CN202838267U - 投影触摸系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种投影触摸系统，包括：控制主机，用于根据对触摸板上的显示画面进行触摸的位置来执行相应操作，并生成与操作结果相对应的显示画面；投影仪，将所述显示画面投影到触摸板上；和触摸板，显示所述显示画面，并接收对触摸板上所述显示画面进行的所述触摸。本实用新型利用了投影触摸技术，把显示设备（投影仪）和触摸玻璃分开，使投影仪安装在较为安全可靠的地方，有效保障了显示设备的可靠性，免其受雨水、阳光、何外力冲击的影响。与液晶显示触摸屏相比，本实用新型提高了设备的安全性和可靠性。

Description

投影触摸系统

技术领域

本实用新型涉及一种投影触摸系统，更具体地说，涉及一种在电气盘柜上实现投影触摸和虚拟按键的系统。

背景技术

电气控制柜在工业自动化以及电网配输电等领域中有着非常广泛的应用，它是工业自动化及电力配电的控制中心。根据实际需求，电气盘柜中通常配备有各种变压器、断路器、PLC、马达控制器以及各种智能仪器和电表。用户通过盘柜操作面板来实现对整个系统的控制，操作面板上通常有显示器、按钮开关、仪表盘等。这些人机界面设备的特点是大小形状和功能固定，在面板上占据一定的位置和空间，完成单一功能的操作。随着科学技术的进步和发展，人们对盘柜面板操作的灵活性、直观性和智能性提出了更多的要求，如人机界面的图形化、菜单化和个性化等，要求面板显示信息容量更加丰富、直观。传统的表盘加按钮开关型单一功能的面板已不能完全满足现代科技人机交互界面的需求。

与本实用新型相近的现有人机交互设备是液晶显示触摸屏，它有较大的显示屏幕和显示容量，可以实现复杂的菜单式人机交互界面，但由于显示器和触摸玻璃粘贴在一起与人直截接触，会使显示器处于较为严酷的工作环境中，如容易受到外力冲击、阳光直射、雨水冲淋等，造成显示器的损坏。

发明内容

本实用新型的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本实用新型的实践中得到。

本实用新型推出了一种新型的电气盘柜人机交互界面，使用了投影技术、虚拟按键技术和触摸屏技术，可以让用户利用普通的盘柜门实现与电气控制系统的信息互动和控制。

本实用新型的特点是实现了在较大空间范围内的人机交互界面，可利用普通的玻璃门或墙壁作为显示和操作面板，节约了设备的安装空间，提高了现实设备的安全性和可靠性，同时给用户带来一种全新的视觉体验。

本实用新型提供了一种投影触摸系统，包括：控制主机，用于根据对触摸板上的显示画面进行触摸的位置来执行相应操作，并生成与操作结果相对应的显示画面；投影仪，将所述显示画面投影到触摸板上；和触摸板，显示所述显示画面，并接收对触摸板上所述显示画面进行的所述触摸。

本实用新型解决了使用一般电表显示屏幕和字体偏小，显示容量有限的局限，也避免了使用机械开关按键所带来的操作界面单一，无法胜任复杂的菜单式人机交互界面的缺点。

本实用新型利用了投影触摸技术，把显示设备（投影仪）和触摸玻璃分开，使投影仪安装在较为安全可靠的地方，有效保障了显示设备的可靠性，免其受雨水、阳光、何外力冲击的影响。与液晶显示触摸屏相比，本实用新型提高了设备的安全性和可靠性。由于我们可以把触摸玻璃安装在可以活动的门上，节约了机柜安装空间，同时投影触摸的视觉效果给用户带来一种全新的视觉触感体验。

附图说明

通过结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，本实用新型的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：

图1示出了背投式投影触摸系统；

图2示出了正投式投影触摸系统；

图3示出了根据本实用新型第一实施例的投影式人机界面触摸系统的实现框图；

图4示出了根据本实用新型第二实施例的投影式人机界面触摸系统的实现框图。

具体实施方式

下面将参照示出本实用新型实施例的附图充分描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而并不意图限制本实用新型。这里使用的单数形式“一”、“一个”和“那（这个）”也意图包含复数形式，除非上下文中明确地指出不包含。应当理解，术语“包括”当用在本说明书中时指示所述特征、整数、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

除非另有定义，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本实用新型所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

本实用新型利用电气盘柜的前门作为显示和触摸的载体。当盘柜前门是透明材料时，可以采用背投影触摸法或者前投影触摸法来实现人机互动，当盘柜前门是非透明的材料时，可以采用前投影触摸法来实现人机互动。但本领域技术人员应该理解，根据本实用新型的投影触摸法实现的人机互动界面也可应用于除电气控制柜之外的其他应用。

图1示出了背投式投影触摸系统。

本实用新型的背投式投影触摸具体应用架构如下图1所示。图1左侧示出了控制柜门的正面立体图。如图1所示，盘柜前门是透明玻璃，在盘柜内的顶部装有一台投影仪，它可把显示画面投影到盘柜门上。在画面投影区装贴有透明触摸屏（触摸玻璃），可以感应人手触碰在屏上的位置。图1右侧示出了左侧立体图的原理示意图。如图1右侧所示，在盘柜中安装有人机界面控制主机101，盘柜内顶部上的投影仪102和柜门上的触摸屏103都与人机界面控制主机101相连。

图1所示背投式投影触摸系统的工作过程如下：人机界面控制主机101把系统显示画面通过投影仪102投射到触摸玻璃103上，显示画面含有控制系统数据信息和操作提示，如图标按钮、文字输入框等，当用户触摸这些按钮或文字输入框时，触摸玻璃把人手触摸位置坐标数据传送给人机界面控制主机101，控制主机101通过计算判断哪个图标按钮被触碰，从而执行相应的操作或切换显示画面等。

图1所示结构是投影仪安装在盘柜的里面的应用场景，显示画面投影在门的背面，操作人员在门的正面进行观察和操作，我们把这种方法称为背投法，一般适用于玻璃门盘柜。

此外，我们还可以把投影仪安装在盘柜外面的门框上，显示画面由外向着门的正面投射，操作人员和投影仪都在门的正面，我们把这种方法称为正投法，如图2所示。一般正投法适用于不透明的盘柜门等。当然，根据实际需要，也可以将正投法应用于透明的盘柜门。

图2示出了正投式投影触摸系统。图2左侧示出了盘柜门的正面立体图。如图2所示，盘柜前门是非透明材料，在盘柜外面的门框上装有一台投影仪，它可把显示画面投影到盘柜门上。在画面投影区装贴有透明触摸屏（触摸玻璃），可以感应人手触碰在屏上的位置。图2右侧示出了左侧立体图的原理示意图。如图2右侧所示，在盘柜中安装有人机界面控制主机，盘柜门框上的投影仪和柜门上的触摸屏都与人机界面控制主机相连。图2所示正投式投影触摸界面的工作过程与图1中的背投式投影触摸界面的工作过程相同，在此不再赘述。

实现投影触摸的技术方案有两种方式：第一种是投影仪加触摸感应玻璃；第二种是投影仪加普通玻璃。

图3示出了根据本实用新型第一实施例的投影式人机界面触摸系统的实现框图。如图3所示，系统300包括人机界面主板3001、VGA转换板3002、投影仪3003、触摸感应玻璃3004和触摸感应控制器3005。

人机界面主板3001通过MCU（Microcontroller Unit，微控制器）的GPIO口（General-Purpose IO ports，通用IO口）把要显示的图形传送给VGA（VideoGraphics Array,视频图形阵列）转换板3002；VGA转换板3002将显示图形转换成VGA图形格式，并把转换后的显示图形通过VGA接口传送给投影仪3003；投影仪3003把来自VGA转换板3002的图像投射到触摸感应玻璃3004上；触摸感应玻璃3004根据对其的触摸生成触摸信号，并把触摸信号传送到触摸感应控制器3005；触摸感应控制器3005计算触摸信号，并把它转化成X、Y位置坐标，并通过RS232接口将位置坐标传送给人机界面主板3001的MCU；MCU判断触摸坐标所对应的图形区域的菜单功能以执行相应的操作，并更改投影显示的内容，从而实现投影触摸功能。

本实施例中所提到的触摸感应玻璃可以是以下技术的任何一种：电阻式触摸传感器、电容式触摸传感器、表面声波传感器、以及红外触摸框传感器。

投影触摸的第二种实现方案是投影仪加普通玻璃。图4示出了根据本实用新型第二实施例的投影式人机界面触摸系统的实现框图。系统400包括人机界面主板4001、VGA转换板4002、投影仪4003、投影玻璃4004、红外摄像仪4005和图像分析仪4006。

人机界面主板4001通过MCU的GPIO口把要显示的图形传送给VGA转换板4002；VGA转换板4002将显示图形转换成VGA图形格式，并把转换后的显示图形通过VGA接口传送给投影仪4003；投影仪4003把图像投射到玻璃4004上（雾面玻璃）；当玻璃4004被触摸时，红外摄像仪4005把触摸图像传送图像分析仪4006；图像分析仪4006计算出触摸位置的X、Y坐标，并通过RS232接口将触摸位置坐标传送给人机界面主板4001的MCU；MCU判断触摸位置坐标所对应的图形区域的菜单功能以执行相应的操作，并更改投影显示的内容，从而实现投影触摸功能。

根据本实用新型的第二实施例，可以用红外摄像仪4005探测人手触摸时的指纹，然后用图像分析仪4006识别操作者的指纹。通过指纹识别功能我们可以保护一些重要的按键操作，提高系统运行的安全性。例如，对于一些重要的操作，需要指定的操作人员才有操作权限。如，当进行断开某些重要的配电网络，如医院手术室、数据中心等，的操作时，需要指定的操作人员才能进行该操作。因此，如果采用指纹识别方法，可大大提高系统操作的安全性。

图3和图4中RS485接口用以接收或发送现场总线Modbus的数据，实现人机界面主机与其他设备的通信联络。也可以用其它通讯方式，如以太网，以及蓝牙、Zig Bee等无线数据通讯。

本实用新型可以作为一种新的人机界面方式与各种电气盘柜配套使用，如配电柜、工业自动化机柜、以及数据中心监控机柜中，可实现大屏幕、大距离人机触摸互动。优选地，根据本实用新型实施例的投影触摸可以与施耐德Prisma iPM系列盘柜配套使用。此为，除了上述列举的盘柜之外，也可以将根据本实用新型实施例的投影触摸系统应用于其他领域。

虽然结合目前被认为是最实际和最优的实施例描述了本实用新型，但本领域技术人员应当理解本实用新型不限于所公开的实施例，相反，本实用新型旨在覆盖所附权利要求的精神和范畴之内包括的各种各样的修改和等价结构。

Claims (11)

1.一种投影触摸系统，其特征在于包括：

控制主机，用于根据对触摸板上的显示画面进行触摸的位置来执行相应操作，并生成与操作结果相对应的显示画面；

投影仪，将所述显示画面投影到触摸板上；和

触摸板，显示所述显示画面，并接收对触摸板上所述显示画面进行的所述触摸。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于显示画面包含控制系统数据信息和操作提示。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于还包括：

视频图形阵列VGA转换器，用于将来自控制主机的显示画面转换成VGA显示画面，并将其传送给所述投影仪。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于还包括：

处理单元，用于生成所述触摸在触摸板上的位置坐标，并将所述位置坐标传送到控制主机。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述触摸板包括触摸感应玻璃，用于根据所述触摸生成触摸信号；

所述处理单元包括触摸感应控制器，用于根据所述触摸信号计算所述触摸的所述位置坐标。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述触摸板包括普通玻璃；

所述处理单元包括：红外摄像仪，用于拍摄所述触摸在所述触摸板上的位置以生成位置图像；和图像分析仪，根据所述位置图像计算所述触摸在触摸板上的所述位置坐标。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述触摸为人手时，所述红外摄像仪拍摄人手触摸时的指纹以生成指纹图像；所述图像分析仪识别所述指纹图像以确定该触摸的操作权限。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述触摸板安装在机柜前门表面；所述投影仪安装在所述机柜内的顶部，用于将所述显示画面投影到所述机柜前门的背面上。 

9.如权利要求5或7所述的系统，其特征在于，所述触摸板安装在机柜前门表面；所述投影仪安装在所述机柜外面的门框上，用于将所述显示画面投影到所述触摸板上。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制主机还包括：

微控制器MCU，用于通过通用输入输出口将所述显示画面传送给VGA转换器，并判断与所述位置坐标相对应的菜单功能以执行相应操作；

RS232接口，用于从所述处理单元接收所述位置坐标；和

RS485接口，用于接收或发送现场总线的数据。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制主机还包括：

微控制器MCU，用于通过通用输入输出口将所述显示画面传送给VGA转换器，并判断与所述位置坐标相对应的菜单功能以执行相应操作；

RS232接口，用于从所述处理单元接收所述位置坐标；和

RS485接口，用于接收或发送现场总线的数据。 

Images