CN108492682A - 盲人阅读器 - Google Patents

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邱洪
刘伯群
江昕恒
邓磊
曹广忠
王鑫
李玲芳
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    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/001—Teaching or communicating with blind persons
    • G09B21/003—Teaching or communicating with blind persons using tactile presentation of the information, e.g. Braille displays

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Abstract

本发明提供了一种盲人阅读器，包括：阅读器外壳和盲文点阵组件；其中，阅读器外壳的上部具有圆弧段，阅读器外壳的侧部具有凹槽，在该侧部的凹槽周边布置有模型总开关。主控制板包括摄像头、图像识别处理器和驱动电路，其中摄像头获取图片信息并将图片信息发送到图像识别处理器，图像识别处理器对接收的图片信息进行图像识别处理，并将图像识别处理得到的信息以电平信号的方式反馈到驱动电路中，驱动电路驱动盲文点阵组件以输出对应的盲文字符。

Description

盲人阅读器
技术领域
本发明涉及电子电器领域；更具体地说，本发明涉及一种盲人阅读器。
背景技术
盲人阅读是不方便的。为了方便阅读，很多盲人通过听有声书籍达到阅读的目的。例如，很多盲人通过电脑听书，使用盲人读屏软件听电脑里大多数格式的书；此外还有一些听书机设备，而这类听书机设备也就是模仿电脑的功能。此外，除了听书之外，还有些盲人例如在没有电脑的情况下通过盲文书阅读，不过这种方法很笨重、效率非常低。
盲人借助盲文进行阅读。盲文是以六个凸点为基本结构的专用文字。然而，现有的市场上还没有一种便于携带且使用方便的盲人阅读器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种便于携带且使用方便的盲人阅读器。
根据本发明，提供了一种盲人阅读器，其特征在于包括：阅读器外壳和盲文点阵组件；其中，阅读器外壳的上部具有圆弧段，阅读器外壳的侧部具有凹槽，在该侧部的凹槽周边布置有模型总开关。
优选地，阅读器外壳的上部的左上角具有圆弧段。
优选地，阅读器外壳的左侧侧部具有凹槽。
优选地，在该侧部的凹槽下方布置有模型总开关。
优选地，所述盲人阅读器还包括：主控制板；主控制板包括摄像头、图像识别处理器和驱动电路，其中摄像头获取图片信息并将图片信息发送到图像识别处理器，图像识别处理器对接收的图片信息进行图像识别处理，并将图像识别处理得到的信息以电平信号的方式反馈到驱动电路中，驱动电路驱动盲文点阵组件以输出对应的盲文字符。
优选地，盲文点阵组件是电磁铁细铁芯点阵，驱动电路是恒流电磁铁驱动电路。
优选地，恒流电磁铁驱动电路与电磁铁细铁芯点阵构成的电路连接结构包括：电磁铁细铁与第一电阻器串联之后与二极管并联，而且所形成的结构两端分别连接驱动电路的电源输入端和场效应晶体管漏极端管脚；驱动电路的外接电阻设置滞后时间管脚经由第二电阻连接驱动电路的供电电源端，驱动电路的供电电源端经由旁路电容接地，驱动电路的比较器输入端经由比较器输入端电阻接地。
优选地，模型总开关控制主控制板的开关。
优选地，图像识别处理器采用卷积神经网络的方法进行图像识别处理。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的总体结构示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的分解结构示意图。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的电路结构示例。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器采用的NCL30160芯片。
图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器采用的恒流电磁铁驱动电路与电磁铁细铁芯点阵构成的电路连接结构的示例。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的总体结构示意图。图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的分解结构示意图。
如图1和图2所示，根据本发明优选实施例的盲人阅读器包括：阅读器外壳10和盲文点阵组件20；其中，阅读器外壳10的上部具有圆弧段11(例如，阅读器外壳10的上部的左上角具有圆弧段11)，阅读器外壳10的侧部(尤其是左侧侧部)具有凹槽12，在该侧部的凹槽12周边布置有模型总开关13(例如，在该侧部的凹槽12下方布置有模型总开关13)。
例如，盲文点阵组件20是电磁铁细铁芯点阵。
具体地说，例如，盲文点阵组件位于阅读器外壳的左上方，使用者用右手握住阅读器主体时，食指贴于盲文点阵组件之上，掌心及其他手指将阅读器外壳顶部包裹；阅读器外壳顶部为一道圆弧，其弧度与亚洲人的掌弓大致相同，即当用手掌握住阅读器时，掌弓恰好紧贴圆弧段弧顶。阅读器外壳的侧部(尤其是左侧侧部)有一道凹槽，其作用为供大拇指安放，凹槽下方为模型总开关，用户可直接通过大拇指对开关进行操作。
可以看出，总体上，本发明的基本思想是利用单个盲文点阵实现对文字的翻译，因此极大地简化了机械结构和缩小了多点阵所占的空间体积。优选地，根据本发明优选实施例的盲人阅读器的机械结构模型为类似于鼠标的手握式设备。整个阅读器的尺寸稍大于普通的电脑鼠标，可轻松放入手提袋中，便于用户随身携带。例如，在具体设计示例中，外壳总体尺寸可以为17cm×7cm×6cm。
下面具体描述根据本发明优选实施例的盲人阅读器的电路结构示例。图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的盲人阅读器的电路结构示例。
如图3所示，根据本发明优选实施例的盲人阅读器还包括：主控制板30；主控制板30包括摄像头31、图像识别处理器32和驱动电路33，其中摄像头31获取图片信息并将图片信息发送到图像识别处理器32，图像识别处理器32对接收的图片信息进行图像识别处理，并将图像识别处理得到的信息以电平信号的方式反馈到驱动电路33中，驱动电路33驱动盲文点阵组件20以输出对应的盲文字符。模型总开关13控制主控制板30的开关。
例如，图像识别处理模块可以是OpenMV。OpenMV是一个携带摄像头的机器视觉开发组件，主控芯片为性能优良的STM32F7，帧率可达85～90帧，拥有良好的处理图像性能。OpenMV由USB接口进行供电，内部集成了大量基于Micro Python的机器视觉处理算法，其本身自带10个IO口和两个UART串口，可用于输出电信号以及与51和STM32等单片机进行通讯。
例如，在具体实施时，可以采用卷积神经网络的方法进行图像识别，通过对图像不断地进行卷积处理，最后得到代表不同信息的神经元。在更优选的实施方式中，摄像头采集到图像之后，处理器先判断所采图像是否满足算法要求，若满足，则利用卷积神经网络进行处理，将处理结果存放在一个数组里，若一段时间内同一个结果出现超过一定的占比，则输出该结果。可以利用OpenMV的6个IO口作为识别结果的输出，分别对应一个盲文点阵的6个点，若IO口输出为高电平，则表示该盲文字符这一点为凸点，若输出低电平，则表示这一点为平点。
例如，在具体实施时，驱动电路所用的芯片可以为NCL30160，NCL30160是一款恒电流驱动芯片，其内部主要集成了一个最大电流为1.0A的场效应晶体管，并通过脉冲宽度调制(PWM)来控制晶体管的开通与关断，具有输入电压范围宽、短路保护、开关频率高、自适应电路电流等优点。如图4所示，NCL30160芯片一共有8根管脚，其中VIN为电源输入端，GND为接地端，VCC为芯片内部电路的供电电源端，ROT为外接电阻设置滞后时间管脚，内部连接计时器，LX管脚在芯片内部接的是场效应晶体管漏极端管脚，外部接的是电路的主回路，CS管脚在芯片内部接的是一个220mVD的电压比较器输入端，为使能输入端，芯片内部接一个与门，与门另一个输入端接RS触发器，RS触发器的两个输入端都是电压比较器，R端接的电压比较器是与220mV进行比较的，S端接的电压比较器是与500mV进行比较的，当CS处的电压达到220mV而小于500mV时，R＝1，S＝0，此时RS触发器的Q置为1，使能端的与门开通，电路主回路导通，外部接的是-0.3至6V，0.1至20kHz的电平信号。
优选地，以六个紧密排列的DS-0415S电磁铁细铁芯为盲文点阵，DS-0415S电磁铁的特性为，当线圈通3V至5V的电压时，电流范围为280mA至460mA，因此该电磁铁的阻值大约为10Ω。由于电磁感应作用，铁芯受到磁力吸附出针，当线圈断电时，铁芯在尾部弹簧的作用下复位。
恒流电磁铁驱动电路与电磁铁细铁芯点阵构成的电路连接结构的示例如图5所示，包括：电磁铁细铁L5与第一电阻器R5串联之后与二极管并联，而且所形成的结构两端分别连接驱动电路的电源输入端和场效应晶体管漏极端管脚；驱动电路的外接电阻设置滞后时间管脚ROT经由第二电阻RO连接驱动电路的供电电源端，驱动电路的供电电源端经由旁路电容CVCC接地GND，驱动电路的比较器输入端CS经由比较器输入端电阻RSENSE接地GND。
例如，电磁铁细铁L5(等效为一个电感器)为DS-0415S电磁铁，电阻器R5为12Ω、2W的降压电阻，旁路电容CVCC为1μF，电源电容Cin为4.7μF，比较器输入端电阻RSENSE为0.62Ω。在该电路中，若输入端VIN输入的电压大于3V，且Enable端导通，则电流会流经VIN--R5--L5--LX—CS--RSENSE-GND(地)这一主回路，供给电源为输出电压12V，最大输出电流3A的可充电型锂电池组。
由于电磁铁为非线性元件，会储存一定的能量，所以当电路从开通突然进入关断时，电磁铁中储存的能量会继续使铁芯被吸附弹起，电路通断和点阵状态变化之间存在一定的时间差。二极管的作用为，当电路关断时，电感中储存的能量会被二极管回路迅速放完，提高了电路的响应速度。
因此,驱动电路的完整工作过程为，NCL30160芯片的使能端与OpenMV的IO口连接，当OpenMV识别的结果以电平信号的形式输出到IO口时，NCL30160芯片会根据电平信号的高低对电磁铁进行控制，从而使铁芯出针，当铁芯出针时，则表示这一点为凸点。将相同的6个驱动电路集成在电路板上，每一个驱动电路对应一个盲文字符的点。
优选地，为实现便携性强，体积小的特点，可以对驱动电路板进行了集成化和密集化，整块电路板大多采用贴片封装的电子元器件；例如，总长66.7mm，宽100.0mm，高1.6mm，总体积仅为10.672cm3。驱动主板主要由三部分构成，位于主板下方的是六个完全相同的电磁铁驱动电路，全部电子元件均为贴片封装；主板右上方为Openmv3摄像头模块嵌套位置，在主板右上方开出一个直径为19.812mm的圆洞供摄像头穿过，位于右上边缘的双排排母嵌套电源降压模块，12V的输入电压通过降压模块分别产生12V、5V和3.3V的输出电压，其中12V作为电磁铁驱动电路的输入电源，5V作为Openmv3摄像头模块的供电电压，3.3V作为为摄像头打光的两颗高亮白光LED灯的供电电源。
需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种盲人阅读器，其特征在于包括：阅读器外壳和盲文点阵组件；其中，阅读器外壳的上部具有圆弧段，阅读器外壳的侧部具有凹槽，在该侧部的凹槽周边布置有模型总开关。
2.根据权利要求1所述的盲人阅读器，其特征在于，阅读器外壳的上部的左上角具有圆弧段。
3.根据权利要求1所述的盲人阅读器，其特征在于，阅读器外壳的左侧侧部具有凹槽。
4.根据权利要求1所述的盲人阅读器，其特征在于，在该侧部的凹槽下方布置有模型总开关。
5.根据权利要求1至4之一所述的盲人阅读器，其特征在于还包括：主控制板；主控制板包括摄像头、图像识别处理器和驱动电路，其中摄像头获取图片信息并将图片信息发送到图像识别处理器，图像识别处理器对接收的图片信息进行图像识别处理，并将图像识别处理得到的信息以电平信号的方式反馈到驱动电路中，驱动电路驱动盲文点阵组件以输出对应的盲文字符。
6.根据权利要求5所述的盲人阅读器，其特征在于，盲文点阵组件是电磁铁细铁芯点阵，驱动电路是恒流电磁铁驱动电路。
7.根据权利要求6所述的盲人阅读器，其特征在于，恒流电磁铁驱动电路与电磁铁细铁芯点阵构成的电路连接结构包括：电磁铁细铁与第一电阻器串联之后与二极管并联，而且所形成的结构两端分别连接驱动电路的电源输入端和场效应晶体管漏极端管脚；驱动电路的外接电阻设置滞后时间管脚经由第二电阻连接驱动电路的供电电源端，驱动电路的供电电源端经由旁路电容接地，驱动电路的比较器输入端经由比较器输入端电阻接地。
8.根据权利要求5所述的盲人阅读器，其特征在于，模型总开关控制主控制板的开关。
9.根据权利要求5所述的盲人阅读器，其特征在于，图像识别处理器采用卷积神经网络的方法进行图像识别处理。
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