УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ПОРТАТИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СМАРТФОНА Российский патент 2020 года по МПК F16M11/04 F16M13/04 H04M1/04 

Настоящее изобретение относится к усовершенствованной портативной системе для трехмерного сканирования с помощью смартфона.

Более подробно, настоящее изобретение относится к системе, обеспечивающей компактность и эргономичность установки датчика для оптического обнаружения объектов, в частности для трехмерного сканирования, на смартфон, позволяя управлять его основными функциями одной рукой. К особенностям этой системы относятся простота совмещения со смартфоном и эргономичный дизайн, позволяющий управлять им одной рукой.

Уровень техники

Известны периферийные устройства для смартфонов, соединяемые с ними посредством стандартного порта micro-USB или аналогичного элемента. Примером могут служить внешние аккумуляторные батареи.

Однако подключение периферийных устройств этого типа подразумевает использование USB или аналогичных кабелей, и тем, кто использует смартфон, приходится в одной руке держать телефон, а в другой - внешнее устройство, если только оно не имеет другую опору, например карман.

В любом случае достичь удобства совместного использования смартфона и периферийного устройства оказывается сложно. Это очень важно в случаях, когда внешнее периферийное устройство должно работать совместно с внутренними периферийными устройствами для достижения синхронизации.

Даже при быстром подключении внешнего оптического устройства к телефону данная сборка не отличается удобством и компактностью. В любом случае для работы с устройством требуются две руки.

Мы ссылаемся, в частности, на способы, реализованные на смартфонах в патентных заявках WO 2016020826 и PCT/IB/2016/051058 на имя этого заявителя, которые подразумевают использование дополнительного оптического средства, которое безошибочно взаимодействуют и с камерой смартфона, и с загруженным программным обеспечением для проведения точных исследований в животноводстве.

Использование этих способов без соответствующего подключения дополнительного средства к смартфону проблематично и в любом случае неэффективно для крупномасштабного промышленного применения.

Известно устройство, описанное в заявке на патент США 2013/0069381 А1, которое обеспечивает удобное удержание смартфона или другого портативного электронного устройства. Оно состоит из своего рода дугообразной ручки, присоединяемой к крышке портативного устройства с возможностью снятия. Крышка, в свою очередь, механически прикрепляется к портативному устройству за счет сцепления с его краями. FyKa вставляется в дугообразную ручку до уровня запястья, пока рука не зацепится за край крышки. Очевидно, что для процесса совмещения с портативным устройством пользователю понадобится другая рука. Кроме того, описанное устройство не включает в себя датчики или систему передачу данных. Для использования этого оборудования необходимо обеспечить наличие рукоятки для должного управления датчиком и осознавать риски. В любом случае для использования всей системы потребуются две руки.

Устройство, описанное в US 2012/0320340 А1, по существу представляет собой адаптер для подключения офтальмоскопа к камере смартфона таким образом, чтобы они визуально находились на одной линии. Обеспечивается USB-соединение между офтальмоскопом и смартфоном для передачи данных. Адаптер соединяется с рукояткой, которая обеспечивает поддержку узла смартфона и офтальмоскопа с помощью одной руки, в то время как другая может свободно управлять этим устройством, обеспечивая более точное определение его положения на зрительной оси пациента или взаимодействие с сенсорным экраном смартфона. По-прежнему задействованы две руки, и адаптер требуется оборудовать крышкой для подключения к смартфону, причем разъем USB располагается на крышке, а не на корпусе офтальмоскопа.

Таким образом, исходя из вышеизложенного наличие упомянутой ручки необходимо, то есть использование датчика меняет распределение веса и еще больше увеличивает необходимость использования двух рук.

Существует необходимость создания другой системы датчиков, подключаемой посредством физического и информационного соединения к смартфону таким образом, чтобы при использовании комплекса, состоящего из системы датчиков и смартфона, им можно было просто и эффективно управлять вручную в течение длительного периода времени, задействуя одну руку.

Задачей настоящего изобретения является создание системы, позволяющей решить проблемы и преодолеть недостатки предшествующего уровня техники.

В соответствии с прилагаемой формулой изобретения сущностью настоящего изобретения является система, составляющая неотъемлемую часть настоящего описания.

Далее изобретение будет описано, в числе прочего, с помощью иллюстраций с конкретной ссылкой на фигуры прилагаемых чертежей, среди которых:

На фиг. 1 показан вид в перспективе варианта осуществления устройства согласно изобретению в положении, прикрепленном к смартфону;

На фиг. 2 показан развернутый вид в перспективе устройства, приведенного на фиг. 1.

На фиг. 3 показан вид в перспективе устройства, приведенного на фиг. 1, в положении, отдельном от смартфона;

На фиг. 4 показан вид в перспективе устройства, приведенного на фиг. 1, на первом этапе подключения к смартфону;

На фиг. 5 показан вид сверху элемента устройства, приведенного на фиг. 1, при его подключении к смартфону;

На фиг. 6 показан вид в перспективе устройства в соответствии с настоящим изобретением без смартфона;

На фиг. 7 показан детальный чертеж средства соединения устройства, приведенного на фиг. 1.

На фиг. 8 показан детальный чертеж устройства в соответствии с настоящим изобретением, подключенного к кабелю питания (не показан) для зарядки;

На фиг. 9 показан вид сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением, соединенного со смартфоном;

На фиг. 10 подробно показан вид сбоку системы подключения micro-USB, системы подключения порта lightning или аналог устройства в соответствии с настоящим изобретением, не прикрепленного к смартфону;

На фиг. 11 представлен первый вид в перспективе устройства, используемого в соответствии с настоящим изобретением; а

На фиг. 12 представлен первый вид в перспективе устройства, используемого в соответствии с настоящим изобретением;

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Это описание и прилагаемая формула изобретения включают в себя случай, когда словосочетание «включает в себя» заменяется словосочетанием «состоит из». Кроме того, элементы вариантов осуществления могут быть взяты из одного и того же источника, а также использованы независимо от других элементов и деталей.

На фиг. 1 показана система сканирования (или, в более общем случае, периферийное устройство), установленная и подключенная к смартфону Т.

Смартфон Т имеет переднюю поверхность (не видна) и заднюю поверхность TP, противоположную передней поверхности, обе из которых являются более широкими поверхностями. Система А включает в себя или состоит из удлиненного соединяющего элемента. Фактически, упомянутое внешнее периферийное устройство представляет собой удлиненный соединяющий элемент 3, 4 с первым концом А1 и вторым концом А2, расположенным противоположно первому концу А1, соединенные друг с другом корпусом так, чтобы образовать форму «С».

На фиг. 2 показан детапировочный чертеж системы А, на котором видно, что датчик S заключен между механическими элементами 3 и 4, соединение которых может быть герметичным за счет использования подходящих уплотнительных колец. Датчик S может представлять собой, например, трехмерный сканер (например, для определения времени полета, триангуляционный, стереографический) для обнаружения трехмерных предметов, животных или людей; тепловизионную или термографическую камеру (устройство для обнаружения тепла, испускаемого телами, с помощью специальных ПЗС, чувствительных к инфракрасному излучению и способных создавать стандартные или термографические изображения); телеметрический датчик (например, времени полета, ультразвуковой) для определения расстояния до объекта; фонометр; измеритель электромагнитного поля; датчик радиоактивности или измерительный датчик физических параметров любого типа, которые в предпочтительном варианте осуществления изобретения подключаются к смартфону и управляются соответствующим прикладным программным обеспечением. Обнаруживаемый объект (соответствующие физические параметры) может быть одушевленным или неодушевленным, а также это могут быть сигналы или параметры, получаемые из окружающей среды или ее части.

Элемент 4 имеет С-образную или мостовидную форму, в дальнейшем вы увидите, что это имеет техническое значение. Как показано на фиг. 8, элемент 4 содержит внутреннюю аккумуляторную батарею (не показана), и на одном из двух его концов расположен разъем С для зарядки такой батареи.

Элемент 4 обычно содержит съемное соединительное средство скольжения или механическую направляющую 2. На фиг. 7 и 8 видно, что такое соединительное средство содержит винты без головки (grain, headless screws) G, имеющие подпружиненный шарик (пружина смещается, а сфера всегда остается с внешней стороны одного конца винта без головки), что обеспечивает лучшее сцепление между механическим элементом 4 и ползуном 2, закрепленными на крышке 1 смартфона. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения множество фиксирующих элементов G (еще более широко в соответствии с настоящим изобретением, они будут упоминаться как съемные средства G для сцепления с упомянутой механической направляющей 2) образовано шариковыми винта без головки пружинного типа, в которых каждая сфера выполнена с возможностью взаимодействия с соответствующей выемкой из упомянутого множества выемок 7.

На другом конце элемент 4 имеет коннектор 5, закрепленный в оптимальном положении для соединения с разъемом micro-USB или аналогичным разъемом смартфона. С помощью двух винтов элемент В вдавливает коннектор 5 в элемент J, закрывающий конец. Элемент J, в свою очередь, закреплен с помощью винтов на конце элемента 4. Соединение между механическими элементами J и 4 также может быть герметичным.

В соответствии с настоящим изобретением система может включать в себя крышку для смартфона, к которой прикрепляется направляющая 2, а также внешнее устройство А. В других вариантах осуществления нет крышки, и направляющая прикрепляется непосредственно к внешней поверхности телефона. Устройство (внешнее периферийное устройство) А может подсоединяться как к направляющей, так и к разъему micro-USB или аналогичному разъему смартфона.

На фиг. 3, 4, 5 и 6 показан способ соединения системы А и мобильного телефона Т с помощью крышки 1 и направляющей 2. Система А скользит в продольном направлении вдоль задней части крышки 1 до тех пор, пока не достигнет направляющей 2. После первого этапа вставки система А выравнивается относительно смартфона Т таким образом, что коннектор 5 системы вставляется в разъем micro-USB (или эквивалентный разъем, в зависимости от марки смартфона) 6 смартфона. Соединение системы А и смартфона завершается, когда шариковые винта без головки пружинного типа попадают в соответствующие выемки направляющей 2. Это обеспечивает сбалансированное соединение и позволяет избежать возникновения чрезмерного напряжения в точке сопряжения коннектора 5 с разъемом 6.

На фиг. 6 показан другой вцд в перспективе (снизу) процесса выравнивания ползуна.

На фиг. 7 более подробно показан элемент 4, в котором размещены разъем С для подзарядки внутренней батареи и шариковый винта без головки пружинного типа G.

На фиг. 8 показано соединение разъема К (micro-USB или аналогичного), идущего от подходящего источника питания, с разъемом С системы А для зарядки аккумулятора внутри устройства А (или жестко подсоединенного к нему). Очевидно, что зарядка происходит, когда устройство А не подсоединено к смартфону. В одном из вариантов осуществления изобретения разъем С также может отсутствовать, поскольку элемент 4 заряжается от смартфона через разъем micro-USB. В другом варианте осуществления элемент 4 заряжает смартфон, поскольку снабжен более мощной батареей.

На фиг. 9 и 10 проиллюстрирована эргономичная форма системы А, позволяющая управлять ею одной рукой. Давайте пронумеруем пальцы от большого пальца до мизинца как 1-5. Техническая концепция заключается в использовании классической рукоятки для телефона, зажимаемой между кончиками пальцев и большим пальцем, для достижения надежного захвата, а также возможности управлять сенсорным экраном смартфона большим пальцем.

Для этого используется мостовидная форма элемента 4, позволяющая вставлять пальцы 2, 3 и 4 в область М между крышкой 1 и элементом 4. Кроме того, форма области Р элемента 4 такова, что образуется выемка PC, позволяющая пятому пальцу проникать за пределы моста М (выемка PC поворачивается в направлении D, приблизительно параллельном задней поверхности смартфона и двигается от пространства М вниз (при расположении USB-разъема смартфона в направлении земли)).

Специальная форма (по желанию) элемента J на участке F позволяет удалять механические напряжения, действующие на конструкцию системы, избегая чрезмерных нагрузок на коннектор 5 и разъем 6. С-образная канавка F2 (открытая в направлении соединительного элемента смартфона) на разъеме 5 обеспечивает стабильность по сравнению с нижним концом телефона, а квадратная канавка F1 (по желанию) обеспечивает устойчивость, поскольку входит в контакт с частью крышки 1 телефона.

На фиг. 11 и 12 проиллюстрирован определенный вид ручки системы, позволяющей легко управлять функциями устройства, задействуя только одну руку.

Здесь следует отметить, что упомянутая механическая направляющая 2 и упомянутое удлиненное устройство связи 3, 4 имеют такое распределение веса, чтобы центр тяжести всей системы при использовании системы трехмерного сканирования 2, 3, 4 и смартфона Т располагался в плоскости, по существу, параллельной упомянутой задней поверхности ТР и пересекающей упомянутую выемку PC. Это обеспечивает возможность использования всей системы, задействуя лишь одну руку, в течение нескольких часов без каких-либо усилий.

Очевидно, что вес смартфонов, представленных на рынке, известен, и поэтому распределение веса системы трехмерного сканирования в соответствии с настоящим изобретением может быть вычислено априори для каждой модели. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения можно перейти к распределению веса, рассчитанному для среднего веса смартфонов бизнес-класса, и это эффективно, поскольку в каждом классе смартфоны разных брендов имеют примерно одинаковый вес.

Предпочтительно упомянутый параллельный план, по существу, включает в себя направление D и, следовательно, центр тяжести располагается справа или фактически в центре выемки PC и вдоль кончиков пальцев удерживающей руки.

При использовании системы, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, можно снабдить смартфон внешним периферийным устройством, которое остается в положении относительно других внутренних устройств смартфона, зафиксированном и определенном априори. Кроме того, особая инновационная форма контейнера внешнего периферийного устройства в соответствии с настоящим изобретением позволяет удерживать систему «смартфон + периферийное устройство» одной рукой, а затем использовать этот комплекс для крупномасштабных способов обнаружения, например, среди прочего, в сфере высокоточной зоотехники.

Например, если необходимо сделать трехмерную съемку живого животного, технику придется войти в ограждение и подойти к животному на расстояние нескольких метров. Обычно техники, которые должны подойти к этим животным, например, для оценки физического состояния, используют небольшую палку в качестве средства устрашения. Это делает невозможным управление работой устройств, требующих использования двух рук. Даже в случае использования устройств, в которых одна или несколько кнопок управления имеют рукоятку, аналогичную рукоятке пистолета, взаимодействие с устройством ограничивается функциями, связанными с данными кнопками.

Настоящее изобретение позволяет крепко удерживать смартфон и систему обнаружения одной рукой, обеспечивая доступ ко всем функциям, отраженным на сенсорном экране, с помощью большого пальца той же руки. В другой руке может находиться палка, другие инструменты, а также может обеспечиваться возможность наклона оператора.

Выше дано описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения и предложены варианты осуществления настоящего изобретения, но следует понимать, что специалисты в данной области техники могут осуществлять доработку и внесение изменений, не нарушая при этом требуемый объем охраны, определенный в прилагаемой формуле изобретения.

Система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает компактность и эргономичность установки датчика для оптического обнаружения объектов, в частности для трехмерного сканирования, на смартфон, позволяя управлять его основными функциями одной рукой. К особенностям этой системы относятся простота совмещения со смартфоном и эргономичный дизайн, позволяющий управлять им одной рукой. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система трехмерного сканирования (2-4), подключаемая к смартфону (Т) и управляемая через пользовательский интерфейс смартфона, снабженного передней панелью и задней панелью (TP), расположенной напротив передней поверхности, а также micro-USB портом или lightning портом, при этом система трехмерного сканирования (2-4) включает в себя:

- удлиненное устройство связи (3,4) для трехмерного сканирования, имеющее первый конец (А1) и второй конец (А2), расположенный напротив первого конца (А1), которые жестко соединены корпусом (А) имеющим "С"-образную форму;

- съемное крепежное средство (2,4) упомянутого удлиненного устройства связи (3,4) для крепления его к упомянутой задней поверхности (TP) или крышке (1) для упомянутой задней поверхности (TP);

- разъем micro-USB или разъем lightning (5), жестко прикрепленный к упомянутому второму концу (А2) упомянутого удлиненного устройства связи (3,4) для передачи данных со смартфоном;

- датчик (S) для трехмерного сканирования, закрепленный на упомянутом корпусе (А) таким образом, чтобы при использовании он указывает в направлении от упомянутой задней поверхности (TP) или упомянутой крышки (1);

система трехмерного сканирования (2-4), отличающаяся тем, что:

- съемное крепежное средство (2,4) содержит:

• механическую направляющую (2), отделенную от упомянутого удлиненного устройства связи (3,4), которая может быть прикреплена к упомянутой задней поверхности (TP) или к крышке (1) для упомянутой задней поверхности (TP);

• съемное средство зацепления (G) для сцепления с упомянутой механической направляющей (2), располагающейся на упомянутом первом конце (А1) упомянутого удлиненного устройства связи (3,4);

- упомянутая механическая направляющая (2) и упомянутое устройство связи (3,4) выполнены с возможностью жесткого соединения упомянутого съемного средства зацепления (G) с упомянутой механической направляющей (2) и одновременно указанный разъем micro-USB или lightning (5) вставляется в упомянутый порт micro-USB или lightning порт смартфона (Т) благодаря скольжению упомянутого съемного средства зацепления (G) вдоль упомянутой задней поверхности (TP) или упомянутой крышки (1);

- упомянутое удлиненное устройство связи (3,4) при использовании образует пустое пространство (М)

с упомянутой задней поверхностью смартфона (Т), причем пустое пространство имеет размер, позволяющий вставить один или несколько пальцев одной руки;

- упомянутый второй конец (А2) выполнен с возможностью наличия выемки (PC), обращенной в направлении (D) от упомянутого пустого пространства (М), причем упомянутая выемка (PC) выполнена с возможностью по меньшей мере частичной установки безымянного пальца или мизинца; а также

- упомянутый датчик (S) питается от прикрепленного к упомянутому корпусу (А) или располагающегося внутри него аккумулятора;

при этом упомянутая механическая направляющая (2) и упомянутое удлиненное устройство связи (3, 4) имеют такое распределение веса, чтобы центр тяжести всей системы при использовании системы трехмерного сканирования (2-4) и смартфона (Т) располагался в плоскости, параллельной упомянутой задней поверхности (TP) и пересекающей упомянутую выемку (PC).

2. Система по п. 1, в которой упомянутая параллельная плоскость по существу содержит направление (D).

3. Система по пп. 1 или 2, в которой:

- упомянутая механическая направляющая (2) имеет множество выемок (7) на поверхности, не соединенной с упомянутой задней поверхностью (TP);

- упомянутый первый конец (А1) имеет множество фиксирующих элементов (G), выполненных с возможностью обратимого зацепления с упомянутым множеством выемок (7).

4. Система по п. 3, в которой упомянутое множество фиксирующих элементов (G) оборудовано шариковыми винтами без головки пружинного типа, причем каждый шарик может входить в сцепление с соответствующей выемкой из упомянутого множества выемок (7).

5. Система по п. 1, в которой упомянутый второй конец (А2) имеет первую стабилизационную выемку (F2) на поверхности, на которой расположен упомянутый разъем USB или эквивалентные вставные элементы, причем стабилизационная выемка выполнена с возможностью сопряжения по форме с соответствующей поверхностью упомянутого смартфона (Т) для обеспечения механической устойчивости.

6. Система по п. 5, в которой упомянутый второй конец (А2) имеет вторую стабилизационную выемку (F1) рядом с упомянутой первой стабилизационной выемкой (F2), выполненную с возможностью соединения с соответствующей поверхностью крышки для обеспечения механической устойчивости.

7. Система по п. 1, в которой первый конец (А1) снабжен разъемом (С) для зарядки батареи в период, когда система не используется.