盲文凹凸点控制结构及逐行驱动全页盲文点显器的制作方法

专利名称：盲文凹凸点控制结构及逐行驱动全页盲文点显器的制作方法
技术领域：
本发明旨在提供一种能将电子文本转换成全页的盲文凹凸点的点显器，属盲文阅 读装置的技术领域，具体是一种盲文全页凹凸点的控制方法以及逐行驱动全页盲文点显
器o
背景技术：
整页的盲文通常包含25行，每行可达40个盲文字符(方)，字符由每方排成两列 的6到8个点表示。目前投入实际使用的盲文点显器只能显示一行字符，阅读很不方便，因 此开发全页盲文点显器很有必要。现有的盲文点显器一般采用顶杆机构，通过压电陶瓷或 电磁铁(或微型马达)将顶杆推出面板产生凸点，不同点位上顶杆的推出与否形成盲文。采 用压电陶瓷方法，虽然耗电少，由于压电陶瓷本身不能提供约0. 4mm(GB/T15720-1995标准 为0. 2-0. 5mm)的顶杆行程，需要采用辅助的杠杆机构，结果是占用的平面空间过大，难以 实现全页显示；采用电磁铁(或微型马达)机构可以将每一点限制小于2. 8_见方的平面 上，是制作全页点显器的基本方法，但由于成本、耗电等各种因素，还没有一种全页盲文点 显器投入商用。盲文点显器的未来发展方向是引入电活化聚合物技术。据《每日科学》2009年11 月第1期的文章，美国波士顿的国家盲文出版社最近建立了一家盲文创新中心，致力于在 较低的成本下生产整页显示的电子盲文点显器。该中心的诺埃尔 H 鲁尼恩表示“电活 化聚合物技术这一令人兴奋的成果已经完全成熟，能为盲文点显器的制造提供真正的解决 方案。”日本东京大学联合开发出了使用有机晶体管的薄膜型盲文显示器，用在柔性基板上 形成的有机晶体管驱动高分子材料激励器，通过电流控制表面产生或消除突起，形成盲文。 这种盲文显示器厚度可达到约1毫米，重量也仅有几克，具有良好的发展前景。但目前尚未 投入商用，且短期内成本较高。

发明内容
本发明的目的是提供一种结构和工艺简单、使用方便以及节能的盲文凹凸点的控 制方法以及逐行驱动全页盲文点显器，具体技术方案如下一种盲文凹凸点控制结构，包括字符顶杆、杆状突出、活动板及其控制装置、字符 顶杆运动控制装置；所述杆状突出连接在字符顶杆下端，字符顶杆在字符顶杆运动控制装置和杆状突 出带动下作上下运动；所述活动板设有腰孔，字符顶杆垂直穿过腰孔，在活动板的底层设有与所述杆状 突出形状对应的凹槽；所述活动板在活动板控制装置带动下平移，凹槽随活动板移动，杆状突出进出凹 槽，带动字符顶杆在腰孔内上下运动；腰孔的长度方向与活动板的运动方向一致；所述字符顶杆运动控制装置包括弹性体和电磁组件，所述字符顶杆下端还设有衔铁，电磁组件通过对衔铁的施力进而对字符顶杆施力；所述弹性体和电磁组件对字符顶杆 施力方向相反；对于盲文的凸点状态即初始状态所述杆状突出在活动板的凹槽内，在弹性体和 腰孔边沿摩擦对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆保持伸出；对于盲文的第一中间状态所述活动板平移，所述杆状突出被挤在活动板的凹槽 外，杆状突出受凹槽外部的板体压迫和弹性体对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆回缩；对于盲文的第二中间状态所述活动板回移，字符顶杆在弹性体和电磁组件共同 施力下，使字符顶杆保持回缩；对于盲文的凹点状态所述活动板复位；所述杆状突出在活动板的凹槽外，且不 受活动板的压力；在弹性体和腰孔边沿摩擦对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆保持回缩。所述腰孔内壁上设有弹性接触面，用来增加腰孔边沿摩擦力。因为电磁线圈对衔铁引力大小和二者距离的平方成反比，距离越大对于产生引力 的电流要求越大，而本结构以及动作过程，是先使衔铁与铁芯接触，再对线圈通电，所以只 需用很小的驱动电流就可以使衔铁与电磁铁芯保持接触。在活动板移动过程中，板下的凹 槽边沿对字符顶杆突出产生压迫使顶杆下移，字符顶杆底端的衔铁与电磁铁芯接触；上述 压迫消失后，如电磁线圈通电，可保持吸合；上述压迫消失后，如电磁线圈不通电，在弹簧丝 回弹力的作用下顶杆回复原位。一种使用上述盲文凹凸点控制结构的逐行驱动全页盲文点显器，特征是包括多个 方模块，每个方模块由设在模块壳体内的6个盲文凹凸点控制结构按照3行X2列排列构 成；对于同一行的方模块，各个盲文凹凸点控制结构的活动板相连构成一个活动板条，并受同一活动板控制 装置驱动；活动板条上的腰孔的数量和位置与同一行方模块中的字符顶杆对应，所述字符 顶杆由相应的腰孔中伸缩；对于同一列的方模块，每个方模块中处于同一列的第1、2和3盲文凹凸点控制结构，其电磁组件分别接 在相同的第1、2和3驱动线上。所述活动板控制装置是通过一个电机驱动的凸轮组转动一周后完成全页文字的 更换；凸轮组上设有与方模块行数相同数量的凸轮，每个凸轮开有与方模块行数相同的槽， 依行序在各个凸轮的相应槽中嵌入拨块，所述活动板条上设有与该拨块对应的凸块；电机 转动时，各个凸轮上的拨块在依时序拨动凸块，进而使活动板条平移，随后释放活动板条; 各个活动板条上还设有活动板条复位弹性体，使活动板条可以复位。所述对于每个方模块中，各个盲文凹凸点控制结构的电磁组件的高电位端分别连 在相应的驱动线上，其低电位连在同一地线上。在各个方模块的上方还设有面板，显示板上设有通孔，所述字符顶杆穿在相应的 通孑L内。本发明以电磁铁与弹簧丝组合驱动字符顶杆方法为基础，采用压吸的方法，避免 了电磁铁在吸合时需要较大电流的问题；采用磨擦保持方法，可以在阅读期间无需给电磁 线圈提供电流；采用逐行驱动方式，可以在翻页时逐行供电，减小了瞬间电流；对每一方进行模块化，可以降低生产过程的复杂性，总体上可以降低使用中的电耗，减小生产工艺的复 杂性，降低生产成本，满足盲人全页阅读的需求。


图1-1 1-4是盲文凹凸点控制结构示意图，其中，
图1-1是初始状态(凸点状态)示意图、
图1-2是中间状态示意图、
图1-3是凹点状态示意图、
图1-4是回复到的初始状态(凸点状态)示意图。
图2-1 2-4是方模块结构示意图，其中，
图2-1是方模块俯视示意图、
图2-2是方模块左视剖视示意图、
图2-3是方模块主视剖视示意图、
图2-4是方模块仰视示意图。
图3是电磁组件的驱动电路印制板布线图。
图4-1、4-2是活动板条结构示意图，其中，
图4-1是活动板条的主视示意图、
图4-2是活动板条的仰视示意图。
图5-1 图5-3是活动板控制装置结构示意图，其中，
图5-1是凸轮拨动活动板条平移状态示意图、
图5-2是活动板条复位弹性体使活动板条复位状态示意图
图5-3是电机驱动的凸轮组转动状态示意图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本技术方案作进一步说明。全页盲文点显器1、盲文凹凸点控制结构实例说明图1-1是本例的全页盲文点显器的一个点单元(即盲文凹凸点控制结构)初始状 态剖面示意图。图中1. 1为字符顶杆；1. 2是点显器的面板；1. 3是活动板；1. 4是常态下活 动板与顶杆的弹性接触面(即腰孔内壁上的弹性接触面)；1. 5是活动板底部的凹槽；1. 6 是与顶杆成十字相交的杆状突出；1. 7是衔铁，它与字符顶杆下端粘合；1. 8是复位用弹簧 丝；1. 9为磁腔；1. 10为电磁铁芯；1. 11为电磁线圈；1. 12为线圈外封盒。本例的字符顶杆，上部为直径1. 0-1. 2mm的圆柱，且有一个对称的杆状突出，下部 的衔铁为直径1. 8mm、由软铁材料制成的圆柱。如图1-1，当页面要进行更换时，活动板1.3向左移动，在凹槽槽沿的压迫下，杆 状突出带动顶杆及衔铁沿磁腔向下运动，行程0. 5mm，恰好使衔铁与电磁铁芯闭合，到达图 1-2所示状态(中间状态)。如果此点要显示凹点，电磁线圈通电，活动板回移时，衔铁受到引力(引力大于弹 簧丝的弹力)固定不动，活动板完全复位后断电，活动板的弹性接触面与字符顶杆左侧面紧密接触，磨擦力使字符顶杆不能回弹，故保持凹点直到下一次页面更换，如图1-3所示状 态(凹点状态)。如果此点要显示凸点，则在上述过程中电磁线圈不通电，因此在活动板回移的过 程中，字符顶杆受弹簧丝回弹力的作用而回位，突出面板，并同时受活动板的弹性接触面与 字符顶杆左侧面的磨擦力作用使顶杆保持突出。2、方模块实例说明图2-1 图2-4，其中，1. 10是电磁铁芯；1. 11是电磁线圈；2. 3是引脚；2. 4是模 块外盒(本例采用胶木盒)。按照盲文字符规则，每6个点单元按照3行X 2列排构成一个方模块。一个方模 块中的6个电磁铁被封装在一个胶木盒中，形成一个方电磁元件组模块，如图2-1 2-4。 各线圈连接到相应引脚上，其中一个引脚为6个线圈的公共地线。安装时，每个模块引脚插 入到驱动电路印制板的焊接孔中。如图3，印制板是双面印制板，3. 1是行公共地线，同一行中每个线圈均有一端与 此相连，该地线通过行选通开关接总地线；3. 2是线圈的驱动线，各行对应的点单元的线圈 另一端均连相应驱动线上，驱动线与字符译码驱动电路相连；3. 3是焊接孔，安装时，方模 块的电磁组件的电磁组件引脚插入其中并焊接。各行对应的点用同一根总线，同一行用一 条公共地线。3、本例的活动板控制装置说明如图4-l、4_2，4. 1是用于字符顶杆穿过的腰孔；4. 2是在具体工程实现时，安装支 架用的通孔；1. 5是活动板条底部的凹槽。如图5-1 图5-3，5. 1是活动板条；5. 2是活动板条的复位弹簧(即复位弹性体)； 5. 3是凸轮，转动时带动活动板条向左移动约0. 6mm后释放，每一行方模块对应一个凸轮， 各凸轮上的拨块所在位置不同；5. 4是转轴，旋转时各凸轮依次带动活动板条往复移动一 次；5. 5是凸轮轴支架；5. 6是齿轮组；5. 7是电机。每40个方模块构成一行，每一行使用一个活动板条，活动板条上有能够让顶杆穿 过的、两端为半园形的腰孔，可以左右移动，如图4-1、4-2。在前述过程中，活动板条的一次 往复运动完成一行字的更换。全页点显器共有25行(并不限于25行)，通过一个电机驱动的凸轮组转动一周后 完成全页文字的更换。如图5-1。图5-3中，凸轮组有与行数相同个数的凸轮，每个凸轮开 有25个槽，依行序在每个凸轮的不同槽中嵌入一个拨块。电机转动时，各个凸轮上的拨块 在不同的时间依次拨动活动板条上的凸块，使活动板条向左移动，行程约0. 6mm,随后释放 活动板条，活动板条在复位弹簧的作用下复位。本例的活动板条上还设有光电检测开关，使活动板条释放前开关触发，与各电磁 线圈相连的驱动线被送入与该行文本数据对应的点电压，同时该行所有线圈的公共接地开 关导通，各线圈有的通电流，有的没有电流，因此字符顶杆有的凸出，有的凹进。活动板条完 全复位后，公共接地开关断开，所有线圈没有电流。采用逐行驱动(每行一个活动板条和一个公共接地开关)可以使各行对应的点用 同一个驱动电路和总线，无论全页有多少行，只需240个线圈驱动端口和240根驱动线。本例的全页盲文点显器具体工作过程如下
1.手动触发翻页按钮(上翻或下翻)，电机开始转动。2.来自计算机或U盘的电子文本被转换成盲文字符数据(该转换电路和程序在现 有技术中可以容易实现，在此不进一步加以限制)，第一行的数据通过驱动电路加到相应驱 动线上。3.第一个凸轮带动第一行活动板左移0. 6mm，字符顶杆被压到与铁芯接触，同时 活动板条通过光电检测开关触发行总地线开关，电磁线圈通电。4.活动板条释放，在复位弹簧的作用下回复原位。在这过程中，部分顶杆由于相 应的电磁线圈上通了电流，字符顶杆保持下降位置，另外的字符顶杆由于没有驱动电流，字 符顶杆在弹簧丝的作用下上升。活动板条复位后，板上的腰孔内的左边沿弹性接触面与字 符顶杆紧密接触，使字符顶杆位置固定。同时，活动板条复位后，行总地线断路，线圈电流消 失。5.随着电机转动，第二个凸轮带动第二行的活动板左移，重复上述2、3、4步骤。6.转轴转动一周后，各行均进行了字符顶杆的上下位置调整，翻页结束。
权利要求
一种盲文凹凸点控制结构，其特征是包括字符顶杆、杆状突出、活动板及其控制装置、字符顶杆运动控制装置；所述杆状突出连接在字符顶杆下端，字符顶杆在字符顶杆运动控制装置和杆状突出带动下作上下运动；所述活动板设有腰孔，字符顶杆垂直穿过腰孔，在活动板的底层设有与所述杆状突出形状对应的凹槽；所述活动板在活动板控制装置带动下平移，凹槽随活动板移动，杆状突出进出凹槽，带动字符顶杆在腰孔内上下运动；腰孔的长度方向与活动板的运动方向一致；所述字符顶杆运动控制装置包括弹性体和电磁组件，所述字符顶杆下端还设有衔铁，电磁组件通过对衔铁的施力进而对字符顶杆施力；所述弹性体和电磁组件对字符顶杆施力方向相反；对于盲文的凸点状态即初始状态所述杆状突出在活动板的凹槽内，在弹性体和腰孔边沿摩擦对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆保持伸出；对于盲文的第一中间状态所述活动板平移，所述杆状突出被挤在活动板的凹槽外，杆状突出受凹槽外部的板体压迫和弹性体对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆回缩；对于盲文的第二中间状态所述活动板回移，字符顶杆在弹性体和电磁组件共同施力下，使字符顶杆保持回缩；对于盲文的凹点状态所述活动板复位；所述杆状突出在活动板的凹槽外，且不受活动板的压力；在弹性体和腰孔边沿摩擦对字符顶杆共同施力下，使字符顶杆保持回缩。
2.根据权利要求1所述的盲文凹凸点控制结构，其特征是所述弹性体是弹簧丝，该弹 簧丝支撑在杆状突出下方；所述电磁组件包括磁腔、以及磁腔下方设置的铁芯和电磁线圈； 所述字符顶杆设在磁腔上方，衔铁在磁腔内；对于盲文的第一中间状态活动板平移，字符顶杆回缩，衔铁在磁腔内与铁芯接触，同 时杆状突出压迫弹簧丝，弹簧丝积蓄势能；对于盲文的第二中间状态活动板回移，如电磁线圈通电，此时，电磁组件的引力大于 弹簧丝的弹力，则衔铁在两个力作用下与铁芯保持接触，字符顶杆回缩；如果，此时电磁线圈不通电，，则衔铁在弹簧丝的弹力作用下脱离铁芯，字符顶杆会伸出；对于盲文的凹点状态电磁线圈不通电，在弹性体和腰孔边沿摩擦对字符顶杆共同施 力下，使字符顶杆保持回缩。
3.根据权利要求1或2所述的盲文凹凸点控制结构，其特征是所述腰孔内壁上设有弹 性接触面。
4.一种使用权利1、2或3任一所述盲文凹凸点控制结构的逐行驱动全页盲文点显器， 其特征是包括多个方模块，每个方模块由设在模块壳体内的6个盲文凹凸点控制结构按照 3行X2列排列构成；对于同一行的方模块，各个盲文凹凸点控制结构的活动板相连构成一个活动板条，并受同一活动板控制装置 驱动；活动板条上的腰孔的数量和位置与同一行方模块中的字符顶杆对应，所述字符顶杆 由相应的腰孔中伸缩；对于同一列的方模块，每个方模块中处于同一列的第1、2和3盲文凹凸点控制结构，其电磁组件分别接在相 同的第1、2和3驱动线上。
5.根据权利要求4所述的逐行驱动全页盲文点显器，其特征是所述活动板控制装置是 通过一个电机驱动的凸轮组转动一周后完成全页文字的更换；凸轮组上设有与方模块行数 相同数量的凸轮，每个凸轮开有与方模块行数相同的槽，依行序在各个凸轮的相应槽中嵌 入拨块，所述活动板条上设有与该拨块对应的凸块；电机转动时，各个凸轮上的拨块在依时 序拨动凸块，进而使活动板条平移，随后释放活动板条；各个活动板条上还设有活动板条复 位弹性体，使活动板条可以复位。
6.根据权利要求5所述的逐行驱动全页盲文点显器，其特征是所述对于每个方模块 中，各个盲文凹凸点控制结构的电磁组件的高电位端分别连在相应的驱动线上，其低电位 连在同一地线上。
7.根据权利要求4、5或6任一所述的逐行驱动全页盲文点显器，其特征是在各个方模 块的上方还设有面板，显示板上设有通孔，所述字符顶杆穿在相应的通孔内。
全文摘要
盲文凹凸点控制结构，包括字符顶杆、杆状突出、活动板及其控制装置、字符顶杆运动控制装置；所述杆状突出连接在字符顶杆下端，字符顶杆在字符顶杆运动控制装置和杆状突出带动下作上下运动；所述活动板与字符顶杆垂直，在活动板的底层凹槽；所述活动板受控平移，杆状突出进出凹槽，带动字符顶杆上下运动。逐行驱动全页盲文点显器，包括多个方模块，每个方模块由设在模块壳体内的6个盲文凹凸点控制结构按照3行×2列排列构成；同一行方模块，盲文凹凸点控制结构的活动板相连构成一个共同运动活动板条；活动板条上设有与字符顶杆对应腰孔；同一列方模块中，同列的第1、2和3盲文凹凸点控制结构，其电磁组件分别接在相同的第1、2和3驱动线上。
文档编号G09B21/00GK101853592SQ20101017391
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者王钧铭 申请人:南京信息职业技术学院