RU2068678C1

RU2068678C1 - Guide for the blind

Info

Publication number: RU2068678C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Терентьев
Original assignee: Евгений Иванович Терентьев
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1996-11-10

Abstract

FIELD: technical facilities for rehabilitation of disabled by eyesight, the guide allows them to travel independently on an unknown country; it allows the blind to independently orient himself on an unknown country and obtain information on distance to the detected object and identify it. SUBSTANCE: the device uses optics with employment of the Fresnel profile and laser emitter. The detector is made in the form of a six-photodetector rule that is matched in length with the optical axis. The device is furnished with a magnetic compass, whose scale is indicated by acoustic vibrations. The signal from each photodetector is coded by a code of its own and filled with audio frequency determined by the position of the magnetic needle. The logarithmic unit controls the volume of acoustic codes depending on the reflectivity of the obstacle objects. The device may be provided with an acoustic pedometer. EFFECT: enhanced convenience for use. 3 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам реабилитации инвалидов по зрению и позволяет им самостоятельно ориентироваться в незнакомой местности. The invention relates to technical means for the rehabilitation of the visually impaired and allows them to navigate independently in unfamiliar areas.

Известно устройство для обнаружения препятствий слепыми, которое содержит последовательно соединенные генератор импульсов, генератор тока, усилитель мощности, инфракрасный излучатель и последовательно соединенные фотоприемник, усилитель, детектор и электроакустический преобразователь [1]
Недостатком этого устройства является отсутствие средств для возможности опознания обнаруженного предмета и возможности географического ориентирования в незнакомой местности.A device for detecting obstacles blind, which contains a series-connected pulse generator, current generator, power amplifier, infrared emitter and series-connected photodetector, amplifier, detector and electro-acoustic transducer [1]
The disadvantage of this device is the lack of means for the possibility of identifying the detected object and the possibility of geographical orientation in an unfamiliar area.

Задача изобретения состоит в том, что слепой человек с помощью активной оптики с малым углом зрения многоканального преобразователя сигнала и использования свойств магнитной стрелки может на слух ориентироваться в окружающей среде, определять предметы и дистанцию до них. Это достигается тем, что в путеводитель введены компас, регулятор громкости звука и логарифмический блок, элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов и генератор кодов, оптический узел дополнительно содержит оптический монолит, передающий и приемный участки которого выполнены с профилями Френеля и расположены на общей оси, вдоль которой на оптическим монолите расположена фотоприемная часть оптического узла, выполненная в виде линейки фоточувствительных элементов, а блок преобразования сигнала выполнен многоканальным с числом каналов, равным числу фоточувствительных элементов линейки, выход которых является соответствующими входами каналов многоканального блока преобразования сигналов, а выходы всех каналов подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со стробирующим входом генератора звука, входы управления которого подключены к выводам фоточувствительного элемента компаса, а выход соединен с входом регулятора громкости звука, управляющий вход которого подключен к выходу логарифмического блока, а выход к входу преобразователя звука, причем выходы генератора кодов подключены к соответствующим первым входам управления многоканального блока преобразователя сигнала, вторые входы управления которого объединены и подключены к входу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу генератора импульсов. The objective of the invention is that a blind person using active optics with a small angle of view of a multichannel signal transducer and using the properties of a magnetic arrow can orientate himself by ear in the environment, determine objects and distance to them. This is achieved by the fact that a compass, a volume control and a logarithmic unit, an OR-NOT element, a pulse shaper and a code generator, an optical node additionally contain an optical monolith, the transmitting and receiving sections of which are made with Fresnel profiles and are located on a common axis, are introduced into the guidebook along which the photodetector part of the optical unit is located on the optical monolith, made in the form of a line of photosensitive elements, and the signal conversion unit is multi-channel with the number of channels, the number of photosensitive elements of the line, the output of which is the corresponding inputs of the channels of the multichannel signal conversion unit, and the outputs of all channels are connected to the corresponding inputs of the OR-NOT element, the output of which is connected to the strobe input of the sound generator, the control inputs of which are connected to the terminals of the photosensitive compass element, and the output is connected to the input of the volume control, the control input of which is connected to the output of the logarithmic unit, and the output to the input of the sound converter a, and the outputs of the code generator are connected to the corresponding first control inputs of the multi-channel block of the signal converter, the second control inputs of which are combined and connected to the input of the pulse shaper, the input of which is connected to the output of the pulse generator.

Заявленное техническое решение позволяет на слух характеризовать окружающие предметы благодаря следующим отличительным признакам:
1. В устройстве применена оптика с малым углом поля зрения, которая обеспечивает обнаружение малых предметов.The claimed technical solution allows to characterize the surrounding objects by ear due to the following distinguishing features:
1. The device uses optics with a small angle of field of view, which ensures the detection of small objects.

2. Фотоприемник выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов и каждый элемент ее настроен на свой поддиапазон расстояний приема отраженного света (0,5 1,0; 1 2, 2 4, 4 8, 8 16, от 16 до бесконечности метров) и каждый фоточувствительный элемент работает со своим преобразователем сигнала, который шифруется своим кодом, по которому распознается дистанция до предмета. 2. The photodetector is made in the form of a line of photosensitive elements and each element is configured to its own range of reception distances for reflected light (0.5 1.0; 1 2, 2 4, 4 8, 8 16, from 16 to infinity meters) and each photosensitive the element works with its own signal converter, which is encrypted with its own code, which recognizes the distance to the subject.

3. Введение компаса позволяет контролировать направление оптической оси путеводителя и измерять угловые координаты предмета. Положение магнитной стрелки затеняет фоточувствительный элемент, который управляет работой звукового генератора, так что любому направлению оптической оси соответствует своя частота звука в звуковом преобразователе. 3. The introduction of the compass allows you to control the direction of the optical axis of the guide and measure the angular coordinates of the subject. The position of the magnetic arrow obscures the photosensitive element, which controls the operation of the sound generator, so that any direction of the optical axis corresponds to its own frequency of sound in the sound transducer.

4. Ввод логарифмического преобразователя с регулятором громкости звука позволяет оценить отражательную способность предмета. 4. Entering a logarithmic converter with a volume control allows you to evaluate the reflectivity of the subject.

Устройство может быть встроено в оправу очков, головной убор или трость. The device can be integrated into the frame of glasses, a hat or a cane.

На фиг. 1 и 2 приведены соответственно оптическая и электрическая схемы устройства; на фиг. 3 эпюры кодов, шифрующие сигналы выходов усилительных каналов, где буквами указаны места на схеме фиг. 2, где действуют данные коды. In FIG. 1 and 2 are respectively optical and electrical circuits of the device; in FIG. 3 code plots encrypting the output signals of the amplifier channels, where the letters indicate the places in the circuit of FIG. 2, where these codes apply.

Оптическое устройство фиг. 1 содержит оптический монолит 1, на котором расположены приемный сектор с профилями Френеля 2, передающая линза Френеля 3 и шестиплощадочная линейка 4, расположенная на совмещенной оптической оси 5 перпендикулярно фокальной плоскости 6, и инфракрасный излучатель (лазер) 7, призма 8, соединенная с оптическим монолитом 1, 9, 10 лучи излучателя. Лучи 11, 12, отраженные от обнаруженного предмета, фокусируются на одной из площадок фотолинейки 4. The optical device of FIG. 1 contains an optical monolith 1, on which there is a receiving sector with Fresnel profiles 2, a transmitting Fresnel lens 3 and a six-area ruler 4 located on a combined optical axis 5 perpendicular to the focal plane 6, and an infrared emitter (laser) 7, prism 8 connected to the optical monolithic 1, 9, 10 emitter beams. The rays 11, 12, reflected from the detected object, are focused on one of the areas of the photo line 4.

Далее приводится уточненная электрическая схема на фиг. 2 и ее описание. The following is an updated electrical diagram of FIG. 2 and its description.

Электрической устройство (фиг. 2) состоит из передающей части, где 7 - инфракрасный излучатель, 13 генератор импульсов (G_и), 14 - формирователь управляющих импульсов (F), и шестиканального приемного устройства, где 4 линейка из шести фотоприемников, а каждый канал состоит из предварительного усилителя 15, 16 устройство выборки и хранения (УВХ), компаратора 17, логического элемента 18 (2И-НЕ) и сумматора 19, коммутатора 20, логарифмического блока 21, генератора кодов (G_к) 22, логического элемента (6ИЛИ-НЕ) 23, звукового генератора (G_з) 24, компаса 25, внутри которого размещен фотоприемник 26, регулятор громкости звука 27 и звуковой преобразователь 28.The electrical device (Fig. 2) consists of a transmitting part, where 7 is an infrared emitter, 13 a pulse generator (G _and ), 14 is a control pulse shaper (F), and a six-channel receiving device, where 4 are a line of six photodetectors, and each channel consists of a preamplifier 15, 16 a sampling and storage device (UVX), a comparator 17, a logic element 18 (2I-NOT) and an adder 19, a switch 20, a logarithmic unit 21, a code generator (G _to ) 22, a logical element (6OR- NOT) 23, sound generator (G _h ) 24, compass 25, inside which about placed the photodetector 26, the volume control 27 and the sound transducer 28.

Работа электрической части заключается в том, что при подаче электропитания на путеводитель заработает генератор импульсов 13, который запустит инфракрасный излучатель 7 и формирователь импульсов 14. Энергия излучателя, пройдя путь через передающую оптику, отразится от препятствия и, пройдя приемную оптику, попадает на одну из площадок фотолинейки 4, например, если расстояние до приемника менее 1 м, то электрический сигнал появится на первой площадке фотоприемника 4. Этот электрический сигнал усилится предварительным усилителем 15 первого канала, очистится от шумов в каскаде УВХ 16, работой которого управляют импульсы, идущие от формирователя 14. С выхода УВХ напряжение сигнала подается на инвертирующий вход компаратора 17, сумматор 19 и коммутатор 20. Сумматор 19 вырабатывает опорное напряжение для шести компараторов, которое подается на их инвентирующие входы. Из всех компараторов откроется только тот, у которого на инвентирующем входе сигнал наибольший и несколько больше, чем сигнал на неинвентирующем входе. The operation of the electrical part consists in the fact that when power is supplied to the guidebook, a pulse generator 13 will start up, which will start the infrared emitter 7 and the pulse shaper 14. The energy of the emitter, passing through the transmitting optics, will be reflected from the obstacle and, passing the receiving optics, will fall on one of the areas of the photo line 4, for example, if the distance to the receiver is less than 1 m, an electrical signal will appear on the first site of the photodetector 4. This electrical signal is amplified by a pre-amplifier 15 of the first the analog, will be cleared of noise in the cascade of UVX 16, the operation of which is controlled by pulses coming from the shaper 14. From the output of the UVX, the signal voltage is supplied to the inverting input of the comparator 17, adder 19 and switch 20. The adder 19 generates a reference voltage for six comparators, which is fed to their inventory inputs. Of all the comparators, only the one with the largest signal and a little more than the signal at the non-inventing input will open.

Так как сигнал попал в первый канал, то откроется первый компаратор 17 и на его выходе будет положительный потенциал. Этот потенциал поступает на вход логического элемента 2И-НЕ и на управляющий вход коммутатора, который соединит выход УВХ первого канала с логарифмическим блоком. На второй вход логического элемента 2И-НЕ 18 подается кодовый сигнал с генератора кодов (G_к) 22 (см. фиг. 3, эпюра а) и с выхода 2И-НЕ модулированный сигнал подается на логический элемент 6 ИЛИ-НЕ 23. Выход элементов 6 ИЛИ-НЕ подан на вход стробирования звукового генератора 24, управляемого фотоприемником 26, который находится внутри корпуса компаса 25. Генератор (G_з) заполняет кодовые импульсы звуковыми колебаниями. Частота звуковых колебаний зависит от величины открытой части площадки фотоприемника 26, т. е. от положения стрелки компаса. Эти звуковые посылки подаются на преобразователь звука 28 через регулятор громкости транзистор 27, база которого соединена с выходом логарифмического блока. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2Since the signal fell into the first channel, the first comparator 17 will open and there will be a positive potential at its output. This potential is fed to the input of the 2I-NOT logical element and to the control input of the switch, which will connect the output of the I / O of the first channel to the logarithmic unit. At the second input of the logic element 2I-NOT 18, a code signal is supplied from the code generator (G _k ) 22 (see Fig. 3, diagram a) and from the output 2I-NOT the modulated signal is fed to logic element 6 OR NOT 23. The output of the elements 6 OR NOT supplied to the gating input of a sound generator 24 controlled by a photodetector 26, which is located inside the compass case 25. The generator (G _h ) fills the code pulses with sound vibrations. The frequency of sound vibrations depends on the magnitude of the open part of the site of the photodetector 26, i.e., on the position of the compass needle. These sound packages are fed to the sound transducer 28 through the volume control transistor 27, the base of which is connected to the output of the logarithmic unit. YYY1 YYY2

Claims

A guide for the blind, containing an optical unit consisting of a transmitting part made on an infrared emitter and a photodetector, a pulse generator, the output of which is connected to the input of an infrared emitter, a signal conversion unit, a sound generator and a sound transducer, characterized in that compass, sound volume control, logarithmic block, OR-NOT elements, pulse shaper and code generator, the optical node additionally contains an optical monolith, transmitting and receiving part and which is made with Fresnel profiles and located on a common axis along which the photodetector part of the optical unit is located on the optical monolith, made in the form of a line of photosensitive elements, and the signal conversion unit is multi-channel with the number of channels equal to the number of photosensitive elements of the line, the outputs of which are corresponding the channel inputs of the multi-channel signal conversion unit, and the outputs of all channels are connected to the corresponding inputs of the OR-NOT element, the output of which is connected n with the gating input of the sound generator, the control inputs of which are connected to the terminals of the photosensitive compass element, and the output is connected to the input of the sound volume control, the control input of which is connected to the output of the logarithmic unit, and the output to the input of the sound converter, and the outputs of the code generator are connected to the corresponding first the control inputs of a multi-channel signal conversion unit, the second control inputs of which are combined and connected to the output of the pulse shaper, the input of which is connected to the output of the pulse generator.