CN104522921A - 增强现实智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强现实智能安全帽，包括安全帽本体，其特征在于，所述安全帽本体上设置有电源、搭载有控制平台系统的微控制器、光机臂，电源连接微控制器，光机臂设置有视网膜成像投影仪，视网膜成像投影仪与微控制器连接，在安全帽的边缘与光机臂形成遮挡环境光源进入人眼的夹角，通过视网膜成像投影仪将微控制器的高清显示输出在眼睛的视网膜上成像。本发明将基于连杆内置的麦克风、视频输入、成像光机显示，与语音控制系统集成于安全帽中，解放工作人员敲打键盘的双手，更便捷的现场办公，配合无线网络，还可以实现电力系统内的数据交换,以及远程控制和远程调试。

Description

增强现实智能安全帽

技术领域

本发明涉及安全帽技术领域，更具体的是涉及一种具有增强现实功能的安全帽。

背景技术

随着管理的要求，工人现场作业的电子化与智能化要求越来越高。因此，如笔记本电脑、平板电脑、手机等移动终端在一线作业现场的使用率越来越高。但是，移动终端在应用中，有如下几方面的缺点：

1、强光下，反光比较明显，尽管现在液晶屏厂家推出了全视角的IPS电容屏，显示效果还是不尽人意，野外作业环境不适应。

2、屏幕平板电脑尺寸过小，显示出来的字体过小，辨别起来比较困难，尤其是一线员工较多年纪大一点的经验丰富的老职工，阅读和使用都十分吃力。

3、操作不方便，尺寸小了，看不清，尺寸大了，端不了，携带也不方便。

4、解放不了双手，使用的时候，始终需要用双手端着，遇到下雨天，屏幕一沾水，屏幕操作就会失灵，如阴雨天等恶劣环境下的使用情形不能方便操作。

5、录入数据和现场视频摄像等操作在室外精准度不高，操作不方便。

为此，目前已有部分公司提出了智能安全帽的概念，但是提出的方案对解决以上所述的问题并没有起到实质性的作用。它是将摄像头与拾音设备及视频音频信号无线发射装置连接，实现视频和音频信号的实时传输，可实现对作业人员全方位的监护，从而避免因监护不到位而引发的安全事故。如中国专利申请号201320262099.3，名称为基于无线WIFI音视频通信技术的智能安全帽，包括安全帽本体、能够挂在全方位安全带上的辅助肩包和终端机，所述安全帽本体上设有麦克风、摄像头和耳机，所述辅助肩包包括至少两条系带，所述两条系带固定在全方位安全带上，所述辅助肩包内设有控制盒，控制盒内设有主控制器和无线WIFI传输模块，所述麦克风和摄像头将采集到的信号传输给主控制器，所述主控制器与无线WIFI传输模块双向通信，所述无线WIFI传输模块与无线路由器双向通信，所述无线路由器与终端机双向通信，所述主控制器还与耳机连接。此专利结构采用辅助肩包设计，携带方便，采用无线WIFI音视频传输技术，辐射小，保证音视频传输流畅，采用大功率无线路由器，提高通信质量。

又如为中国专利申请号为201420034722.4，发明名称为视频传感智能安全帽，包括帽体，其中在帽体内侧顶部设置有防爆高容量锂聚合物电池，帽体内部底部设置有视频模块、TF存储卡和视频模块数据信号接口；帽体内部一侧设置有喇叭、麦克风和开关，帽体内部另一侧设置有充电接口和传感器模块接口；帽体的外部前端设置有设备指示灯，设备指示灯上设置有夜视红外线、视频镜头和天线插口。该施工的安全帽与视频语音气体传感监测集成为一体，可实现高空、地面或井下、地面双方更直接准确地相互传达信息，便于指挥人员做出正确判断，及时发出指令，为检修作业增加了安全保障。

虽然以上所谓的智能安全帽都具有图像采集、携带方便、语音传输传输距离长，甚至带有定位功能、记录功能等多项功能。但其仅仅只是一个头戴式的监视器，其目的只是为了能实现安全帽佩戴者与监控人员之间的互动交流，而安全帽本身并不能与其它的智能系统互动，换言之，它仍然无法满足工人现场作业的电子化与智能化要求越来越高的要求，一线作业员工仍需携带平板电脑和PDA进行作业，不能双手作业，影响工作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种结构简单，使用方便快捷，能解放一线作业人员双手的增强现实智能安全帽。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种增强现实智能安全帽，包括安全帽本体，其特征在于，所述安全帽本体上设置有电源、搭载有控制平台系统的微控制器、光机臂，电源连接微控制器，光机臂设置有视网膜成像投影仪，视网膜成像投影仪与微控制器连接，通过视网膜成像投影仪可将微控制器的高清显示输出在眼睛的视网膜上成像，在安全帽的边缘与光机臂形成的夹角遮挡环境光源情况下，有良好的可视效果。

作为上述方案的进一步说明，它还包括麦克风、主控制中枢，主控制中枢通过微控制器连接控制麦克风，微控制器中设置有语音控制模块，语音控制模块中带有语音识别模块，将麦克风收入的口语与后台的指令集进行比对识别，实现操作系统功能。

进一步地，所述光机臂上设置有摄像头、闪光灯，主控制中枢通过微控制器连接控制摄像头和闪光灯，用于对场景进行实时收录。

所述主控制中枢与光机臂分设于安全帽本体的两侧。

所述主控制中枢包括主控中枢外壳及其内设置的喇叭音腔、电路板、功能控制面板和按钮，安全帽本体的侧部设置有与主控中枢外壳对应的连接定位部，连接定位部内设置有安装喇叭音腔的嵌槽，嵌槽内设置有通向安全帽本体内侧的通孔，电路板固定在喇叭音腔上，功能控制面板和按钮连接于电路板上。

所述主控中枢外壳的端面设置与功能控制面板凹凸配合的槽孔，侧面设置有容按钮穿过的按键孔。

所述光机臂包括光机杆,安全帽本体设置有与光机杆对应的副控中枢底座，光机杆活动设置在副控中枢底座上。

所述副控中枢底座设置有与其配合的副控中枢外罩，光机杆的上部连接在副控中枢外罩内。

所述光机杆包括连接杆和与连接杆转动连接的光机旋转臂，光机臂内设置有从微控制器引入的连接线路，光机旋转臂与连接杆之间连接有对应配合的环形转轴和轴套，连接线路依次经过副控中枢底座、连接杆，并穿过环形转轴的中间孔进入光机旋转臂，使光机旋转臂能实现360度旋转，不受连接线路的牵引限制。

所述副控中枢底座靠近耳侧有音腔，在音腔上或音腔外侧设有霍尔开关，光机杆设置有磁铁，通过光机杆的展开或收回，使光机杆内的磁铁与霍尔开关触发配合，控制微控制器待机与正常显示。

所述安全帽主体的后部设置有安装电源和电路配件的安装位，安装位上覆盖有后附盖，电路配件包括微控制器、与控制器配套的主板、天线设备，在安装位的边缘四周设置有密封件达到设备的固定及生活防水；在安装位内通过隔热材料、防辐射材料及内空加强筋架空方式，对电源和电路配件进行了散热处理技术，同时对安全帽内侧进行了防辐射，抗相互之间的电磁干扰问题处理，并通过加强筋架空方式对电路配件进行固定。

所述后附盖外表面光滑，内表面采用加强筋结构，既可加强后附盖的强度，又起到固定电缘、主板、各类连接线的作用。

所述微控制器，是基于MTK平台的微控制器，其上有CPU、内存、存储内存、GPS、Wifi、2G/3G通信模块、蓝牙，可支持打电话、GPRS上网、拍照、摄像、录音、高清显示等功能。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本发明采用在安全帽上增设搭载有控制平台系统的微控制器，不仅集成了视频、语音、通信，还通过视网膜成像的微投影增强现实技术集成在智能安全帽上，使之成为一个真正意义上的头戴式计算机；不仅可以通信、摄像，还可以使用平台系统的丰富的APP软件，更可以随时调用云端资料或将他人传过来的视频、图像等在眼前显示，对一线作业员工来说，增强现实智能安全帽是一个可以解放双手，配置有强大电脑功能的人身安全工具。

附图说明

图1为发明的智能安全帽结构示意图；

图2为本发明的智能安全帽爆炸图；

图3为本发明的智能安全帽爆炸图；

图4为本发明的光机臂爆炸图；

图5是发明的主控制中枢结构示意图；

图6是图5的后视图；

图7是本发明的主控制中枢爆炸图。

附图标记说明：1、安全帽本体 1-1、连接定位部 1-11、嵌槽 1-12、通孔 2、电源 3、微控制器 4、光机臂 4-1、连接杆 4-2、光机旋转臂 5、主控制中枢 5-1、主控中枢外壳 5-11、槽孔 5-12、按键孔5-2、喇叭音腔 5-3、电路板 5-4、功能控制面板 5-5、按钮 6、视网膜成像投影仪 7、麦克风 8、摄像头 9、闪光灯 10、副控中枢底座 11、副控中枢外罩 12、环形转轴 13、轴套 14、霍尔开关 15、安装位 16、后附盖 17、加强筋 18、加强筋结构。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的描述。

实施例1

如图1-图7所示，本发明是一种增强现实智能安全帽，包括安全帽本体1，安全帽本体1内部镂空，安全帽本体1上设置有电源2、搭载有控制平台系统的微控制器3、光机臂4、主控制中枢5，主控制中枢5与光机臂4分设于安全帽本体1的两侧，电源2连接微控制器3，光机臂4设置有视网膜成像投影仪6、麦克风7、摄像头8和闪光灯9，主控制中枢5通过微控制器3连接控制麦克风7、摄像头8和闪光灯9。微控制器3中设置有语音控制模块，语音控制模块中带有标准语音转化模块，将麦克风收入的口语与后台的指令集进行比对识别，实现操作系统功能；本实施例的微控制器与语音控制模块集成在一起，构成一个微型电脑。标准语音转化模块包括：依次连接的受话器、语音识别模块、音频编码模块和通信接口，所述通信接口与微控制器连接。为保证语音信号的准确识别，在受话器与语音识别模块之间连接有语音信号放大电路。该语音信号放大电路包括：音频功率放大器LM4990，音频功率放大器LM4990的第五、第七引脚通过电阻连接受话器，音频功率放大器LM4990的第一引脚与语音识别模块连接，利用音频功率放大器LM4990的低通滤波，剔除高频杂音，以保证音频信号能正确识别编码。

所述视网膜成像投影仪6与微控制器3连接，通过视网膜成像投影仪6可将微控制器3的高清显示输出在眼睛的视网膜上成像，在安全帽的边缘与光机臂形成的夹角遮挡环境光源情况下，有良好的可视效果。其中，所述的语音控制模块是先通过标准语音转化模型，将口语转化为文字，建立常用语音知识库；同时将具有方言的语音建模转化为常用语音指令集，通过指令集与后台识别实现操作系统功能，同时支持第三方软件接口，符合指令集规范的指令被第三方系统所接受。

其中，微控制器3采用的是基于开放式平台android系统智能电脑，是基于MTK平台的微控制器，其上有CPU、内存、存储内存、GPS、Wifi、2G/3G通信模块、蓝牙等，可支持打电话、GPRS上网、拍照、摄像、录音、高清显示功能。

主控制中枢5包括主控中枢外壳5-1及其内设置的喇叭音腔5-2、电路板5-3、功能控制面板5-4和按钮5-5，安全帽本体1的侧部设置有与主控中枢外壳对应的连接定位部1-1，连接定位部内设置有安装喇叭音腔的嵌槽1-11，嵌槽内设置有通向安全帽本体内侧的通孔1-12，电路板固定在喇叭音腔上，功能控制面板和按钮连接于电路板上。主控中枢外壳5-1的端面设置与功能控制面板5-4凹凸配合的槽孔5-11，侧面设置有容按钮穿过的按键孔5-12。如图所示，主控键中枢的功能控制面板有四个按键，分别是拍照、语音识别、返回、确认键，在主控键中枢侧面上有音量的加、减键。

所述光机臂4包括光机杆,安全帽本体设置有与光机杆对应的副控中枢底座10，光机杆活动设置在副控中枢底座10上。副控中枢底座10设置有与其配合的副控中枢外罩11，光机杆的上部连接在副控中枢外罩11内。光机杆包括连接杆4-1和与连接杆转动连接的光机旋转臂4-2，连接杆4-1通过转轴与副控中枢底座10连接，光机臂内设置有从微控制器引入的连接线路，光机旋转臂与连接杆之间连接有对应配合的环形转轴12和轴套13，连接线路依次经过副控中枢底座、连接杆，并穿过环形转轴的中间孔进入光机旋转臂，使光机旋转臂能实现360度旋转，不受连接线路的牵引限制。副控中枢底座靠近耳侧有音腔，在音腔上或音腔外侧设有霍尔开关14，光机杆设置有磁铁，通过光机杆的展开或收回，使光机杆内的磁铁与霍尔开关触发配合，控制微控制器待机与正常显示。

安全帽主体的后部设置有安装电源和电路配件的安装位15，安装位上覆盖有后附盖16，电路配件包括微控制器、与控制器配套的主板、GPS天线，在安装位的边缘四周设置有密封件达到设备的固定及生活防水；在安装位内通过隔热材料、防辐射材料及内空加强筋17架空方式，对电源和电路配件进行了散热处理技术，同时对安全帽内侧进行了防辐射，抗相互之间的电磁干扰问题处理，并通过加强筋架空方式对电路配件进行固定。后附盖外表面光滑，内表面采用加强筋结构18，既可加强后附盖的强度，又起到固定电缘、主板、各类连接线的作用。

实施例2

本实施例中，与实施例1不同之处在于，光机杆是采用伸缩升降式结构，副控中枢底座上设置升降导槽或导轨，光机杆设置有滑动部与所述的升降导槽或导轨滑动配合，以升降的方式实现光机杆的展开或收起，同样，也在副控中枢底座上设置霍尔开关，光机杆设置有磁铁，通过光机杆的展开或收起，使光机杆内的磁铁与霍尔开关触发配合，控制微控制器待机与正常显示。

值得注意的是，所述实施例1和实施例2中的霍尔开关和磁铁的安装位置是可以互换的。

本发明与现有技术相比，其技术要点在于：

1)将实现虚拟成像技术应用于电力安全帽这类小型设备中，通过虚拟成像，在人的眼前成像，将视频输入/成像输出设备内置于光机杆实现虚拟成像设备微型化技术，达到“小体积，大屏幕”效果。

2)复杂环境下的语音控制的人机交互。

本发明通过标准语音转化模型，将口语转化为文字，建立强大的常用语音知识库；同时将具有方言的语音建模转化为常用语音指令集，通过指令集与后台识别实现操作系统功能，同时支持第三方软件接口，符合指令集规范的指令被第三方系统所接受，例如：系统功能有打电话、录音、视频，第三方支持文字录入、执行操作命令等。

3)通讯系统微型化技术的设计。

将强大的计算机系统微缩进电力安全帽，考虑到半导体芯片的体积限制，比如CPU、内存以及电源系统特别是功率电感的体积，以及通讯或者定位需要的GPS模块或者2G/3G甚至LTE等模块，还有电池系统，在进行微型化设计的同时，如何抗辐射，抗干扰以及快速散热的问题显得非常突出，为此，通过在安全帽的电源和电路配件的安装位内通过隔热材料、防辐射材料及内空加强筋架空方式，正好很好的解决了所述问题。

4)视频系统微型化。

在电力安全帽的有限体积下，要实现良好的虚拟显示效果，对成像载体的体积要求也近乎苛刻；本发明采用了微型光机成像技术，在移动终端上有良好的成像效果。

5)在电力安全帽原始结构基础上的改进。

本发明应用人体工学，分析人群头部外观，在大幅度增强电力安全帽各种功能情况下，让电力工作人员佩戴舒适，不感觉到别扭和难受，实现在符合安全耐压、抗压等相关国标情况下，使用内镂空方法使电力安全帽减轻重量，使用内壁加强筋增强刚性，如在安全帽的电源和电路配件的安装位的加强筋架空结构就是以加强筋增强刚性的体现。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种增强现实智能安全帽，包括安全帽本体，其特征在于，所述安全帽本体上设置有电源、搭载有控制平台系统的微控制器、光机臂，电源连接微控制器，光机臂设置有视网膜成像投影仪，视网膜成像投影仪与微控制器连接，在安全帽的边缘与光机臂形成遮挡环境光源进入人眼的夹角，通过视网膜成像投影仪将微控制器的高清显示输出在眼睛的视网膜上成像。

2.根据权利要求1所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，它还包括麦克风、主控制中枢，主控制中枢通过微控制器连接控制麦克风，微控制器中设置有语音控制模块，语音控制模块中带有语音识别模块，将麦克风收入的口语与后台的指令集进行比对识别，实现操作系统功能。

3.根据权利要求1所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述光机臂上设置有摄像头、闪光灯，主控制中枢通过微控制器连接控制摄像头和闪光灯。

4.根据权利要求1或2所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述主控制中枢与光机臂分设于安全帽本体的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述主控制中枢包括主控中枢外壳及其内设置的喇叭音腔、电路板、功能控制面板和按钮，安全帽本体的侧部设置有与主控中枢外壳对应的连接定位部，连接定位部内设置有安装喇叭音腔的嵌槽，嵌槽内设置有通向安全帽本体内侧的通孔，电路板固定在喇叭音腔上，功能控制面板和按钮连接于电路板上。

6.根据权利要求5所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述主控中枢外壳的端面设置与功能控制面板凹凸配合的槽孔，侧面设置有容按钮穿过的按键孔。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述光机臂包括光机杆,安全帽本体设置有与光机杆对应的副控中枢底座，光机杆活动设置在副控中枢底座上。

8.根据权利要求7所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述副控中枢底座设置有与其配合的副控中枢外罩，光机杆的上部连接在副控中枢外罩内。

9.根据权利要求7或8所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述光机杆包括连接杆和与连接杆转动连接的光机旋转臂，光机臂内设置有从微控制器引入的连接线路，光机旋转臂与连接杆之间连接有对应配合的环形转轴和轴套，连接线路依次经过副控中枢底座、连接杆，并穿过环形转轴的中间孔进入光机旋转臂。

10.根据权利要求7所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述副控中枢底座靠近耳侧有音腔，在音腔上或音腔外侧设有霍尔开关，光机杆设置有磁铁，光机杆内的磁铁与霍尔开关触发配合。

11.根据权利要求1所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述安全帽主体的后部设置有安装电源和电路配件的安装位，安装位上覆盖有后附盖，电路配件包括微控制器、与控制器配套的主板、天线设备，在安装位的边缘四周设置有密封件；在安装位内有隔热材料、防辐射材料，通过加强筋架空方式对电路配件进行固定。

12.根据权利要求11所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述后附盖外表面光滑，内表面采用加强筋结构。

13.根据权利要求10所述的一种增强现实智能安全帽，其特征在于，所述霍尔开关和磁铁的安装位置互换。