一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置,特點(diǎn)是,該裝置包括投影機(jī)、攝像機(jī)、投影幕、電腦主機(jī)、激光組件和護(hù)欄；電腦主機(jī)與投影機(jī)、攝像機(jī)連接；投影幕置于護(hù)欄內(nèi)，激光組件固定在護(hù)欄橫桿上；激光組件包括供電電源、萬向節(jié)、限位塊和激光模組，激光模組射出激光，指向投影幕形成激光光點(diǎn)。攝像機(jī)將采集的信息傳輸給電腦主機(jī)，電腦主機(jī)對(duì)激光光點(diǎn)信息進(jìn)行解析處理，發(fā)送并執(zhí)行指令，跟蹤、記錄激光光點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)激光與投影內(nèi)容的互動(dòng)；激光互動(dòng)游戲的安全通過護(hù)欄、萬向節(jié)、限位塊限制激光投射的范圍及激光光點(diǎn)形狀識(shí)別來控制。這種控制裝置在激光互動(dòng)游戲運(yùn)行過程中提供了一種激光使用的安全控制手段，以免對(duì)眼睛造成傷害。
【專利說明】—種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，屬于激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的發(fā)展，高亮度激光筆作為一種新型、操作便捷靈活、擴(kuò)展性好的交互工具被廣泛用于展館、展會(huì)等公共場(chǎng)合的互動(dòng)游戲中。其特點(diǎn)是:人們手握激光筆就可以自由自在地進(jìn)行作畫寫字和互動(dòng)游戲。
[0003]為了保證影象動(dòng)作的抓取和識(shí)別得以有效實(shí)現(xiàn)，通常使用安全等級(jí)屬class III等級(jí)的手持式激光筆。第三級(jí)激光器是中等功率激光器，是指在避害反應(yīng)時(shí)間內(nèi)能夠?qū)θ搜郛a(chǎn)生傷害，連續(xù)激光直接在光束內(nèi)觀察有危險(xiǎn)。在公眾場(chǎng)合，當(dāng)人們尤其是兒童手持激光筆進(jìn)行遠(yuǎn)距離互動(dòng)游戲時(shí)，激光投射方向很難控制，極易照射到他人的眼中及皮膚，存在著很大的安全隱患。
[0004]另外，激光筆采用干電池供電，只能連續(xù)工作幾個(gè)小時(shí)，且激光功率穩(wěn)定性較差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型目的在于提供一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，在激光互動(dòng)游戲運(yùn)行過程中，通過機(jī)械限位控制互動(dòng)范圍，通過激光光點(diǎn)圖形識(shí)另IJ，控制信號(hào)接收的唯一性，確保激光的安全可靠使用，以免對(duì)眼睛造成傷害。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，其特征在于:一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置由投影機(jī)、攝像機(jī)、投影幕、電腦主機(jī)、激光組件和護(hù)欄組成。所述的電腦主機(jī)與投影機(jī)、攝像機(jī)連接，所述的電腦主機(jī)包括圖像采集卡、獨(dú)立顯卡，圖像采集卡與攝像機(jī)連接；所述的護(hù)欄將投影幕圍在護(hù)欄內(nèi)，護(hù)欄的深度大于寬度；至少有I個(gè)以上的激光組件固定在投影幕對(duì)面的護(hù)欄橫桿上；所述的激光組件包括供電電源、單節(jié)式精密萬向節(jié)、限位塊和至少為I個(gè)以上的激光模組，所述激光模組射出激光，指向投影眷，在投影眷上形成激光光點(diǎn)。
[0007]激光模組輸出的總功率在50mW以下，波長(zhǎng)可以是可見光、不可見光或兩種光波長(zhǎng)混合；激光模組射出的激光光點(diǎn)形狀可以是幾何圖形或組合圖案，供電電源采用+5V低電壓電源，電源線從護(hù)欄的管內(nèi)走線。
[0008]所述的單節(jié)式精密萬向節(jié)包括輸出軸、輸入軸和支點(diǎn)，輸出軸和輸入軸之間最大軸間夾角為45度，兩軸在45度夾角范圍內(nèi)繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的激光模組安裝在輸出軸內(nèi)，使輸出的激光限定在最大軸間夾角45度角內(nèi)；所述的限位塊與輸入軸連接，套在輸出軸上，其內(nèi)圈結(jié)構(gòu)呈幾何圖形，限制激光投射在投影幕上的范圍。
[0009]所述的電腦主機(jī)通過視頻信號(hào)線和信號(hào)控制線直接與投影儀連接，控制投影儀將互動(dòng)內(nèi)容投射在投影幕上，攝像機(jī)通過圖像采集卡采集投射在投影幕上的激光光點(diǎn)；攝像機(jī)將采集的信息傳輸給電腦主機(jī)，電腦主機(jī)對(duì)激光光點(diǎn)信息進(jìn)行解析處理,發(fā)送并執(zhí)行指令，跟蹤、記錄激光光點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)激光與投影內(nèi)容的互動(dòng)；激光互動(dòng)游戲的安全通過護(hù)欄、萬向節(jié)、限位塊限制激光投射的范圍及激光光點(diǎn)形狀識(shí)別來控制。
[0010]一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置的應(yīng)用方法，該應(yīng)用方法步驟是:
[0011]1.通過護(hù)欄將投影幕圍在護(hù)欄內(nèi)，激光互動(dòng)游戲的范圍不超出投影幕的范圍，防止人員進(jìn)入游戲區(qū)，避免激光直接投射到人眼及皮膚，實(shí)現(xiàn)護(hù)欄在激光互動(dòng)游戲中的安全控制；
[0012]2.將激光組件連接在投影幕對(duì)面的護(hù)欄橫桿上，限制激光組件在360度三維空間隨意移動(dòng)，并調(diào)節(jié)激光的出光方向，使單節(jié)式精密萬向節(jié)最大軸間夾角時(shí)的激光光點(diǎn)軌跡能均勻覆蓋投影幕，確保游戲互動(dòng)范圍；單節(jié)式精密萬向節(jié)的輸入軸與護(hù)欄相連，輸出軸繞單節(jié)式精密萬向節(jié)的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，激光模組安裝在單節(jié)式精密萬向節(jié)的輸出軸內(nèi)，使激光模組輸出的激光限制在單節(jié)式精密萬向節(jié)最大軸間夾角45度的三維空間內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單節(jié)式精密萬向節(jié)在激光互動(dòng)游戲中的激光的空間安全控制；
[0013]3.當(dāng)激光組件安裝位置相對(duì)投影幕中心位置偏離時(shí)，激光斜著投向投影幕，當(dāng)輸出軸以最大軸間夾角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，激光光點(diǎn)在投影幕上形成的最大軌跡呈不標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，這時(shí)邊界超出了投影幕；
[0014]4.限位塊套在輸出軸上，設(shè)定激光投射的安全互動(dòng)范圍<投影幕尺寸。當(dāng)激光組件與投影幕的相對(duì)位置確定時(shí)，激光光點(diǎn)沿著安全互動(dòng)范圍的邊界移動(dòng)，采用逐點(diǎn)采樣法，通過出光點(diǎn)距離投影幕的距離、采樣點(diǎn)與出光點(diǎn)的空間相對(duì)坐標(biāo)，計(jì)算出與投影幕安全互動(dòng)范圍邊界在限位塊這個(gè)位置對(duì)應(yīng)的幾何軌跡，即為這個(gè)位置限位塊內(nèi)圈結(jié)構(gòu)的幾何圖形。通過限位塊內(nèi)圈對(duì)激光空間角度的限制，進(jìn)而限定了激光在投影幕上的激光光點(diǎn)投影范圍，實(shí)現(xiàn)了限位塊在激光互動(dòng)游戲中的安全控制；
[0015]5.激光模組射出的激光光點(diǎn)形狀設(shè)計(jì)成除單個(gè)圓點(diǎn)外的幾何圖形或組合圖案，與常規(guī)激光筆輸出的單個(gè)圓光點(diǎn)形成明顯區(qū)別，計(jì)算機(jī)通過攝像機(jī)的圖像采集，對(duì)圖像進(jìn)行比對(duì)、識(shí)別，確認(rèn)，使常規(guī)激光筆的單個(gè)圓光點(diǎn)不能進(jìn)行互動(dòng)游戲，排除了外來激光筆的干擾和不安全性；
[0016]6.通過上述步驟，使激光模組射出的激光光點(diǎn)在投影幕上的互動(dòng)范圍被控制在設(shè)定的安全范圍內(nèi)。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果在于:提供了一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置。這種控制裝置在激光互動(dòng)游戲運(yùn)行過程中提供了一種激光使用的安全控制手段，以免對(duì)眼睛造成傷害，確保激光的安全使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為激光互動(dòng)游戲及激光安全控制示意圖；
[0019]圖2為激光組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為單節(jié)式精密萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為單節(jié)式精密萬向節(jié)的最大軸間夾角示意圖；
[0022]圖5為激光組件相對(duì)投影幕相對(duì)位置示意圖；
[0023]圖6為單節(jié)式精密萬向節(jié)的最大軸間夾角時(shí)激光的投射范圍俯視圖；
[0024]圖7為激光互動(dòng)安全投射范圍的側(cè)視圖；
[0025]圖8為激光模組偏離投影幕中心線時(shí)激光在投影幕位置的最大軌跡示意圖；[0026]圖9為限位塊內(nèi)圈在C點(diǎn)位置的幾何圖形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10為激光光點(diǎn)形狀的幾何圖形和組合圖案示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0029]一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，由圖1一圖10所示，其特征在于，該激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置包括投影機(jī)1、攝像機(jī)2、投影幕3、電腦主機(jī)4、激光組件5和護(hù)欄6。所述電腦主機(jī)4與投影機(jī)1、攝像機(jī)2連接，電腦主機(jī)4包括圖像采集卡41、獨(dú)立顯卡42 ；圖像采集卡41與攝像機(jī)2連接；所述的護(hù)欄6將投影幕3圍在護(hù)欄6內(nèi)，護(hù)欄6的深度不小于寬度；至少有I個(gè)以上的激光組件5固定在投影幕3對(duì)面的護(hù)欄6橫桿上；所述的激光組件5包括供電電源52、單節(jié)式精密萬向節(jié)53、限位塊54和至少為I個(gè)以上的激光模組51，由激光模組51射出激光55,投射在投影幕3上形成激光光點(diǎn)56。
[0030]所述的激光模組51輸出的激光總功率在50mW以下，發(fā)射的激光為532nm可見光、808nm不可見光或多種波長(zhǎng)如808nm和532nm混合光，不可見光的激光光點(diǎn)56可通過攝像機(jī)2采集觀測(cè)到，激光模組5射出的激光光點(diǎn)56形狀可以是三角形、五角星等幾何圖形或三個(gè)圓點(diǎn)、四個(gè)圓點(diǎn)、五個(gè)圓點(diǎn)加中心圓點(diǎn)等組合圖案，確保攝像機(jī)2跟蹤、記錄、保留激光光點(diǎn)56信號(hào)的唯一'I"生，所述的供電電源52米用+5V低電壓電源，電源線從護(hù)欄6的管內(nèi)走線，可使激光模組51長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定地可靠工作。
[0031]所述的單節(jié)式精密萬向節(jié)53為常規(guī)機(jī)械零件，包含輸出軸53A、輸入軸53B和支點(diǎn)，輸出軸53A和輸入軸53B之間最大軸間夾角為45度，兩軸在45度夾角范圍內(nèi)可繞支點(diǎn)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的激光模組51安裝在輸出軸53A內(nèi)，使輸出的激光55限定在最大軸間夾45度角內(nèi)；所述的限位塊54與輸入軸53B連接，套在輸出軸53A上，其內(nèi)圈結(jié)構(gòu)呈幾何圖形，限制激光55投射在投影幕3上的范圍。所述的電腦主機(jī)4通過視頻信號(hào)線和信號(hào)控制線直接與投影儀I連接，控制投影機(jī)I將互動(dòng)內(nèi)容投射在投影幕3上，攝像機(jī)2通過圖像采集卡41采集投射在投影幕3上的激光光點(diǎn)56 ;攝像機(jī)2將采集的信息傳輸給電腦主機(jī)4，電腦主機(jī)4對(duì)激光光點(diǎn)56信息進(jìn)行解析處理，發(fā)送并執(zhí)行指令，跟蹤、記錄激光光點(diǎn)56的位置，實(shí)現(xiàn)激光55與投影內(nèi)容的互動(dòng)；激光互動(dòng)游戲的安全通過護(hù)欄6、單節(jié)式精密萬向節(jié)53、限位塊54的機(jī)械限位來控制激光55的投射范圍，通過激光光點(diǎn)56形狀識(shí)別來控制信號(hào)接收的唯一性，實(shí)現(xiàn)激光互動(dòng)游戲的安全控制。
[0032]一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置的應(yīng)用方法，該方法的步驟是:
[0033]1、通過護(hù)欄6將投影幕3圍在護(hù)欄6內(nèi)，使激光互動(dòng)游戲的范圍不超出投影幕的范圍，防止人員進(jìn)入游戲區(qū)，避免激光55直接投射到人眼及皮膚，實(shí)現(xiàn)護(hù)欄6在激光互動(dòng)游戲中的安全控制；
[0034]2、將激光組件5連接在投影幕3對(duì)面的護(hù)欄6橫桿上某個(gè)位置，使激光組件5不能在360度的空間隨意移動(dòng)，并調(diào)節(jié)激光55的出光方向，使單節(jié)式精密萬向節(jié)53最大軸間45度夾角時(shí)的激光光點(diǎn)56軌跡能均勻覆蓋投影幕3，確保游戲互動(dòng)范圍；單節(jié)式精密萬向節(jié)53的輸入軸53B與護(hù)欄6相連，輸出軸53A繞單節(jié)式精密萬向節(jié)53的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，激光模組51安裝在單節(jié)式精密萬向節(jié)53的輸出軸53A內(nèi)，使激光模組51輸出的激光55限制在單節(jié)式精密萬向節(jié)53最大軸間夾角45度的三維空間內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單節(jié)式精密萬向節(jié)53在激光互動(dòng)游戲中的激光的空間安全控制；
[0035]3、當(dāng)激光組件5安裝位置相對(duì)投影幕3中心位置偏離時(shí)，激光55斜著投向投影幕
3。當(dāng)輸出軸53A以最大軸間夾角45度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，激光光點(diǎn)56在投影幕3上形成的最大軌跡呈不標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，這時(shí)邊界超出了投影幕3 ;
[0036]4、限位塊54套在在出軸53A上，設(shè)定激光55投射的安全互動(dòng)范圍<投影幕3尺寸，當(dāng)激光組件5與投影幕3的相對(duì)位置確定時(shí)，激光光點(diǎn)56沿著安全互動(dòng)范圍的邊界移動(dòng)，采用逐點(diǎn)采樣法，通過出光點(diǎn)距離投影幕3的距離、采樣點(diǎn)與出光點(diǎn)的空間相對(duì)坐標(biāo)，可以計(jì)算出與投影幕3安全互動(dòng)范圍邊界在限位塊這個(gè)位置對(duì)應(yīng)的幾何軌跡，即為這個(gè)位置限位塊54內(nèi)圈結(jié)構(gòu)的幾何圖形，通過限位塊54內(nèi)圈對(duì)激光55空間角度的限制，進(jìn)而限定了激光55在投影幕3上的激光光點(diǎn)56投影范圍，實(shí)現(xiàn)了限位塊54在激光互動(dòng)游戲中的安全控制；
[0037]5、激光模組51射出的激光光點(diǎn)56形狀設(shè)計(jì)成除單個(gè)圓點(diǎn)外的幾何圖形或組合圖案，與常規(guī)激光筆輸出的單個(gè)圓光點(diǎn)形成明顯區(qū)別。電腦主機(jī)4通過攝像機(jī)2的圖像采集，對(duì)圖像進(jìn)行比對(duì)、識(shí)別，確認(rèn)，使常規(guī)激光筆的單個(gè)圓光點(diǎn)不能進(jìn)行互動(dòng)游戲，排除了外來激光筆的干擾和不安全性；
[0038]通過上述步驟，可以使激光模組51射出的激光光點(diǎn)56在投影幕3上的互動(dòng)范圍被控制在設(shè)定的安全范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，其特征在于，該裝置包括投影機(jī)、攝像機(jī)、投影幕、電腦主機(jī)、激光組件和護(hù)欄；所述的電腦主機(jī)與投影機(jī)、攝像機(jī)連接，所述的電腦主機(jī)包括圖像采集卡、獨(dú)立顯卡，所述圖像采集卡與攝像機(jī)連接；所述的投影幕置于護(hù)欄內(nèi)，護(hù)欄的深度大于寬度；至少有I個(gè)以上的激光組件固定在投影幕對(duì)面的護(hù)欄橫桿上；所述的激光組件包括供電電源、單節(jié)式精密萬向節(jié)、限位塊和至少為I個(gè)以上的激光模組，所述激光模組射出激光，指向投影幕，在投影幕上形成激光光點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，其特征在于，所述的激光模組輸出的總功率在50mW以下,波長(zhǎng)為可見光、不可見光或兩種光波長(zhǎng)混合；激光模組射出的激光光點(diǎn)形狀為三角形、五角星幾何圖形或三個(gè)圓點(diǎn)、四個(gè)圓點(diǎn)、五個(gè)圓點(diǎn)加中心圓點(diǎn)的組合圖案，所述的供電電源采用+5V低電壓電源，電源線從護(hù)欄的管內(nèi)走線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，其特征在于，所述的單節(jié)式精密萬向節(jié)包括輸出軸、輸入軸和支點(diǎn)，輸出軸和輸入軸之間最大軸間夾角為45度，兩軸在45度夾角范圍內(nèi)繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的激光模組安裝在輸出軸內(nèi)，使輸出的激光限定在最大軸間夾角45度角內(nèi)；所述的限位塊與輸入軸連接，套在輸出軸圓周外任意位置，其內(nèi)圈結(jié)構(gòu)限制激光投射在投影幕上的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光互動(dòng)游戲的安全控制裝置，其特征在于，所述的電腦主機(jī)通過視頻信號(hào)線和信號(hào)控制線直接與投影儀連接，控制投影儀將互動(dòng)內(nèi)容投影在投影幕上，攝像機(jī)通過圖像采集卡采集投射在投影幕上的激光光點(diǎn)；攝像機(jī)將采集的信息傳輸給電腦主機(jī)，電腦主機(jī)對(duì)激光光點(diǎn)信息進(jìn)行解析處理，發(fā)送并執(zhí)行指令，跟蹤、記錄激光光點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)激光與投影內(nèi)容的互動(dòng)；激光互動(dòng)游戲的安全通過護(hù)欄、萬向節(jié)、限位塊限制激光投射的范圍及激光光點(diǎn)形狀識(shí)別來控制。
【文檔編號(hào)】A63F13/426GK203634805SQ201320503974
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】姜兆華, 于峰, 俞立昂, 夏琪, 吳磊, 陳俊, 馮冬磊, 沈一愚 申請(qǐng)人:上海市激光技術(shù)研究所, 上?？萍拣^