CN108594584A - 一种交互式投影幕 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式投影幕，应用在触控投影幕技术领域，包括投影幕组件、触控套件、第一U型槽和设于第一U型槽内的转轴；投影幕组件包括投影幕布和吊杆；触控组件包括电磁感应层和电控组件，所述转轴只设有一根，对应还包括一个驱动其转动的电机；电磁感应层前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层。本发明采用其双层单轴单电机的结构形式，相对现有双层双轴双电机的结构技术，在仍能够解决收卷时投影幕上出现压痕，不平整问题的基础上，还可同步降低产品的重量和成本，避免双层双轴双电机带来的一系列问题，进而大幅提高产品在市场上的竞争力和应用前景。

Description

一种交互式投影幕

技术领域

本发明属于触控投影幕技术领域，具体涉及一种交互式投影幕。

背景技术

电磁触控投影幕是电子白板和互动液晶平板之外的一种交互式电子显示设备，主要用在教育培训和会议等场合实现显示和互动功能。在普教领域，触控幕的应用可降低现有电子白板和互动液晶平板的对学生视力造成的伤害，不仅具有经济意义，还具有社会意义。电磁触控幕填补了高校和会议等大面积场合缺乏大尺寸和超大尺寸可全屏书写交互式电子显示设备的空白。在投影幕上实现电磁感应的互动功能，国外没有相应的产品，属于首创产品。

由于电动投影幕需要反复收卷、展开，并且是软体，因此传统的红外、光学、超声波、光电、压感等定位技术都不能在电动幕上实现精确稳定的触控，只有电磁感应可以做到。

采用电磁感应定位技术时，采用绕线的方式来做是最佳选择：早前的试验证明，采用导电薄膜来做感应层是可行的，但是其成本是绕线方案的5-10倍，且更大尺寸的导电薄膜，其线路阻抗的最大阻抗和最小阻抗比更大，后续的坐标检测电路无法确保稳定精准检测坐标；另外，现有设备仍然无法提供120吋以上的导电薄膜，无法做到真正的超大尺寸，只有采用绕线的方式来做，不仅成本低、性能稳定，而且可以做超大尺寸。

现有的绕线工艺，是将线径为0.5mm左右粗的多芯漆包线按一定间隔敷设成网格状，其中X和Y方向必定有交叉，最后通过双面胶固定在无纺布上，这会形成网格中间只有两层布通过双面胶粘接的凹陷，而有多芯线的地方会有0.5mm或1mm高的凸出部分。

当上述内置多芯漆包线、呈网格状的感应层和平整的投影幕同时贴合在一条转轴上，并且投影幕及感应层处于收卷状态时，投影幕和感应层会紧紧地压合在一起，感应层和投影幕之间的轴向压力，足以在投影幕上压印出同样的网格，即感应层上规则的凸出和凹陷在投影幕上会形成对应的凹陷和凸出，从而造成投影幕上出现压痕，不平整，影响投影效果。

为解决上述出现压痕，不平整，影响投影效果的问题，现有技术采用的是双层双轴双电机的结构技术：即彻底将投影幕和电磁感应层分开，各自采用一个转轴一个电机分别收卷，以确保投影幕的平整度，具体可参见专利CN102944966A交互式投影幕公开的技术方案。这也是该专利将曾经短暂出现但不被用户接受的双层单轴单电机技术，升级优化为双层双轴双电机的根本原因。

双层双轴双电机的结构技术虽然解决了投影幕平整的问题，但是，其相对已有双层单轴单电机技术，额外增加了一条转轴和一个电机，不仅增加了转轴和电机方面的成本，还增加了电机控制电路的成本，也增加了产品的重量和体积。并且，双层双轴双电机还存在比单轴单电机方案更加复杂的问题，即其电机和电路出现故障的概率更高。

为此，我们思考，是否可以返回到已有的双层单轴单电机的结构方案，在其他方面进行改良，在保证可以解决收卷时投影幕上出现压痕，不平整问题的基础上，同步降低产品的重量和成本，避免双层双轴双电机带来的一系列问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交互式投影幕，使采用其双层单轴单电机的结构形式，相对现有双层双轴双电机的结构技术，在能够解决收卷时投影幕上出现压痕，不平整问题的基础上，还可同步降低产品的重量和成本，避免双层双轴双电机带来的一系列问题，进而大幅提高产品在市场上的竞争力和应用前景。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种交互式投影幕，包括投影幕组件、触控套件、第一U型槽和设于第一U型槽内的转轴；所述投影幕组件包括可卷曲的、用于承载影像的投影幕布和吊杆；所述触控组件包括可卷曲的、用于感应定位的电磁感应层和电控组件，所述转轴只设有一根，对应还包括一个驱动其转动的电机；所述电磁感应层与投影幕布共同卷绕于该转轴上，伸展后平行且层叠设置；其中电磁感应层顶端连接于转轴，底端与电控组件连接后固设于第二U型槽内；投影幕布顶端连接转轴，底端连接有一用于拉直投影幕布的吊杆；所述电磁感应层前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层。

优选的，制成所述柔性层的材料为硅胶、橡胶、珍珠棉、海绵中的任意一种。

优选的，所述第一U型槽向下开设有可供投影幕布和电磁感应层共同穿设的第一开口；所述第二U型槽向上开设有可供电磁感应层和电控组件穿设的第二开口。

优选的，还包括端盖；所述端盖设有两个且分别固定于第一U型槽的两端，其表面开设由若干安装孔。

优选的，于所述转轴与端盖之间，还设有用于支撑转轴的支撑座；所述支撑座固定于第一U型槽上或者固定于端盖上。

优选的，所述电磁感应层是由柔性PET和导电银浆加工而成的导电薄膜。

优选的，所述电磁感应层是以布或柔性材料为基体和柔性导线经过编或者织，并通过胶水或者不干胶或者硅胶进行固定后制造而成的，所述柔性导线为多芯漆包线。

优选的，所述电磁感应层包括矩阵天线层，矩阵天线层内设有矩阵天线；所述矩阵天线层采用导线复用的方式绕制而成。

本发明的有益效果在于：本发明通过在电磁感应层前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层，使采用其双层单轴单电机的结构形式，相对现有双层双轴双电机的结构技术，在能够解决收卷时投影幕上出现压痕，不平整问题的基础上，还可同步降低产品的重量和成本，避免双层双轴双电机带来的一系列问题，进而大幅提高产品在市场上的竞争力和应用前景。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明主视整体示意图；

图2为本发明后视整体示意图；

图3为图1中M区域局部放大示意图；

图4为矩阵天线层采用导线复用的方式绕线图(X方向未示出)。

附图中标记如下：第一U型槽1、转轴2、投影幕布3、吊杆4、电磁感应层5、电机6、第二U型槽7、柔性层8、第一开口9、端盖10、安装孔11、支撑座12、矩阵天线13。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

一种交互式投影幕，包括投影幕组件、触控套件、第一U型槽1和设于第一U型槽内腔的转轴2；所述投影幕组件包括可卷曲的、用于承载影像的投影幕布3和吊杆4；所述触控组件包括可卷曲的、用于感应定位的电磁感应层5和电控组件(常规设置，图中未示出)，所述转轴2只设有一根，对应还包括一个驱动其转动的电机6，即投影幕布3和电磁感应层5由同一转轴同一电机同步驱动完成展开或收卷；所述电磁感应层5与投影幕布3共同卷绕于该转轴2上，伸展后平行且层叠设置，形成屏幕形式；其中电磁感应层5顶端连接于转轴2，底端与电控组件连接后固设于第二U型槽7内，第二U型槽7既可使电磁感应层5有效电连接电控组件，又可起到拉直电磁感应层5的作用；投影幕布3顶端连接转轴2，底端连接有一用于拉直投影幕布3的吊杆4，吊杆4可为一具有一定重量的平直、刚性棍体，主要用于拉平、直投影幕布3，这样有效保证了展开状态时投影幕布3表面的平整度，从而提高投影幕布3的投影效果；所述电磁感应层5前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层8。

通过上述结构的设计，完成了双层单轴单电机的形式布置。投影幕布3和电磁感应层5在收卷过程中或收卷后(长期处于收卷不展开状态)，由于电磁感应层5前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层8，其有效解决了电磁感应层5的网格线压印在投影幕布3上的问题，消除了压痕，保证了投影幕的平整度，从而保证了投影幕的投影效果。

并且，其相对现有双层双轴双电机的结构技术，还少使用了一个转轴一个电机，在同样能实现目的的情况下，很好的降低了产品的重量和成本，还避免了双轴双电机中的电机和电路出现故障的概率更高的问题，进而大幅提高产品在市场上的竞争力和应用前景。

对于本设计在成本和重量上的做出的贡献，将做如下详细分析说明。

设计之初，我们考虑过两个方案。

方案一：把感应层做平整

初步的试验表明，通过使用如液体硅胶将电磁感应层的线圈固化在硅胶内，或热熔EVA来固化感应线圈是可行的。但是电磁感应层的成本至少会增加1倍，并且需要根据新的工艺设计制造专用设备，研发时间长，投入大，并且感应层的成本会比现有工艺至少增加1倍以上。

方案二：通过电磁感应层和投影幕布之间增加柔性层来改善压痕

试验表明，采用诸如硅胶、橡胶、珍珠棉、海绵类的具有弹性可卷的材料，将其做为电磁感应层两侧的基体材料，可有效解决电磁感应层在投影幕上的压痕。其中珍珠棉、海绵等柔性材料本身成本极为低廉，与电磁感应层贴合在一起的工艺成熟简单，因此只需极低的成本就可完成该优化。

这也是我们最终选择方案二，即通过增加柔性层来解决问题的原因。

下面以柔性层采用珍珠棉为例，分别对比其在重量和成本上，相对双层双轴双电机技术上的优势。

压痕的消除：

采用珍珠棉作为电磁感应层基体材料时，处于收卷状态下的电磁感应层的多芯线将通过具有弹性的珍珠棉压在投影幕布上，之前电磁感应层的凹陷部分也因有珍珠棉的填充，它将压力传递到投影幕布上，而之前这种凹陷部分的投影幕布不受力，故会对应出现凸出部分，一体的具有弹性的珍珠棉还可以将多芯线凸出部分的压力传递到之前的电磁感应层凹陷处的珍珠棉上并作用于投影幕布，使得投影幕布整体受力比较均匀，从而使得在收卷状态下的投影幕布不会产生可视的压痕。

重量更轻：

以110吋电动触控幕为例，其净重为22千克。其转轴采用长度为2330mm，直径为58mm的内置加强筋的铝合金管，重量约3500克，所采用的管状电机重量约1500克。采用单轴单电机后重量将下降5000克，产品整体重量下降了20％多，具有更轻的重量，使得运输、安装更加方便。

成本更低：

以110吋电动触控幕为例，其批量材料成本约1650元。其中每条转轴约115元，管状电机约190元，采用珍珠棉取代布料后，其成本再下降45多元，总计成本下降约350元，新方案的成本下降了20％多。

并且，采用珍珠棉制作的电磁感应层，其与电磁感应层贴合在一起工艺与现有技术常用工艺相同，但珍珠棉更轻、更便宜。同样以110吋为例，现有技术中会使用布料约8平米，价格约36元，重量约500g，而采用珍珠棉后价格约2元，重量不到100g。

综上，采用本设计进行优化后，在同样能实现目的的情况下，在产品的重量和成本上均可下降20％甚至更多，这对于产品在市场上的竞争力和应用前景是具有极大的贡献作用的，同时，还避免了双轴双电机中的电机和电路出现故障的概率更高的问题，使本产品具备更高的使用可靠性。

进一步的，本实施例采用的制成所述柔性层8的材料为硅胶、橡胶、珍珠棉、海绵中的任意一种，当然，也可以采用其他具有一定弹性、可反复收卷、并且又廉价的材料。

进一步的，本实施例采用的第一U型槽1向下开设有可供投影幕布3和电磁感应层5共同穿设的第一开口9；所述第二U型槽7向上开设有可供电磁感应层5和电控组件穿设的第二开口(图中未标示出)。第一开口9的大小设计应以保证其开口两边缘不会接触摩擦投影幕布3和电磁感应层5为前提，第一开口的设置可使投影幕布3和电磁感应层5有效收卷于第一U型槽1内，这样可方便运输和有效防护投影幕布3和电磁感应层5。第二开口的设置用于方便将电磁感应层5和电控组件安装固定于第二U型槽7内。

进一步的，本实施例还包括端盖10；所述端盖10设有两个且分别固定于第一U型槽1的两端，其表面开设由若干安装孔11。端盖10可通过安装孔11连接于第一U型槽1的两端，这样一方面可防止灰尘进入第一U型槽1的空腔内，有效保护了第一U型槽1内的部件；另一方面可光滑连接第一U型槽1的两端，使产品更加美观。

进一步的，本实施例于所述转轴2与端盖10之间，还设有用于支撑转轴2的支撑座12；所述支撑座12固定于第一U型槽1上或者固定于端盖10上。支撑座12的设计一方面要保证其具有足够的刚度和强度以支撑转轴2，另一方面应保证转轴2可在支撑座12内转动，从而实现通过转轴2的转动来实现投影幕布3和电磁感应层5的收卷和展开。支撑座7可通过螺丝固定于第一U型槽1或者端盖10上，螺丝紧固可靠、拆装方便，且可采用标准件，成本低、加工简便、易于更换。

进一步的，本实施例采用的电磁感应层5是由柔性PET和导电银浆加工而成的导电薄膜，导电薄膜两面连接柔性层8，该种加工方式可方便电磁感应层进行大批量生产。

在另一实施例中，电磁感应层5是以布或柔性材料为基体和柔性导线经过编或者织，并通过胶水或者不干胶或者硅胶进行固定后制造而成的，所述柔性导线为多芯漆包线，该种加工方式可使电磁感应层整体成本偏低。

进一步的，本实施例采用的电磁感应层5包括矩阵天线层，矩阵天线层内设有矩阵天线13；所述矩阵天线层采用导线复用的方式绕制而成，如图4(仅示出Y方向，X方向未示出)。通过导线复用可大幅度减少矩阵天线和电路板连接线的数量，由数百根(400以上)锐减为40多根，从而降低电路板和元器件的数量，使得配套电路更加简单，体积和功耗更小，可靠性更高，并且其加工和维修都比较方便，从而提高产品的可靠性和可维护性。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种交互式投影幕，包括投影幕组件、触控套件、第一U型槽和设于第一U型槽内的转轴；所述投影幕组件包括可卷曲的、用于承载影像的投影幕布和吊杆；所述触控组件包括可卷曲的、用于感应定位的电磁感应层和电控组件，其特征在于：所述转轴只设有一根，对应还包括一个驱动其转动的电机；所述电磁感应层与投影幕布共同卷绕于该转轴上，伸展后平行且层叠设置；其中电磁感应层顶端连接于转轴，底端与电控组件连接后固设于第二U型槽内；投影幕布顶端连接转轴，底端连接有一用于拉直投影幕布的吊杆；所述电磁感应层前后两面均敷设有具有弹性、可反复收卷的柔性层。

2.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：制成所述柔性层的材料为硅胶、橡胶、珍珠棉、海绵中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：所述第一U型槽向下开设有可供投影幕布和电磁感应层共同穿设的第一开口；所述第二U型槽向上开设有可供电磁感应层和电控组件穿设的第二开口。

4.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：还包括端盖；所述端盖设有两个且分别固定于第一U型槽的两端，其表面开设由若干安装孔。

5.根据权利要求4所述的交互式投影幕，其特征在于：于所述转轴与端盖之间，还设有用于支撑转轴的支撑座；所述支撑座固定于第一U型槽上或者固定于端盖上。

6.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：所述电磁感应层是由柔性PET和导电银浆加工而成的导电薄膜。

7.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：所述电磁感应层是以布或柔性材料为基体和柔性导线经过编或者织，并通过胶水或者不干胶或者硅胶进行固定后制造而成的，所述柔性导线为多芯漆包线。

8.根据权利要求1所述的交互式投影幕，其特征在于：所述电磁感应层包括矩阵天线层，矩阵天线层内设有矩阵天线；所述矩阵天线层采用导线复用的方式绕制而成。