CN210466104U - 一种智能近视防控仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种有效的预防近视，矫正姿势、养成良好用眼习惯的一种智能近视防控仪，包括可戴在头上的壳体，所述壳体上设置有开关、指示灯；其特征在于，所述壳体上还设置有测距模块，用于监测用眼时眼睛与被视物体的距离；主电路板模块，集成了单片机、控制开关；供电模块，用于整体供电；角度传感器，用于监测用眼时头部和身体的姿势和方向；视线遮挡模块，设置有可移动的遮挡片，用于使用者严重不规范用眼时自动挡住其视线，强制矫正。采用本实用新型的技术方案，可更为有效降低视觉疲劳发生，使用者可以一直保持安全的用眼距离以及正确的用眼姿势，智能化程度高。

Description

一种智能近视防控仪

技术领域

本实用新型涉及近视防控技术领域，尤其是一种智能近视防控仪及其控制方法。

背景技术

综合当前的实际情况和众多的专家学者对此进行研究和分析，造成孩子近视的主要原因有以下两方面：一是眼睛距离书本、电子产品(目标物)太近加上长时间的用眼。二是读写时或其它用眼场景姿势不正确。孩子患上近视，直接治疗的效果并不十分有效，目前的近视治疗后续并发症的比例很高。所以预防近视远比治疗近视更重要。

市场上的防近视产品主要以下几类：1.“防近视蓝光眼镜”，2.“防近视台灯”，3.“防近视支架、桌椅”，4.“防近视笔”，5.各类保健品，保健眼药水等。以上产品都有其各自的缺点，例如

1.“防近视蓝光眼镜”：其理论是认为近视是由于手机等数码产品或其它方式产生的蓝光对眼睛造成伤害而导致近视。这类眼镜主要通过对镜片的处理来过滤芯掉光线中的蓝光。严重缺点:a.这类产品的玻璃片因为镀过各种膜或其它原因，所以存在畸变率以及透光度的问题，使用后会造成眼睛的疲劳，对眼睛造成二次伤害，极有可能会加深近视。而且大部分资料显示蓝光并不是形成近视的主要原因。缺点非常明显，并没有达到预防近视的目标。b.本意是要预防近视无需戴眼镜，结果该类产品却提前给使用者戴上眼镜，这是一个矛盾的做法，严重的悖论。

2.“防近视台灯”，它通过光感应来调整光线的亮和暗，光亮程度是影响健康用眼的原因之一，同时它也有距离感应，提醒使用者保持正确的距离，这些功能有达到一些预防近视的目的。缺点：a.它是通过声音来发出警示，这对于小孩子而言，效果不好，因为孩子自率性差，对声音的警示往往会忽略。b.携带不便及使用场景单一，只有在有电的地方使用。c.声音提醒，噪音会影响到其他人。现在大部分家庭条件好，光线的选择都符合用眼要求。综上所述，此类产品对于预防近视的效果也并不明显。

3.“防近视支架、桌椅”，通过一个支架顶住下巴或其它方式约束孩子的身体，不让身体前倾，从让孩子在课桌上读写时眼睛与书本保持距离，此类产品能达到一些近视预防的目的。缺点：a.使用不够友好，孩子会产生强烈的抵触心理，严重影响读书写字的状态。b.占用空间。c.携带不便，使用繁琐。d.使用场景单一，不能全方位的预防。e.使用者是儿童，好动，容易磕碰。f.不能自动化，操作复杂。

4.“防近视笔”，它通过感应使用者的距离，伸缩笔芯，强迫使用者保持规定的距离才能使用。缺点：a.功能单一，只有写字的时候才能预防，其它用眼场景无法预防。

5.各类保健品，保健眼药水：缺点：a.并没有明显或确凿的证据或者研究表明对近视的预防有效果，使用者需要承担比较大的健康风险。

实用新型内容

本实用新型所述为一种有效的预防近视，矫正姿势、养成良好用眼习惯的智能近视防控仪。采用本实用新型的技术方案，可更为有效降低视觉疲劳发生，使用者可以一直保持安全的用眼距离以及正确的用眼姿势，智能化程度高。

本实用新型通过以下技术方案来实现：一种智能近视防控仪，包括可戴在头上的壳体，所述壳体上设置有开关、指示灯；其特征在于，所述壳体上还设置有测距模块，用于监测用眼时眼睛与被视物体的距离；主电路板模块，集成了单片机、控制开关；供电模块，用于整体供电；角度传感器，用于监测用眼时头部和身体的姿势和方向；视线遮挡模块，设置有可移动的遮挡片，用于使用者严重不规范用眼时自动挡住其视线，强制矫正。

所述按摩功能模块，包含震动马达和/或保健磁铁，用于眼睛疲劳时实现按摩缓解疲劳。

所述视线遮挡模块包括固定在壳体上的转轴，所述视线遮挡模块还设置有依次连接的电机及涡杆，所述转轴上设置有固定的齿轮，同时转轴上设置有阻离弹簧，所述遮挡片轴接在转轴上，所述涡杆与齿轮在轴向上垂直并啮合，所述电机接收单片机的指令控制转动。

所述视线遮挡模块包含第一电磁铁和第二电磁铁，所述两个电磁铁轴向垂直，所示第一电磁铁固定在壳体内的上端一侧，两个遮挡片设置在第二电磁铁的两端，所述两个遮挡片分别通过弹簧连接柱轴接在壳体内侧壁上，在两个遮挡片的顶端各设置有紧贴第二电磁铁顶出端的凸起；在紧贴第二电磁铁的方向上设置有弹簧片，所述弹簧片沿着第二电磁铁的顶出段设置有卡位，所述第一电磁铁的顶出端垂直弹簧片的上部。

所述视线遮挡模块包括在壳体内垂直方向设置的步进直线电机，步进直线电机中间位置设置有螺杆；穿过螺杆设置有螺母，在所述螺母的两侧设置有凸片，在凸片上设置有螺孔，所述两个遮挡片分别通过连接螺钉固定在凸片上。

所述震动马达外边包裹有一层减震硅胶，所述步进直线电机上设置有减震硅胶。

所述壳体分为前壳和后壳，所述壳体连接二条背带，一条背带搭在头部上方，另一条背带连接壳体的后侧；所述壳体内侧还设置有红外自动关机模块，感应头部佩戴情况，并传输命令给控制开关。

一种智能近视防控仪的操作方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

A、通过背带将智能近视防控仪佩戴在头上，按开关按钮开机，指示灯亮灯，电源接通，单片机开始工作，红外自动关机模块和测距模块进入待机工作状态；当智能近视防控仪从头上摘下时，红外自动关机模块检测不到头部的障碍，程序设定关机，智能近视防控仪自动进入关机状态。

B、在完成步骤A后，智能近视防控仪正常工作的同时，测距模块会不停地发出光脉冲，用于测量眼睛与被视目标的距离；

C、在完成步骤A后，智能近视防控仪正常工作的同时，在红外自动关机模块检测到符合程序设定，智能近视防控仪正常工作的同时，角度传感器亦在不停地检测使用者身体的角度。

D、在开机状态中，长按开关按钮智能近视防控仪会进入按摩模式，单片机给震动马达发出指令，震动马达会按照程序的设定值震动，进入按摩模式。

所述步骤B中，(a)当测距模块测得的距离少于程序设定的值，震动马达会运行，震动提醒使用者距离太近，必须做出纠正；使用者如果恢复正确的用眼距离，震动马达的会停止提醒。

(b)震动提醒保持3秒钟后，如果使用者的距离还是少于设定值，电机会运行；电机带动涡杆和齿轮一起传动，连接在齿轮上的视线遮挡片下降，挡住使用者的眼睛，强制让使用者不得不拉开与目标的距离。

(c)当使用者与目标的距离拉开超过程序的设定，视线遮挡片会上升，使用者可以正常学习。

所述步骤C中，(a)当角度传感器检测到使用者的角度超过程序的设定值，震动马达会运行，震动提醒使用者姿势不正确，必须做出改进；使用者如果恢复正确的角度，震动马达的会停止提醒。

(b)震动提醒保持3秒钟后，如果使用者的姿势还没有纠正，电机会运行，电机带动涡杆和齿轮一起传动，连接在齿轮上的视线遮挡片下降，挡住使用者的眼睛，迫使使用者不得不保持正确的姿势。

(c)当使用者姿势正确后，视线遮挡片会上升，使用者可以正常学习。

本实用新型具有以下功能及优点：a.使用者不用透过镜片来实现用眼，所以不会对眼睛造成二次伤害。b.距离监测，让使用者的眼睛与目标保持安全的用眼距离。c.360度的角度感应，可以矫正使用者的姿势，孩子各种歪七扭八的姿势得到改善。d.静音提醒，无噪音不会影响到他人，在课堂上和图书馆也能使用。e.可随身携带，满足各种场景的使用需求。f.矫正先是通过震动友情提醒，对忽略震动提醒的使用者才会进一步的遮挡其眼睛视线，有良好的人机交互性。g.使用场景多，看书、写字、画图、用电脑、拼图、下棋、玩电子设备(手机、平板电脑、游戏机)时进行佩戴，可起到预防近视、矫正不正确姿势、按摩缓解疲劳。h.只要短期的佩带(三到五个月)，就可以养成一个良好的用眼习惯，好习惯的养成，终身受益，可以大大地降低近视的罹患率。达到预防近视的目的。

附图说明

图1为本实用新型方案一的爆炸图；

图2为本实用新型方案一视线遮挡模块的结构示意图；

图3为本实用新型方案一视线遮挡模块转轴结构功能示意图；

图4为本实用新型方案二的结构示意图；

图5为本实用新型方案二视线遮挡模块的结构示意图；

图6为本实用新型方案三的结构示意图；

图7为本实用新型方案三视线遮挡模块的结构示意图；

图8为本实用新型方案皮带连接结构放大示意图；

1-视线遮挡片，2-前壳，3-开关，4-测距模块，5-背带，6-LED指示灯，7-后壳，8-电机，9-涡杆，10-齿轮，11-转轴，12-锂电池，，13-副电路板，14-震动马达，15-主电路板，16-红外自动关机模块，17-角度传感器，18-保健磁石，19-充电接口，20-单片机，21-保健按摩球，22-弹簧，23-金属垫片，24-卡簧，25-减震硅胶，29-轴固定孔，35-电磁铁，36-电磁铁，37-弹簧片，38-扭簧，39-卡位，40-凸起，41-弹簧连接柱，50-步进直线电机，51-螺母，52-螺丝孔，53-螺杆，54-支架，55-连接螺钉。

具体实施方式

以下结合具体的附图来对本实用新型进行进一步说明，值得注意的是，不对本实用新型造成限定。

图1为本实用新型方案一的爆炸图，图8为本实用新型方案皮带连接结构示意放大图；如图1和图8所示，一种智能近视防控仪，包括可戴在头上的壳体，所述壳体又分为前壳2和后壳7，背带5缠绕在前壳2和后壳7的尾端，通过螺丝固定前壳2和后壳7，夹紧背带5，这样的设计既可以调节长短，又不需要增加额外的卡扣来固定背带5，使用者只需要在第一次使用时，调整背带5的长短即可，后继不需要重复调整。使用者只需象戴帽子一样戴在头上，智能近视防控仪的重量主要是均匀的分布在头顶位置。这种设计不会让使用者有压迫感，保证了配戴的舒适性。

在壳体内设置的主电路板15上集成了单片机20、充电接口19、开关3、LED指示灯6；在后壳7内侧设置有红外自动关机模块16；壳体内设置有用于整体供电的锂电池12；角度传感器17设置在侧面壳体内，用于监测用眼时头部和身体的姿势和方向；所述壳体的前端还设置有测距模块4，用于监测用眼时眼睛与被视物体的距离，通过副电路板13控制并电连接锂电池12。

视线遮挡模块设置在前端的壳体内，视线遮挡模块设置有可移动的遮挡片1，用于使用者严重不规范用眼时自动挡住其视线，强制矫正。具体见图1、图2、图3所示，电机8固定在壳体内侧壁上，减速电机8底端固定连接涡杆9，转轴11固定在壳体上的轴固定孔29上，所述转轴11上还设置有同轴的固定齿轮10，同时在齿轮10一侧的转轴11上套设有阻离弹簧22和遮挡片1，卡簧24分别设置在转轴的两端，防止遮挡片1和阻离弹簧脱落；所述涡杆9与齿轮10在轴向上垂直并啮合，所述电机8接收单片机20的指令控制转动，电机8电连接锂电池12。

图4为本实用新型方案二的结构示意图，图5为本实用新型方案二视线遮挡模块的结构示意图；如图4和图5所示，视线遮挡模块包括设置在壳体内侧，相互垂直设置的电磁铁35和电磁铁36，以及弹簧片37和扭簧38；弹簧片37上设置有卡位39，所述电磁铁36固定在前壳体内的上端一侧，弹簧片37底端与电磁铁35底端焊接连在一起，弹簧片37的顶端紧贴设置在电磁铁36的前端，当电磁铁36通电后，前端的导柱会顶出；电磁铁35相对于电磁铁36竖直放置在电磁铁36的下方，所述两个遮挡片1设置在电磁铁35的两端，分别通过弹簧连接柱41轴接在壳体内侧壁上，同时扭簧38套在弹簧连接柱41上，扭簧38一端固定在前壳2，另一端挂在视线遮挡片1的连接臂上，给与其扭弹力；在两个遮挡片1的顶端各设置有凸起40；两个凸起40设置在电磁铁35的顶出端，当电磁铁35通电后，将凸起40向上顶出，正好卡在卡位39上，这时遮挡片1就会沿着弹簧连接柱41旋转向下挡住视线；当电磁铁36通电后，电磁铁36前端会顶出弹簧片37，使得卡位39脱离两个凸起40，在扭簧38的回弹作用下，遮挡片1就会向上转动，恢复到原始状态。本方案中所述电磁铁35和电磁铁36为5V直流推拉式电磁铁；

图6为本实用新型方案三的结构示意图，图7为本实用新型方案三视线遮挡模块的结构示意图；如图，在壳体内设置有步进直线电机50，步进直线电机50底端外壳与支架54焊接连接，支架54中间位置的竖直方向设置有螺杆53；螺杆53与步进直线电机50的中轴连接；螺母51旋接在螺杆53上，电机50转动时，螺母51通过螺纹旋转可以上下移动；支架54后端与前壳2通过电机组件安装螺丝孔52固定住；螺母51的两侧设置有凸台，在凸台上设置有螺孔，所述两个遮挡片1分别通过连接螺钉55固定在凸片上，连接成一个整体；步进直线电机50电连接锂电池12和单片机20。当单片机识别到智能近视防控仪使用不规范时，步进直线电机50启动并将遮挡片1向下运送，强制遮挡住使用者的眼睛。

在以上三个方案中，均可以设置按摩功能模块，包含震动马达14和/或保健磁铁18，用于眼睛疲劳时实现按摩缓解疲劳。所述震动马达外边包裹有一层静音减震硅胶25。在电机8外边也可以包裹有一层静音减震硅胶25，这样电机8和震动马达14在工作的时候，不会发出噪音。在教室或图书馆等需要安静的场所，不会打扰到别人。同时振动马达14还可以起到此时，所述电机外侧包裹有一层静音减震硅胶；当使用者处于不正确的用眼状态时，振动马达14此时可以起到振动提醒的功能，当振动提醒还不起作用的时候，通过视线遮挡片1的上升下降，强制遮挡，这时使用者不得不保持正确的姿势；这两种纠正使用者姿势的方式对使用者产生友好的或者强制性的提醒，做到只提醒不发声音，有助于使用者保持良好的用眼习惯。智能近视防控仪的后壳附着有一层软材质，佩戴的时候跟额头接触没有压迫感，非常的舒适。

以上方案中所述壳体连接二条背带，一条背带搭在头部上方，另一条背带连接壳体的后侧；所述红外感应芯片设置在壳体内侧，感应头部佩戴情况，并传输命令给控制开关。

整个智能近视防控仪的使用说明如下：

(1)通过智能近视防控仪附带的充电接口19给智能近视防控仪充电，充电中和充完电后，智能近视防控仪设定LED指示灯6闪烁和熄灭来表示充电中和充满的状态。

(2)智能近视防控仪通过皮质背带5佩戴在头上，按开关3开机，LED指示灯6亮灯，电源接通，单片机20开始工作，红外自动关机模块16和测距模块4进入待机工作状态。

(3)智能近视防控仪带头上开机后，红外自动关机模块16会检测到头部的障碍，保持开机状态正常使用。如果摘下智能近视防控仪，红外自动关机模块16检测不到头部的障碍，根据程序的设定，就会自动关机。基于智能近视防控仪的目标使用者主要为中小学生，通过观察，95％的学生会忘记智能近视防控仪的关机，所以加了自动关机这个人性化的设计，

(4)在方案一中，在红外自动关机模块16检测到符合程序设定，智能近视防控仪正常工作的同时，测距模块4会不停地发出光脉冲，用于测量眼睛与被视目标的距离。当测得的距离少于程序设定的值，震动马达14会运行，震动提醒使用者距离太近，必须做出纠正。震动提醒保持3秒钟后，如果使用者的距离还是少于设定值，电机8会运行。电机8带动涡杆9和齿轮10一起传动，连接在齿轮10上的视线遮挡片1下降，挡住使用者的眼睛，强制让使用者不得不拉开与目标的距离。当使用者与目标的距离拉开超过程序的设定，视线遮挡片1会上升，使用者可以正常学习。上述步骤为循环步骤，不停重复这个流程，使用者眼睛与被视物体始终保持安全距离，以达到本实用新型设计的目标--预防近视(矫正姿势)。

(5)在红外自动关机模块16检测到符合程序设定，智能近视防控仪正常工作的同时，角度传感器17亦在不停地检测使用者身体的角度。当角度传感器17检测到使用者的角度超过程序的设定值，震动马达14会运行，震动提醒使用者姿势不正确，必须做出改进。震动提醒保持3秒钟后，如果使用者的姿势还没有纠正，电机8会运行。电机8带动涡杆9和齿轮10一起传动，连接在齿轮10上的视线遮挡片1下降，挡住使用者的眼睛，迫使使用者不得不保持正确的姿势。当使用者姿势正确后，视线遮挡片1会上升，使用者可以正常学习。不停重复这个流程，使用者必须一直保持正确的姿势，避免了使用者因姿势不正确而引起的近视、颈椎变形、僵硬、疼痛甚至颈椎、肩周炎病变。以达到本实用新型设计的目标--矫正姿势(预防近视)。

(6)上步骤中，震动马达14在震动提醒的3秒钟内，使用者如果恢复正确的用眼距离(正确的姿势)，震动马达14的会停止提醒，视线遮挡片1也不会下降，智能近视防控仪自动进入下一个的检测流程。此作为本实用新型的一项人性化设计，考虑到人都不喜欢强制的干扰，所以本智能近视防控仪的设计体现在人机交互性，即：先是通过震动马达14震动，友情地提醒使用者的用眼不规范，一般此时自率性较好的使用者就会恢复正确的用眼状态，避免视线遮挡片1强制遮挡眼睛。提高了人机交互性。

(7)在开机状态中，长按开关3智能近视防控仪会进入按摩模式。单片机20给震动马达14发出指令，震动马达14会按照程序的设定值震动工作，进入按摩模式。此时使用者可以闭上眼睛，放松休息，体验按摩带来的舒适感。程序设定了相应的按摩时间。时间到达，智能近视防控仪自动进入到待机状态。

(8)在方案二中，视线遮挡片1的运动是由方案2的视线遮挡模块控制；，视线遮挡片1由电磁铁控制这样的设计成本低，运动稳定；

(9)方案三中，视线遮挡片1由步进直线电机50控制上升或下降，这样上升下降的过程中，可以做到精准的控制。虽然是强制的挡住眼睛，但上升下降的过程中设计的比较缓慢，使用者的感觉会更加友好。

(10)本实用新型的智能近视防控仪带有保健磁石18，与震动马达14同时使用，众多资料和论文表明，磁石对人体保健有一定的效果。在按摩的同时享受磁疗保健，起到放松缓解疲劳之功效。

本实用新型的一种智能近视防控仪不会发出提示音，通过视线遮挡片的上升或下降，改变对使用者产生强制性的提醒，有助于使用者保持良好的用眼习惯。

智能近视防控仪的后壳附着有一层软材质，佩戴的时候跟额头接触没有压迫感，非常的舒适。智能近视防控仪的背带采用的是二条皮质背带，有一条皮带搭在头部上方，这样智能近视防控仪戴头上就不会掉下来，背带也不需要紧力的束住头部，不用每次使用的时候调整背带的长短，就像戴太阳帽一样的简单方便，保证了佩戴的舒适性。本实用新型的一种智能近视防控仪通过编程控制单片机微处理器运算，并执行发出相应的指令，全程都不需要人工干涉，达到智能化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能近视防控仪，包括可戴在头上的壳体，所述壳体上设置有开关、指示灯；其特征在于，所述壳体上还设置有：

测距模块，用于监测用眼时眼睛与被视物体的距离；

主电路板模块，包括单片机和控制开关；

供电模块，用于整体供电；

角度传感器，用于监测用眼时头部和身体的姿势和方向；

视线遮挡模块，设置有可移动的遮挡片，用于使用者严重不规范用眼时自动挡住其视线。

2.根据权利要求1所述一种智能近视防控仪，其特征在于：还包括按摩功能模块，所述按摩功能模块，包含震动马达和/或保健磁铁，用于眼睛疲劳时实现按摩缓解疲劳。

3.根据权利要求2所述一种智能近视防控仪，其特征在于：所述视线遮挡模块包括固定在壳体上的转轴，所述视线遮挡模块还设置有固定在客体上的电机及涡杆，所述转轴上设置有固定的齿轮，同时转轴上设置有阻离弹簧，所述遮挡片轴接在转轴上，所述涡杆与齿轮在轴向上垂直并啮合，所述电机接收单片机的指令控制转动。

4.根据权利要求2所述一种智能近视防控仪，其特征在于：所述视线遮挡模块包含推拉式的第一电磁铁和第二电磁铁，所述两个电磁铁轴向垂直，所示第一电磁铁固定在壳体内的上端一侧，两个遮挡片设置在第二电磁铁的两端，所述两个遮挡片分别通过弹簧连接柱轴接在壳体内侧壁上，在两个遮挡片的顶端各设置有紧贴第二电磁铁前端的凸起；在紧贴第二电磁铁的轴向上设置有弹簧片，所述弹簧片沿着第二电磁铁的前端位置设置有卡位，所述第一电磁铁的前端紧贴弹簧片的上部。

5.根据权利要求2所述一种智能近视防控仪，其特征在于：所述视线遮挡模块包括在壳体内垂直方向设置的步进直线电机，步进直线电机中间位置设置有螺杆；穿过螺杆设置有螺母，在所述螺母的两侧设置有凸片，在凸片上设置有螺孔，所述两个遮挡片分别通过连接螺钉固定在凸片上。

6.根据权利要求5所述一种智能近视防控仪，其特征在于：所述震动马达外边包裹有一层减震硅胶，所述步进直线电机上设置有减震硅胶。

7.根据权利要求2至6之一所述一种智能近视防控仪，其特征在于：所述壳体分为前壳和后壳，所述壳体连接两条背带，一条背带搭在头部上方，另一条背带连接壳体的后侧；所述壳体内侧还设置有红外自动关机模块，感应头部佩戴情况，并传输命令给控制开关。

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