CN215937320U - 一种智能视力检测装置 - Google Patents

Abstract

一种智能视力检测装置，包括主机、显示屏、红外发射器、从机；其特征在于，主机包括主机壳体、主机电路板、喇叭、语音输出模块、主机蓝牙模块、主机主控芯片、电源接入孔、红外测距模块；主机安装于显示屏背面，显示屏与主机电路板相连；从机包括从机壳体、从机电路板、语音识别模块，手势识别模块、从机电源/交互模式选择开关、从机蓝牙模块、从机主控芯片、魔术贴、弹性手背带；从机蓝牙模块与主机蓝牙模块通过无线通信连接。该视力检测装置能够避免对空间的限制；还解决了必须要有其他人进行辅助才能进行视力检测的问题；该视力检测装置还能实现待测人员的语音和手势识别，特别适合有语言障碍或肢体残障的残疾人员使用。

Description

一种智能视力检测装置

技术领域

本实用新型属于视力检测技术领域，涉及一种视力检测装置。

背景技术

使用视力表检测视力，设备简单使用方便，但使用视力表进行视力检测不仅检测过程需要其他人员辅助，而且还存在测量不准、空间限制等问题，而且使用者不适合残疾人员使用。

以下描述现有常见的视力检测装置：

在现有技术中，参考中国发明专利申请(申请号：201210489975.6)所描述的“电子视力表系统”，该发明中公开了一种电子视力表，包括方向控制手柄、液晶电脑、连接线等，连接线连接控制手柄与液晶电脑，人用手持方向控制柄指示视标方向，系统通过判断方向手柄的指示方向与液晶电脑屏幕上显示的视标方向是否相符来判定视力检测结果。该项发明可实现视力检测智能化。

但是，其上述电子视力表系统的检测距离固定，存在空间限制；无距离测量装置，待测人员需自行校准检测距离，且导致检测结果存在较大误差；检测的方式单一，仅提供了方向控制手柄来选择视标方向的检测方式，难以满足上肢残疾人员的使用。

在现有技术中，参考中国实用新型专利申请(申请号：201320630341.8)所描述的“一种自助式智能视力测试仪”，该发明公开了一种新型视力检测仪设备，包括显示器、带红外输出的答题器。该测试仪通过液晶显示屏随机显示视标，被检测者使用答题器选择答案。该项发明虽然可实现视力检测的智能化。

但是，其上述一种自助式智能视力测试仪检测的方式单一，仅提供了一种带红外输出的答题器选择视标方向的检测方式，不适用于肢体残疾人员的使用；检测装置的固定方式不利于检测装置的移动，且不可根据待测人员的身高便捷地调整检测装置的高度，导致存在测量误差。

在现有技术中，参考中国实用新型专利申请(申请号：201720118036)所描述的“智能电子视力表”，该发明公开了一种智能电子视力表，主要包括微处理器、电子视力表液晶屏、超声波传感器等。按下输出检测按键，微处理器随机输出开口为上、下、左、右的大写“E”型视标，待测人员站在液晶屏正前方较远处，当看不清时向前移动一定距离，直到可看清视标开口方向为止，待测人员用手势告诉辅助测试人员视标开口方向，辅助测试人员按下测试按键改变液晶屏上视标开口方向，当被测人员三次或更多次回答正确视标开口方向时，辅助测试人员按下测试结果按键，液晶屏显示年月日时分秒及被测人员的视力值。

但是，其上述智能电子视力表测试过程中仍需要一名辅助测试人员协助视力检测；检测过程中通过待测人员自行调节距离来确定看得清视标的位置，因此对检测环境的空间大小有一定要求，另外由于调节距离的大小波动幅度大，会造成较大的测量误差。

实用新型内容

针对于上述问题，本实用新型旨在提供一种既适合普通人员使用，又适合残疾人员使用的智能视力检测装置，同时能解决传统视力检测方法在空间、人员辅助方面存在的问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:

一种智能视力检测装置，所述装置包括：

主机、显示屏、红外发射器和从机；其特征在于，所述主机包括主机壳体、主机电路板、喇叭、语音输出模块、主机蓝牙模块、主机主控芯片、电源接入孔和红外测距模块；所述主机壳体内安装主机电路板，所述主机壳体背面设有开孔，所述开孔位置位于主机电路板下方，所述开孔内安装红外测距模块，所述红外测距模块与主机电路板连接；在所述主机电路板上安装主机主控芯片、喇叭、语音输出模块和主机蓝牙模块；所述主机安装于显示屏背面，所述显示屏与主机电路板相连；所述显示屏正面下方有开孔，所述红外发射器安装于开孔内，所述开孔位置与主机壳体开孔位置一致，所述红外发射器与红外测距模块相连；所述从机包括从机壳体、从机电路板、语音识别模块，手势识别模块、从机电源/交互模式选择开关、从机蓝牙模块、从机主控芯片、魔术贴和弹性手背带；所述从机壳体内安装从机电路板，在所述从机电路板上安装语音识别模块、手势识别模块、从机蓝牙模块、从机主控芯片和从机电源/交互模式选择开关与从机电路板相连，所述从机通过从机蓝牙模块与主机蓝牙模块进行无线通信。

所述主机壳体左侧下部设置电源接入孔，所述主机壳体右侧下部设置主机电源开关，所述电源接入孔与主机电源开关连接，所述主机电源开关与主机电路板连接。

所述主机壳体底部连接伸缩杆的一端，所述伸缩杆另一端连接支座和万向滑轮。

所述主机壳体侧面上半部分设置放音孔，所述放音孔至少排成两列。

所述从机壳体左侧面上半部设置进音孔，所述进音孔靠近语音识别模块。

所述从机电源/交互模式选择开关位于从机壳体上端右侧。

所述从机连接弹性手背带的一端，所述弹性手背带另一端连接所述魔术贴。

本实用新型具有以下有益效果：

1.该视力检测装置采用变距绘制视力表视标的方法，结合二分算法完成待测人员的视力检测，可节省检测时间，提高检测效率。

2.显示屏根据待测人员于显示屏的距离显示正方形视标“E”，对检测环境的空间要求低，以适应不同检测场地的需求。

3.有语音识别和手势识别两种可选的用户检测交互模式。此外，可根据待测人员所需，选择是否使用子支架；若不使用子支架，则将从机佩戴于手上，并用该手遮住一只眼睛进行视力检测；若使用子支架，则将从机放置在子支架载物平台上，并用子支架遮眼板遮住一只眼睛进行视力检测。因此，本实用新型既适用于普通人员进行视力检测，也适用于残疾人员进行视力检测。

4.主、子支架均可伸缩，可适用于不同身高的待测人员，确保待测人员眼睛与主支架显示屏保持水平，以减小测试误差。

附图说明

图1为智能视力检测装置主支架示意图。

图2为智能视力检测装置子支架示意图。

图3为主机内部结构示意图。

图4为从机结构示意图。

图5为智能视力检测装置主机设计框图。

图6为智能视力检测装置从机设计框图。

图7为主/从机主控芯片示意图。

图8为主/从机晶振、复位及LED工作指示电路。

图9为主/从机电源及电源滤波电路。

图10为语音播报模块电路。

图11为语音识别模块电路。

图12为主/从机的蓝牙模块电路。

图13为从机手势识别模块接口。

图14为主支架显示屏接口。

附图标记说明：

主机壳体100、从机壳体200、显示屏1、主机2、红外发射器3、放音孔4、伸缩杆5、支座和万向滑轮6、电源线7、电源适配器8、遮眼板9、载物平台10、从机11、主机电路板12、喇叭13、语音输出模块14、主机蓝牙模块15、主机主控芯片16、电源接入孔17、红外测距模块18、主机电源开关19、魔术贴20、弹性手背带21、进音孔22、语音识别模块23，手势识别模块24、从机电源/交互模式选择开关25、从机蓝牙模块26、从机主控芯片27，电池盒28、从机电路板29。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，本实用新型为智能视力检测装置，是一种基于距离与视标大小关系进行视力检测的装置。

如图1所示，本实用新型所述的智能视力检测装置的主支架装置，包括显示屏1、主机2、红外发射器3、放音孔4、伸缩杆5、支座和万向滑轮6、电源线7和电源适配器8。所述主机2安装于显示屏1背面，所述显示屏1与所述主机电路板12相连；所述显示屏1正面下方有开孔，所述红外发射器3安装于开孔内，所述开孔位置与所述主机壳体100开孔位置一致，所述红外发射器3与所述红外测距模块18相连。所述放音孔4便于语音清晰播放，所述主机壳体100底部连接伸缩杆5的一端，所述伸缩杆5另一端连接支座和万向滑轮6，所述可伸缩杆5用于调节主支架的高度，以使待测人员眼部与主支架显示屏中心保持水平。所述支座和万向滑轮6包括固定支架和万向轮，待测人员移动智能视力检测装置的主支架至适当的位置，锁定所述支座和万向滑轮6。所述电源线7插电后，按下所述主机电源开关19，智能视力检测装置主机即可启动使用。所述电源适配器8将220V交流电转换为5V直流电，供主机以及其他外围电路使用。

如图2所示，本实用新型所述的智能视力检测装置的子支架装置，包括(可旋转的)遮眼板9、载物平台10、从机11、所述遮眼板9可360°旋转，用于遮挡暂不检测的一只眼睛。所述载物平台10可用于放置所述从机11。所述从机11用于实现被测人员语音或手势的识别，并将识别信息传送给主机。该从机11既可佩戴在待测人员手上进行使用，也可放置在所述载物平台10上进行使用。

如图3所示，所述主支架的主机内部包括主机壳体100、主机电路板12、喇叭13、语音输出模块14、主机蓝牙模块15、主机主控芯片16、电源接入孔17、红外测距模块18、主机电源开关19。所述主机壳体100内安装所述主机电路板12，所述主机壳体100背面设有开孔，所述开孔位置位于主机电路板12下方，所述开孔内安装所述红外测距模块18，所述红外测距模块18与所述主机电路板12连接；在所述主机电路板12上安装所述主机主控芯片16、所述喇叭13、所述语音输出模块14、所述主机蓝牙模块15；所述红外测距模块18用于测量待测人员与主支架显示屏之间的距离，并将测量数据送给主机主控芯片16。所述主机壳体100左侧下部设置电源接入孔17，所述主机壳体100右侧下部设置主机电源开关19，所述电源接入孔17与所述主机电源开关19连接，所述主机电源开关19与主机电路板12连接，所述主机蓝牙模块15实现与从机的无线通信。所述主机壳体100侧面上半部分设置放音孔4，所述放音孔4至少排成两列。所述主机主控芯片16使用变距绘制视力表视标的方法绘制出与所述红外测距模块18所测距离相匹配的正方形视标“E”显示在显示屏1上，并判断从机所发送的检测数据中的方向信息与当前视标开口方向是否相符，并通过所述语音输出模块14在所述喇叭13播报“正确”或“错误”的提示信息，此后主机主控芯片16采用二分算法完成视力检测过程。

如图4所示，所述从机11包括从机壳体200、魔术贴20、弹性手背带21、进音孔22、语音识别模块23，手势识别模块24、从机电源/交互模式选择开关25、从机蓝牙模块26、从机主控芯片27，电池盒28、从机电路板29。所述从机壳体200内安装所述从机电路板29，在所述从机电路板29上安装所述语音识别模块23，所述手势识别模块24、所述从机蓝牙模块26、所述从机主控芯片27、所述从机电源/交互模式选择开关25与所述从机电路板29相连，所述电池盒28与所述从机电路板29连接。所述从机11连接所述弹性手背带21的一端，另一端连接所述魔术贴20。所述弹性手背带21可由被测人员调节松紧并通过所述魔术贴20固定在手掌处。所述从机电源/交互模式选择开关25位于所述从机壳体200上端右侧。所述语音识别模块23实现被测人员语音方向信息的识别。所述手势识别模块24实现被测人员手势方向信息的识别。所述主机壳体100侧面上半部分设置放音孔4，所述放音孔4至少排成两列。所述从机壳体200左侧面上半部设置进音孔22，所述进音孔22靠近所述语音识别模块23。所述从机11通过所述从机蓝牙模块26与所述主机蓝牙模块15进行无线通信，所述从机主控芯片27将所述语音识别模块23或手势识别模块24的识别信息通过所述从机蓝牙模块26发送给主机。所述进音孔22便于所述语音识别模块23能够清晰地接收语音信息。

如图5所示，为智能视力检测装置主机设计框图，所述主机设计框图中的中央控制电路包括所述图7、图8和图9所示的电路，所述主机设计框图中的语音播报电路包括所述的语音输出模块14和喇叭13。所述显示屏1通过显示屏接口与中央控制电路连接，用于显示视力检测界面、视标及其他提示信息；所述主机蓝牙模块15用于与从机进行无线通信；所述红外测距模块18用于测量待测人员与主支架显示屏之间的距离。

如图6所示，为智能视力检测装置从机设计框图，所述从机设计框图中的中央控制电路包括所述图7、图8和图9所示的电路。所述语音识别模块23实现被测人员语音方向信息的识别；所述手势识别模块24通过手势识别模块接口与中央控制电路连接，实现被测人员手势方向信息的识别；所述从机蓝牙模块26实现与主机的无线通信。

下面对本实用新型所述的智能视力检测装置的使用方法进行描述解释。

首先，待测人员根据视力检测场地的大小，固定主支架的位置，并根据身高调节主支架的高度，插上主机电源线，按下主机电源开关，显示屏显示检测初始界面，待测人员通过触摸屏设置智能视力检测装置的视标等级数S_num和最小视角指数n_min(或采用系统默认值)，主机自动根据S_num确定最大视力级数S_max＝S_num，以及最小视力级数S_min＝1。

其次，待测人员根据视力检测场地的大小，固定子支架位置，并根据身高调节子支架的高度，将从机放置于子支架载物平台或佩戴于手掌上使用。同时，待测人员通过从机电源/交互模式选择开关接通从机电源并选择交互模式为手势识别模式或语音识别模式，并用子支架上的遮眼板遮住一只眼睛，或用佩戴了从机的手掌遮住一只眼睛，另一只眼睛则为待检测状态。

进一步地，主机自动根据S_max和S_min，确定主支架显示屏待显示视标的视力级数S_mid，并进一步根据S_mid和最小视角指数n_min确定待显示视标的视角指数n，然后根据n和红外测距模块测量出的待测人员与主支架显示屏之间的距离d′确定待显示的正方形视标“E”的边长l，并将边长为l的视标“E”绘制在显示屏的中央，同时用语音播报的方式提示视力检测开始。

接下来，主机与从机实现蓝牙配对，并使用变距绘制视力表视标的方法绘制视标。

进一步地，待测人员通过语音识别或手势识别方式给出视标“E”开口方向的判断结果，通过从机蓝牙模块将视标方向的判断信息传送给主机。主机根据当前显示屏显示的视标，判断待测人员回答的结果是否正确，并通过主机上的语音模块播报出“正确”或“错误”的提示信息。

进一步地，智能视力检测装置使用二分算法完成待测人员的视力检测过程，并将5分记录和小数记录的视力检测结果显示于屏幕，并用语音进行检测结果的播报，同时结束本次视力检测过程，等待下一次的视力检测。

具体为，主机根据S_max和S_min，确定显示屏上待显示的视标的视力级数S_mid：

式(1)中的

表示向下取整。

进一步地，主机根据S_mid和n_min确定待显示视标的视角指数n：

n＝(S_mid-1)×0.1+n_min (2)

进一步地，主机通过红外测距模块测量出待测人员与主支架显示屏之间的距离d′，并根据d′和n确定正方形视标“E”的边长l：

l＝d′×5000×tan(10ⁿ×a) (3)

式(3)中,l的单位为毫米，d′的单位为米，tan为三角正切函数，a是1′角度对应的弧度，即2π/(360×60)。主机将边长为l的正方形视标“E”绘制在主支架显示屏的中央，同时用语音播报的方式提示视力检测开始。构成视标“E”的每条黑边宽度是“E”的边长l的五分之一。

进一步地，主机根据当前显示屏显示的视标，判断待测人员通过语音或手势回答的视标开口方向是否正确，并通过主机上的语音输出模块播报出“正确”或“错误”的提示信息。

进一步地，视力检测装置使用二分算法完成待测人员的视力检测过程，而使用二分算法的视力检测过程描述为：

步骤1：主机随机调整当前显示屏显示的视标“E”的开口方向，并根据视标的开口方向，判断待测人员的回答结果是否正确；若待测人员连续三次对视标的开口方向判断正确，且当前的S_mid＝S_max，则跳转至步骤4；若待测人员连续三次对视标的开口方向判断正确，但当前的S_mid≠S_max，则跳转至步骤2；若待测人员不能连续三次正确判断视标的开口方向，但当前的S_mid＝S_min，则跳转至步骤4；若待测人员不能连续三次正确判断视标的开口方向，且当前的S_mid≠S_min，则跳转至步骤3；

步骤2：用S_mid替代S_max的值，并重新按式(1)计算S_mid，按式(2)计算n，按式(3)计算l，并将边长为l的正方形视标“E”绘制在显示屏中央，然后跳转至步骤1；

步骤3：用S_mid替代S_min的值，并按式(4)计算S_mid

式(4)中的

表示向上取整，再重新按式(2)计算n，按式(3)计算l，并将边长为l的正方形视标“E”绘制在显示屏中央，然后跳转至步骤1；

步骤4：用S_max替代S_mid，并重新按式(2)计算n，然后按式(5)计算5分记录的视力测量结果L：

L＝5-lg10ⁿ (5)

式(5)中的lg表示以10为底的对数。再按式(6)计算小数记录的视力测量结果V：

V＝1/10ⁿ (6)

将5分记录和小数记录的检测结果显示于主支架的显示屏，并用语音进行检测结果的播报，同时结束本次视力检测过程，等待下一次的视力检测。

进一步地，待测人员用子支架上的遮眼板或用佩戴了从机的手掌遮住当前已测试的眼睛，更换另一只眼睛为待检测状态，并通过从机电源/交互模式选择开关，先断开从机电源，再接通从机电源，开始另一只眼睛的视力检测过程。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能视力检测装置，包括主机、显示屏、红外发射器和从机；其特征在于，所述主机包括主机壳体、主机电路板、喇叭、语音输出模块、主机蓝牙模块、主机主控芯片、电源接入孔和红外测距模块；所述主机壳体内安装主机电路板，所述主机壳体背面设有开孔，所述开孔位置位于主机电路板下方，所述开孔内安装红外测距模块，所述红外测距模块与主机电路板连接；在所述主机电路板上安装主机主控芯片、喇叭、语音输出模块和主机蓝牙模块；所述主机安装于显示屏背面，所述显示屏与主机电路板相连；所述显示屏正面下方有开孔，所述红外发射器安装于开孔内，所述开孔位置与主机壳体开孔位置一致，所述红外发射器与红外测距模块相连；所述从机包括从机壳体、从机电路板、语音识别模块，手势识别模块、从机电源/交互模式选择开关、从机蓝牙模块、从机主控芯片、魔术贴和弹性手背带；所述从机壳体内安装从机电路板，在所述从机电路板上安装语音识别模块、手势识别模块、从机蓝牙模块、从机主控芯片和从机电源/交互模式选择开关与从机电路板相连，所述从机通过从机蓝牙模块与主机蓝牙模块进行无线通信。

2.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述主机壳体左侧下部设置电源接入孔，所述主机壳体右侧下部设置主机电源开关，所述电源接入孔与主机电源开关连接，所述主机电源开关与主机电路板连接。

3.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述主机壳体底部连接伸缩杆的一端，所述伸缩杆另一端连接支座和万向滑轮。

4.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述主机壳体侧面上半部分设置放音孔，所述放音孔至少排成两列。

5.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述从机壳体左侧面上半部设置进音孔，所述进音孔靠近语音识别模块。

6.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述从机电源/交互模式选择开关位于从机壳体上端右侧。

7.根据权利要求1所述一种智能视力检测装置，其特征在于，所述从机连接弹性手背带的一端，所述弹性手背带另一端连接所述魔术贴。

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