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 一种同步带传动式盲文点显结构

 
【申请公布号:CN111696409A;申请权利人: 南开大学; 发明设计人: 刘国华; 韩乾玮; 张明昕; 许思民; 刘韧韬; 刘骥;】
 
摘要:
 
本发明是针对现有技术上存在的成本较高、结构复杂等问题,提供一种新的同步带传动式盲文点显结构。从驱动盲文显示的方式上进行改变,以小型电机作为驱动,带动同步带转动,从而实现点阵的不同排列而组成盲文。每一方盲文是6个盲文凸点组成的,6个盲文凸点分为2×3的两列点位,点位的凸起有无代表着不同的文字,每一方点阵由两个驱动单元驱动,分别带动一列带有凸点的同步带转动。盲人通过摸读同步带最上面的一列三个凸点就可以获知需要点显的文字。只要使一条同步带可以表示三个凸点的所有出现情况,就可以通过步进电机控制一条同步带转动可以实现半方盲文的显示,同时完成两列这样的排列即可完成一方点阵的显示。 
 
主权项:
 
1.一种同步带传动式点显结构,其特征在于:包括:外壳[1]、特殊同步带[2]、步进电机[3]、从动轴[4]、同步带轮[5]、支撑条[6]。所述外壳[1]为一腔体,内部设有步进电机[3],所述同步带轮[5]有两个,其一套设于步进电机[3]轴上,另一套设于从动轴[4]上;所述特殊同步带[2]一端套设于步进电机[3]侧同步带轮[5]上,另一端套设于从动轴[4]侧同步带轮[5]上;支撑条[6]固定在所述特殊同步带[2]中间;所述外壳[1]上端有一开口。 
 
要求:
 
1.一种同步带传动式点显结构,其特征在于:包括:外壳[1]、特殊同步带[2]、步进电机[3]、从动轴[4]、同步带轮[5]、支撑条[6]。所述外壳[1]为一腔体,内部设有步进电机[3],所述同步带轮[5]有两个,其一套设于步进电机[3]轴上,另一套设于从动轴[4]上;所述特殊同步带[2]一端套设于步进电机[3]侧同步带轮[5]上,另一端套设于从动轴[4]侧同步带轮[5]上;支撑条[6]固定在所述特殊同步带[2]中间;所述外壳[1]上端有一开口。
 
2.根据权利要求1所述的特殊同步带[2],其特征在于:特殊同步带[2]上有凸点;凸点按照二进制德布鲁因序列排列,其1(或0)对应有凸点,0(或1)对应无凸点,3阶德布鲁因序列11100010,四阶德布鲁因序列1111000010100110 。
 
3.一种盲文字单元,其特征在于:包括2个如权利要求1至2中任意一项所述的同步带传动式点显结构。
 
4.一种盲文点显器,其特征在于:包括多个如权利要求3所述的盲文字单元。
 
一种同步带传动式盲文点显结构
技术领域
 
本发明涉及了一种盲文点显装置,特别是涉及了一种同步带传动式的盲文点显装置,能够动态显示盲文,用于盲文阅读与教育等方面。
 
背景技术
 
依据2006年对于我国盲人及视力障碍群体的统计数据,我国存在500万盲人群体,约占世界盲人总数的18%,而这个统计数字在2012年变为600万,按照这种变化趋势,到2030年我国将有近千万的盲人,视力障碍渐渐成为不可忽视的社会问题。而与此相对应的便是对于盲人群体的社会支持并不到位,例如盲人群体的受教育问题,由于视力缺陷,他们不能从普通书籍上直接获取知识,而目前我国的盲文读物数量又相对较少。由于其制作周期长,专用纸张昂贵,工艺繁多复杂,耗时时间长等等天然劣势,盲文书籍很难在日渐庞大的盲人群体之间普及。而随着科技与教育水平的发展,利用现代技术改善盲人的阅读与教育问题便是对盲人群体的社会尊重与关爱,开发一种低功耗,成本低,方便盲人携带和使用的盲文点显装置就显得迫在眉睫。
 
发明内容
 
本发明是针对现有技术上存在的成本较高、结构复杂等问题,提供一种新的同步带传动式盲文点显结构。从驱动盲文显示的方式上进行改变,以小型电机作为驱动,带动同步带转动,从而实现点阵的不同排列而组成盲文。每一方盲文是6个盲文凸点组成的,6个盲文凸点分为2×3的两列点位,点位的凸起有无代表着不同的文字,每一方点阵由两个驱动单元驱动,分别带动一列带有凸点的同步带转动。盲人通过摸读同步带最上面的一列三个凸点就可以获知需要点显的文字。只要使一条同步带可以表示三个凸点的所有出现情况,就可以通过步进电机控制一条同步带转动可以实现半方盲文的显示,同时完成两列这样的排列即可完成一方点阵的显示。
 
特殊同步带的结构为所述特殊同步带为一圆形同步带,同步带内侧设有等间距齿,与同步轮的没有相对滑动,保证严格的传动比;同步带外侧设有八个点位,相邻点位与圆心的连线夹角为四十五度,即八个特殊点位将整个同步带八等分;点位上部分设置了凸点,其余部分没有设置凸点,有凸点则称为“1”,没有凸点则称为“0”。一根同步带可以用一串8位循环数串代表其排列。在本结构中该排列需要符合二进制的德布鲁因序列,也称为二进制完备圆排列。例如,其中的一个可用排列为11100010,由于该排列为循环排列,其与11000101,10001011等为完全相同的排列。
 
这种同步带的构造序列即为二进制完备圆排列,不仅是3个点,当其扩展为每次取出n个点的时候,其最小需要的序列长度为2^n,这种构造即德布鲁因序列。
 
德布鲁因序列(De Bruijn sequence),记为B(k,n),是k元素构成的循环序列。所有长度为n的k元素构成序列都在它的子序列(以环状形式)中,出现并且仅出现一次。
 
例如,序列00010111属于B(2,3)。00010111的所有长度为3的子序列为 000,001,010,101,011,111,110,100,正好构成了{0,1}3的所有组合。
 
故本专利给出00010111这样的同步带序列,0与1分别对应无凸点与凸点,那么根据上文德布鲁因序列的原理,点显器显示长度为3的子序列,同步带转动一定步数即可显示出所有子序列情况,又由于点显器一方需要2×3六个点来显示,故两条上文结构的同步带即可显示一方字母的所有情况。
 
所述盲文点显器的每一方点阵由两个驱动单元组成,对6触点的盲文来说每一方盲文点为2×3的点阵,每个驱动单元驱动一列上的三个点位。每个驱动单元包括步进电机、锥齿轮、带锥齿轮的同步带轮、同步带轮和同步带组成;其中同步带轮和带锥齿轮的同步带轮分别固定在两根支撑轴上,步进电机固定在外壳的电机座上,步进电机竖直放置,锥齿轮安装于步进电机轴上,与带锥齿轮的同步带轮啮合。步进电机带动同步带转动,实现盲文点显功能。
 
所述盲文点显器还包括:外壳、电机底座、支撑轴;外壳一面开窗,用以露出点阵,外壳内部两侧有电机底座以固定步进电机,两根支撑轴平行贯穿外壳,驱动单元整体安装于外壳内部。
 
本发明有以下有益效果:本发明用一条同步带构成8个停止位,即可完成3个盲文触点的8种情况,结构相同的两个驱动单元即可完成一方盲文的全部组合,驱动方式简单、精度高、成本低,易于制造。此外,如果扩展同步带序列长度,即选用更长的的德布鲁因序列,可以使用一对驱动单元同时完成纵向上完成多方盲文的显示,如选择64位长度的德布鲁因序列,取出相邻的6个触点,这样的两个驱动单元作为一组,可同时完成两行盲文的显示。
 
附图说明
 
一种同步带传动式盲文点显结构
图1为本发明提供的盲文点显器的总装图;
 
一种同步带传动式盲文点显结构
图2为本发明提供的盲文点显器的一组驱动单元(一方)的装配示意图;
 
其中,1-步进电机,2-锥齿轮,3-带锥齿轮的同步带轮,4-同步带轮,5-支撑轴,6-同步带;
 
一种同步带传动式盲文点显结构
图3为本发明提供的盲文点显器所使用的同步带示意图;
 
一种同步带传动式盲文点显结构
图4是单个驱动单元同步带轮、锥齿轮和电机的装配关系图。
 
具体实施方式
 
下面结合附图对本发明作进一步说明。
 
同步带传动式盲文点显装置的总装图如图1所示。图1中每两组同步带装置组成一方盲文字符点显装置。下面进行具体描述。
 
如图1所示,本发明的驱动单元均通过两平行支撑轴与分置于外壳内部两侧的电机底座固定在外壳内部。两平行支撑轴5贯穿外壳,其上是驱动单元,每个驱动单元包含步进电机1、锥齿轮2、带有锥齿轮的同步带轮3、同步带轮4和同步带6。同步带规格
 
如图2所示为本发明的每一方盲文点阵的装置。其中步进电机1安装于外壳上的电机底座,电机轴上装一锥齿轮2。带有锥齿轮的同步带轮安装于一条支撑轴5上,与锥齿轮2啮合。另一同步轮4安装于另一条支撑轴5上,同步带6安装于同步带轮3、4 上。此为一列盲文显示装置,该方点阵的另一列显示装置与其结构相同,为节省空间,将上述同步带轮3、4互换位置,安装于另一侧,即为使电机上下交替排列。
 
同步带6的结构如图3所示。将同步带进行8等分,得到均分的8个点位。此 8个点位为“凸凸凸平凸平平平”的循环排列(无论从哪一位开始都可以)。显示的盲文序列为同步带6上方的3个点位。同步带6在电机1的驱动下每次转动1到7个点位,便可完成显示的3个点位所对应的所有8种情况。
 
如图4所示为单个驱动单元同步轮、锥齿轮和电机的装配关系图。图中带有锥齿轮的同步带轮3由一同步带轮和一锥齿轮组成。组成3的同步带轮与同步带轮4规格相同,组成3的锥齿轮与锥齿轮2相互啮合。
 
对于同步带的8个点位,假设取前3个点位用以显示,分别为触点1、触点2 和触点3,同步带初始位置为“凸凸凸平凸平平平”,下表1表示了对于8个停止位盲文的显示结果,表中“●”为盲文的凸起,“○”代表无凸点:
 
表1
 
一种同步带传动式盲文点显结构
表1中同步带位置1到8对应的同步带序列分别为“11101000”、“11010001”、“10100011”、“01000111”、“10001110”、“00011101”、“00111010”、“01110100”,其中“1”代表凸起,“0”代表无凸起。从8个点位的同步带序列可以看出即为每次往后移动一个点位。从表1可以看出一列三个凸点的所有情况都包含在内。
 
需要指出,在具体实现时,同步带序列也可与上述相反,转动方向也可相反,另外德布鲁因序列也不止此一种实现,也可任选,取出的三个触点位置同样可改变。此时触点与同步带的位置关系也会改变。另外,利用此种方法中的一组驱动单元,还可同时完成多行盲文的显示。只需改变德布鲁因序列的长度,即同步带上的序列以及取出的触点即可完成。例如使用上述的一对驱动单元,将同步带上序列由8位的德布鲁因序列改为64位德布鲁因序列,将取出的触点数从3个增加至6个,即可利用一对驱动单元同时显示纵向上的两方盲文点阵。
 
上述具体实施方式用于对本发明进行解释,而非限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的修改、变化或者替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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