CN113706976A - 一种视障学生读写学习仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视障学生读写学习仪，其包括底座、置书位、控制模块和连接所述控制模块的摄像头、触摸点阵和模式切换开关，所述置书位和触摸点阵分别分布在所述底座的顶面上，所述置书位上设有凹槽用以放置待阅读材料；所述底座上设有一支架，所述摄像头通过所述支架设置在所述置书位上方以采集待阅读材料的图像发送至所述控制模块；所述控制模块识别所述图像中的文本信息并转换为相应的盲文编码后控制所述触摸点阵，所述触摸点阵包括若干个点阵分布的发热管点阵。本发明方便视障学生通过手指感应盲文触摸点阵的温度差来识别盲文，以读取文字信息的优点，还可通过触摸点阵输入盲文，实现盲文的读写。
Description
技术领域
本发明涉及一种视障学生读写学习仪。
背景技术
根据世界卫生组织2018年发布的报告，全球大约有2.85亿人有视力受损的情况，当中3900万是属于失明，对于他们来说，除了盲文材料以外，进行自主阅读是极其困难的；视障学生获取信息主要靠听觉和触觉，阅读资源主要有两种类型：一种是靠手指摸读的盲文出版物，另一种是靠手指摸读的有声读物；视障学生用产品多为声音控制式或采用文字信息转换为声音信息的方法；有声读物具有较大的局限性，例如发出的声音会影响他人，声音会暴露隐私等；盲文出版物的种类有限，信息滞后，无法获取最新的新闻报纸之类的实时信息，同时盲文出版物无法二次利用，需要阅读其他材料时，需要再次购买新的盲文出版物；触碰式产品并未得到充分开发利用，有相关汉字转换盲文程序设计的学科研究，但市场产品的销售价格极其昂贵。
在学习的过程中，听说读写都是相辅相成的，对于学生而言，只读取信息获取知识而不思考进而亲自写下自己的心得体会是远远不够的，文字的学习是声音无法替代的，并且读与写必须是并重的、合一的，因此如何让视障学生高效便捷地进行读写操作成为一大难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种视障学生读写学习仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种视障学生读写学习仪，其包括底座、置书位、控制模块和连接所述控制模块的摄像头、触摸点阵和模式切换开关，所述置书位和触摸点阵分别分布在所述底座的顶面上，所述置书位上设有凹槽用以放置待阅读材料；所述底座上设有一支架，所述摄像头通过所述支架设置在所述置书位上方以采集待阅读材料的图像发送至所述控制模块；所述控制模块识别所述图像中的文本信息并转换为相应的盲文编码后控制所述触摸点阵，所述触摸点阵包括若干个点阵分布的发热管点阵；所述若干个发热管点阵分别对称分布在所述底座的左右两侧，所述发热管根据盲文编码进行发热，用户用手指感应每个发热管点阵中的每个发热管的温度来判断发热部分的盲文点阵排列，从而得出每个发热管点阵相应的文本信息实现盲文阅读的功能；所述发热管的顶面设有按键，所述按键输入连接所述控制模块，用户用手指触发按键发送按键信号至所述控制模块，所述控制模块根据接收的按键信号识别并存储用户输入的盲文实现盲文书写的功能，所述模式切换开关用以切换盲文阅读或盲文书写的功能。
在另一较佳实施例中，所述发热管是发热二极管。
在另一较佳实施例中，所述控制模块还包括控制按键，所述控制按键用以控制输入不同的盲文编码，使得所述发热二极管导通和断开。
在另一较佳实施例中，所述若干发热管构成若干个三行四列的触摸矩阵，每个触摸矩阵用以呈现一个文字或符号的盲文点阵序列。
在另一较佳实施例中，相邻触摸矩阵的距离为15MM，触摸矩阵内每一行的发热管之间的距离为8MM，每一列的发热管之间的距离为8MM。
在另一较佳实施例中，所述发热管的周壁覆盖铝膜导热罩，所述铝膜导热罩通过导热绝缘环设置在散热片上，所述散热片上设有连接所述控制模块的热敏电阻，所述热敏电阻检测散热片的温度发送温度信号至所述控制模块，所述控制模块根据温度信号调节所述发热管的发热量。
在另一较佳实施例中，所述摄像头为通过云台调节角度的扫描摄像头。
在另一较佳实施例中，还包括用以插入拓展芯片的本地芯片卡槽，所述本地芯片卡槽连接所述控制模块。
在另一较佳实施例中，所述按键是触摸按键。
在另一较佳实施例中，还包括音频模块，所述控制模块控制连接所述音频模块播放用户输入的盲文所对应的文字的音频以及按键提示音。
本发明的有益效果是：
1、视障学生通过手指感应盲文触摸点阵的温度差来识别盲文，以获取文字信息，还可通过触摸点阵输入盲文，实现盲文的读写，通过模式切换开关切换盲文阅读或盲文书写的功能，兼顾视障学生的读写，提高视障学生的学习效率。
2、发热管采用发热二极管成本低廉。
3、通过控制按键能够输入不同的盲文编码，使得所述发热二极管导通和断开，进一步实现跨行顺序阅读。
4、触摸矩阵之间的距离和发热管之间的距离符合视障学生的生活习惯和人体工学的原理，操作舒适、人性化。
5、通过散热基片和铝膜导热罩辅助发热管快速散热，通过设置热敏电阻检测散热片温度，根据温度调节发热管的发热量，避免发热管温度过高伤害人体。
6、采用可调节角度的扫描摄像头，可手动校准，提高扫描质量。
7、设置本地芯片卡槽可通过插入拓展芯片拓展盲文编码库，适配更多的文字。
8、采用触摸按键防尘耐用。
9、通过设置音频模块播放用户输入端盲文所对应的文字的音频，供用户进行校对，音频模块播放按键提示音方便用户确认按键是否有效。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种视障学生读写学习仪不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明一较佳实施例的盲文阅读功能结构图；
图3是本发明一较佳实施例的盲文书写功能结构图；
图4是本发明一较佳实施例的按键输入与系统控制的电路图；
图5是本发明一较佳实施例的点阵显示、扫描输入和语音提示电路图；
图6是本发明一较佳实施例的触摸矩阵的结构示意图；
图7是本发明一较佳实施例的发热二极管的结构示意图。
具体实施方式
实施例，参见图1至图7所示，本发明的一种视障学生读写学习仪，其包括底座11、置书位10、控制模块和连接所述控制模块的扫描摄像头20、触摸点阵42、本地芯片卡槽30、音频模块和模式切换开关59，所述扫描摄像头20通过云台调节扫描角度，所述本地芯片卡槽30配备转接口以适配不同的拓展芯片，所述拓展芯片用以存储不同文字的盲文编码供控制模块读取，所述置书位10和触摸点阵42分别分布在所述底座11的顶面，所述置书位10上设有凹槽用以放置待阅读材料，最大可以放置A3版面的书籍，所述触摸点阵42位于所述置书位10的下方；所述底座11的一侧设有支架12，所述扫描摄像头20通过所述支架12安装在所述置书位10的上方以采集待阅读材料的图像并发送至所述控制模块，所述控制模块识别所述图像中的文本信息并转换为相应的盲文编码后控制所述触摸点阵42上的发热二极管41分别导通与断开，所述触摸点阵42包括8个触摸矩阵40，每个触摸矩阵40用以呈现一个文字或符号的盲文点阵序列，8个触摸矩阵40可以呈现8个文字或符号，将8个文字或符号定义为一行文本，所述控制模块包括控制按键，每个触摸点阵40具有12个发热二极管41，12个发热二极管41构成三行四列的矩阵；本实施例中，为辅助发热二极管41快速散热，每个发热二极管41的周壁覆盖铝膜导热罩61，如图6所示，所述铝膜导热罩61通过导热绝缘环62设置在散热片60上，所述散热片60上设有连接所述控制模块的热敏电阻R30-37，所述热敏电阻R30-37检测散热片60的温度发送温度信号至所述控制模块，所述控制模块根据温度信号调节所述发热管二极管41的发热量，防止发热二极管41过度发热伤害人体，所述8个触摸矩阵40分别对称分布在控制按键的两侧，相邻触摸矩阵40之间的距离为15MM，触摸矩阵40内每一行的发热二极管41之间的距离为8MM，每一列的发热二极管41之间的距离为8MM，所述发热二极管41根据盲文编码进行亮灭，发热二极管点亮后处于热的状态，对应数字信号逻辑上的“1”，反之对应“0”，用户用手指感应发热二极管41的温度来判断发热部分的盲文点阵排列，从而得出相应的文本信息，实现盲文阅读的功能。
如图图7所示，所述发热二极管41的顶面设有电容式触摸按键45，用户用手指触发触摸按键45发送按键信号至所述控制模块，所述控制模块根据接收的按键信号识别并存储用户输入的盲文实现盲文书写的功能，所述控制模块控制连接所述音频模块播放用户输入的盲文所对应的文字的音频以及控制按键和触摸按键45的提示音，所述模式切换开关59用以切换盲文阅读或盲文书写的功能。
控制按键包括功能按键和电源按键58，功能按键包括继续键51、返回键52、上一页/确认键53、下一页/删除键54、书签55、从书签开始56、保存57，各个功能按键均采用电容式触摸按键，用户阅读一行文本之后可通过继续键51进行下一行文本的阅读，由此循环往复进行阅读；同时兼顾开始阅读的作用，返回键52供用户重新返回前一行文本重复阅读，起到回读的作用，对于上一页/确认键53而言，盲文阅读模式下可以利用“上一页”控制键来逐行返回，直至找到目标页，在盲文书写模式下可以利用“确认”键确定写入操作，对于下一页/删除键54而言，盲文阅读模式下当呈现的所有字符读后可以通过控制“下一页”控制键来呈现下一页的内容，在盲文书写模式下下可以利用“删除”键取消输入后重新输入，当用户需要对某处文本进行标记时，可通过书签55按钮，将阅读进度存入书签中，通过从书签开始56按钮返回至书签处开始阅读，通过保存57按钮可对用户输入的盲文进行保存，电源按键58控制供电的通断。
参见图4所示，本实施例的控制模块采用的主控芯片U10是型号为STM32F103的ARM微控制器，U10的11-14脚是SPI接口，外接字库芯片；7-8、29-30脚是语音提示控制输出，用以连接音频模块；9脚读/写切换控制输入，用以连接模式切换开关59；15-17、20-25、28脚是灰度扫描输入信号，用以连接扫描摄像头20；31-34脚是I2C接口，接收触摸输入信号，输出点阵显示及扫描输入控制信号，分别用以连接触摸按键45、发热二极管41和控制按键；触摸按键45采用触摸芯片U20-27是型号为TS12的十二位输入，I2C输出触摸芯片，其1-4、6-7、18-21、23-24脚是触摸输入端，用以连接触摸按键45，通过I2C输出与主控芯片U10进行通信发送按键信号；控制按键采用触摸芯片U28是型号为TS06的6输入，I2C输出触摸芯片，其4-6、9-11脚触摸输入端，用以连接各个控制按键；模式切换开关59采用触摸芯片U29是型号为ATLS01的一位输入，一位输出触摸芯片，其1脚是噪声监测端，3脚触摸输入端，5脚触摸输出端。
参见图5所示，本实施例的本地字库U60是型号为GT60M2的曲线字库模组芯片，其包含多种字符集，采用SPI接口，其1脚选片端，2脚串行数据输出，5脚串行数据输入，6脚串行时钟输入，7脚总线挂起；发热管驱动芯片U30是型号为MAX6953的四位5×7点阵LED显示驱动芯片，采用I2C接口，本实施例采用四位4×6点阵与盲文对应，其1-3、6-14、23-24脚LED阴极驱动，00-013行端电流输入，15脚当前段设置，连接接地电阻设置峰值电流，外接热敏电阻R30-37，16、20脚地址编码，18脚显示时钟设置，19脚多路时钟输入，使用内部振荡器，用电容器接地，21脚I2C数据端，22脚I2C时钟输入端，25-31、34-36脚LED阳极驱动，014-023列端电流输出，32-33脚是电源端，4-5、17脚是接地端；
扫描摄像头20包括摄像模块U40，U40型号为HQ7620是基于CMOS的彩色/黑白图像传感器OV7620的方案设计，采用I2C接口，其1脚I2C时钟输入端。2脚I2C数据端。3脚帧曝光控制输入，本实施例只使用黑白图像，即使用引脚6-15、17-20脚；音频模块包括语音芯片U50，U50型号为SYN6288是中文语音合成芯片，采用UART接口其9、11脚语音输出，作为耳机接口71或连接扬声器70，27脚串口数据发送，28脚串口数据接收。
在使用的过程中，用户将书本放置到置书位，打开电源按键58，通过模式切换开关59选择盲文阅读功能，音频模块播放按键提示音确认切换开关按键有效，扫描摄像头20会采集书本的图像，控制模块识别图像中的文字，根据文字的编码控制各个触摸矩阵40中的发热二极管41的导通和断开，例如，利用触摸矩阵40呈现“视”这个文字的盲文序列时，参见表1所示，触摸矩阵40的第一行的第一个和第四个发热二极管导通，第二行的第二个和第三个发热二极管导通以及第三行的第二个发热二极管导通；用户根据导通从而发热的发热二极管的排布的得知书本上记录的是“视”这个文字。
通过模式切换开关59选择盲文书写功能，用户触摸各个触摸点阵42上的触摸按键45，音频模块播放按键提示音确认用户所触摸的触摸按键有效，触摸按键45将按键信号发送至控制模块，控制模块根据输入的盲文识别用户输入的盲文，所述控制模块控制连接所述音频模块播放用户输入的盲文所对应的文字的音频，用户根据播放的音频确认控制模块识别是否正确，确定正确时可存储输入的盲文作为读书笔记以供后期查询。
表1视障学生读写学习仪的盲文对照表
参见表2所示，也可以用呈现英文或者空格及其他符号等，除了本地的字库以及拓展芯片以外，还可通过现有的云端OCR等其他方式进行文字识别，以及通过现有的在线盲文转换器进行盲文转换，本实施例不再赘述。
表2字母、数字及符号的盲文对照表
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种视障学生读写学习仪，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种视障学生读写学习仪，其特征在于：其包括底座、置书位、控制模块和连接所述控制模块的摄像头、触摸点阵和模式切换开关，所述置书位和触摸点阵分别分布在所述底座的顶面上，所述置书位上设有凹槽用以放置待阅读材料；所述底座上设有一支架，所述摄像头通过所述支架设置在所述置书位上方以采集待阅读材料的图像发送至所述控制模块；所述控制模块识别所述图像中的文本信息并转换为相应的盲文编码后控制所述触摸点阵，所述触摸点阵包括若干个点阵分布的发热管点阵；所述若干个发热管点阵分别对称分布在所述底座的左右两侧，所述发热管根据盲文编码进行发热，用户用手指感应每个发热管点阵中的每个发热管的温度来判断发热部分的盲文点阵排列，从而得出每个发热管点阵相应的文本信息实现盲文阅读的功能；所述发热管的顶面设有按键，所述按键输入连接所述控制模块，用户用手指触发按键发送按键信号至所述控制模块，所述控制模块根据接收的按键信号识别并存储用户输入的盲文实现盲文书写的功能，所述模式切换开关用以切换盲文阅读或盲文书写的功能。
2.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述发热管是发热二极管。
3.根据权利要求2所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述控制模块还包括控制按键，所述控制按键用以控制输入不同的盲文编码，使得所述发热二极管导通和断开。
4.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述若干发热管构成若干个三行四列的触摸矩阵，每个触摸矩阵用以呈现一个文字或符号的盲文点阵序列。
5.根据权利要求4所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：相邻触摸矩阵的距离为15MM，触摸矩阵内每一行的发热管之间的距离为8MM，每一列的发热管之间的距离为8MM。
6.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述发热管的周壁覆盖铝膜导热罩，所述铝膜导热罩通过导热绝缘环设置在散热片上，所述散热片上设有连接所述控制模块的热敏电阻，所述热敏电阻检测散热片的温度发送温度信号至所述控制模块，所述控制模块根据温度信号调节所述发热管的发热量。
7.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述摄像头为通过云台调节角度的扫描摄像头。
8.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：还包括用以插入拓展芯片的本地芯片卡槽，所述本地芯片卡槽连接所述控制模块。
9.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：所述按键是触摸按键。
10.根据权利要求1所述的一种视障学生读写学习仪，其特征在于：还包括音频模块，所述控制模块控制连接所述音频模块播放用户输入的盲文所对应的文字的音频以及按键提示音。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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