CN107334610A - 一种智能视力训练仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能视力训练仪，通过利用自动化设备、App软件和云端服务器进行眼部物理训练。其中设备包括机械结构、电子电路和嵌入式软件；App软件包括训练项目的功能软件和与控制端软件；云端服务器实现信息的存储和运算功能，存储用户、设备操作人员的信息，管理操作员人员权限，储存训练的结果，计算处方；控制端软件向服务器发送操作人员登录信息后，进入功能界面；选择用户和仪器，利用蓝牙连接和控制设备选训练项目；训练完成后设备将结果用蓝牙传输给控制端软件，由控制端软件上传到云端服务器；本发明实现了多种眼部物理训练项目的自动控制、智能化和数据存储，对近视、远视、斜视、弱视、老花、视疲劳的防治具有重要的实用意义。

Description

一种智能视力训练仪器
技术领域
本发明涉及视力训练及矫正领域，特别是涉及一种眼部智能视力训练仪器。
背景技术
眼部物理训练已有几十年历史，训练项目众多而操作复杂，所使用工具种类较多但结构大都非常简单，功能单一，比如图片纸板印刷、工具用塑胶支架等，不仅单项训练时需要手动翻页或调整镜片，而且各项训练之间的切换也需要反复更换工具。有的视觉训练要求被视物匀速运动，有的要求距离精准，传统方法实现困难，工具使用不便。另外训练进度和结果没有记录或只能定点短期保存，对于需要长时间多疗程训练的用户来说数据经常丢失。传统训练方法大都是一对一指导，同时训练人数有限，对视光师能力要求也很高，很难推广。在现今近视等视力问题越来越严重并越来越低龄化的形势下，怎样有效解决问题需要有更多的思路。
视光行业进入自动化和智能领域已经很长时间了，但以视力检查仪器为主，并没有针对物理训练的设备，因此结合自动化、App、云端服务器等技术研发出集多项功能为一体的智能视力训练仪器。
发明内容
本发明的目的是设计一种功能集成度高、智能程度高、弱化人员专业要求、效果卓著的眼部物理训练用设备，称之为智能视力训练仪器。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，自动化仪器中装载功能软件，自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行。本发明的仪器具有多项训练功能，包括视光领域最常用的单项训练内容，功能集成度高，自动化程度高，所有功能之间全部自动切换，使用方便。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行调节力训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部调节灵敏度训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部运动性聚散功能训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部自主性聚散功能训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部脱抑制训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行弱视刺激训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行隐斜康复训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼球扫视能力提高训练。
一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼球追随能力提高训练。
进一步的，所述处方信息由云端服务器生成，并通过仪器控制端软件发送到智能视力训练仪器，或在仪器控制端软件中人工设置。
进一步的，所述用户信息由控制端软件以手动填写方式注册账号后保存在控制端软件中，训练完成后发送到云端服务器存储，控制端软件向自动化仪器发布训练命令。
进一步的，所述自动化仪器包括镜片切换组件、显示器组件、显示器导向组件、视线分隔组件、托架组件、外壳组件，所述镜片切换组件置于所述显示器导向组件的一端；
所述显示器组件置于所述显示器导向组件上方的另一端，并在其与镜片切换组件形成的水平直线方向上移动；
所述视线分隔组件置于显示器导向组件和镜片切换组件之间，固定在外壳组件上，可做顺时针和逆时针转动；
所述托架组件在镜片切换组件的前面，固定在镜片切换组件上，并沿竖直方向移动。
进一步的，所述镜片切换组件包括两个左右对称并可相对移动的镜片盘、动力器件、传动结构、定位***，实现镜片切换和瞳距调节的功能；
所述显示器组件包括显示器、电路板、机械结构支撑零件，实现显像功能；
所述显示器导向组件包括电子部件、机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现显示器组件的移动功能和定位功能；
所述视线分隔组件包括机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现视线分隔板的转动功能和定位功能；
所述托架组件包括机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现颚托支撑头部时的上下移动功能和定位功能；
所述外壳组件由塑胶材料或金属材料制造，实现遮蔽和保护内部结构、支撑其它组件的功能。
进一步的，所述动力器件为电机驱动，包括直流电机、步进电机和伺服电机；所述传动结构为螺杆、滚珠丝杠、梯形丝杆、联轴器、同步带、同步带轮、轴、杆、轴承和齿轮；所述定位***由传感器、附属电路、结构件构成。
进一步的，所述镜片切换组件的两个镜片盘固定在镜盘架上，镜盘架上安装左旋和右旋螺母，左右旋螺母和正反螺杆连接，手动旋钮或电机驱动正反螺杆旋转，带动两个镜片盘靠近或远离。正反螺杆套接调心轴承，用来消除两侧左旋和右旋螺母的不同心误差；
所述镜盘架在1根到3根的导向杆、导向轴或直线导轨上左右滑动，其长度范围是200mm 到500mm；
所述镜片盘为单层或双层，每层安装5‐16个镜片，包括红片、绿片、遮光片、平光片、 +1.00至+3.00凸透镜、‐1.00至‐8.00凹透镜；
所述镜片盘的转动，由步进或伺服电机通过同步带和同步带轮驱动，可顺时针和逆时针旋转。无减速机的步进电机或伺服电机可消除减速机内的齿轮间隙误差，使旋转定位准确。电机位置靠下放置，减少镜片盘中心部分结构的整体厚度，其厚度范围20mm到60mm；
所述电机的转速范围是10rpm到60rpm；
所述镜片盘的靠近或远离，控制瞳距的调节范围是45mm到75mm；
所述正反螺杆的长度范围是40mm到300mm；
所述正反螺杆直径范围是6mm到16mm；
所述正反螺杆、左旋螺母和右旋螺母的螺纹规格范围是M6到M16，螺距范围是0.5mm 到5mm；
所述正反螺杆的螺纹排数是单排螺纹到四排螺纹；
所述手动旋钮或电机，与正反螺杆间用联轴器连接，以消除偏心误差。
进一步的，所述显示器导向组件的导向轴或导向杆固定在两端的支架上，导向轴或导向杆上的滑动平台由步进或伺服电机驱动螺杆正反旋转，来实现前后移动。螺杆具有位置自锁功能，避免误操作推动造成显示器组件的位置移动，避免因位置反馈信号紊乱造成的定位***故障。螺杆两端套接调心轴承，用来消除螺杆与导向轴或导向杆之间的不平行误差；
所述电机的转速范围是15rpm到300rpm；
所述导向杆或导向轴的长度范围是150mm到800mm；
所述螺杆的长度范围是150mm到800mm；
所述螺杆直径范围是6mm到16mm；
所述螺杆的螺纹排数是单螺纹到四螺纹；
所述螺杆的螺距范围是1mm到16mm。
进一步的，所述视线分隔组件的视线分隔板固定在步进或伺服电机轴上转动，电机和定位***固定在机械结构支撑零件上；
所述电机的转速范围是5rpm到60rpm；
所述视线分隔板的宽度范围是20mm到40mm；
所述视线分隔板的转动角度范围是240度，即视线分隔板竖直时向顺时针和逆时针方向各旋转120度；
所述视线分隔板到镜片盘的距离范围是60mm到150mm。
进一步的，所述托架组件的鄂托固定在丝杆顶端，步进或伺服电机、丝杆螺母固定在机械结构支撑零件上，丝杆置于螺母中，电机轴和丝杆垂直，通过一组分别安装在电机轴和丝杆上的锥齿轮来驱动丝杆螺母转动，实现鄂托和丝杆的上下移动。
所述电机的转速范围是60rpm到720rpm；
所述丝杠的长度范围是100mm到300mm；
所述丝杆的直径范围是8mm到20mm；
所述丝杆的螺纹排数是单螺纹到四螺纹；
所述丝杆的螺距范围是1mm到24mm。
进一步地，所述控制电路包括DC‐DC电源电路、CPU最小***电路、平移和旋转位置感应的传感电路、电机及传感器的供电控制电路、平板电脑的充电控制电路、***上电且和客户互动的大按钮控制电路、电机驱动电路、电路板状态LED显示电路、通信电路。
进一步的，所述仪器控制端软件通过云端服务器授权后，再与自动化仪器之间用蓝牙进行信息交互。
仪器控制端软件向云端服务器发送操作员登录信息后，进入功能界面，连接和控制自动化仪器；
自动化仪器将训练结果用蓝牙传输给仪器控制端软件，由控制端软件上传到云端服务器；
云端服务器实现信息的存储和运算功能，存储管理用户、设备操作人员的信息，管理操作员人员权限，储存智能设备训练的结果，智能运算出用户的训练处方。
进一步的，自动化仪器中装载的功能软件和自动化仪器的硬件电路之间采用另一个蓝牙进行通信，仪器控制端软件的命令经蓝牙发送给硬件电路，经电路程序中转后再通过另一个蓝牙发给功能软件解析，解析后功能软件向硬件电路发送电机运动指令集，其中每个指令单独编号，然后硬件电路经蓝牙返回指令处理结果。
一种智能视力训练仪器进行视力训练的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1仪器操作人员在控制端软件中登录，新建或选择用户后通过蓝牙连接自动化仪器，编写处方或接收云端服务器发送来的处方，将处方发送给自动化仪器，开始训练；
步骤2自动化仪器接收控制端软件发送的处方信息，通过硬件电路控制机械结构运动，包括镜片切换组件、显示器导向组件和视线分隔组件，托架组件通过按键控制运动，用户进行训练；
步骤3小项训练或整体训练完成后，自动化仪器把数据发送给控制端软件暂存，控制端软件在联网时把信息转发到云端服务器存储。
进一步的，在步骤2中，所述视力训练，是根据处方信息，通过镜片切换组件调整不同的镜片和显示器显示不同的内容来完成。
进一步的，在步骤2中，所述眼力调节灵敏度训练，镜片切换组件调整为凸透镜和凹透镜，通过固定时间内提升凹、凸透镜的切换次数，来完成眼肌的紧张和放松的快速切换。
进一步的，在步骤2中，所述眼部运动性聚散功能训练，镜片切换组件调整为红绿镜片，通过显示器内图片水平距离的加减，来控制眼肌完成运动型的发散和汇聚。
进一步的，在步骤2中，所述眼部自主性聚散功能训练，镜片切换组件调整为红绿片，通过变更显示器内图片的水平距离，来完成眼肌的自主性发散和汇聚。
进一步的，在步骤2中，所述脱抑制训练，镜片切换为平光镜或红绿镜，在镜片和显示器组件之间放置视线分隔板或调整显示器中图片的颜色，通过视线分隔板或红绿镜片完成双眼单视的功能，来控制双眼的协作达到脱抑制的训练。
进一步的，在步骤2中，所述弱视刺激训练，镜片切换为红绿镜片，通过对眼睛视网膜进行红绿光的刺激，来改善弱视问题。
进一步的，在步骤2中，所述隐斜康复训练，通过显示器内图片水平距离的加减，锻炼眼睛眼外肌的肌力。
进一步的，在步骤2中，所述扫视能力提高训练，镜片切换为平光镜，通过改变显示器显示内容的种类、字体大小、难易程度，来完成眼睛的扫视功能训练。
进一步的，在步骤2中，所述追随能力提高训练，镜片切换为平光镜，通过改变显示器内显示线条的种类、虚实、曲折、交叉程度，来完成眼睛追随功能的训练。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
第一，本发明的仪器具有多项训练功能，包括视光领域最常用的单项训练内容，功能集成度高，自动化程度高，所有功能之间全部自动切换，使用方便。
第二，本发明的仪器根据控制端软件发布的命令由机电机构执行，自动完成所有训练项目，根据不同用户的适应情况选择训练难度，并记录训练结果，长期保存上述信息，以便后期查询和支持进一步治疗。
第三，本发明的***具有云数据存储和全自动控制的特点，无论用户处于何处或使用任何一台设备，只要输入个人信息，都可以从云端获取以往的训练进度和结果，并进行后续的训练，还可以随时检查视力，验证训练效果。
附图说明
图1为本发明智能仪器的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中软件间互联通信示意图；
1为托架组件、2为外壳组件、3为实现分隔组件。镜片切换组件、显示器组件、显示器导向组件置于外壳组件内部。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种眼部智能训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行视力训练。
训练包括：调节力训练、调节灵敏度训练、运动性聚散功能训练、自主性聚散功能训练、脱抑制训练、弱视刺激训练、隐斜康复训练、扫视能力提高训练、追随能力提高训练。
优选地，处方信息由云端服务器生成，并通过控制端软件输出至智能训练仪器，或在控制端软件中人工设置。
用户信息是人工输入至控制端软件中保存，并在联网后由控制端软件发送至云端服务器保存。
实施例1
图1为智能设备的结构示意图，如图1所示，智能设备包括镜片切换组件、显示器组件、显示器导向组件、视线分隔组件、托架组件、外壳组件，其中镜片切换组件、显示器组件、显示器导向组件置于外壳组件内部。镜片切换组件置于所述显示器导向组件的一端；
显示器组件置于显示器导向组件上方的另一端，并在其与镜片切换组件形成的水平直线方向上移动；
视线分隔组件置于显示器导向组件和镜片切换组件之间，固定在外壳组件上，可做顺时针和逆时针转动；
托架组件在镜片切换组件的前面，固定在镜片切换组件上，并沿竖直方向移动。
动力器件为电机驱动，包括直流电机、步进电机和伺服电机；所述传动结构为螺杆、滚珠丝杠、梯形丝杆、联轴器、同步带、同步带轮、轴、杆、轴承和齿轮；所述定位***由传感器、附属电路、结构件构成。此处并不限制于列举的结构，所有可以实现功能的结构都可被使用。
镜片切换组件的两个镜片盘固定在镜盘架上，镜盘架上安装左旋和右旋螺母，左右旋螺母和正反螺杆连接，手动旋钮或电机驱动正反螺杆旋转，带动两个镜片盘靠近或远离。正反螺杆套接调心轴承，用来消除两侧左旋和右旋螺母的不同心误差；此处并不限制于列举的结构，所有可以实现功能的结构都可被使用。
显示器导向组件的导向轴或导向杆固定在两端的支架上，导向轴或导向杆上的滑动平台由步进或伺服电机驱动螺杆正反旋转，来实现前后移动。螺杆具有位置自锁功能，避免误操作推动造成显示器组件的位置移动，避免因位置反馈信号紊乱造成的定位***故障。螺杆两端套接调心轴承，用来消除螺杆与导向轴或导向杆之间的不平行误差；此处并不限制于列举的结构，所有可以实现功能的结构都可被使用。
视线分隔组件的视线分隔板固定在步进或伺服电机轴上转动，电机和定位***固定在机械结构支撑零件上。
托架组件的鄂托固定在丝杆顶端，步进或伺服电机、丝杆螺母固定在机械结构支撑零件上，丝杆置于螺母中，电机轴和丝杆垂直，通过一组分别安装在电机轴和丝杆上的锥齿轮来驱动丝杆螺母转动，实现鄂托和丝杆的上下移动；此处并不限制于列举的结构，所有可以实现功能的结构都可被使用。
电路元件包括电源转换电路、保险保护电路、感知平移起始位置和转盘旋转位置的传感器电路、电机和传感器工作电源的上电控制电路、平板电脑USB充电控制电路、带灯轻触按键给***上电的控制电路、电机驱动电路、与用户打交道的按键电路、电路板自检LED显示电路、通信电路和CPU控制电路。本发明的电路元件不限于以上列举的电路，一切可以实现本发明功能的电路都可以被使用。
优选地，控制电路包括DC‐DC电源电路、CPU最小***电路、平移和旋转位置感应的传感电路、电机及传感器的供电控制电路、平板电脑的充电控制电路、***上电且和客户互动的大按钮控制电路、电机驱动电路、电路板状态LED显示电路、通信电路。本发明的控制电路不限于以上列举的电路，一切可以实现本发明功能的电路都可以被使用。
电源转换电路是从220V公共交流电网上，通过电源适配器或其他AC-DC电源模块转换得到设备正常工作所需要的直流电源，该直流电一方面给电机供电，另一方面通过电路板上的DC-DC转换，得到后面各个电路模块工作所需的工作电压，如+5V、+3.3V等。
CPU最小***电路，是嵌入式电路里的控制核心，由单片机或DSP等具有可编程特性的芯片搭建，包含晶振、滤波电容等元器件。最小***和嵌入式里的各个功能电路相连，实现状态检测、输出控制、通信等功能。
平移和旋转位置感应的传感电路，所使用的传感器包括但不限于微动开关、光电开关、近距离传感器等有源或无源的传感器。传感器电路的输出是高电平或低电平，供CPU检测使用。
电机及传感器的供电控制电路，用于控制电机和传感器电路的上电和断电。只有在电机和传感器工作时才会给予供电，否则断电以保证降低功耗和提高元器件的寿命。该功能通过控制具有开关性质的MOS功率管或继电器的通断来实现。
平板电脑的充电控制电路，模拟人为使用平板的情况，当电池电量小于某个阈值，比如 20％，会自动充电，当充到100％时，会自动断电。电量的判断在平板电脑端完成，充电与断电是用嵌入式控制电路完成，平板通过蓝牙或串口通信告诉嵌入式是充电还是断电。充电和断电在电路上的实现，是通过控制具有开关性质的MOS功率管或继电器的通断来完成的。
***上电且和客户互动的大按钮控制电路，仅用一个按钮，就实现了设备上电断电的控制以及和客户互动的功能。电源电路存在使能端，该使能端由两个信号相或得到，这两个信号分别是按钮按下的信号和CPU一个引脚输出的信号。在按键没有按下和CPU没有上电时，这两个信号均使电源使能端无效。按钮按下时，使能有效，从而让***上电，CPU程序运行，然后引脚输出使能有效信号，此时即便按钮不再按下，电源使能端依然维持有效状态，***上电正常；按钮按下的信号是可以被CPU检测到的，按钮短按被认为是训练过程中客户按下的确认信息，当按钮长时间按下时，被认为是客户要让设备断电，此时当按钮释放后，CPU 输出的使能信号翻转为禁能，就完成了***的断电控制。同时，按钮本身带有显示灯，该显示灯可以指示上电掉电、通信连接等设备状态信息。
电机驱动电路，实现CPU弱电控制电机转动的功率驱动。可采用常用的达林顿管阵列芯片、H桥芯片或分立器件搭建起来的功率驱动电路。
电路板状态LED显示电路，用于显示各路电源的状态，以及从CPU引出的调试引脚状态。该显示电路，方便看到电路运行的状态，快速定位问题。
通信电路，包含嵌入式电路和平板电脑间的通信、嵌入式电路和手机间的通信。两者都通过蓝牙连接，平板和手机间的通信通过嵌入式的中转实现互通。
上述电路由CPU最小***进行控制，CPU通过通信接收来自平板的控制命令，检测相应的传感器并驱动相应的电机进行旋转，并承担起手机和平板间数据通信的中转使命，同时该 CPU程序还具有升级功能。总而言之，CPU程序主要包含三大功能：通信、控制和升级。
通信功能，是基于自定义的数据帧通信来进行的。数据帧包含帧头、帧长、源地址、目的地址、命令、数据、帧校验位等。嵌入式CPU接收到完整数据帧后，根据命令和数据进行相应的处理，比如执行相应的电机转动命令还是将数据从一个蓝牙发送到另一个蓝牙实现手机和平板间的数据透传，等等。
控制功能，受控于平板发送过来的命令，实现转盘旋转到某个镜片位置、平板平移到某个距离位置，将用户按下按钮的信息实时发送给平板等。
程序升级功能，通过内置的上电启动程序Bootloader来实现。当程序需要升级时，CPU 进入Bootloader运行，通过通信接收新的程序映像，并固化到程序存储器相应的位置，最终实现程序升级。
实施例2
具体说明本发明的七种视力训练的原理和硬件间的组合使用。
1、调节力训练：
显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片初始选择凸透镜镜片，通过镜片观察屏幕中的字体清晰度，清晰后将镜片旋转至为凹透镜，再次通过镜片观察屏幕中字体，清晰后将镜片旋转为凸透镜。重复以上替换。
通过不同屈光度的透镜切换训练，来控制眼肌的紧张和松弛。
2、调节灵敏度训练：镜片选择固定屈光度凸透镜镜片，通过镜片观察屏幕中的字体清晰度，清晰后将镜片旋转至为固定屈光度的凹透镜，再次通过镜片观察屏幕中字体，清晰后将镜片旋转为固定屈光度的凸透镜。重复以上替换。
通过固定屈光度的凹、凸透镜的切换，来控制眼肌的紧张、放松的转换频率。
3、眼部运动性聚散功能训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，切换为红、绿镜片，双眼通过镜片观察屏幕中移动的两张图片，通过反复训练将两张图片看成一张图片。
通过改变显示器内图片的动态水平距离加减和红绿镜片的双眼单视，来控制眼肌的运动型发散和汇聚。
4、自主性聚散功能训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片选择为红绿片，双眼通过镜片观察屏幕中的不同水平距离的两组图片，并通过眼睛的自主性聚散能力将其合成一个。
通过调整显示器内图片的水平距离，来完成眼肌的自主性发散和汇聚。
5、眼部脱抑制训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片选择为红绿或平光镜片。显示器中的视标增加红绿背景底纹或在显示器和镜片间放置视线分隔板，在保证双眼单视的前提下通过双眼的同时协作完成此项训练。
通过视线分隔板或红绿镜片完成双眼单视的功能，来控制双眼的协作达到脱抑制的训练。
6、弱视刺激训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片选择为红、绿镜片。显示器中图像增加红绿背景底纹，双眼通过镜片辨认显示器中的图像。
通过对眼睛视网膜进行红绿光的刺激，来改善弱视问题。
7、隐斜康复训练：
将显示器移动至离人眼距离200mm的位置，选择棱镜片，在显示器和镜片间放置视线分隔板，改变显示器中两组图片的水平距离。
通过调节图片距离的加减，锻炼眼睛眼外肌的肌力，以此达到康复隐斜的目的。
8、扫视训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片选择为平光镜片，屏幕中显示随机出现的字母、数字或文字，双眼同时阅读屏幕中的内容统计固定字数下的阅读时间和正确率。
通过变换显示器显示内容的种类、字体大小、难易程度，统计正确率和用时，来完成眼睛的扫视功能训练。
9、追随训练：
将显示器移动至离人眼距离400mm的位置，镜片选择为平光镜片，屏幕中放置错***叉的多条线条，并为线条的两端进行编号，双眼通过镜片观察每条线条两端所连接的不同编号，统计找出不同编号所对应关系的用时和正确率。
通过变换显示器显示线条的种类、虚实、曲折、交叉程度，统计正确率和用时，来完成眼睛追随功能的训练。
实施例3
图2为软件间互联通信示意图，如图2所示，其中自动化仪器、控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙实现，云端服务器和控制端软件之间是通过HTTP或HTTPS方式进行远程通信。
仪器控制端软件向云端服务器发送操作员登录信息后，进入功能界面，连接和控制自动化仪器；
仪器控制端软件的信息经蓝牙发送给硬件电路，经电路程序中转后再通过另一个蓝牙与功能软件交互信息；
功能软件反馈的信息用蓝牙传输给仪器控制端软件，由控制端软件上传到云端服务器；
云端服务器实现信息的存储和运算功能，存储管理用户、设备操作人员的信息，管理操作员人员权限，储存智能设备训练的结果，智能运算出用户的训练处方。
功能软件基于android***开发，但不仅限基于android***开发，还可以基于ios***开发、linux***开发、单片机***开发、windows***开发等软件形式。控制端软件基于android ***开发，但不仅限基于android***开发，还可以基于ios***开发、linux***开发、单片机***开发、windows***开发等软件形式。云服务器基于PHP服务器端程序,实现HTTP或HTTPS通信协议，但不仅限于PHP服务器(还可以是.NET服务器、JAVA服务器、NODEJS 服务器等)。功能软件、控制端软件、云服务器三个部分通过HTTP协议或HTTPS协议进行远程通信，，不仅限HTTP或HTTPS通信协议(还可以是MQTT协议等),一切能够实现远程通信功能的方法都可以用于本发明的方案中。
实施例4
本发明利用智能视力训练仪器进行视力训练的方法，包括以下步骤：
步骤1仪器操作人员在控制端软件中登录，新建或选择用户后通过蓝牙连接自动化仪器，编写处方或接收云端服务器发送来的处方，将处方发送给自动化仪器，开始训练；
步骤2自动化仪器接收控制端软件发送的处方信息，通过硬件电路控制机械结构运动，包括镜片切换组件、显示器导向组件和视线分隔组件，托架组件通过按键控制运动，用户进行训练；
步骤3小项训练或整体训练完成后，自动化仪器把数据发送给控制端软件暂存，控制端软件在联网时把信息转发到云端服务器存储。在步骤1中，至少有两种方式获得用户信息和处方信息。
方式一：新建用户信息和手动编辑处方。
方式二：从云端服务器搜索用户信息和下载该用户的训练处方。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (31)

1.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行调节训练。
2.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部调节灵敏度训练。
3.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部运动性聚散功能训练。
4.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部自主性聚散功能训练。
5.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼部脱抑制训练。
6.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行弱视刺激训练。
7.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行隐斜康复训练。
8.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼球扫视能力提高训练。
9.一种智能视力训练仪器，包括自动化仪器、仪器控制端软件，其特征在于，所述自动化仪器、仪器控制端软件之间的信息交互是通过蓝牙进行的，操作员使用所述控制端软件登录云端服务器获得授权命令后，才可将用户信息及处方信息输入仪器控制端软件，由所述仪器控制端软件识别信息并与自动化仪器进行命令交互，控制自动化仪器的运行，进行眼球追随能力提高训练。
10.根据权利要求1‐9中任一项所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述处方信息由云端服务器生成，并通过仪器控制端软件发送到智能视力训练仪器，或在仪器控制端软件中人工设置。
11.根据权利要求1‐9中任一项所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述用户信息由控制端软件以手动填写方式注册账号后保存在控制端软件中，训练完成后发送到云端服务器存储，控制端软件向自动化仪器发布训练命令。
12.根据权利要求1‐9中任一项所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述自动化仪器包括镜片切换组件、显示器组件、显示器导向组件、视线分隔组件、托架组件、外壳组件，所述镜片切换组件置于所述显示器导向组件的一端；
所述显示器组件置于所述显示器导向组件上方的另一端，并在其与镜片切换组件形成的水平直线方向上移动；
所述视线分隔组件置于显示器导向组件和镜片切换组件之间，固定在外壳组件上，可做顺时针和逆时针转动；
所述托架组件在镜片切换组件的前面，固定在镜片切换组件上，并沿竖直方向移动。
13.根据权利要求12所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述镜片切换组件包括两个左右对称并可相对移动的镜片盘、动力器件、传动结构、定位***，实现镜片切换和瞳距调节的功能；
所述显示器组件包括显示器、电路板、机械结构支撑零件，实现显像功能；
所述显示器导向组件包括电子部件、机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现显示器组件的移动功能和定位功能；
所述视线分隔组件包括机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现视线分隔板的转动功能和定位功能；
所述托架组件包括机械结构支撑零件、动力器件、传动结构、定位***，实现颚托支撑头部时的上下移动功能和定位功能；
所述外壳组件由塑胶材料或金属材料制造，实现遮蔽和保护内部结构、支撑其它组件的功能。
14.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述动力器件为电机驱动，包括直流电机、步进电机和伺服电机；所述传动结构为螺杆、滚珠丝杠、梯形丝杆、联轴器、同步带、同步带轮、轴、杆、轴承和齿轮；所述定位***由传感器、附属电路、结构件构成。
15.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述镜片切换组件的两个镜片盘固定在镜盘架上，镜盘架上安装左旋和右旋螺母，左右旋螺母和正反螺杆连接，手动旋钮或电机驱动正反螺杆旋转，带动两个镜片盘靠近或远离。正反螺杆套接调心轴承，用来消除两侧左旋和右旋螺母的不同心误差；
所述镜盘架在1根到3根的导向杆、导向轴或直线导轨上左右滑动，其长度范围是200mm到500mm；
所述镜片盘为单层或双层，每层安装5‐16个镜片，包括红片、绿片、遮光片、平光片、+1.00至+3.00凸透镜、‐1.00至‐8.00凹透镜；
所述镜片盘的转动，由步进或伺服电机通过同步带和同步带轮驱动，可顺时针和逆时针旋转。无减速机的步进电机或伺服电机可消除减速机内的齿轮间隙误差，使旋转定位准确。电机位置靠下放置，减少镜片盘中心部分结构的整体厚度，其厚度范围20mm到60mm；
所述电机的转速范围是10rpm到60rpm；
所述镜片盘的靠近或远离，控制瞳距的调节范围是45mm到75mm；
所述正反螺杆的长度范围是40mm到300mm；
所述正反螺杆直径范围是6mm到16mm；
所述正反螺杆、左旋螺母和右旋螺母的螺纹规格范围是M6到M16，螺距范围是0.5mm到5mm；
所述正反螺杆的螺纹排数是单排螺纹到四排螺纹；
所述手动旋钮或电机，与正反螺杆间用联轴器连接，以消除偏心误差。
16.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述显示器导向组件的导向轴或导向杆固定在两端的支架上，导向轴或导向杆上的滑动平台由步进或伺服电机驱动螺杆正反旋转，来实现前后移动。螺杆具有位置自锁功能，避免误操作推动造成显示器组件的位置移动，避免因位置反馈信号紊乱造成的定位***故障。螺杆两端套接调心轴承，用来消除螺杆与导向轴或导向杆之间的不平行误差；
所述电机的转速范围是15rpm到300rpm；
所述导向杆或导向轴的长度范围是150mm到800mm；
所述螺杆的长度范围是150mm到800mm；
所述螺杆直径范围是6mm到16mm；
所述螺杆的螺纹排数是单螺纹到四螺纹；
所述螺杆的螺距范围是1mm到16mm。
17.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述视线分隔组件的视线分隔板固定在步进或伺服电机轴上转动，电机和定位***固定在机械结构支撑零件上；
所述电机的转速范围是5rpm到60rpm；
所述视线分隔板的宽度范围是20mm到40mm；
所述视线分隔板的转动角度范围是240度，即视线分隔板竖直时向顺时针和逆时针方向各旋转120度；
所述视线分隔板到镜片盘的距离范围是60mm到150mm。
18.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述托架组件的鄂托固定在丝杆顶端，步进或伺服电机、丝杆螺母固定在机械结构支撑零件上，丝杆置于螺母中，电机轴和丝杆垂直，通过一组分别安装在电机轴和丝杆上的锥齿轮来驱动丝杆螺母转动，实现鄂托和丝杆的上下移动。
所述电机的转速范围是60rpm到720rpm；
所述丝杠的长度范围是100mm到300mm；
所述丝杆的直径范围是8mm到20mm；
所述丝杆的螺纹排数是单螺纹到四螺纹；
所述丝杆的螺距范围是1mm到24mm。
19.根据权利要求13所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述控制电路包括DC‐DC电源电路、CPU最小***电路、平移和旋转位置感应的传感电路、电机及传感器的供电控制电路、平板电脑的充电控制电路、***上电且和客户互动的大按钮控制电路、电机驱动电路、电路板状态LED显示电路、通信电路。
20.根据权利要求1‐9中任一项所述的智能视力训练仪器，其特征在于，所述仪器控制端软件通过云端服务器授权后，再与自动化仪器之间用蓝牙进行信息交互。
仪器控制端软件向云端服务器发送操作员登录信息后，进入功能界面，连接和控制自动化仪器；
自动化仪器将训练结果用蓝牙传输给仪器控制端软件，由控制端软件上传到云端服务器；
云端服务器实现信息的存储和运算功能，存储管理用户、设备操作人员的信息，管理操作员人员权限，储存智能设备训练的结果，智能运算出用户的训练处方。
21.根据权利要求20中所述的智能视力训练仪器，其特征在于，自动化仪器中装载的功能软件和自动化仪器的硬件电路之间采用另一个蓝牙进行通信，仪器控制端软件的命令经蓝牙发送给硬件电路，经电路程序中转后再通过另一个蓝牙发给功能软件解析，解析后功能软件向硬件电路发送电机运动指令集，其中每个指令单独编号，然后硬件电路经蓝牙返回指令处理结果。
22.一种利用权利要求20所述的智能视力训练仪器进行视力训练的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1仪器操作人员在控制端软件中登录，新建或选择用户后通过蓝牙连接自动化仪器，编写处方或接收云端服务器发送来的处方，将处方发送给自动化仪器，开始训练；
步骤2自动化仪器接收控制端软件发送的处方信息，通过硬件电路控制机械结构运动，包括镜片切换组件、显示器导向组件和视线分隔组件，托架组件通过按键控制运动，用户进行训练；
步骤3小项训练或整体训练完成后，自动化仪器把数据发送给控制端软件暂存，控制端软件在联网时把信息转发到云端服务器存储。
23.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述调节力训练，是根据处方信息，通过镜片切换组件调整不同的镜片和显示器显示不同的内容来完成。
24.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述眼力调节灵敏度训练，镜片切换组件调整为凸透镜和凹透镜，通过固定时间内提升凹、凸透镜的切换次数，来完成眼肌的紧张和放松的快速切换。
25.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述眼部运动性聚散功能训练，镜片切换组件调整为红绿镜片，通过显示器内图片水平距离的加减，来控制眼肌完成运动型的发散和汇聚。
26.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述眼部自主性聚散功能训练，镜片切换组件调整为红绿片，通过变更显示器内图片的水平距离，来完成眼肌的自主性发散和汇聚。
27.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述脱抑制训练，镜片切换为平光镜或红绿镜，在镜片和显示器组件之间放置视线分隔板或调整显示器中图片的颜色，通过视线分隔板或红绿镜片完成双眼单视的功能，来控制双眼的协作达到脱抑制的训练。
28.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述弱视刺激训练，镜片切换为红绿镜片，通过对眼睛视网膜进行红绿光的刺激，来改善弱视问题。
29.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述隐斜康复训练，通过显示器内图片水平距离的加减，锻炼眼睛眼外肌的肌力。
30.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述扫视能力提高训练，镜片切换为平光镜，通过改变显示器显示内容的种类、字体大小、难易程度，来完成眼睛的扫视功能训练。
31.根据权利要求22所述的视力训练方法，其特征在于，在步骤2中，所述追随能力提高训练，镜片切换为平光镜，通过改变显示器内显示线条的种类、虚实、曲折、交叉程度，来完成眼睛追随功能的训练。
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