶轴用锥形体连接过渡，分为上台阶轴和下台阶轴，上、下台阶轴与小棘爪配合用于保持显示针2的凸起和平整两种状态；显示针2的尾部有一个台阶，用于安装复位弹簧9；中间小棘爪3为两排小棘爪，呈背靠背形式，中间小棘爪3通过每一排小棘爪两端的两个安装孔由螺钉11固定在小棘爪基座7的中间位置；旁边小棘爪4为一排小棘爪，旁边小棘爪4通过这一排小棘爪两端的两个安装孔由螺钉11固定在小棘爪基座7的两侧。中间小棘爪3和旁边小棘爪4中的所有小棘爪的头部均靠紧显示针2的上台阶轴下端；中间小棘爪3和旁边小棘爪4中的所有小棘爪的数量和显示针的数量相同。小棘爪的头部所处显示针的台阶轴的不同位置，对应显示针的不同状态：当小棘爪的头部顶在显示针2的上台阶轴下端时，对应显示针的平整状态；当小棘爪的头部顶在显示针2的下台阶轴下端时，对应显示针的凸起状态。为保持所有显示针的显示高度相等，在显示针2的下端部下方安装有底板8。面板1与底板8通过框架6来保持各自的位置，小棘爪基座7可在底板8上面和框架6内部前后运动。复位驱动器10安装在小棘爪基座7的前端或后端，与小棘爪基座7固定连接，用来移动小棘爪基座7，控制小棘爪的头部与显示针2的接触位置和状态，以锁定或保持显示针的凸起和平整状态。当复位时，小棘爪的头部与显示针2脱离接触，在安装于显示针尾部的复位弹簧9的作用下，显示针2的高度与面板1齐平，即恢复其平整状态；当受到Z向驱动器的驱动力时，显示针2将向上运动，小棘爪的头部从显示针2的上台阶轴下端相对下滑到下台阶轴的下端，显示针2头部高出面板1，保持显示针的凸起状态。显示针的凸起状态和平整状态实现了触点的凸起和平整。

如图6所示，显示针2为圆柱形，分为上台阶轴和下台阶轴，中间用锥形体连接，显示针的头部成球形凸面，尾部有一台阶用以安装套在显示针上的如图13所示的复位弹簧9，在尾部端面处有一个半径约为0.5mm的凹陷，使显示针与Z向驱动器接触时容易对中。

如图7所示，中间小棘爪3，其为背靠背成对出现，采用线切割方法在金属基体上加工成倒置的L形状。每一排中间小棘爪3金属基体的两端有安装孔，一排中的小棘爪的间距—即横向间距与面板上小孔的点距、行距相等，两排小棘爪之间的间距—即纵向间距约为横向间距的1/8～1/4，小棘爪的头部，即L形的横边，相对其根部往外探出0.5～1mm，通过螺钉11固定在小棘爪基座7上。

图8所示为旁边小棘爪4，旁边小棘爪4也是采用线切割方法在金属基体上加工成倒置的L形状。这一排旁边小棘爪4金属基体的两端有安装孔，一排中的小棘爪之间的间距—即横向间距与面板上小孔的点距、行距相同，小棘爪的头部，即L形的横边，相对其根部往外探出0.5～1mm，通过螺钉11固定在小棘爪基座7上。

中间小棘爪和旁边小棘爪的安装位置如图4、5所示，小棘爪之间的横向间距与面板上的小孔的点距和行距相等，小棘爪之间的横向间距不相同，即：三个小棘爪为一组，一组内的小棘爪的横向间距与面板上小孔的点距是相同的，组与组之间的小棘爪的间距和面板上小孔的行距相同。

图9所示为面板1，所述的面板1上有小孔，小孔的数量按照需要设定。图9中所示数量为3行，每行有3个盲文字符单元，共计9个盲文字符，需要开设54个小孔；小孔之间的间距有点距、方距和行距三种，小孔之间的间距排列按照国标GB/T15720-1995中规定的盲文字符单元中的点距为2.2mm～2.8mm、方距为3.5mm～4mm，行距为5mm设置，即：在2*3的盲文字符单元中小孔与小孔之间的点距为2.8mm，字与字之间的方距是4mm，行距为5mm；小孔直径也按照国标规定的盲文点的直径大小设置，小孔的孔径比显示针前端球形凸面的直径略大，两者为间隙配合；面板四个角落处有通孔，用来固定，面板固定在图4中所示的框架6上，面板厚度为为显示针总长的1/6。

图10是为小棘爪基座7，中间有小孔；小孔的数量、直径和间距与面板上小孔的相同；小棘爪基座7的前后两侧有螺纹孔，中间小棘爪3和旁边小棘爪4分别通过螺钉11固定于其上；小棘爪基座7前面的中间位置有一螺纹孔，与复位驱动器相连。

图11所示为底板8，底板8中间有小孔；小孔的数量、直径和间距与面板上小孔的相同。底板8的四周有四个凸台，凸台高度为显示针总长的1/6，四个凸台开有螺纹孔。

图12所示为框架6，框架6中间掏空，框架6的高度为显示针总长的2/3，框架6的四个角开有通孔。

图13所示为复位弹簧9，复位弹簧9的内径与显示针2的直径相同，复位弹簧9的外径不超过显示针的尾部台阶轴的直径，其高度比显示针总长的1/6还大1～2mm。复位弹簧9套装在显示针2的尾部，用于显示针的复位。

固定螺钉5穿过面板1和框架6四个角处的通孔，以及底板8四个角处的螺纹孔，固定面板1、框架6和底板8。安装后小棘爪位于显示针2上台阶轴下端，显示针2的头部与面板1齐平。

如图14所示，机械式点阵显示器定义了两套工作坐标系：二维移动平台的坐标系XY和显示面板坐标系xy。坐标系XY的原点（X0，Y0）是以二维移动平台的X轴和Y轴触发该轴相应限位开关的位置（绝对零点）为原点，以基座的平面为基准面，以远离限位开关的方向为坐标系的正方向；坐标系xy以显示阵列离坐标系XY原点最近的一个显示针的位置为原点（x0，y0），以面板的平面为基准面，其正方向同坐标系XY的正方向。定义坐标系xy原点（x0，y0）的绝对位置，即坐标系xy相对于坐标系XY的偏移位置为（x0-X0,y0-Y0）。用户在使用过程中，可以根据实际要求，通过人机交互界面将原点位置，显示针的排列间隔，显示针数目输入计算机控制子系统，计算机控制子系统按照图1中所述的通讯协议将数据打包，传送到运动控制器，由运动控制器来控制移动多维移动平台运动，在本发明中，Z向驱动器随着XY移动平台运动，按照如图16所示的光栅扫描式运动的：首先，Z向驱动器按照原点的位置，先找到运动的原点，然后根据显示针所排列的间隔，逐步的移动到每个显示针的下方后，驱动显示针上行，使显示针凸起形成触点。由于，显示针的原点、间隔、数目都是可控的，因此，本发明可以通过增加或者减少坐标系方向轴的长度，来设计合适的显示器尺寸。

本发明工作流程如图15所示，其具体步骤描述如下：

1、寻找XY移动平台的零点。运动控制器控制XY移动平台分别沿坐标系XY的负方向移动X方向和Y方向轴到触到X轴和Y轴的限位开关，此时X、Y轴对应的位置为移动平台的零点（X0，Y0），即绝对零点。

2、数据解析。本发明涉及的数据包括两个部分，一部分为显示数据，通常为用户提供的图片数据，计算机控制子系统将显示数据转化为与显示针阵列一一对应的二维点阵数据，每支显示针包含有两个状态——凸起和平整，这与点阵数据的（0,1）两个状态相对应；另一部分为系统参数，用户通过人机界面，按照显示器特征输入原点位置，显示针数目和显示针间隔。

3、寻找显示平面的零点，即原点。运动控制器根据接收到的原点位置数据，首先移动XY平台，使Z向驱动器到xy坐标系的原点（x0,y0）处。

4、XY移动平台以光栅扫描式移动Z向驱动器。Z向驱动器找到显示平面原点（x0，y0）后，会按照预先设置的显示针间隔的步距做以X方向为横轴，Y方向为纵轴的光栅扫描运动。

5、判断Z向驱动器是否移动到显示针的下方。如果Z向驱动器已经运动到对应的位置点，则进入步骤6，如果还没有运动到对应的位置点，则继续移动。

6、计算机控制子系统读取步骤2中的二维点阵数据对应的元素的值。

7、判断步骤6所读取的元素的值，如果元素值为0，进入步骤9；如果为1，进入步骤8。

8、计算机控制子系统给Z向驱动器的控制器一个驱动指令，使得Z向驱动器驱动显示针形成凸点，其工作过程中，Z向驱动器、小棘爪和显示针的相对位置关系如图17、图18、图19和图20所示：首先控制XY移动平台将Z向驱动器运动到显示针2的下方，Z向驱动器与显示针2没有接触，小棘爪3或4的头部位于显示针2的上台阶轴下端，显示针2的头部与面板1平齐，处于平整状态，如图17所示；Z向驱动器的控制器给Z向驱动器一个脉冲电流，Z向驱动器向上运动，撞击显示针2的尾部，显示针在Z向驱动器的推动下，显示针2向上运动，位于显示针上台阶轴下端的小棘爪的头部沿着显示针上下台阶轴之间的锥面相对下滑到显示针的下台阶轴下端，这时显示针比面板1高出0.2mm～0.5mm,如图18所示；当Z向驱动器复位后，显示针2在其尾部复位弹簧9的作用下回落，并在回落过程中被小棘爪3或4的头部顶在显示针2的下台阶轴下端，显示针2比面板1高，显示针2被小棘爪3或4锁定，形成触点凸起，如图19、图20所示。

9、XY移动平台移动Z向驱动器到下一个位置。

10、判断该点是否是最后一个显示数据，如果进入步骤11，如果否，进入步骤4；

11、完成显示。

此外，如果当前显示数据需要更新时，Z向驱动器与显示针脱离接触，复位驱动器的控制器控制复位驱动器10移动小棘爪基座7，使得小棘爪与显示针错开，显示针2在复位弹簧9的作用下回落，如图21所示；而后复位驱动器又驱动小棘爪基座运动，使小棘爪回到显示针的上台阶轴下端，小棘爪又锁定了显示针的位置，形成和保持平整状态，恢复到初始平整状态，如图17所示；这样点阵凸点显示子系统等待下一个周期的开始。机械式点阵显示器的所有数据来源于控制计算机子系统，用户获取数据的方式可以多元化，所有的数据都通过数据转换软件转化为机械式点阵显示器的盲文显示数据，通过复位、凸起和平整三个状态的切换，一页一页地显示盲用图文信息。

Claims (4)

1.一种机械式点阵显示器，其特征在于，所述的机械式点阵显示器包括计算机控制子系统、运动控制器和点阵凸点显示子系统；计算机控制子系统和运动控制器之间通过通讯线路连接，运动控制器与点阵凸点显示子系统之间通过电力电缆相连；运动控制器接收来自于计算机控制子系统的指令，并传输驱动器运动的功率信号，控制点阵凸点显示子系统的运动；

所述的运动控制器包括XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器；其中，XY移动平台控制器、Z向驱动器的控制器和复位驱动器的控制器分别控制点阵凸点显示子系统中的XY移动平台、Z向驱动器及复位驱动器的运动；

所述的点阵凸点显示子系统包括机体、多维运动机构，以及触点凸起和平整锁定单元；

所述的机体包括位于机械式点阵显示器底部的基座和连接在基座上方的机架；

所述的机体中，机架为长方体或正方体或其他类似形状，由四周机架和顶面机架组成；所述的顶面机架安装在四周机架上部，顶面机架有一开口；所述的四周机架安装在基座四周；

所述的多维运动机构包括XY移动平台和Z向驱动器；XY移动平台固定在基座上面；Z向驱动器安装在XY移动平台上；

所述的触点凸起和平整锁定单元固定在顶面机架上，位于多维运动机构之上。

2.按照权利要求1所述的机械式点阵显示器，其特征在于，所述的触点凸起和平整锁定单元包括面板（1）、显示针（2）、中间小棘爪（3）、旁边小棘爪（4）、框架（6）、小棘爪基座（7）、底板（8）、复位弹簧（9），以及复位驱动器（10）；

所述的显示针（2）安装在触点凸起和平整锁定单元的中间位置；显示针（2）的头部穿入面板（1）的小孔中；显示针（2）的中间位置有两个台阶轴：上台阶轴和下台阶轴，上台阶轴和下台阶轴用锥形体连接过渡；上、下台阶轴与小棘爪的配合用于保持显示针（2）的凸起和平整两种状态；显示针（2）的尾部有一个台阶，用于安装复位弹簧（9）；

所述的中间小棘爪（3）为两排小棘爪，呈背靠背形式，中间小棘爪（3）固定在小棘爪基座（7）的中间位置；

所述的旁边小棘爪（4）为一排小棘爪，旁边小棘爪（4）固定在小棘爪基座（7）的两侧；中间小棘爪（3）和旁边小棘爪（4）中的所有小棘爪的头部均靠紧显示针（2）的上台阶轴下端；中间小棘爪（3）和旁边小棘爪（4）中的所有小棘爪的数量和显示针（2）的数量相同；

显示针（2）的下端部下方安装有底板（8）；面板（1）与底板（8）通过框架（6）保持各自的位置；小棘爪基座（7）能够在底板（8）上面和框架（6）内部前后运动；复位驱动器（10）安装在小棘爪基座（7）的前端或后端，与小棘爪基座（7）固定连接。

3.按照权利要求2所述的机械式点阵显示器，其特征在于，所述的小棘爪所处台阶轴的不同位置，对应显示针的不同状态：当小棘爪的头部顶在显示针（2）的上台阶轴下端时，对应显示针的平整状态；当小棘爪的头部顶在显示针（2）的下台阶轴下端时，对应显示针的凸起状态；移动小棘爪基座（7）控制小棘爪与显示针（2）的接触位置和状态；当复位时，小棘爪的头部与显示针（2）脱离接触，在复位弹簧（9）的作用下，显示针（2）的高度与面板（1）齐平，恢复平整状态；当受到Z向驱动器的驱动力时，显示针（2）向上运动，小棘爪的头部从显示针（2）的上台阶轴下端相对下滑到下台阶轴下端，显示针（2）高出面板（1），保持凸起状态；显示针（2）的凸起状态和平整状态实现了触点的凸起和平整。

4.按照权利要求2或3所述的机械式点阵显示器，其特征在于，所述的中间小棘爪（3）中的小棘爪的横向间距与面板（1）上小孔间的间距相同，纵向间距为横向间距的1/8～1/4；所述的旁边小棘爪（4）的横向间距与面板（1）上小孔间的间距相同；小棘爪的头部相对其根部往外探出0.5～1mm。

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