專利名稱：基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置。
背景技術(shù)：
盲文，又稱點字、凸字，其最小單位為“方”，由六個點按一定凹凸起伏的規(guī)律排列組合而成，是專為視障人士設(shè)計、依靠觸覺感知的文字，亦是視障人士的主要書面交流工具。國際現(xiàn)行盲文“布萊爾(Braille)”為法國盲人路易 布萊爾于1824年創(chuàng)造的。我國于1952年參照布萊爾盲文體系，在“心目克明盲字”等舊盲字的基礎(chǔ)上，經(jīng)過調(diào)整和創(chuàng)新，提出了以普通話為基礎(chǔ)，以北京語音為標(biāo)準(zhǔn)，采用分詞連寫方法拼寫普通話的《新盲字方案》，并于1953年在全國公布推行。至此，中國有了統(tǒng)一的盲文，為新中國盲文出版事業(yè)的創(chuàng)建提 供了可能。現(xiàn)階段，所有盲文閱讀器的工作方式均為將獲取的文字信息轉(zhuǎn)換為聲音或高低起伏的盲文輸出。上述方法已得到社會及科技界廣泛關(guān)注，并開發(fā)出不少相關(guān)產(chǎn)品。據(jù)報道，清華大學(xué)自動化系于2003年成功研制“盲人電子閱讀器”，通過USB接口與個人電腦連接后，可以將電腦中儲存的文字逐個用盲文的凸字形式顯示出來，盲人只要觸摸“閱讀器”的閱讀面板，就可以自由閱讀電腦中儲存的所有文字。2009年，韓國韓東國際大學(xué)和啟明大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種觸覺閱讀器一Haptic Reader,外形就像一本沒打開的雜志。在使用過程中，向上的表面會形成凸點，組成盲人用的點字盲文；向下的表面則是內(nèi)置掃描儀的掃描窗口。使用時將閱讀器平放在普通的印刷書頁上，掃描儀開始工作，識別書頁上的印刷文字，識別后的文字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的盲文，凸點出現(xiàn)在閱讀器的正面，供盲人觸摸識讀。2010年，浙江大學(xué)億腦智造設(shè)計了戴在手指上的盲人閱讀器(Touch Reader)，其集成了光電掃描儀、電子翻譯和盲文生成三大功能，將之套在食指上后，直接用它去“觸摸”書本等文字信息，掃描儀會自動將掠過的文字掃描識別，然后通過一個點陣將這些文字轉(zhuǎn)換為凸起、凹下的盲文一由于點陣分布在指套的里層，所以手指頭能感應(yīng)到它的形狀變化，從而讓盲人朋友識別出這些盲文，進而理解其對應(yīng)文字信息的意思。另外，設(shè)計師Sungwoo Park專門為視障人士設(shè)計的Voice Stick閱讀器，可通過光學(xué)字符識別器將文字掃描進該設(shè)備，然后轉(zhuǎn)化成語音，播放出來。它能夠?qū)?，報紙，合同，郵件，名片等信息準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化為語音信息，并播放給視障人士。另外，開發(fā)不依賴視覺、適合視障人士特點的智能手機亦成為服務(wù)視障人士的一種方法。然而現(xiàn)階段針對視障人士的智能手機尚沒有進行深層次研究，只是在普通手機上進行簡單的修改，如將按鍵換成帶有盲文的按鍵，或提升手機的語音功能，并不能真正滿足視障人士的手機需求。綜上所述，上述利用盲文凸字形式顯示的閱讀器設(shè)備均具有運動部件，不僅因工藝復(fù)雜制約了閱讀器上盲文的顯示面積，同時還對運動部件的可靠性提出了極高的要求；而將文字信息轉(zhuǎn)化為語言的閱讀器及手機系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，成本高昂。到目前為止，尚無一種無運動部件的大面積平面觸摸式盲文閱讀及書寫裝置。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無運動部件的大面積平面觸摸式盲文閱讀及書寫裝置。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置。該盲文閱讀與書寫裝置包括系統(tǒng)控制器、顯示屏、書寫屏、控制屏、冷熱筆、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲器及電源接口。所述顯示屏鑲嵌有冷熱顯示方；所述書寫屏鑲嵌有溫度測量方；控制屏鑲嵌有控制屏溫度測量方和控制屏冷熱顯示方。冷熱顯示方、控制屏冷熱顯示方、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲器及電源接口均與系統(tǒng)控制器連接；所述溫度測量方和控制屏溫度測量方與數(shù)據(jù)采集器連接。
上述盲文閱讀與書寫裝置還包括基底，所述系統(tǒng)控制器、顯示屏、書寫屏、控制屏、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲器及電源接口均封裝和固定于基底之上；冷熱筆相對于基底可固定與拆卸，并與基底進行電連接。上述盲文閱讀與書寫裝置還包括無線通訊接口，無線通訊接口與系統(tǒng)控制器連接。上述盲文閱讀與書寫裝置還包括有線通訊接口，有線通訊接口與系統(tǒng)控制器連接。閱讀信息時，冷熱顯示方內(nèi)和控制屏冷熱顯示方中冷熱節(jié)點的冷熱狀態(tài)代表盲字的凹陷與凸起信息。視障人士通過觸摸顯示屏上的冷熱顯示方內(nèi)冷熱節(jié)點從而展開閱讀，通過書寫屏上的溫度測量方進行信息輸入，并借助控制屏上的控制屏冷熱顯示方與控制屏溫度測量方實現(xiàn)閱讀控制。(三)有益效果本發(fā)明在盲文閱讀及書寫領(lǐng)域內(nèi)首次引入冷熱信號代替盲字的凸凹特性，從而實現(xiàn)一種無運動部件的大面積平面觸摸式盲文閱讀及書寫裝置。該裝置原理新穎獨特、無運動部件、可靠性高、成本低、易推廣、顯示面積及書寫面積大。


圖I是本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中盲文顯示工作原理圖；圖3是本發(fā)明實施例中盲文書寫工作原理圖。其中，I :基底；2 :系統(tǒng)控制器；3 :顯示屏；4 :書寫屏；5 :控制屏；56 :控制屏冷熱顯示方；58 :控制屏溫度測量方；6 :冷熱顯示方；7 :冷熱筆；8 :溫度測量方；9 :數(shù)據(jù)采集器；10 :數(shù)據(jù)存儲器；11 :無線通訊接口 ；12 :有線通訊接口 ；13 :電源接口 ；61 :第一冷熱顯示節(jié)點；62 :第二冷熱顯示節(jié)點；63 :第三冷熱顯示節(jié)點；64 :第四冷熱顯示節(jié)點；65 :第五冷熱顯示節(jié)點；66 :第六冷熱顯示節(jié)點；81 :第一溫度測量探頭；82 :第二溫度測量探頭；83 :第三溫度測量探頭；84 :第四溫度測量探頭；85 :第五溫度測量探頭；86 :第六溫度測量探頭。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本實施例中的盲文閱讀與書寫裝置包括基底I、系統(tǒng)控制器2、顯示屏3、書寫屏4、控制屏5、冷熱顯示方6、冷熱筆7、溫度測量方8、控制屏冷熱顯示方56、控制屏溫度測量方58、數(shù)據(jù)采集器9、數(shù)據(jù)存儲器10、無線通訊接口 11、有線通訊接口 12及電源接口 13。冷熱顯示方6鑲嵌排列于顯示屏3上；溫度測量方8鑲嵌排列于書寫屏4上。控制屏冷熱顯示方56及控制屏溫度測量方58鑲嵌于控制屏5上。顯示屏3、書寫屏4及控制屏5為機玻璃板材制作而成。系統(tǒng)控制器2、顯示屏3、書寫屏4、控制屏5、數(shù)據(jù)采集器9、數(shù)據(jù)存儲器10、無線通訊接口 11、有線通訊接口 12及電源接口 13均封裝和固定于基底I之上。冷熱筆7相對于 基底I為可固定與拆卸，并與基底I進行電連接。冷熱筆7為單一加熱筆，加熱方式為電加熱。冷熱顯示方6、控制屏冷熱顯示方56、數(shù)據(jù)采集器9、數(shù)據(jù)存儲器10、無線通訊接口11、有線通訊接口 12及電源接口 13均與系統(tǒng)控制器2連接。溫度測量方8、控制屏溫度測量方58與數(shù)據(jù)采集器9連接。上述基底I用于封裝和支撐所有部件；系統(tǒng)控制器2用于冷熱顯示方6、控制屏冷熱顯示方56、數(shù)據(jù)采集器9、數(shù)據(jù)存儲器10、無線通訊接口 11、有線通訊接口 12及電源接口13的統(tǒng)一操控；冷熱顯示方6和控制屏冷熱顯示方56用于顯示盲字；溫度測量方8和控制屏溫度測量方58用于感應(yīng)冷熱筆7的溫度信號；數(shù)據(jù)采集器9用于采集冷熱信息；數(shù)據(jù)存儲器10用于存儲數(shù)據(jù)采集器9采集到的數(shù)據(jù)或存儲通過通訊接口傳遞來的信息；無線通訊接口 11用于與計算機、手機等實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交換及通訊；有線通訊接口12用于與外部計算機、服務(wù)器等連接；電源接口 13用于與外部電源連接；顯示屏3用于支撐若干個冷熱顯示方6 ;所述書寫屏4用于支撐若干個溫度測量方8 ;所述控制屏5用于同時支撐若干個控制屏冷熱顯示方56和控制屏溫度測量方58。每個冷熱顯示方6或控制屏冷熱顯示方56包括六個冷熱節(jié)點第一冷熱顯示節(jié)點61 ;第二冷熱顯示節(jié)點62 ;第三冷熱顯示節(jié)點63 ;第四冷熱顯示節(jié)點64 ;第五冷熱顯示節(jié)點65 ;第六冷熱顯示節(jié)點66 ;冷熱節(jié)點為單一加熱節(jié)點，單一加熱節(jié)點可由電加熱、半導(dǎo)體熱電加熱、LED通電加熱、激光加熱等方式實現(xiàn)。每個溫度測量方8或控制屏溫度測量方58包括六個溫度測量探頭第一溫度測量探頭81 ;第二溫度測量探頭82 ;第三溫度測量探頭83 ;第四溫度測量探頭84 ;第五溫度測量探頭85 ;第六溫度測量探頭86 ;溫度測量探頭為熱電偶溫度傳感器。顯示屏3具體用于將PC機或手機終端經(jīng)郵箱或無線通信接口發(fā)送的文字信息以冷熱信號的形式傳遞給視障人士。系統(tǒng)控制器2接收PC機或手機終端經(jīng)有線或無線通訊接口發(fā)送的文字信息，并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲器10中，再通過系統(tǒng)控制器2將數(shù)據(jù)存儲器中的信息轉(zhuǎn)換為代表相應(yīng)盲字并以六個節(jié)點為一方的電信號，將電信號傳輸至鑲嵌于顯示屏3上的冷熱顯示方6，借助冷熱顯示方6內(nèi)冷熱節(jié)點的冷熱狀態(tài)代表盲字的凹陷與凸起信息。視障人士通過觸摸顯示屏上的冷熱顯示方3內(nèi)冷熱節(jié)點從而展開閱讀。如圖2所示，由3個冷熱顯示方輸出顯示盲文“溫度”，第一個冷熱顯示方的第二冷熱顯示節(jié)點62、第五冷熱顯示節(jié)點65，第二個冷熱顯示方的第一冷熱顯示節(jié)點61、第四冷熱顯示節(jié)點64、第五冷熱顯示節(jié)點65，第三個冷熱顯示方的第一冷熱顯示節(jié)點61、第三冷熱顯示節(jié)點63、第六冷熱顯示節(jié)點66加熱輸出熱信號，顯示為盲文“溫度”。冷熱筆7與書寫屏4具體用于獲取視障人士輸入的冷熱信號。冷熱筆7在書寫屏4上進行冷熱信號的輸入。書寫屏上的溫度測量方8內(nèi)的溫度測量探頭獲取冷熱信號輸入后，將其轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集器9發(fā)送給系統(tǒng)控制器2，系統(tǒng)控制器2將所獲得六個節(jié)點為一方的電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)文字，并存儲于數(shù)據(jù)存儲器中。視障人士再通過有線或無線通訊接口將書寫文字發(fā)送至PC機或手機終端。如圖3所示，由3個溫度測量方實現(xiàn)盲文“復(fù)位”的輸入。以此用冷熱筆7在第一個溫度測量方的第一溫度測量探頭81、第二溫度測量探頭82、第四溫度測量探頭84，第二 個溫度測量方的第一溫度測量探頭81、第三溫度測量探頭83、第六溫度測量探頭86，第三個溫度測量方的第二溫度測量探頭82、第四溫度測量探頭84、第五溫度測量探頭85、第六溫度測量探頭86輸入熱信號，通過數(shù)據(jù)采集器9后發(fā)送給系統(tǒng)控制器2，系統(tǒng)控制器2識別為盲文“復(fù)位”?？刂破?具體用于顯示控制信息并接受視障人士輸入的控制確認信息。系統(tǒng)控制器2將控制信息轉(zhuǎn)換為代表相應(yīng)盲字并以六個節(jié)點為一方的電信號，并將電信號傳輸至相應(yīng)的控制屏冷熱顯示方56內(nèi)的冷熱節(jié)點之上，借助冷熱節(jié)點的冷熱狀態(tài)代表盲字的凹陷與凸起信息。視障人士通過觸摸控制屏5上的冷熱節(jié)點從而獲取控制信息，再借助冷熱筆7將代表確認控制信息的冷熱信號以六個節(jié)點為一方輸入控制屏溫度測量方58中的溫度測量探頭并轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集器9發(fā)送給系統(tǒng)控制器2，系統(tǒng)控制器2將所獲得六個節(jié)點為一方的確認控制信息電信號，并實現(xiàn)對顯示屏3或書寫屏4的控制。冷熱筆在書寫屏上進行冷熱信號的輸入，溫度測量方獲取冷熱信號輸入后，將其轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送給系統(tǒng)控制器2，系統(tǒng)控制器2將所獲得電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)文字并存儲于數(shù)據(jù)存儲器中，再通過有線或無線通訊接口將書寫文字發(fā)送至PC機或手機終端。系統(tǒng)控制器2將所接收的文字信息轉(zhuǎn)換為代表相應(yīng)盲字并以六個節(jié)點為一方的電信號，將電信號傳輸至鑲嵌于觸摸屏內(nèi)的冷熱顯不方和控制屏冷熱顯不方，借助冷熱顯示方或控制屏冷熱顯示方內(nèi)冷熱節(jié)點的冷熱狀態(tài)代表盲字的凹陷與凸起信息。視障人士通過觸摸顯示屏上冷熱節(jié)點展開閱讀。另外，視障人士通過觸摸控制屏上的冷熱節(jié)點從而獲取控制信息，再借助冷熱筆將代表確認控制信息的冷熱信號輸入控制屏溫度測量方中并轉(zhuǎn)換為電信號，系統(tǒng)控制器2將所獲得確認控制信息電信號，并實現(xiàn)對顯示屏的控制。本發(fā)明上述實施例中，所述冷熱節(jié)點可以是可冷熱交替的節(jié)點，可冷熱交替節(jié)點可由單獨半導(dǎo)體熱電模塊實現(xiàn)；所述冷熱節(jié)點還可以是單一加熱節(jié)點與半導(dǎo)體熱電模塊組
口 o本發(fā)明上述實施例中，所述溫度測量探頭還可以是熱電阻溫度傳感器、輻射溫度傳感器、光纖溫度傳感器、石英溫度傳感器等。
本發(fā)明上述實施例中，所述顯示屏3、書寫屏4及控制屏5還可以是ABS板材、PC板材等質(zhì)量輕，熱導(dǎo)率低的板狀材料。本發(fā)明上述實施例中，所述冷熱筆7單一加熱方式還可以是半導(dǎo)體熱電加熱、LED通電加熱、激光加熱等方式。冷熱筆7還可以是冷熱交替筆，冷熱交替筆可由多個半導(dǎo)體熱電模塊串聯(lián)后實現(xiàn)；或者由單一加熱筆與半導(dǎo)體制冷模塊組合實現(xiàn)。本發(fā)明上述實施例中，所述數(shù)據(jù)存儲器10為可存儲數(shù)據(jù)文件的磁介質(zhì)設(shè)備或者光記錄介質(zhì)，可在現(xiàn)有諸多數(shù)據(jù)存儲器中選擇，例如CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、記憶棒、XD卡。本發(fā)明上述實施例中，所述無線通訊接口 11可包括藍牙、WiFi、紅外或基于第三 代無線網(wǎng)絡(luò)中的一種。本發(fā)明上述實施例中，所述有線通訊接口 12可包括RS_232接口、USB接口中的一種。本發(fā)明上述實施例中，所述電源接口 13可與通過變壓器與網(wǎng)電源連接或直接與PC機或筆記本電腦連接，所獲得電量需滿足基于冷熱信號的盲文閱讀及書寫裝置的所有負荷。本發(fā)明還可用于盲文教學(xué)教具的制作，亦可與現(xiàn)有盲文閱讀發(fā)聲器配合使用。從上述本發(fā)明實施例可以看出，本發(fā)明具有如下優(yōu)點首先，本發(fā)明可實現(xiàn)一種無運動部件的大面積平面觸摸式盲文閱讀及書寫裝置；其次，本發(fā)明在盲文閱讀及書寫領(lǐng)域內(nèi)首次引入冷熱信號代替盲字的凸凹特性的方法；最后，本發(fā)明可靠性高、成本低、易推廣、顯示面積及書寫面積大，可根據(jù)需求進而開發(fā)適用于視障人士的觸摸屏閱讀器、觸摸屏電腦、觸摸屏手機等一系列現(xiàn)代消費電子，由此不僅為視障人士帶來更多方便，更多關(guān)愛，更蘊藏著巨大的商業(yè)潛力。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，包括系統(tǒng)控制器(2)、顯示屏(3)、書寫屏(4)、控制屏(5)、冷熱筆(7)、數(shù)據(jù)采集器(9)、數(shù)據(jù)存儲器(10)及電源接口(13);所述顯示屏(3)鑲嵌有冷熱顯示方(6);所述書寫屏鑲嵌有溫度測量方(8);所述控制屏鑲嵌有控制屏溫度測量方(58)和控制屏冷熱顯示方(56);所述冷熱顯示方￠)、控制屏冷熱顯示方(56)、數(shù)據(jù)采集器(9)、數(shù)據(jù)存儲器(10)及電源接口(13)均與系統(tǒng)控制器(2)連接；所述溫度測量方(8)和控制屏溫度測量方(58)與數(shù)據(jù)采集器(9)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，還包括基底(I)，所述系統(tǒng)控制器(2)、顯示屏(3)、書寫屏(4)、控制屏(5)、數(shù)據(jù)采集器(9)、數(shù)據(jù)存儲器(10)及電源接口(13)均封裝和固定于基底⑴之上；所述冷熱筆(7)相對于基底(I)可固定與拆卸，并與基底(I)進行電連接。
3.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，還包括無線通訊接口(11)，所述無線通訊接口(11)與系統(tǒng)控制器(2)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，還包括有線通訊接口(12)，所述有線通訊接口(12)與系統(tǒng)控制器(2)連接。
5.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，所述冷熱顯示方(6)和控制屏冷熱顯示方(56)包括六個冷熱節(jié)點；所述溫度測量方(8)和控制屏溫度方(58)包括六個溫度測量探頭。
6.如權(quán)利要求5所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，所述冷熱節(jié)點為單一加熱節(jié)點或可冷熱交替的節(jié)點；所述單一加熱節(jié)點為電加熱、半導(dǎo)體熱電加熱、LED通電加熱、激光加熱方式實現(xiàn)；所述可冷熱交替節(jié)點為單獨半導(dǎo)體熱電模塊實現(xiàn)，或由單一加熱節(jié)點與半導(dǎo)體熱電模塊組合實現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置，其特征在于，所述冷熱筆為單一加熱筆或冷熱交替筆；所述單一加熱筆由電加熱、半導(dǎo)體熱電加熱、LED通電加熱或激光加熱方式實現(xiàn)；所述冷熱交替筆由多個半導(dǎo)體熱電模塊串聯(lián)后實現(xiàn)，或由單一加熱 筆與半導(dǎo)體制冷模塊組合實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求I所述的基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置的工作方法，其特征在于，所述顯示屏(3)、書寫屏(4)及控制屏(5)為質(zhì)量輕，熱導(dǎo)率低的板狀材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于冷熱信號的盲文閱讀與書寫裝置。本發(fā)明包括系統(tǒng)控制器、顯示屏、書寫屏、控制屏、冷熱筆、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲器及電源接口；顯示屏鑲嵌有冷熱顯示方；書寫屏鑲嵌有溫度測量方；控制屏鑲嵌有控制屏溫度測量方和控制屏冷熱顯示方；所述冷熱顯示方、控制屏冷熱顯示方、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲器及電源接口均與系統(tǒng)控制器連接；溫度測量方和控制屏溫度測量方與數(shù)據(jù)采集器連接。本發(fā)明在盲文閱讀及書寫領(lǐng)域內(nèi)首次引入冷熱信號代替盲字的凸凹特性，從而實現(xiàn)一種無運動部件的大面積平面觸摸式盲文閱讀及書寫裝置。該裝置原理新穎獨特、無運動部件、可靠性高、成本低、易推廣、顯示面積及書寫面積大。
文檔編號G09B21/02GK102779445SQ201110119720
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者楊陽 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所