CN209893018U - 一种智能随动调节显示器支架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能随动调节显示器支架，属于智能办公领域。包括固定装置驱动装置、摄像头及姿态传感器和控制器。采用纯闭环设计，其中主控制处理器使用微型PC机控制。在使用者使用显示器之前，将自己的使用姿势调整到一个正确、健康和舒适的位置，位于显示器前端的摄像头对人眼瞳孔进行扫描和学习，在使用者使用电脑时，摄像头实时扫描瞳孔视线方位，当视线方位与处理器学习的位置超过一定范围偏差时，控制器便会控制六自由度机械支架调节显示器位置达到通过学习得到的标准位置，进而达到显示器始终保持在适宜使用者观看的角度和距离，无需手动调节，保护视力及颈椎健康。
Description
技术领域
本实用新型属于智能办公领域，具体涉及一种智能随动调节显示器支架。
背景技术
随着科学技术的发展，人们使用电脑的时间越来越多，而使用者与显示器位置不当往往会对视力，颈部，背部以及腰部造成极大损伤。但当使用者长时间使用电脑时，不免颈部、背部、腰部会疲劳，使用者不知觉就会出现坐姿不当的情况。这时如果不及时调整自己坐姿或者调整显示屏位置，使用者长时间保持这种状态对身体会有极大的损伤，由此可见，这是一个值得期待解决的问题。
一般的显示器支架通常包括有与显示装置背面连接的安装面板及与安装面板相固定的支架，往往通过手动调节人工手动旋转调节显示器的角度，以调节显示器位置及角度。但是由于在实际使用中经常需要变换方向和角度让使用者感到舒适，手动调节非常不方便。
发明内容
本实用新型的目的在于提供更加精确定位显示器位置的一种智能随动调节显示器支架。
本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：
一种智能随动调节显示器支架，包括用以固定显示器的显示器固定卡槽、固定在显示器固定卡槽后侧的固定座、与固定座活动连接的第一支撑臂、与第一支撑臂活动连接的第二支撑臂、与第二支撑臂活动连接的第三支撑臂、与第三支撑臂活动连接的主支撑臂、与主支撑臂固定连接的支持底座、固定在固定座与第一支撑臂连接处并且带动固定座前后上下移动的第一驱动装置、固定在第一支撑臂与第二支撑臂连接处并且带动第一支撑臂前后上下移动的第二驱动装置、固定在第二支撑臂与第三支撑臂并且带动第二支撑臂上下移动的第三驱动装置、固定在第三支撑臂与主支撑臂并且带动第三支撑臂左右移动的第四驱动装置、摄像头及物理传感器和控制器。
作为本实用新型的进一步改进：所述第一驱动装置蜗轮蜗杆减速电机，所述第一驱动装置的输出轴上固定有第一齿轮，所述一号连接卡槽设有左右贯穿以与第一齿轮相配合的第一齿轮轴孔。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一驱动装置内置在所述第一支撑臂末端，所述第一旋转支撑臂末端设有供所述第一驱动装置的输出轴穿过的一号穿孔。
作为本实用新型的进一步改进，所述一号穿孔内固定有输出轴承。
作为本实用新型的进一步改进，所述第二驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第二驱动装置的输出轴上固定有第二齿轮。
作为本实用新型的进一步改进，所述二号结合部设有供所述第二驱动装置的输出轴穿过的二号穿孔，所述二号穿孔内固定有输出轴承。
作为本实用新型的进一步改进，所述第三驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第三驱动装置的输出轴上固定有第三齿轮，所述第二支撑臂设有朝第三支撑臂方向延伸的三号连接部。
作为本实用新型的进一步改进，所述三号连接部设有连接齿轮以与第三齿轮相配合的三号传动齿轮。
作为本实用新型的进一步改进，所述三号结合部设有供所述第三驱动装置的输出轴穿过的三号穿孔，所述三号穿孔内固定有输出轴承。
作为本实用新型的进一步改进，所述第四驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第四驱动装置的输出轴上固定有第四齿轮，所述第三支撑臂设有朝所述主支撑臂突出的连接卡槽，所述卡槽内设有与所述第四齿轮啮合的齿条。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型显示器支架通过控制器与摄像头组成瞳孔识别系统，并采用控制器控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置实现固定座，第一支撑臂，第二支撑臂，第三支撑臂和主支撑臂自动随着瞳孔视觉旋转定位。由此可实现通过捕捉人眼瞳孔所视方向，并自动调节显示器位置，无需人为手动调节显示器位置，并且让显示器与使用者人眼始终保持正确位置。并且本实用新型采用瞳孔扫描的机械视觉，从而更加精确定位显示器位置。
附图说明
图1为智能随动调节显示器支架的立体图；
图2为智能随动调节显示器支架的侧视图；
图3为智能随动调节显示器支架的主视图；
图4为智能随动调节显示器支架的后视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
实施例一：
一种智能随动调节显示器支架，所述智能随动调节显示器支架设置有：
固定显示器的显示器固定卡槽、固定在显示器固定卡槽后侧的固定座、与固定座活动连接的第一支撑臂、与第一支撑臂活动连接的第二支撑臂、与第二支撑臂活动连接的第三支撑臂、与第三支撑臂活动连接的主支撑臂、与主支撑臂固定连接的支持底座、固定在固定座与第一支撑臂连接处并且带动固定座前后上下移动的第一驱动装置、固定在第一支撑臂与第二支撑臂连接处并且带动第一支撑臂前后上下移动的第二驱动装置、固定在第二支撑臂与第三支撑臂并且带动第二支撑臂上下移动的第三驱动装置、固定在第三支撑臂与主支撑臂并且带动第三支撑臂左右移动的第四驱动装置、摄像头及姿态传感器和控制器，其中：
所述姿态传感装置用于测量所述智能随动调节显示器支架的运动姿态，进而精确调整末端显示器位置及角度。
所述摄像头用于确定使用者人脸位置和捕捉人眼瞳孔所视方位，将信号传递给所述控制器。
所述控制器用于接收所述摄像头采集的人脸位置和瞳孔所视方向信息，并根据信息控制所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置工作。
摄像头采集人眼瞳孔信息。
物理传感器采用陀螺仪加速度传感器，采集支撑臂之间运动信息、撑臂及显示器卡槽的角度姿态和空间位置信息。
所述第一驱动装置蜗轮蜗杆减速电机，所述第一驱动装置的输出轴上固定有第一齿轮，所述固定座设有朝第一支撑臂支出的一号连接卡槽，所述一号连接卡槽设有左右贯穿以与第一齿轮相配合的第一齿轮轴孔。
所述第一驱动装置内置在所述第一支撑臂末端，所述第一旋转支撑臂末端设有供所述第一驱动装置的输出轴穿过的一号穿孔，所述一号穿孔内固定有输出轴承。
所述第二驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第二驱动装置的输出轴上固定有第二齿轮，所述第一支撑臂设有朝第二支撑臂方向延伸的二号连接部，所述二号连接部设有连接齿轮以与第二齿轮相配合的二号传动齿轮。
所述第二支撑臂设有沿二号传动齿轮的轴向设置在二号连接部一侧的二号结合部，所述二号结合部设有供所述第二驱动装置的输出轴穿过的二号穿孔，所述二号穿孔内固定有输出轴承。
所述第三驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第三驱动装置的输出轴上固定有第三齿轮，所述第二支撑臂设有朝第三支撑臂方向延伸的三号连接部，所述三号连接部设有连接齿轮以与第三齿轮相配合的三号传动齿轮。
所述第三支撑臂设有沿三号传动齿轮的轴向设置在三号连接部一侧的三号结合部，所述三号结合部设有供所述第三驱动装置的输出轴穿过的三号穿孔，所述三号穿孔内固定有输出轴承。
所述第四驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第四驱动装置的输出轴上固定有第四齿轮，所述第四驱动装置固接在所述主支撑臂末端。
所述第三支撑臂设有朝所述主支撑臂突出的连接卡槽，所述卡槽内设有与所述第四齿轮啮合的齿条。
所述第一支撑臂、所述第二支撑臂、所述第三支撑臂以及所述主支撑臂都由外部壳体与内部支撑杆组合而成。
实施例二：
传感器应用型号为mpu3050加mma8452的陀螺仪加速度传感器。
摄像头采用型号为ov5647的CCD1/4英寸的摄像头。
控制器采用基于Cortex-M4的32位ARM MCU：Kinetis k60
参阅图1本实用新型一种智能随动调节显示器支架，包括固定显示器的显示器固定卡槽 -15、显示器固定卡槽与固定座的连接装置-14、固定在显示器固定卡槽后侧的固定座-13、与固定座活动连接的第一支撑臂-11、二号连接部-10、二号结合部-9、三号连接部-5、三号结合部-16、与第一支撑臂活动连接的第二支撑臂-7、与第二支撑臂活动连接的第三支撑臂-3、与第三支撑臂活动连接的主支撑臂-2、与主支撑臂固定连接的支持底座-1、固定在固定座与第一支撑臂连接处并且带动固定座前后上下移动的第一驱动装置-12、固定在第一支撑臂与第二支撑臂连接处并且带动第一支撑臂前后上下移动的第二驱动装置-8、固定在第二支撑臂与第三支撑臂并且带动第二支撑臂上下移动的第三驱动装置-6、固定在第三支撑臂与主支撑臂并且带动第三支撑臂左右移动的第四驱动装置-6、摄像头及姿态传感器和控制器。
该控制系统采用纯闭环设计，其中主控制处理器使用微型PC机控制。首先，使用者在使用显示器之前，按下学习开关，并摆好标准正确的使用姿势，这时摄像头将捕捉人面部的特征信息、瞳孔相对位置信息以及身体其他部位相对电脑显示器的相对位置和距离，持续5至 8秒的时间，摄像头采集的图片数据以及相对位置的位置信息数据存储在微型PC机上。
在使用者使用的过程中，摄像头一直实时采集使用者瞳孔图片数据以及相对位置的位置信息数据，并与之前学习得到的瞳孔图片数据以及相对位置的位置信息数据进行比对，设置一个稳定误差范围，若处理器处理信息得到的结果在这个稳定误差范围之中，那么控制器不会做出任何动作。
使用者在使用电脑一段时间后，会出现疲劳的状态。此时，使用者便会调整坐姿进行休息，但是在使用者调整自身的坐姿之后，如果不及时调整自己显示器的位置的话，这时再观看显示器的话，就会是不恰当的坐姿，导致出现视力，脊椎，颈椎等问题，对人身体造成极大伤害。
这是摄像头采集回的图片数据以及相对位置的位置信息数据会与之前学习得到的图片数据以及相对位置的位置信息数据误差非常大，超出稳态误差范围。此时控制器控制第一、第二、第三以及第四驱动装置带动各个支撑杆调整位置，摄像头在控制器调整位置的期间对使用者面部瞳孔信息以及其他身体部位关键信息进行采集，信号传输给控制器，进行图片信息处理。
控制调整过程中，主要使用动态自适应PID进行调整，并用科尔曼滤波进行校正，矫正环节的反馈再发给处理器分析。直到当显示屏的位置达到正常的范围，控制器停止带动第一、第二、第三以及第四驱动装置的运动，达到便重新达到正常位置的目的。
当控制器处于自动模式时，摄像头会自动识别显示器可视区域的人，启动人脸模糊识别系统；如果当前只有一个人,控制器会根据人脸所在的位置控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四启动装置自动调整上下、左右和前后的角度及距离；如果是多人处在显示器的可视区域，根据模糊计算以左右最远的两人来选择中心点并计算需要调整的数据信息，并控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四启动装置自动调整上下、左右和前后的角度及距离，每次当检测到人面部位置有变化时，延时2-3秒进行调整，以防止频繁转动。
在检测过程中，会出现使用者离开座位或者转头取东西，或者低头写字看书等，这时显示屏不可能会随着使用者的移动，这时便利用瞳孔追踪技术来实现当摄像头能看见扫描到瞳孔信息时，才进行为调整，当摄像头扫描到的图片信息种无法捕捉到人眼瞳孔位置，那么便停止不动。
上述过程详述了一种智能随动调节显示器支架的工作原理及机械结构，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的发明目的，只要不背离本实用新型自动调节距离显示器支架的技术原理和发明构思，都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能随动调节显示器支架，其特征在于，所述智能随动调节显示器支架包括：
固定显示器的显示器固定卡槽、固定在显示器固定卡槽后侧的固定座、与固定座活动连接的第一支撑臂、与第一支撑臂活动连接的第二支撑臂、与第二支撑臂活动连接的第三支撑臂、与第三支撑臂活动连接的主支撑臂、与主支撑臂固定连接的支持底座、固定在固定座与第一支撑臂连接处并且带动固定座前后上下移动的第一驱动装置、固定在第一支撑臂与第二支撑臂连接处的第二驱动装置、固定在第二支撑臂与第三支撑臂的第三驱动装置、固定在第三支撑臂与主支撑臂的第四驱动装置、摄像头及姿态传感器和控制器。
2.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：摄像头搭配人眼瞳孔信息采集模块。
3.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：物理传感器采用陀螺仪加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第一驱动装置蜗轮蜗杆减速电机，所述第一驱动装置的输出轴上固定有第一齿轮，所述固定座设有朝第一支撑臂支出的一号连接卡槽，所述一号连接卡槽设有左右贯穿以与第一齿轮相配合的第一齿轮轴孔；
所述第一驱动装置内置在所述第一支撑臂末端，所述第一支撑臂末端设有供所述第一驱动装置的输出轴穿过的一号穿孔，所述一号穿孔内固定有输出轴承。
5.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第二驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第二驱动装置的输出轴上固定有第二齿轮，所述第一支撑臂设有朝第二支撑臂方向延伸的二号连接部，所述二号连接部设有连接齿轮以与第二齿轮相配合的二号传动齿轮。
6.根据权利要求4所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第二支撑臂设有沿二号传动齿轮的轴向设置在二号连接部一侧的二号结合部，所述二号结合部设有供所述第二驱动装置的输出轴穿过的二号穿孔，所述二号穿孔内固定有输出轴承。
7.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第三驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第三驱动装置的输出轴上固定有第三齿轮，所述第二支撑臂设有朝第三支撑臂方向延伸的三号连接部，所述三号连接部设有连接齿轮以与第三齿轮相配合的三号传动齿轮。
8.根据权利要求6所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第三支撑臂设有沿三号传动齿轮的轴向设置在三号连接部一侧的三号结合部，所述三号结合部设有供所述第三驱动装置的输出轴穿过的三号穿孔，所述三号穿孔内固定有输出轴承。
9.根据权利要求1所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第四驱动装置为蜗轮蜗杆减速电机，所述第四驱动装置的输出轴上固定有第四齿轮，所述第四驱动装置固接在所述主支撑臂末端。
10.根据权利要求9所述的智能随动调节显示器支架，其特征在于：所述第三支撑臂设有朝所述主支撑臂突出的连接卡槽，所述卡槽内设有与所述第四齿轮啮合的齿条。
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Cited By (3)
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| CN109882702A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种智能随动调节显示器支架 |
| WO2021248662A1 (zh) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | 苏州展虹英梦智能科技有限公司 | 一种可自动调节视角的电脑用摄像头 |
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