專利名稱：投影觸摸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種投影觸摸系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種在電氣盤柜上實現(xiàn)投影觸摸和虛擬按鍵的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣控制柜在工業(yè)自動化以及電網(wǎng)配輸電等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，它是工業(yè)自動化及電力配電的控制中心。根據(jù)實際需求，電氣盤柜中通常配備有各種變壓器、斷路器、PLC、馬達控制器以及各種智能儀器和電表。用戶通過盤柜操作面板來實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，操作面板上通常有顯示器、按鈕開關(guān)、儀表盤等。這些人機界面設(shè)備的特點是大小形狀和功能固定，在面板上占據(jù)一定的位置和空間，完成單一功能的操作。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，人們對盤柜面板操作的靈活性、直觀性和智能性提出了更多的要求，如人機界面的圖形化、菜單化和個性化等，要求面板顯示信息容量更加豐富、直觀。傳統(tǒng)的表盤加按鈕開關(guān)型單一功能的面板已不能完全滿足現(xiàn)代科技人機交互界面的需求。與本實用新型相近的現(xiàn)有人機交互設(shè)備是液晶顯示觸摸屏，它有較大的顯示屏幕和顯示容量，可以實現(xiàn)復(fù)雜的菜單式人機交互界面，但由于顯示器和觸摸玻璃粘貼在一起與人直截接觸，會使顯示器處于較為嚴酷的工作環(huán)境中，如容易受到外力沖擊、陽光直射、雨水沖淋等，造成顯示器的損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的另外方面和優(yōu)點部分將在后面的描述中闡述，還有部分可從描述中明顯地看出，或者可以在本實用新型的實踐中得到。本實用新型推出了一種新型的電氣盤柜人機交互界面，使用了投影技術(shù)、虛擬按鍵技術(shù)和觸摸屏技術(shù)，可以讓用戶利用普通的盤柜門實現(xiàn)與電氣控制系統(tǒng)的信息互動和控制。本實用新型的特點是實現(xiàn)了在較大空間范圍內(nèi)的人機交互界面，可利用普通的玻璃門或墻壁作為顯示和操作面板，節(jié)約了設(shè)備的安裝空間，提高了現(xiàn)實設(shè)備的安全性和可靠性，同時給用戶帶來一種全新的視覺體驗。本實用新型提供了一種投影觸摸系統(tǒng)，包括控制主機，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面；投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進行的所述觸摸。本實用新型解決了使用一般電表顯示屏幕和字體偏小，顯示容量有限的局限，也避免了使用機械開關(guān)按鍵所帶來的操作界面單一，無法勝任復(fù)雜的菜單式人機交互界面的缺點。本實用新型利用了投影觸摸技術(shù)，把顯示設(shè)備(投影儀)和觸摸玻璃分開，使投影儀安裝在較為安全可靠的地方，有效保障了顯示設(shè)備的可靠性，免其受雨水、陽光、何外力沖擊的影響。與液晶顯示觸摸屏相比，本實用新型提高了設(shè)備的安全性和可靠性。由于我們可以把觸摸玻璃安裝在可以活動的門上，節(jié)約了機柜安裝空間，同時投影觸摸的視覺效果給用戶帶來一種全新的視覺觸感體驗。

通過結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細描述，本實用新型的上述和其他目的、特性和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中相同的標(biāo)號指定相同結(jié)構(gòu)的單元，并且在其中圖1示出了背投式投影觸摸系統(tǒng)；圖2示出了正投式投影觸摸系統(tǒng)；圖3示出了根據(jù)本實用新型第一實施例的投影式人機界面觸摸系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖；圖4示出了根據(jù)本實用新型第二實施例的投影式人機界面觸摸系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖。
具體實施方式
下面將參照示出本實用新型實施例的附圖充分描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同的形式實現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)認為限于這里所述的實施例。相反，提供這些實施例以便使本公開透徹且完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分表達本實用新型的范圍。在附圖中，為了清楚起見放大了組件。這里使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而并不意圖限制本實用新型。這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“那(這個)”也意圖包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文中明確地指出不包含。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包括”當(dāng)用在本說明書中時指示所述特征、整數(shù)、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。除非另有定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本實用新型所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解，諸如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義相一致的含義，而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋，除非這里明確地這樣定義。本實用新型利用電氣盤柜的前門作為顯示和觸摸的載體。當(dāng)盤柜前門是透明材料時，可以采用背投影觸摸法或者前投影觸摸法來實現(xiàn)人機互動，當(dāng)盤柜前門是非透明的材料時，可以采用前投影觸摸法來實現(xiàn)人機互動。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)本實用新型的投影觸摸法實現(xiàn)的人機互動界面也可應(yīng)用于除電氣控制柜之外的其他應(yīng)用。圖1示出了背投式投影觸摸系統(tǒng)。本實用新型的背投式投影觸摸具體應(yīng)用架構(gòu)如下圖1所示。圖1左側(cè)示出了控制柜門的正面立體圖。如圖1所示，盤柜前門是透明玻璃，在盤柜內(nèi)的頂部裝有一臺投影儀，它可把顯示畫面投影到盤柜門上。在畫面投影區(qū)裝貼有透明觸摸屏(觸摸玻璃)，可以感應(yīng)人手觸碰在屏上的位置。圖1右側(cè)示出了左側(cè)立體圖的原理示意圖。如圖1右側(cè)所示，在盤柜中安裝有人機界面控制主機101，盤柜內(nèi)頂部上的投影儀102和柜門上的觸摸屏103都與人機界面控制主機101相連。圖1所示背投式投影觸摸系統(tǒng)的工作過程如下人機界面控制主機101把系統(tǒng)顯示畫面通過投影儀102投射到觸摸玻璃103上，顯示畫面含有控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和操作提示，如圖標(biāo)按鈕、文字輸入框等，當(dāng)用戶觸摸這些按鈕或文字輸入框時，觸摸玻璃把人手觸摸位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳送給人機界面控制主機101，控制主機101通過計算判斷哪個圖標(biāo)按鈕被觸碰，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作或切換顯示畫面等。圖1所示結(jié)構(gòu)是投影儀安裝在盤柜的里面的應(yīng)用場景，顯示畫面投影在門的背面，操作人員在門的正面進行觀察和操作，我們把這種方法稱為背投法，一般適用于玻璃門盤柜。此外，我們還可以把投影儀安裝在盤柜外面的門框上，顯示畫面由外向著門的正面投射，操作人員和投影儀都在門的正面，我們把這種方法稱為正投法，如圖2所示。一般正投法適用于不透明的盤柜門等。當(dāng)然，根據(jù)實際需要，也可以將正投法應(yīng)用于透明的盤柜門。圖2示出了正投式投影觸摸系統(tǒng)。圖2左側(cè)示出了盤柜門的正面立體圖。如圖2所示，盤柜前門是非透明材料，在盤柜外面的門框上裝有一臺投影儀，它可把顯示畫面投影到盤柜門上。在畫面投影區(qū)裝貼有透明觸摸屏(觸摸玻璃)，可以感應(yīng)人手觸碰在屏上的位置。圖2右側(cè)示出了左側(cè)立體圖的原理示意圖。如圖2右側(cè)所示，在盤柜中安裝有人機界面控制主機，盤柜門框上的投影儀和柜門上的觸摸屏都與人機界面控制主機相連。圖2所示正投式投影觸摸界面的工作過程與圖1中的背投式投影觸摸界面的工作過程相同，在此不再贅述。實現(xiàn)投影觸摸的技術(shù)方案有兩種方式第一種是投影儀加觸摸感應(yīng)玻璃；第二種是投影儀加普通玻璃。圖3示出了根據(jù)本實用新型第一實施例的投影式人機界面觸摸系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖。如圖3所示，系統(tǒng)300包括人機界面主板3001、VGA轉(zhuǎn)換板3002、投影儀3003、觸摸感應(yīng)玻璃3004和觸摸感應(yīng)控制器3005。人機界面主板3001 通過 MCU (Microcontroller Unit,微控制器)的 GPIO 口(General-Purpose IO ports,通用 IO 口)把要顯不的圖形傳送給 VGA (Video GraphicsArray,視頻圖形陣列)轉(zhuǎn)換板3002 ;VGA轉(zhuǎn)換板3002將顯示圖形轉(zhuǎn)換成VGA圖形格式，并把轉(zhuǎn)換后的顯示圖形通過VGA接口傳送給投影儀3003 ;投影儀3003把來自VGA轉(zhuǎn)換板3002的圖像投射到觸摸感應(yīng)玻璃3004上；觸摸感應(yīng)玻璃3004根據(jù)對其的觸摸生成觸摸信號，并把觸摸信號傳送到觸摸感應(yīng)控制器3005 ;觸摸感應(yīng)控制器3005計算觸摸信號，并把它轉(zhuǎn)化成X、Y位置坐標(biāo)，并通過RS232接口將位置坐標(biāo)傳送給人機界面主板3001的MCU ；MCU判斷觸摸坐標(biāo)所對應(yīng)的圖形區(qū)域的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)的操作，并更改投影顯示的內(nèi)容，從而實現(xiàn)投影觸摸功能。本實施例中所提到的觸摸感應(yīng)玻璃可以是以下技術(shù)的任何一種電阻式觸摸傳感器、電容式觸摸傳感器、表面聲波傳感器、以及紅外觸摸框傳感器。投影觸摸的第二種實現(xiàn)方案是投影儀加普通玻璃。圖4示出了根據(jù)本實用新型第二實施例的投影式人機界面觸摸系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖。系統(tǒng)400包括人機界面主板4001、VGA轉(zhuǎn)換板4002、投影儀4003、投影玻璃4004、紅外攝像儀4005和圖像分析儀4006。人機界面主板4001通過MCU的GPIO 口把要顯示的圖形傳送給VGA轉(zhuǎn)換板4002 ；VGA轉(zhuǎn)換板4002將顯示圖形轉(zhuǎn)換成VGA圖形格式，并把轉(zhuǎn)換后的顯示圖形通過VGA接口傳送給投影儀4003 ;投影儀4003把圖像投射到玻璃4004上(霧面玻璃);當(dāng)玻璃4004被觸摸時，紅外攝像儀4005把觸摸圖像傳送圖像分析儀4006 ;圖像分析儀4006計算出觸摸位置的X、Y坐標(biāo)，并通過RS232接口將觸摸位置坐標(biāo)傳送給人機界面主板4001的MCU ；MCU判斷觸摸位置坐標(biāo)所對應(yīng)的圖形區(qū)域的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)的操作，并更改投影顯示的內(nèi)容，從而實現(xiàn)投影觸摸功能。根據(jù)本實用新型的第二實施例，可以用紅外攝像儀4005探測人手觸摸時的指紋，然后用圖像分析儀4006識別操作者的指紋。通過指紋識別功能我們可以保護一些重要的按鍵操作，提高系統(tǒng)運行的安全性。例如，對于一些重要的操作，需要指定的操作人員才有操作權(quán)限。如，當(dāng)進行斷開某些重要的配電網(wǎng)絡(luò)，如醫(yī)院手術(shù)室、數(shù)據(jù)中心等，的操作時，需要指定的操作人員才能進行該操作。因此，如果采用指紋識別方法，可大大提高系統(tǒng)操作的安全性。圖3和圖4中RS485接口用以接收或發(fā)送現(xiàn)場總線Modbus的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人機界面主機與其他設(shè)備的通信聯(lián)絡(luò)。也可以用其它通訊方式，如以太網(wǎng)，以及藍牙、Zig Bee等無線數(shù)據(jù)通訊。本實用新型可以作為一種新的人機界面方式與各種電氣盤柜配套使用，如配電柜、工業(yè)自動化機柜、以及數(shù)據(jù)中心監(jiān)控機柜中，可實現(xiàn)大屏幕、大距離人機觸摸互動。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型實施例的投影觸摸可以與施耐德Prisma iPM系列盤柜配套使用。此為，除了上述列舉的盤柜之外，也可以將根據(jù)本實用新型實施例的投影觸摸系統(tǒng)應(yīng)用于其他領(lǐng)域。雖然結(jié)合目前被認為是最實際和最優(yōu)的實施例描述了本實用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解本實用新型不限于所公開的實施例，相反，本實用新型旨在覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范疇之內(nèi)包括的各種各樣的修改和等價結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種投影觸摸系統(tǒng)，其特征在于包括 控制主機，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面； 投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和 觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進行的所述觸摸。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于顯示畫面包含控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和操作提
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括 視頻圖形陣列VGA轉(zhuǎn)換器，用于將來自控制主機的顯示畫面轉(zhuǎn)換成VGA顯示畫面，并將其傳送給所述投影儀。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括 處理單元，用于生成所述觸摸在觸摸板上的位置坐標(biāo)，并將所述位置坐標(biāo)傳送到控制主機。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述觸摸板包括觸摸感應(yīng)玻璃，用于根據(jù)所述觸摸生成觸摸信號； 所述處理單元包括觸摸感應(yīng)控制器，用于根據(jù)所述觸摸信號計算所述觸摸的所述位置坐標(biāo)。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述觸摸板包括普通玻璃； 所述處理單元包括紅外攝像儀，用于拍攝所述觸摸在所述觸摸板上的位置以生成位置圖像；和圖像分析儀，根據(jù)所述位置圖像計算所述觸摸在觸摸板上的所述位置坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述觸摸為人手時，所述紅外攝像儀拍攝人手觸摸時的指紋以生成指紋圖像；所述圖像分析儀識別所述指紋圖像以確定該觸摸的操作權(quán)限。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸板安裝在機柜前門表面；所述投影儀安裝在所述機柜內(nèi)的頂部，用于將所述顯示畫面投影到所述機柜前門的背面上。
9.如權(quán)利要求5或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸板安裝在機柜前門表面；所述投影儀安裝在所述機柜外面的門框上，用于將所述顯示畫面投影到所述觸摸板上。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機還包括 微控制器MCU，用于通過通用輸入輸出口將所述顯示畫面?zhèn)魉徒oVGA轉(zhuǎn)換器，并判斷與所述位置坐標(biāo)相對應(yīng)的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)操作； RS232接口，用于從所述處理單元接收所述位置坐標(biāo)；和 RS485接口，用于接收或發(fā)送現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機還包括 微控制器MCU，用于通過通用輸入輸出口將所述顯示畫面?zhèn)魉徒oVGA轉(zhuǎn)換器，并判斷與所述位置坐標(biāo)相對應(yīng)的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)操作； RS232接口，用于從所述處理單元接收所述位置坐標(biāo)；和 RS485接口，用于接收或發(fā)送現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型提供了一種投影觸摸系統(tǒng)，包括控制主機，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面；投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進行的所述觸摸。本實用新型利用了投影觸摸技術(shù)，把顯示設(shè)備(投影儀)和觸摸玻璃分開，使投影儀安裝在較為安全可靠的地方，有效保障了顯示設(shè)備的可靠性，免其受雨水、陽光、何外力沖擊的影響。與液晶顯示觸摸屏相比，本實用新型提高了設(shè)備的安全性和可靠性。
文檔編號G06F3/042GK202838267SQ20122031316
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者費維和, V.莫利頓, 張常斌, 張翼, 裘健 申請人:施耐德電器工業(yè)公司