CN109903529A - 一种预防近视的提醒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防近视的提醒装置，包括微处理器模块、激光测距传感器模块、提醒模块、电源模块与控制模块，所述微处理器模块分别与所述激光测距传感器模块、所述提醒模块和所述控制模块电性连接，所述微处理器模块用于接收激光测距传感器模块的测量数据，并与设定的安全距离值对比，所述激光测距传感器模块用于测量佩戴者距离目标的距离。该预防近视的提醒装置，在使用中能够通过激光测距传感器模块精确判断眼睛距离目标的距离，及时提醒佩戴者调整读写姿势，将读写时的用眼距离调整到合理范围，且能够及时提醒佩戴者进行适当的休息，有效地防止佩戴者持续长时间保持同一姿势，能够有效预防近视现象的发生。

Description

一种预防近视的提醒装置

技术领域

本发明涉及激光测距传感式防近视领域，具体为一种预防近视的提醒装置。

背景技术

中国青少年近视眼发病率高，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。大部分青少年近视的原因是长期读写的姿势不正确，用眼时距离过近，未采取任何矫正措施，长期积累，导致眼睛近视。因此在用眼过程中进行预防，是避免眼睛近视的一项有效措施，设计一种预防学生近视的提醒装置尤为必要。

利用意法半导体(STMicroelectronics)的FlightSense^TM技术，可以准确测量光传播到最近物体并反射回传感器的总时间，计算距离的公式即“光速”与“飞行时间”乘积的1/2，能够实现激光近距离测距。利用ToF(飞行时间)测距原理，采用了FlightSense技术，测距长度范围2米，精确度±3％，测距时间不足30ms，激光采用红外光源940纳米波段，增强了对外部光源的抗干扰性能；同时，该波段为非可见光，消除了传感器发射红光分散人们注意力的问题，激光发射器符合CLASS I激光设备安全规定，对眼睛安全，测距模块正常工作模式下功耗仅20mW，待机时电流只有5μA，器件体积重量小，便于集成安装到小型可穿戴设备中。

但是现有的类似提醒装置，是通过单片机、外围电路以及通过其它方式测量佩戴者眼睛距目标之间的距离，其测量眼睛距目标的距离时不够准确，使用测量时运行不够稳定，且使用时有诸多限制条件影响使用效果，不能够及时的提醒佩戴者进行适当的休息，难以对青少年的近视进行预防。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种预防近视的提醒装置，该预防近视的提醒装置，能够通过激光测距传感器模块精确判断眼睛距离目标的距离，及时提醒佩戴者调整姿势，且能够及时提醒佩戴者进行适当的休息，有效地防止佩戴者持续长时间保持同一姿势，能够有效预防近视现象的发生。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种预防近视的提醒装置，包括微处理器模块、激光测距传感器模块、提醒模块、电源模块与控制模块，所述微处理器模块分别与激光测距传感器模块、提醒模块和控制模块电性连接，所述微处理器模块用于接收激光测距传感器模块的测量数据，并与设定的安全距离值对比，所述激光测距传感器模块用于测量佩戴者距离目标的距离，并将该距离值传送至微处理器模块中，所述提醒模块用于提醒佩戴者调整头部距目标的距离，所述电源模块用于为该装置提供电能，所述控制模块用于设定与调节安全距离值、限制时间与提醒方式。

优选的，所述微处理器模块的内部设置有数据接收单元、数据存储单元、处理运算单元、激发单元与计时单元，所述数据接收单元用于接收激光测距传感器模块传输的实际距离数据，所述数据存储单元用于存储控制模块设定与调节的相关数值，所述处理运算单元用于将接收的距离值与安全预设值对比，所述计时单元用于计算佩戴者观察保持同一姿势的时间，所述激发单元用于激活提醒模块。

优选的，所述激光测距传感器模块的内部设置有激光发射器与接收器，用于测定佩戴者距离目标之间的实际距离值。

优选的，所述控制模块的内部设置有设定单元与调节单元，所述设定单元用于设置提醒模块的提醒方式与限制时间，所述调节单元用于调节设定的时间值与安全距离值。

优选的，所述提醒模块的内部设置有声音单元、震动单元、LED驱动单元与提醒接收单元，所述声音单元、震动单元与LED驱动单元分别用于发声、震动与发光的提示，所述提醒接收单元用于接收激发单元发射的信号。

优选的，所述电源模块包括电源管理单元与锂电池。

优选的，所述电源管理单元具备锂电池的充放电管理及保护功能，且锂电池选用锂聚合物可充电电池。

一种预防近视的提醒装置，还包括外壳，所述外壳的一侧外表面设置有卡片，且卡片与提醒装置之间设置有螺丝。通过卡片，将本装置夹固在眼镜上。

优选的，该预防近视的提醒装置的第一种安装方式是通过卡片卡合在眼镜框的正前方靠近中间处，该预防近视的提醒装置的第二种安装方式是通过卡片活动安装在眼镜框的侧面。

优选的，该预防近视的提醒装置的第三种安装方式是固定安装在眼镜框的上端外表面靠近中间的位置，其与眼镜框为一体化构件，该预防近视的提醒装置的第四种安装方式是固定安装在眼镜框腿上，且其与眼镜框为一体化构件，第三、第四种安装方式不需要固定的卡片。

(三)有益效果

本发明提供了一种预防近视的提醒装置，具备以下有益效果：

该预防近视的提醒装置，使用者可根据自己的需要选择对该装置的安装方式，便于使用者佩戴，能够通过激光测距传感器模块精确判断用眼距离，在探测到眼睛距目标距离小于预设范围时进行提醒，从而及时提醒佩戴者调整姿势，帮助预防近视，且能够及时提醒佩戴者进行适当的休息，防止佩戴者持续长时间保持同一姿势，能够有效防止近视现象的发生，另外，将该提醒装置的激光测距传感器的测距参数做适当的调整，对该装置的外形进行适当改进，可以使其适用于视力有障碍的人员，帮助其在活动时，避开前方的障碍物，通过激光测距精确判断用眼距离，及时提醒佩戴者调整姿势，及时提醒佩戴者进行适当的休息，可以防止佩戴者持续长时间保持同一姿势，能够有效防止近视现象的发生。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的电源模块的结构框图；

图3为本发明的控制模块的结构框图；

图4为本发明的激光测距传感器模块的工作原理图；

图5为本发明的微处理器模块的结构框图；

图6为本发明的提醒模块的结构框图；

图7为本发明的工作流程示意图；

图8为本发明的提醒装置和卡片相配合视图；

图9为本发明的提醒装置和眼镜框相配合视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种预防近视的提醒装置，包括微处理器模块、激光测距传感器模块、提醒模块、电源模块与控制模块，微处理器模块分别与激光测距传感器模块、提醒模块和控制模块电性连接，微处理器模块用于接收激光测距传感器模块的测量数据，并与设定的安全距离值对比，激光测距传感器模块用于测量佩戴者距离目标的距离，并将该距离值传送至微处理器模块中，提醒模块用于提醒佩戴者调整头部距目标的距离，电源模块用于为该装置提供电能，控制模块用于设定与调节安全距离值、限制时间与提醒方式，电池模块为整个装置供电，通过控制模块设定时间与安全距离值，使用激光测距传感器模块测量佩戴者距离目标的实际距离，并将其传输给微处理器模块，微处理器模块接收到实际距离数值之后与预设的安全距离值比较，从而判断佩戴者的姿势是否正确，而后根据此信息判断是否激活提醒模块，从而确定提醒模块是否需要提醒佩戴者进行矫正姿势，有效地对佩戴者进行预防近视，通过微处理器模块中的计时单元对限制时间进行计算，当其达到控制模块中设定的限制时间时，将会激活提醒模块，及时提醒佩戴者进行适当的休息，预防近视。

请参阅图2，电源模块包括电源管理单元与锂电池，电源管理单元具备锂电池的充放电管理及保护功能，锂电池选用锂聚合物可充电电池，锂电池容量可以根据实际使用情况选定，电源模块为该装置进行供电，保证该装置的正常运行，延长整个提醒装置的电池使用时间，装置采用测量与休眠两者交替的方式工作，间隔时间可以根据实际情况预先设定。

请参阅图3，控制模块的内部设置有设定单元与调节单元，设定单元用于设置提醒模块的提醒方式与限制时间，调节单元用于调节设定的时间值与安全距离值，根据用眼卫生要求，利用设定单元将佩戴者距离目标的安全距离值设定为35cm的提醒距离，根据佩戴者的个人情况，设定限制其保持同一姿势的时间以及发光、发声或震动提示功能，佩戴者可自行对预设安全距离值、限制时间、提示功能做适当的调节，并将最终数据储存到数据存储单元中。

请参阅图4，激光测距传感器模块的内部设置有激光发射器与接收器，用于测定佩戴者距离目标之间的实际距离值，使用意法半导体公司的激光测距传感器VL53L0X，利用ToF(飞行时间)测距原理，采用了FlightSense技术，通过准确测量激光发射器发出的红外激光束传播到目标的位置，并反射回接收器的总时间，根据计算距离的公式，距离测量值＝(光子飞行时间＊光速)/2*cosθ≈(光子飞行时间＊光速)/2(因θ角数值极小，cosθ≈1)激光测距传感器模块利用了光子飞行的时间，乘上光速除以2得到距离，其利用的是红外激光射到物体以后会反射回来，由于算的是时间差，因此其能够克服大部分环境光的干扰，从而能够计算出佩戴者距离目标的实际距离，并将其传输至微处理器模块中。

请参阅图5，微处理器模块的内部设置有数据接收单元、数据存储单元、处理运算单元、激发单元与计时单元，数据接收单元用于接收激光测距传感器模块传输的实际距离数据，数据存储单元用于存储控制模块设定与调节的相关数值，处理运算单元用于将接收的距离值与安全预设值对比，计时单元用于计算佩戴者观察保持同一姿势的时间，激发单元用于激活提醒模块，微处理器模块通过数据接收单元接收激光测距传感器模块发出的实际距离值，并与数据存储单元中的预设安全距离值相比较，判断此实际距离值是否小于预设值(35cm)，若距离小于预设值(35cm)且超过设定的时限(如10秒钟)时，微处理器模块激发提醒模块发光、发声或震动提示，提示佩戴者调整姿势；若距离大于预设值(35cm)时，不进行任何的提示。

请参阅图6，提醒模块的内部设置有声音单元、震动单元、LED驱动单元与提醒接收单元，声音单元、震动单元与LED驱动单元分别用于发声、震动与发光的提示，提醒接收单元用于接收激发单元发射的信号，通过接收微处理器模块发出的信号，判断是否需要对佩戴者进行矫正提示，当佩戴者距离前方距离目标的距离过近，当提醒模块发出提示时，其会一直持续到测量实际距离值大于预设值(35cm)结束。

请参阅图7，该提醒装置通过电源模块供电工作后，通过控制模块设定限制时间、安全距离值与提醒方式，接着使微处理器模块进入工作中，使其激活激光测距传感器模块工作，测量佩戴者和目标之间的实际距离，并将测量数值发送到微处理器模块，微处理器模块将接收到的实际距离值与预设值对比，判断佩戴者的姿势是否有误，并将此信息传递给提醒模块，提醒模块根据接收的信息判断是否发出提示，通过激光测距精确判断用眼距离，及时提醒佩戴者调整姿势，另外当对该提醒装置的激光测距传感器模块的测距参数做适当的调整，对装置的外形进行适当改进时，能够使其适用于视力有障碍的人员，帮助其在活动时，避开前方的障碍物。

请参阅图8-9，在外壳的一侧外表面固定连接有卡片，卡片与激光发射器和接收器位于相邻的外表面，该预防近视的提醒装置的第一种安装方式是通过卡片卡合在眼镜框的正前方靠近中间处，该预防近视的提醒装置的第二种安装方式是通过卡片活动安装在眼镜框的侧面，该预防近视的提醒装置的第三种安装方式是固定安装在眼镜框的上端外表面靠近中间的位置，且其与眼镜框为一体化构件，该预防近视的提醒装置的第四种安装方式是固定安装在眼镜框腿上，且其与眼镜框为一体化构件，第三、第四种安装方式不需要固定的卡片，另外该装置的外观还可以制成其他形状，以适应上述两种不同的佩戴方式。

综上所述，该预防近视的提醒装置，首先佩戴者根据个人需要，选择一种佩戴方式，其佩戴方式为四种，第一种安装方式是将卡片卡合在眼镜框的正前方靠近中间处，第二种安装方式是通过卡片活动安装在眼镜框的侧面，此两种为活动安装，当选择此两种安装方式时，需要一直保持激光发射器与接收器照射方向与使用者观看的方向一致，第三种安装方式是固定安装在眼镜框的上端外表面靠近中间的位置，第四种安装方式是固定安装在眼镜框腿上，此两者均为固定安装，便于使用者通过眼镜框将该装置佩戴在头上，然后通过电池模块为整个装置供电，使其进入工作状态，为延长整个提醒装置的锂电池使用时间，可以采用测量与休眠两者交替的方式工作，通过设定单元预设限制时间、安全距离值与提醒方式，使用者可通过调节单元对其进行自行调节，使微处理器模块进入工作中，激发激光测距传感器模块，使其利用意法半导体公司的激光测距传感器VL53L0X，根据ToF(飞行时间)测距原理，采用了FlightSense技术，根据计算距离的公式，计算出佩戴者距离目标的实际距离值，并将其传输至微处理器模块中，微处理器模块接收到实际距离值之后与预设的安全距离值比较，当实际距离值小于预设安全距离值时，微处理器模块激发提醒模块通过预设的提醒方式向佩戴者发出调整姿势提醒，当提醒模块发出提示时，其会一直持续到测量实际距离值大于预设值结束，当实际距离值大于预设安全距离值时，提醒模块不会进行任何提示，通过激光测距精确判断用眼距离，及时提醒佩戴者调整姿势，并且通过微处理器模块中的计时单元对限制时间进行计算，当其达到控制模块中设定的限制时间时，将会激活微处理器使其将信息传输给提醒模块，及时提醒佩戴者进行适当的休息，可以防止佩戴者持续长时间保持同一姿势，能够有效防止近视现象的发生，另外当对该提醒装置的激光测距传感器模块的测距参数做适当的调整，对装置的外形进行适当改进时，能够使其适用于视力有障碍的人员，帮助其在活动时，避开前方的障碍物。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”，该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种预防近视的提醒装置，包括微处理器模块、激光测距传感器模块、提醒模块、电源模块与控制模块，其特征在于：所述微处理器模块分别与所述激光测距传感器模块、所述提醒模块和所述控制模块电性连接，所述微处理器模块用于接收激光测距传感器模块的测量数据，并与设定的安全距离值对比，所述激光测距传感器模块用于测量佩戴者距离观察目标的距离，并将该距离值传送至所述微处理器模块中，所述提醒模块用于提醒佩戴者调整头部距观察目标的距离，所述电源模块用于为该装置提供电能，所述控制模块用于设定与调节安全距离值、限制时间与提醒方式。

2.根据权利要求1所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述微处理器模块，通过程序设计，实现了五种功能单元：数据接收单元、数据存储单元、处理运算单元、激发单元与计时单元，所述数据接收单元用于接收所述激光测距传感器模块传输的实际距离数据，所述数据存储单元用于存储所述控制模块设定与调节的相关数值，所述处理运算单元用于将接收的距离值与安全预设值对比，所述计时单元用于计算佩戴者观察保持同一姿势的时间，所述激发单元用于激活所述提醒模块。

3.根据权利要求1所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述激光测距传感器模块的内部设置有激光发射器与接收器，用于测定佩戴者距离观察目标之间的实际距离值。

4.根据权利要求1所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述控制模块的内部设置有设定单元与调节单元，所述设定单元用于设置所述提醒模块的提醒方式与限制时间，所述调节单元用于调节设定的时间值与安全距离值。

5.根据权利要求2所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述提醒模块的内部设置有，声音单元、震动单元、LED驱动单元与提醒接收单元，所述声音单元、所述震动单元与所述LED驱动单元分别用于发声、震动与发光的提示，所述提醒接收单元用于接收所述激发单元传来的提醒激活信号。

6.根据权利要求1所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述电源模块包括电源管理单元与锂电池。

7.根据权利要求6所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：所述电源管理单元具备锂电池的充放电管理及保护功能，且锂电池选用锂聚合物可充电电池。

8.根据权利要求1所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：该预防近视的提醒装置还包括外壳，所述外壳的一侧外表面设置有卡片，且卡片与提醒装置之间设置有螺丝。

9.根据权利要求8所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：该预防近视的提醒装置的第一种安装方式是通过卡片卡合在眼镜框的正前方靠近中间处，该预防近视的提醒装置的第二种安装方式是通过卡片安装在眼镜框的侧面。

10.根据权利要求8所述的一种预防近视的提醒装置，其特征在于：该预防近视的提醒装置的第三种安装方式是固定安装在眼镜框的上端外表面靠近中间的位置，其与眼镜框为一体化构件，该预防近视的提醒装置的第四种安装方式是固定安装在眼镜框腿上，其与眼镜框为一体化构件。