一种盲文点显模块的电磁驱动机构 |
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| 申请号 | CN202410099577.6 | 申请日 | 2024-01-22 | 公开(公告)号 | CN117975793A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 重庆无界启航创新科技有限公司; | 发明人 | 付文柯; 陈洪; 郦铖; 曹秀秀; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种盲文点显模 块 的电磁驱动机构，该盲文点显模块包括可伸缩的凸点部件；所述电磁驱动机构包括设置在所述盲文点显模块中凸点部件尾端的电磁线圈，还包括与所述电磁线圈相互作用以驱动所述电磁线圈运动的 永磁体 ；当电磁线圈通电时，所述电磁线圈可在 电磁感应 的作用下运动从而带动凸点部件达到伸状态。本发明永磁体作为 定子 和电磁线圈作为动子随凸点部件运动。由于永磁体是固定的，其 电磁干扰 对作为动子电磁线圈不会产生太大影响，从而使得凸点部件不受电磁干扰正常的伸缩。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种盲文点显模块的电磁驱动机构，用于驱动所述盲文点显模块中凸点部件伸缩，其特征在于：包括设置在所述凸点部件尾端的电磁线圈，还包括作为定子，且与所述电磁线圈相互作用以驱动所述电磁线圈运动的永磁体； |
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| 说明书全文 | 一种盲文点显模块的电磁驱动机构技术领域[0001] 本发明属于盲文显示器技术领域，尤其涉及一种盲文点显模块的电磁驱动机构。 背景技术[0002] 盲人无法像正常人用眼睛观看事物，主要依靠耳朵的听觉及手指的触觉获取外界的信息。为了便于盲人进行文化学习及信息交流，经常会将一些中文、英文、法文或者其它国家语言的文献资料转化为盲文书籍供盲人阅读，其中盲文也称为点字或者凸字，是专为 盲人设计、主要依靠触觉感知的文字。通常每个盲文点字包括6个点位，该6个点位均分为并排排列的两组。而盲文书籍是通过点字板、点字机或点字打印机在纸张上制作出不同组合 的盲文点字形成的。 [0003] 随着信息化的发展及个人计算机的普及，现在已经具有可以安装在计算机上的汉字盲文转换软件，该软件可以将计算机内的汉字转换为盲文码字，但个人计算机一般是通 过屏幕显示图像或者文字，虽然个人计算机可以将汉字转化为盲文，但盲人无法阅读计算 机上显示的盲文。点显器又名盲人显示器或点字机，指能够将计算机上的信息用盲文同步 显示，便于盲人摸读，通过与读屏软件配合使用，能将读屏软件读出的文字通过盲文显示到点显器上。点显器上的盲文按点会自动的凸起，盲人通过触觉来感受文字。 [0004] 现有的盲文点显器由若干个点显单元组成，点显单元可突出平面形成一个凸点。六个点显单元以2排3列为一组，通过或突出平面或位于平面内形成若干种组合，每个组合 代表一个盲文符号。盲人通过触摸替代视觉进行阅读。 [0005] 由于凸点在触摸或者重力的作用下会回退值平面内，因此需要持续的驱动力使得凸点位置保持，具体地，通过持续的对驱动凸点的机构进行供电。例如，CN112166462A，通过控制电磁线圈的控制信号来进行锁止。 [0006] 然而在实际的使用中发现，由于盲文的国际标准，盲文点距只有2.5mm，因此，在持续供电状态下相邻永磁体会产生严重的磁干扰现象，盲文凸点升起的高度、强度和可靠性都有所降低。 发明内容[0008] 为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案为：一种盲文点显模块的电磁驱动机构，用于驱动所述盲文点显模块中凸点部件伸缩，其包括设置在所述 凸点部件尾端的电磁线圈，还包括作为定子，且与所述电磁线圈相互作用以驱动所述电磁 线圈运动的永磁体；当电磁线圈通电时，所述电磁线圈可在电磁感应的作用下运动从而带 动凸点部件达到伸状态。 [0010] 作为一种改进，还包括用于驱动所述凸点部件和所述电磁线圈复位的弹性复位件，所述弹性复位件设在连接杆上，位于电磁线圈与凸点部件之间。 [0011] 作为一种改进，所述连接杆由塑料制作。 [0012] 作为一种改进，所述电磁线圈的两端从下方引出形成引脚；所述引脚一部分固定在连接杆上，一部分固定在安装座上，两部分引脚之间为自由段；所述自由段在凸点部件处于伸状态时被拉伸，在凸点部件处于缩状态时被弯曲。 [0013] 作为一种改进，所述永磁体由四块磁板拼合而成，所述电磁线圈绕制成矩形。 [0014] 作为一种改进，所述盲文点显单元的安装座为一体式，其设置有六个用于安装所述凸点部件的安装孔。 [0015] 本发明提供一种避免电磁干扰的盲文点显模块，包括六个上述避免电磁干扰的盲文点显单元，并且所述盲文点显单元以二排三列的方式排布。 [0016] 作为一种改进，所述盲文点显单元的安装座为一体式，其设置有6个用于安装凸点部件的安装孔。 [0018] 作为一种改进，所述盲文点显模块还包括用于将至少一个所述凸点部件锁定在伸状态的锁止机构；所述锁止机构包括与所述连接杆固定连接的锁止部件I，可平移的锁止 板，以及用于驱动所述锁止板平移的驱动机构和带动所述锁止板复位的弹性复位件；其中，所述锁止板上设置有锁止部件II；初始状态时，所述锁止板上的所述锁止部件II与所述锁 止部件I锁定，以将所述凸点部件锁止在缩状态；当所述驱动机构带动所述锁止板沿远离所述锁止部件I的方向移动时，所述锁止部件II与所述锁止部件I解锁；当所述凸点部件伸出，且在所述弹性复位件的作用下带动所述锁止板复位时，所述锁止部件II再次与所述锁止部 件I锁定，将所述凸点部件锁止在伸状态。 [0019] 本发明的有益之处在于：本发明永磁体作为定子，而电磁线圈作为动子随凸点部件同步运动。由于永磁体是固定的，其电磁干扰对作为动子电磁线圈不会产生太大影响，从而使得凸点部件不受电磁干扰正常的伸缩。 [0020] 电磁线圈设置在凸点部件尾端，并在与电磁线圈所处同一高度外围布置永磁体。当电磁线圈通电后，产生的磁场与永磁体相斥，使凸点部件升起。要使凸点部件下降，无需给电磁线圈反向通电，而是依靠自身重力以及复位弹簧的回复力下落。本发明采用凸点部 件直上直下的方式，相对于上述现有技术结构更加简单，不易出错，电量消耗低，使用时间更长。本发明的结构、电路控制也更加简单，只需要给需要升起的凸点部件的电磁线圈通电即可。 [0021] 为了避免电磁线圈在上下运动的过程中因为电磁线圈引脚揉成一团而阻碍凸点部件的上升，本方案选择将电磁线圈引脚的大部分都固定在连接杆上，使其与连接杆相对 静止，也即跟随连接杆同步运动，而引脚的末端部分则是固定在安装座的PCB引脚上，而不与连接杆和安装座固定的中间部分则作为自由段，用于为凸点部件的伸缩提供余量。 附图说明 [0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由 类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。 [0023] 图1A为本发明一示例性实施例的盲文点显单元中电磁驱动机构的安装示意图； [0024] 图1B为图1A所示盲文点显单元中电磁线圈与连接杆一体化结构示意图； [0025] 图2为本发明一示例性实施例的盲文点显单元中凸点部件及连接杆的结构示意图； [0026] 图3为本发明一示例性实施例的盲文点显单元中复位弹簧的结构示意图； [0027] 图4为本发明一示例性实施例的盲文点显单元中电磁驱动机构的永磁体和电磁线圈的结构示意图； [0028] 图5A‑5B为本发明一示例性实施例的盲文点显单元中凸点部件伸缩时电磁驱动机构中电磁线圈的引线的状态图； [0029] 图6为本发明一示例性实施例的盲文点显模块的结构示意图； [0030] 图7为图6所示盲文点显模块的剖视图； [0031] 图8为本发明一示例性实施例的盲文点显模块中安装座的结构示意图； [0032] 图9为本发明一示例性实施例的盲文点显模块中外壳的结构示意图； [0033] 图10为本发明一示例性实施例的盲文点显模块中外壳的仰视图； [0034] 图11A‑图11C为本发明一示例性实施例的盲文点显模块中锁止机构的示意图； [0035] 图12A‑图12B为本发明另一示例性实施例的盲文点显模块中锁止机构的示意图； [0036] 图13A‑图13B为本发明再一示例性实施例的盲文点显模块中锁止机构的示意图； [0037] 图13C为本发明一示例性实施例的盲文点显模块中锁止机构中蛇形复位弹簧的示意图。 [0038] 图中标记：1凸点部件、2复位弹簧、3永磁体、4电磁线圈、5连接杆、6安装座、7外壳、9蛇形复位弹簧、51弹簧座、61安装孔、100盲文点显单元；11a、11b、11c不同实施例中的锁止块；110第二卡槽；12锁止板；121锁止部件II；121a突出部；121a、121b、121c不同实施例中的摩擦块I；122a摩擦侧面I；122b摩擦侧面II；13安装板；120第一卡槽；123限位部；124榫头； 125引导曲面。 具体实施方式[0039] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0040] 本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。 [0041] 本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不 能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0042] 本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0043] 本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。 [0044] 现有技术CN202310724788.X公开了一种可刷新盲文显示装置，属于盲人教育技术领域，包括底座、模块本体、基座和安装槽；所述模块本体中具有六个独立的腔体，六个所述腔体在模块本体中呈横向两个，纵向三个的排布形式均匀分布；所述模块本体远离底座的 一侧设有顶盖，所述顶盖设有对应腔体的通孔；所述腔体中设有执行机构；所述基座上设有与腔体对应的支撑座；所述支撑座中设有永磁体。 [0045] 上述现有技术中，金属点销采用金属材料制作，电磁线圈环绕在金属点销上，每个金属点销所在位的底部有两个具有高低差的槽位，并在这两个槽位放置极性相反的永磁体。当给电磁线圈正向通电时，金属点销被磁化，金属点销下方为N极，上方为S极，金属点销与所处点位的低槽位永磁体相斥，使金属点销抬升，金属点销又与高槽位相吸，完成金属点销升起。反之，当给电磁线圈反向通电后，金属点销极性反向，与高槽位相斥，并与低槽位相吸，完成金属点销降落。上述流程导致金属点销下方会不断的进行左右摆动，对于结构要求高，电路控制较为复杂。 [0046] 如图1所示，本发明提供一种避免电磁干扰的盲文点显单元100，包括可伸缩的凸点部件1、用于驱动凸点部件1伸缩的伸缩驱动机构(或称之为电磁驱动机构)；伸缩驱动机 构包括设置在凸点部件1尾端的电磁线圈4，还包括与电磁线圈4相互作用以驱动电磁线圈4 运动的永磁体3，以及用于驱动凸点部件1复位的复位弹簧2(即弹性复位件)；当电磁线圈4 通电时，电磁线圈4可在电磁感应的作用下运动从而带动凸点部件1达到伸状态。 [0047] 本发明原理在于将电磁线圈作为动子，而将永磁体作为定子，具体地，将电磁线圈4一体化设置在凸点部件3尾端，使得其与凸点部件可沿竖直方向同步运动，并与(凸点部件处于缩状态时的)电磁线圈4所处同一高度外围布置永磁体3(具体地，固定设置在壳体或安 装座上)。当电磁线圈4通电后，产生的磁场与永磁体3相斥，使凸点部件1升起。要使凸点部件1下降，无需给电磁线圈4反向通电，而是依靠自身重力以及复位弹簧2的回复力下落。本发明采用凸点部件1直上直下的方式，相对于上述现有技术结构更加简单，不易出错，电量消耗低，使用时间更长。本发明的结构、电路控制也更加简单，只需要给需要升起的凸点部件1的电磁线圈4通电即可。 [0048] 本发明中，将永磁体3作为定子和电磁线圈4作为动子随凸点部件1运动。由于永磁体3是固定的，其电磁干扰对作为动子电磁线圈4不会产生太大影响。若按照一般的方式将 永磁体3作为动子而电磁线圈4作为定子，在永磁体3运动过程中被附近的永磁体3磁性干扰 会使得凸点部件1无法升起。 [0049] 如图2、图3所示，为了方便电磁线圈4和复位弹簧2的布置，本实施中所述凸点部件1尾端固定有与凸点部件1同轴的连接杆5；所述电磁线圈4固定套设在连接杆5上可随连接 杆5运动；还包括安装座6，所述凸点部件1可滑动地设置在安装座6上。而复位弹簧套2设在连接杆5上，位于电磁线圈4与凸点部件1之间。具体地，连接杆5上设置有弹簧座51，复位弹簧2的下端与弹簧座51抵接，上端作用在外壳上。当凸点部件1上升时，复位弹簧2被压缩。当电磁线圈4断电卸力后，凸点部件1可在复位弹簧2的作用下回缩复位。 [0050] 在一些实施中，连接杆5为塑料制作，原因在于塑料制作比其他材料如金属等成本低，更为重要的是塑料不会被磁化，当电磁线圈4通电时不会对塑料制作的连接杆5产生电 磁影响。 [0051] 另外，如图4所示，本发明中永磁体3由四块磁板拼合而成，方便安装，而所述电磁线4圈绕制成矩形与永磁体3形状适配。当然，永磁体3和电磁线圈4的具体形状可更具需要做适应性的调整，本发明中不做限制，只要能够产生电磁感应驱动凸点部件伸出即可。 [0053] 装配困难。因为每一方模块本身体积很小，又需要在外壳里面将线圈的引脚从中间孔引出来，装配难度较高，工艺复杂。 [0054] 电路控制复杂。该方案先是将引脚焊接在柔性电路板上，又通过其他方式将柔性电路板与PCB板相连，调试与控制都十分麻烦。 [0055] 为了解决该问题，如图5A、5B所示，本发明中，所述电磁线圈4的两端从下方引出形成引脚41；所述引脚41一部分固定在连接杆5上，一部分固定在安装座6上，两部分引脚41之间为自由段；所述自由段在凸点部件1处于伸状态时被拉伸，在凸点部件1处于缩状态时被弯曲。引脚41的自由段与连接杆5和安装座6均不固定，并且具有一定的余量，使得当凸点部件1升起时，满足其长度要求。引脚41与安装座6和连接杆5可通过焊接、点胶等方式固定。 [0056] 如图6、图7所示，本发明提供一种避免电磁干扰的盲文点显模块，包括六个上述避免电磁干扰的盲文点显单元100，并且所述盲文点显单元100以二排三列的方式排布。 [0057] 如图8所示，所述盲文点显单元100的安装座6为一体式，其设置有6个用于安装凸点部件1的安装孔61。 [0058] 如图9、图10所示，还包括外壳7，所述外壳7顶部开设有用于供凸点部件1伸缩的孔。 [0059] 另外，当通过持续供电将凸点部件锁止在伸状态时，由于相邻永磁体之间的磁干扰，从而导致伸出的各个凸点部件可能高低不一致，甚至出现回落的问题。为解决该问题，本发明的该盲文点显模块还包括：位于盲文点显单元下方，用于将凸点部件锁止在伸状态 或缩状态的锁止机构，从而使得无需持续供电将凸点部件保持在伸状态，不仅降低耗电量，也使得凸点部件在伸状态更加稳定。 [0060] 在一些实施例中，该锁止机构包括设置在连接杆尾端的锁止部件I，锁止板；用于驱动锁止板平移的驱动机构，以及带动锁止板复位的弹性复位部件；其中，锁止板上设置有锁止部件II；驱动机构为记忆金属线，例如，记忆合金线(优选地，记忆金属为镍钛合金，具体地，该记忆金属线一端与安装板13连接，另一端与锁止板12连接)；初始状态(或记忆金属线处于断电状态)时，锁止部件I和锁止部件II配合(例如，锁止部件I和锁止部件II卡合，或者通过摩擦力)，凸点部件被锁止在缩状态；当记忆金属线通电时其长度会缩短，从而带动锁止板移动，使得锁止部件II和锁止部件I分离，使得凸点部件可在磁力作用下上升，且当凸点部件上升后将记忆金属线断电，使得锁止部件II再次与锁止部件I相互作用(例如，通 过摩擦力或锁止部件II抵在锁止部件I底部)，从而使得凸点部件被锁止在伸状态，而无需 持续供电。 [0061] 在一些实施例中，参见图11A至图11C，锁止部件I和锁止部件II均包括一摩擦侧面，当凸点部件伸出时，锁止部件II的摩擦侧面在锁止板的带动下与锁止部件I的摩擦侧面接触产生静摩擦力，使得凸点部件被锁止在伸状态。具体地，该锁止部件II121包括设置在锁止板12两侧的摩擦块I121b，该摩擦块I121b对应于锁止部件I11的一侧设置有摩擦侧面 I122a；该锁止部件I包括设置在锁止块11b上对应于摩擦块I121b一侧的摩擦面II122b。其 中，该摩擦块I121b为该锁止板的两侧沿垂直其轴线O2的方向延伸(即沿Y轴延伸)和垂直该 轴线O2的方向向上延伸(即沿Z轴延伸)形成。 [0062] 初始状态时，记忆金属丝处于未通电状态，其处于原始长度，此时，锁止板12上突出部的摩擦侧面I122a与上述锁止块11b上的摩擦侧面II122b(优选地，锁止块11b上的摩擦侧面II122b沿竖直方向延伸的高度大于突出部121a上的摩擦侧面I122a沿竖直方向延伸的 高度)配合，从而将相应凸点部件锁定在缩状态；当给记忆金属丝通电时，其缩短，并带动锁止板12沿远离上述锁止块11b的方向运动，使得两者的摩擦侧面分离，从而将凸点部件1解 锁，使其方便升起/伸出；且当相应位置的凸点部件1伸出时，再次给记忆金属丝断电，使其恢复原长(或者在弹性复位件的辅助下快速复位)，此时，锁止板12上的摩擦侧面I122a与锁止块11b上的摩擦侧面II122b相接触产生静摩擦力，使得凸点部件1被锁止在伸状态。 [0063] 本实施例中，驱动机构即记忆金属丝通电时长度缩短，拉动锁止板12，使得锁止部件II121的摩擦侧面I122a和锁止部件I11上的摩擦侧面II122b分离，从而使得凸点部件1可自由上下运动。当凸点部件1位于伸的状态后，记忆金属丝断电恢复常态，锁止部件II121的摩擦侧面I122a和锁止部件I11上的摩擦侧面II122b相接触产生静摩擦力避免凸点部件1回 落。 [0064] 进一步地，为了增大摩擦力，摩擦侧面从材质和形状上均可进行调整，例如设置橡胶的摩擦侧面并设置防滑槽、防滑纹路等等。更进一步地，锁止块11b上的摩擦侧面II122b的顶部设置有限位部123。更近一步地，摩擦侧面I122a顶部设置有用于引导摩擦侧面II122b的引导曲面125。 [0065] 在一些实施例中，参见图12A和图12B，锁止部件I和锁止部件II上分别设置有配合锁止的榫头124(设置在上述的摩擦块I上)和榫槽(设置在锁止块11c上)，当凸点部件伸出 时，锁止部件II在锁止板的带动下与锁止部件I接触使得榫头抵住榫槽底部将凸点部件锁 止在伸状态。 [0066] 在一些实施例中，参见图13A和图13B，锁止部件I11为与凸点部件1的连接杆5固定连接的锁止块11a上的第二卡槽110，锁止部件II121为设置在锁止板12侧面的侧翼挡板或 突出部121a(优选地，该突出部为该锁止板的两侧沿垂直其轴线O2的方向延伸形成)；当凸 点部件伸出时，侧翼挡板或突出部121a在锁止板的带动下运动至锁止块11a底部将凸点部 件锁止在伸状态。 [0067] 优选地，采用弹簧作为弹性复位部件，以在记忆金属线断电条件下辅助锁止板12复位。具体地，该弹簧采用由钢片在同一个平面内弯折而成(这样可减小弹簧的体积，便于布置，减小整个单元的体积)蛇形复位弹簧9，在有限空间内增加排布长度，参见图13C；且弹簧的轴向垂直于锁止板12的平移方向。 [0068] 优选地，该弹簧横向设置(其两端固定在底座上)，也即该弹簧的轴向垂直于锁止板12的轴向(即锁止板12的长度方向)；且该锁止板12从该弹簧中间穿过，参见图13C，相应地，在该锁止板12两侧对称设置有可与该弹簧相配合的第一卡槽120，使得该弹簧产生的回复力与该锁止板12的平移方向相反。 [0069] 另外，本发明还提供一种避免电磁干扰的盲文显示器，包括由多个上述盲文点显模块组成的模块阵列，且所述模块阵列之间的行距为小于5mm。 [0070] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。 [0071] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多 形式，这些均属于本发明的保护之内。 |
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