CN211827224U - 基于人机交互的工业触摸一体查询机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及公共多媒体设施技术领域，为了解决人机交互时身高与查询机高度差异大，操作不便的问题，公开了人机交互的工业触摸一体查询机，可实现自动根据人体身高调整查询机的高度。该查询机包括显示面板、连接架、步进电机、丝杆、螺母座、联轴器、编码器、以太网运动控制卡、驱动器。显示面板上设置有红外线探测器、摄像头，红外线探测器用于探测人体存在或移动，摄像头用于人体图像采集，利用图像识别判断人体身高，通过系统自动控制查询机进行高度调节，涉及到了机械运动与自动化控制系统。

Description

基于人机交互的工业触摸一体查询机

技术领域

本实用新型涉及公共多媒体设施技术领域，尤其涉及一种信息查询机。

背景技术

目前，随着信息技术的发展，在公共领域，信息查询机应用范围广，涉及的领域多，信息查询机在人们的日常生活中随处可见，例如：电影院、售楼处、银行、医院、政府、景区、机场和商场等。

面对机器的复杂性和精确性，人机间的矛盾日益突出，人机间的矛盾使人的体力和精神不堪重负，产品设计必须适合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代价而求得最高效率。人体尺度是产品设计的最基本参数之一，它直接决定了设计品的整体尺度以及有关元件的尺度与分布的位置。

因此，人机工程学和人机交互在产品设计中占重要地位，但目前市面上常见的信息查询机，在人机交互方面还不够智能化，设计的目的是为了人，使用户得到完美的用户体验是产品要关注的重点。主要不足有：

信息查询机大都是固定高度的，而人们的身高又存在差异，信息查询机的高度与身高不匹配会造成人机交互时的极大不便，影响用户体验。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型采用了基于人机交互的工业触摸一体查询机，可以实现根据人的不同身高，自动调整查询机的屏幕高度，升降装置是闭环控制，精准控制保障了人机安全，作用自动化调整的补充，显示界面设置手工调节按钮，使用户可以根据自己需要进一步调节，更加个性化。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

基于人机交互的工业触摸一体查询机，作为本实用新型的一个方面，包括显示面板、连接架、运动装置、控制装置。显示面板设置有红外线探测器、摄像头，红外线探测器安装在显示面板上，用于探测人体存在或移动，摄像头安装在显示面板上，用于人体图像采集；连接架连接有显示面板，连接架下方设置有连接部，连接部与运动装置通过螺丝连接，控制装置与运动装置电连接。

作为本实用新型的更进一步的改进，连接架为呈7字型。

作为本实用新型的更进一步的改进，运动装置包括步进电机与螺母座，步进电机用于提供动力源，螺母座与连接部连接。

作为本实用新型的更进一步的改进，控制装置包括以太网运动控制卡和驱动器，以太网运动控制卡通过网线与一体机连接，用于接收一体机控制信息并控制驱动器，驱动器用于控制步进电机，提供相应指令使其运行。

作为本实用新型的更进一步的改进，还包括还包括编码器，编码器安装步进电机后轴上，编码器与驱动器电连接，编码器用于检测步进电机的状态信息并反馈给驱动器，驱动器将信息反馈给以太网运动控制卡。

作为本实用新型的更进一步的改进，还包括导轨，连接架可沿导轨上下滑动。

基于人机交互的工业触摸一体查询机，作为本实用新型的另一个方面，显示面板右侧面还设置有两个物理按键，分别是上升键、下降键，上升键位于下降键上方，上升键用于调节一体机向上运动，下降用于调节一体机向下运动。

采用上述技术方案后，本实用新型提供的基于人机交互的工业触摸一体查询机具有的有益效果是：

1.显示屏高度可上下调节，适用不同人的身高，可实时基于人体身同的自动调整，升降装置是闭环控制，精准控制，人机交互时更加便利。

2.作用自动化调整的补充，显示面板设置有手动调节按钮，使用户可以根据自己需要进一步调节，更加个性化，增强了人机交互时的用户体验。

附图说明

图1为本实用新型查询机的正视图；

图2为本实用新型查询机的右视图；

图3为本实用新型连接架与导轨立体图；

图4为本实用新型丝杆运动装置示意图；

图5为本实用新型闭环控制关系示意图。

图中：基座100；防护体200；丝杆201；螺母座202；联轴器203；步进电机204；编码器205；驱动器206、以太网运动控制卡207；显示面板300；红外探测器301；摄像头302；连接架400；导轨401；导轨401；连接部402；上升键303；下降键304。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参阅图1-5，基于人机交互的工业触摸一体查询机，该查询机包括基座100；防护体200；丝杆201；螺母座202；联轴器203；步进电机204；编码器205；显示面板300；红外探测器301；摄像头302；连接架400；导轨401；连接部402。

基座100是整个设备的支撑基础，基座100内设置有驱动器206、以太网运动控制卡207。

显示面板300内设置有红外探测器301、摄像头302，红外线探测器301用于探测人体存在或移动，摄像头302用于人体图像采集，具体来说，显示面板300表面设有两个孔，分别用来安装红外探头和摄像头镜头，红外探头和摄像头镜头分别与其对应模块电连接。

控制装置包括以太网运动控制卡207和驱动器206。

以太网运动控制卡207通过有线网络与一体机连接，用于接收一体机的控制信息，运动控制卡100通过发送脉冲或模拟量的方式控制驱动器206。

驱动器206与以太网运动控制卡207连接，用于接收控制指令并驱动步进电机204。

运动装置包括丝杆201、螺母座202、联轴器203、步进电机204。

步进电机204的通过安装座安装在基座100上，步进电机204与丝杆201通过联轴器203连接，编码器205与步进电机204连接，电机204用来提供动力源，丝杆201用来将旋转运动转变为螺母座202的往复直线运动。

驱动器206与还与编码器205连接，用于接收编码器205信息，并将信息发给以太网运动控制卡207。

连接架400底部设置有连接部402，连接架400呈7字型。

导轨401通过螺丝安装在基座100上，连接架400可沿导轨401在竖直方向上升降运动，连接架400一端连接显示面板300，一端通过连接部402安装在螺母座202上。

由步进电机204驱动丝杆201运动，丝杆201驱动螺母座202运动，螺母座202运动带动连接架400运动，从而可以调整显示面板300的升降，为了进一步保证升级的精度，本实施丝杆采用C5级，C5代表滚珠丝杆的精度等级，起到了精准调节的有益效果。

防护体200，用于遮住机械运动机构及其它裸露部位，保障人机安全，也使整体看起来更美观。

显示面板300右侧面下方部位还包括两个物理按键，分别是上升键303、下降键304，上升键303位于下降键304上方，上升键303用于调节一体机向上运动，下降键304用于调节一体机向下运动。

工作原理：

当人体接近查询机时，红外探测器301通过红外热成像的方式判断出用户前来，一体机的控制摄像头302启动，摄像头302采集人体图像送入检测系统，系统结合人体轮廓图像识别技术对用户图像进行识别，再根据识别出的人体轮廓来检测出用户的身高值，这是现有技术中人体身高识别的常用方式。

现有红外线探测器技术中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。红外线探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接。

探测装置的检测数据发送给一体机，一体机根据用户身高值确定要升降的高度，使用户能舒适使用。

检测出人体身高之后，一体机据根人体身高值判断出要调整的高度将所要控制的信息发送给以太网运动控制卡207。以太网运动控制卡207是一款多轴伺服/步进运动控制卡，以太网运动控制卡207一个接口通过RJ45接口与电脑相连，RJ45就是通常大家所熟知的连接网线的接口，以太网运动控制卡207另一接口与驱动器206连接，以太网运动控制卡207将控制信号发送给驱动器206，驱动器206是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，步进电机204与驱动器206连接，当驱动器206接收到以太网运动控制卡207的一个脉冲信号，它就驱动步进电机204按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

本实施例采用以太网运动控制卡，相比PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)运动控制卡，降低对PC的要求，不需要PCI插槽；可以选用MINI电脑或ARM工控电脑，有利于降低整体成本；控制器直接做接线板使用，节省空间。

常规的方式是开环控制，如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统成为开环控制系统。其缺点是精度通常较低、无自动纠偏能力，假如发生过载、打滑，无法达到预定目标，因为驱动系统无法得知状态。

开环控制没有编码器，编码器为传感器类的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多的马达控制如伺服马达、BLDC(Brushless Direct Current,无刷直流)伺服马达均需道配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出所以应用范围相当广泛。

编码器配合步进电机使用，按照原理来讲是运动控制卡发送脉冲指令给步进驱动器，驱动器给步进电机提供相应指令使其运行，当编码器检测到步进电机丢步没有到达指定的位置的时候会反馈信号给驱动器再到运动控制卡，运动控制卡按照反馈的信号在发指令给驱动器和步进电机到达指定位置，没有带编码器的步进电机为开环步进电机，在正常情况无过载、过速，加减速程序无问题开环步进电机是不会丢步的，带编码器步进电机主要用于关系到人生安全或重大财产损伤的场合。

为了提高精度，保障人机安全，本实施例采用闭环控制，作为被控的输出量以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。编码器205与步进电机204连接，用于检测步进电机204的旋转方向、步进焦点和转速等信号反馈给驱动器206，再由驱动器206反馈给以太网运动控制卡207。本实施例采用闭环控制的有益效果是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，保障了人机安全。

步时电机204通过联轴器203与丝杆201连接，步进电机204在驱动器206的控制器，步进电机204发生转动，丝杆201将步进电机204的旋转运动转化为往复的直线运动，升降机构的螺母座202与连接部402连接，从而使连接架400上下运动，为了增强连接架400的稳定性，连接架400两侧设置有导轨401，连接架400沿导轨401平稳的升降运动，起到了平稳的有益效果。

连接架400为7字形状，安装显示面板300后，可使重心保持平衡，不致于向前或向倾覆，起到了平衡重心的有益效果。

显示面板300右侧面下方部位还包括两个物理按键，分别是上升键303、下降键304，分别与解码板连接，每按一次按键，解码板的不同I/O端口高低电平发生变化，将解码板此变化的信号反馈给系统，系统来控制对升降机构的操作。相关控制及系统响应原理属于现有技术，具体原理在此不再赘述。

整个过程实现了针对用户的自动化运行，探测到用户前来后，自动识别人体高度，自动调整显示面板的高度，实现了基于人体身高的自动调整，使用户操作时人机交互更加便利，升降装置是闭环控制，精准控制保障了人机安全，作用自动化调整的补充，显示界面设置手工调节按钮，使用户可以根据自己需要进一步调节，更加个性化，起到了增强用户体验的有益效果。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，包括：

显示面板(300)、连接架(400)、运动装置、控制装置；

所述显示面板(300)设置有红外线探测器(301)、摄像头(302)；

所述红外线探测器(301)用于探测人体存在或移动；

所述摄像头(302)用于人体图像采集；

所述连接架(400)连接有所述显示面板(300)，所述连接架(400)下方设置有连接部(402)，所述连接部(402)与所述运动装置通过螺丝连接；

所述控制装置与所述运动装置电连接。

2.根据权利要求1所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，所述连接架(400)呈7字型。

3.根据权利要求1所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，所述运动装置包括：

步进电机(204)，用于提供动力源；

螺母座(202)，与连接部(402)连接。

4.根据权利要求3所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，所述控制装置包括：

驱动器(206)，用于控制所述步进电机(204)，提供相应指令使其运行；

以太网运动控制卡(207)，通过网线与一体机连接，用于接收一体机控制信息并控制所述驱动器(206)。

5.根据权利要求4所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，还包括编码器(205)；

所述编码器(205)安装所述步进电机(204)后轴上，所述编码器(205)与所述驱动器(206)电连接，所述编码器(205)用于检测所述步进电机(204)的状态信息并反馈给所述驱动器(206)，所述驱动器(206)将信息反馈给所述以太网运动控制卡(207)。

6.根据权利要求1或2所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，还包括导轨(401)，所述连接架(400)可沿所述导轨(401)上下滑动。

7.根据权利要求1或2所述的基于人机交互的工业触摸一体查询机，其特征在于，所述显示面板(300)右侧面还包括两个物理按键，分别是上升键(303)、下降键(304) ；

所述上升键(303)位于所述下降键(304)上方；

所述上升键(303)用于调节一体机向上运动，所述下降键(304)用于调节一体机向下运动。

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