CN108831259A - 四凸轮同轴驱动的盲文点显装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置。触针驱动机构主要由触针、凸轮、凸轮轴和压缩弹簧组成，安装在支撑架内部；步进电机驱动凸轮轴，带动凸轮旋转，使触针上下运动，凸轮旋转一周有16个停止位，间隔角为22.5度，通过各自凸轮上停止位的特殊布置使得触针处于下止位或上止位使得触针驱动机构的四个触针构成16种不同盲文字符；两根凸轮轴与8枚触针相配合，旋转一周可使8枚触针的停止位组合有256种，形成8个盲文触点的凹凸排列，实现一方8个盲文触点的全部组合。本发明驱动方式简单、一个驱动器就能实现4个盲文触点的凹凸呈现，功耗低、体积小、运动精度高等特点，易于盲文点显器的推广，具有良好的社会效益与应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及了一种盲文点显装置，尤其是涉及了一种四凸轮同轴驱动的盲 文点显装置，可以动态显示盲文，用于阅读盲文以及学习盲文。
背景技术
根据世界卫生组织(WHO)在2010年的全球人口数据统计结果显示，在全 世界，视力受损的人员数量大约有2.85亿，而中国是世界上盲人最多的国家。 盲人对于信息交流是很困难的，而对于如此庞大的盲人群体，社会需要给予他 们关爱与支持。
盲人获取信息的方式包括听觉阅读、触摸阅读，而依靠手指的触觉阅读具 有阅读速度快、信息辨别度好的特点，是盲人学校必须教授的课程，也是盲人 与外界交流、人际交往的必须掌握的本领之一，是盲人现阶段获取知识和信息 的主要的途径。
然而，传统的纸质盲文书籍造价昂贵，储存信息量少，盲人需要的是一种 成本低、体验感强、携带方便，响应速度快，可实现即时阅读，能够快速刷新、 将视觉的像素替换成触点的盲文阅读装置。
虽然国内外学者研制了各种驱动形式的盲文点显器，但目前应用比较成功 的盲文点显驱动机构只有压电陶瓷式和电磁式。而且，这些盲文点显机构造价 高昂，功耗巨大，不便于携带。因此，开发一款功耗小、造价低廉、便于携带 的盲文点机构块对盲文阅读装置或盲文点显装置的开发和普及提供具有重要的 价值。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种四凸轮同轴驱动的盲 文点显装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括两个触针驱动机构、触摸板和支撑架；结构相同的两列触针驱 动机构均安装在两个支撑架之间，触摸板安装在两个支撑架之间；触摸板上设 有触针安装孔，每个触针驱动机构具有四枚触针，两个触针驱动机构的八枚触 针安装在触摸板上的触针安装孔内。
两个触针驱动机构结构相同，每个所述触针驱动机构包括四枚触针、四个 凸轮、一根凸轮轴和四个压缩弹簧；四枚触针上端伸入到安装在触摸板上的触 针安装孔内，触针与触针安装孔之间间隙配合；四枚触针沿直线布置排列，每 个触针上均套装有压缩弹簧，四枚触针下端分别与四个凸轮上表面轮廓在压缩 弹簧作用下始终保持接触，四个凸轮同轴固定安装于凸轮轴上，凸轮轴经轴承 安装于支撑架；压缩弹簧的上端连接到触摸板的触针安装孔孔周围端面，压缩 弹簧的下端固定在触针下端突出的台阶上。
所述的两个支撑架上各安装有步进电机，步进电机输出轴和所述触针驱动 机构的凸轮轴同轴连接，步进电机驱动凸轮轴转动，进而同步带动四个凸轮同 步转动。
所述的盲文点显装置显示一方8个盲文触点的盲文字符；一方8个盲文触 点的盲文字符由四行两列的八枚触针分别处在上止位或下止位所形成的八个凹 凸点排列构成，每一列的四个触针由一个凸轮轴驱动，另一列的四个触针由另 一个凸轮轴驱动。
每个凸轮旋转一周间隔均布设有16个停止位，相邻停止位之间的间隔角为 22.5度，停止位分为上止位或下止位；一个触针驱动机构中的所有四个触针通 过各自凸轮上停止位的特殊布置，使得凸轮旋转一周下四个触针所对应的一列 四个盲文触点的16种盲文触点显示；两个触针驱动机构中，两根凸轮轴旋转一 周内，分别控制两个触针驱动机构使得两列八个触针共同形成256种盲文触点 显示，由此实现显示一方8个盲文触点的全部组合。
所述的四个凸轮同轴固定安装于凸轮轴上，在四个凸轮同步旋转过程中， 四个凸轮上的停止位布置也保持固定且同步旋转。
同一触针驱动机构中，四个凸轮的停止位布置如下表：
上表中，0表示下止位，1表示上止位。
所述凸轮轴与凸轮设计成整体式或者分开制造后固定在一起。
所述触摸板上设置与盲文字符触点数量相对应的触针安装孔，其尺寸和排 列形式符合盲文字符对触点大小和间距的要求。
凸轮轴安装在支撑架上，可以直接安装在支撑架的孔内，也可以通过轴承 安装在支架的孔内。
所述支撑架可以与所述触摸板分体制作，也可以设计成一体结构。
本发明有以下有益效果：
本发明设计的触针驱动机构把4个不同外型轮廓的凸轮同轴安装，由同一 个驱动器驱动，可构成16个停止位，实现了4个盲文触点的16凹凸呈现，结 构相同的两列触针驱动机构可以形成8个盲文触点的凹凸排列，实现呈现一方8 个盲文触点的全部组合，驱动方式简单，功耗低、体积小、运动精度高等特 点，易于盲文点显器的控制。
附图说明
图1是本发明一方8个盲文触点的总装图；
图2是触摸板和支撑架的结构图；
图3是触针、压缩弹簧、凸轮、凸轮轴和轴承的装配关系图；
图4是凸轮轴上4个凸轮的轮廓形状与位置对应关系图。
图中I-触针驱动机构，1-触摸板，2-支撑架，3-电机安装箱体，4-步进电 机，5，6，7，8，9，10，11，12-触针安装孔，13，14-轴承安装孔，15，16- 凸轮轴安装孔，17，18-支撑架突起部分，19，20-支撑架凹槽部分，21，22， 23，24，25，26，27，28-触针，29-压缩弹簧，30，31-凸轮轴，32，33-轴承， 34，35，36，37-凸轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
四凸轮同轴驱动的盲文点显装置由触针驱动机构I，触摸板1，支撑架2组 成。图1至图4显示了本发明由八枚触针组成一方盲文字符的装置，下面进行 具体描述。
如图1所示，本发明具体实施包括两个触针驱动机构I、触摸板1和支撑架 2；结构相同的两列触针驱动机构I均安装在两个支撑架2之间，触摸板1安装 在两个支撑架2之间；触摸板1上设有触针安装孔5、6、7、8、9、10、11、12， 每个触针驱动机构I具有四枚触针21、22、23、24、25、26、27、28，两个触 针驱动机构I的八枚触针21、22、23、24、25、26、27、28安装在触摸板1上 的八个触针安装孔5、6、7、8、9、10、11、12内。
如图3所示，两个触针驱动机构I结构相同，每个触针驱动机构I包括四枚触 针21、22、23、24、四个凸轮34、35、36、37、一根凸轮轴31和四个压缩弹 簧29、38、39、40；四枚触针21、22、23、24上端伸入到安装在触摸板1上的 触针安装孔5、6、7、8内，触针21、22、23、24与触针安装孔5、6、7、8之 间间隙配合；四枚触针21、22、23、24沿直线布置排列，与四枚触针对应的四 个触针安装孔5、6、7、8也沿直线排列布置，每个触针21、22、23、24上均 套装有压缩弹簧29、38、39、40，四枚触针21、22、23、24下端分别与四个凸 轮34、35、36、37上表面轮廓在压缩弹簧29、38、39、40作用下始终保持接 触，四个凸轮34、35、36、37同轴固定安装于凸轮轴31上，凸轮轴31经轴承 32安装于支撑架2；压缩弹簧的上端连接到触摸板1的触针安装孔5、6、7、8 孔周围端面，压缩弹簧的下端固定在触针下端突出的台阶上。
触针21、22、23、24在凸轮34、35、36、37的驱动下可以在安装孔9、10、 11、12内上下移动，触针安装孔对触针的升降运动起限位和导向作用。压缩弹 簧29、38、39、40包络在触针21、22、23、24外部，当装配完成时，压缩弹 簧29、38、39、40上接触摸板1，下连触针下端，压缩弹簧29、38、39、40始 终处于压缩状态，起到触针复位的作用。
如图1所示，两个支撑架2上各安装有步进电机4，步进电机4输出轴和触 针驱动机构I的凸轮轴31同轴连接，步进电机4驱动凸轮轴31转动，进而同 步带动四个凸轮同步转动。
如图2所示，凸轮轴30通过轴承33安装在支撑架2一侧的孔14内，凸轮轴 31通过轴承32安装在支撑架2另一侧的孔13内，凸轮轴30和31的另一端分 别安装在支撑架2的孔15、16内，孔14与孔15同轴，孔13与孔16同轴。凸 轮轴30和31也可以采用悬臂支撑。
在此机构中，凸轮轴与凸轮分体制造，凸轮轴30、31的旋转由步进电机4 带动，步进电机4分设在支撑架2的两侧，步进电机4通过联轴器与凸轮轴30、 31连接。
如图1和图2所示，盲文点显装置显示一方8个盲文触点的盲文字符；一 方8个盲文触点的盲文字符由四行两列的八枚触针21、22、23、24、25、26、 27、28分别处在上止位或下止位所形成的八个凹凸点排列构成，每一列的四个 触针21、22、23、24由一个凸轮轴31驱动，另一列的四个触针25、26、27、 28由另一个凸轮轴30驱动。
安装在凸轮轴30的每个凸轮34、35、36、37旋转一周间隔均布设有16个 停止位，相邻停止位之间的间隔角为22.5度，停止位分为上止位或下止位；停 止位是指凸轮的表面轮廓连接接触触针静止时的位置，上止位相比下止位沿凸 轮径向更远离凸轮中心。触针21、22、23、24、25、26、27、28分别处在上止 位或下止位所形成的八个凹凸点。
在停止位时，凸轮34、35、36、37上方的各个触针21、22、23、24处于 下止位或上止位，一个触针驱动机构I中的所有四个触针21、22、23、24通过 各自凸轮34、35、36、37上停止位的特殊布置，使得凸轮34、35、36、37旋 转一周下四个触针21、22、23、24所对应的一列四个盲文触点的16种凹凸点 排列，即盲文触点显示。
两个触针驱动机构I中，两根凸轮轴30，31旋转一周内，分别控制两个触 针驱动机构I使得两列八个触针21、22、23、24、25、26、27、28共同形成256 种凹凸点排列，即盲文触点显示，由此实现显示一方8个盲文触点的全部组合。 四个凸轮34、35、36、37同轴固定安装于凸轮轴31上，在四个凸轮同步旋转 过程中，四个凸轮34、35、36、37上的停止位布置也保持固定且同步旋转。
由此，使得凸轮轴31上的四个凸轮34、35、36、37的轮廓形状有固定的 布置关系，凸轮轴31旋转一周的16个停止位，恰好使其驱动的4枚触针21、 22、23、24能构成16种盲文触点的不同排列。同理，与凸轮轴30相配的另4 枚触针25、26、27、28也构成16种盲文触点的不同排列。
触针下端与凸轮的外轮廓始终保持接触状态，凸轮旋转，带动触针运动， 使其在触针安装孔内上下运动，触针的运动规律取决于凸轮的外轮廓和凸轮的 旋转速度。当触针下端位于凸轮的基圆上时，触针处于下止位的位置，当触针 下端位于凸轮的远休止轮廓时，触针处于上止位的位置。当触针处于下止位时， 触针的顶部低于触摸板1上表面0.1毫米，形成盲文字符的一个凹点，当触针 处于上止位时，触针的顶部高出触摸板1上平面0.5毫米，形成盲文字符的一 个凸点。
在本发明装置中，压缩弹簧共有8根，分别包络在触针21、22、23、24、 25、26、27、28外部。
一方盲文字符的由八枚触针分别处在上止位或下止位位置时所对应的凸 点、凹点按四行两列排列组成，由多个“方”并排在一起就可以组成按设计要 求所需数量的盲文点显装置。
触摸板1上设置与盲文字符点数相对应的触针安装孔5、6、7、8、9、10、 11、12，该触针安装孔的尺寸和排列形式符合盲文字符对盲文触点大小和间距 的要求，每个盲文点显机构为一“方”盲文字符。
每根凸轮轴上设置的凸轮数量为半个“方”，凸轮的间距相等且与触针安 装孔的间距相对应，凸轮的最大升程略大于盲文触点的最大高度。
凸轮旋转一周有16个停止位，每个停止位的间隔角度是22.5度。为使盲 人触摸触点时感觉清晰可辨，凸轮轴30，31每次停止的位置应使每枚触针在凸 轮作用下都处在上止位或下止位位置。
进一步地，每根凸轮轴上的4个凸轮的轮廓必须有严格的形状及相对固定 位置，本机构中示出了最有代表性的一组凸轮轮廓形状及相对位置关系，如图4 所示，凸轮旋转一周的16个停止位，恰好使其驱动的四枚触针所形成的盲文触 点完成16种不同的排列。其特点在于，凸轮34有一个升程和回程，其中相邻 的八个停止位处在基圆上，另相邻的八个停止位处在远休止轮廓上，升程角和 回程角均为22.5度；凸轮35有两个升程和回程，其中有两个相邻的停止位和六 个相邻的停止位处在基圆上，同时有两个相邻的停止位和六个相邻的停止位处 在远休止轮廓上，升程角和回程角均为22.5度；凸轮36有两个升程和回程，基 圆上设置有相邻的停止位四个，连着远休止轮廓上相邻的三个停止位和五个停 止位，另一部分的基圆上的相邻停止位也是连着远休止轮廓上相邻的三个停止 位和五个停止位，升程角和回程角均为22.5度；凸轮37有三个升程和回程，其 中有两组两个相邻停止位处于基园上，两组两个相邻停止位处于远休止轮廓上， 还有一组四个相邻的停止位位于基圆上和一组四个相邻停止位位于远休止轮廓 上，升程角和回程角均为22.5度。
图4的特征表现如表1所示，在表1中，“1”代表凸轮远休止轮廓，即上止 位，“0”代表凸轮轮廓的基圆，即下止位。表1中的行表示凸轮轴16个停止位所 对应的凸轮轮廓点特征，表1中的列表示凸轮每个停止位所对应的四个凸轮轮 廓点特征。
相对应的，触针的运动状态亦在表2中表示出来，表2中“●”表示盲文 字符的凸点，“○”表示盲文字符的凹点。
表1
表2
| 触点1 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● |
| 触点2 | ● | ● | ○ | ○ | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ● | ● |
| 触点3 | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ● |
| 触点4 | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ● | ● | ○ | ○ | ● | ● | ○ | ○ | ● |
需要指出的是，在图4中，及所对应的表1中，所述四个凸轮是按顺序排 列在凸轮轴上的。图4(a)～图4(d)分别代表凸轮34、35、36、37的停止位 分布。在具体实施时，所述凸轮34、35、36、37在凸轮轴上的排列顺序可以任 意互换，所形成的盲文触点的排列顺序亦随之改变。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征在于：包括两个触针驱动机构(I)、触摸板(1)和支撑架(2)；结构相同的两列触针驱动机构(I)均安装在两个支撑架(2)之间，触摸板(1)安装在两个支撑架(2)之间；触摸板(1)上设有触针安装孔(5、6、7、8、9、10、11、12)，每个触针驱动机构(I)具有四枚触针(21、22、23、24、25、26、27、28)，两个触针驱动机构(I)的八枚触针(21、22、23、24、25、26、27、28)安装在触摸板(1)上的触针安装孔(5、6、7、8、9、10、11、12)内。
2.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征在于：两个触针驱动机构(I)结构相同，每个所述触针驱动机构(I)包括四枚触针(21、22、23、24)、四个凸轮(34、35、36、37)、一根凸轮轴(31)和四个压缩弹簧(29、38、39、40)；四枚触针(21、22、23、24)上端伸入到安装在触摸板(1)上的触针安装孔(5、6、7、8)内，触针(21、22、23、24)与触针安装孔(5、6、7、8)之间间隙配合；四枚触针(21、22、23、24)沿直线布置排列，每个触针(21、22、23、24)上均套装有压缩弹簧(29、38、39、40)，四枚触针(21、22、23、24)下端分别与四个凸轮(34、35、36、37)上表面轮廓在压缩弹簧(29、38、39、40)作用下始终保持接触，四个凸轮(34、35、36、37)同轴固定安装于凸轮轴(31)上，凸轮轴(31)经轴承(32)安装于支撑架(2)；压缩弹簧的上端连接到触摸板(1)的触针安装孔(5、6、7、8)孔周围端面，压缩弹簧的下端固定在触针下端突出的台阶上。
3.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征在于：所述的两个支撑架(2)上各安装有步进电机(4)，步进电机(4)输出轴和所述触针驱动机构(I)的凸轮轴(31)同轴连接，步进电机(4)驱动凸轮轴(31)转动，进而同步带动四个凸轮同步转动。
4.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征是：
所述的盲文点显装置显示一方8个盲文触点的盲文字符；一方8个盲文触点的盲文字符由四行两列的八枚触针(21、22、23、24、25、26、27、28)分别处在上止位或下止位所形成的八个凹凸点排列构成，每一列的四个触针(21、22、23、24)由一个凸轮轴(31)驱动，另一列的四个触针(25、26、27、28)由另一个凸轮轴(30)驱动。
5.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征是：
每个凸轮(34、35、36、37)旋转一周间隔均布设有16个停止位，相邻停止位之间的间隔角为22.5度，停止位分为上止位或下止位；一个触针驱动机构(I)中的所有四个触针(21、22、23、24)通过各自凸轮(34、35、36、37)上停止位的特殊布置，使得凸轮(34、35、36、37)旋转一周下四个触针(21、22、23、24)所对应的一列四个盲文触点的16种盲文触点显示；
两个触针驱动机构(I)中，两根凸轮轴(30，31)旋转一周内，分别控制两个触针驱动机构(I)使得两列八个触针(21、22、23、24、25、26、27、28)共同形成256种盲文触点显示，由此实现显示一方8个盲文触点的全部组合。
6.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征是：
所述的四个凸轮(34、35、36、37)同轴固定安装于凸轮轴(31)上，在四个凸轮同步旋转过程中，四个凸轮(34、35、36、37)上的停止位布置也保持固定且同步旋转。
7.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征是：
同一触针驱动机构(I)中，四个凸轮(34、35、36、37)的停止位布置如下表：
上表中，0表示下止位，1表示上止位。
8.根据权利要求1所述的一种四凸轮同轴驱动的盲文点显装置，其特征在于：所述凸轮轴(31)与凸轮(34、35、36、37)设计成整体式或者分开制造后固定在一起。
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