УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ РЕЛЬЕФНО-ТОЧЕЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК G09B21/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к информационным технологиям, в частности к устройствам отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля, воспринимаемых тактильным образом пользователями с нарушениями зрения. Настоящее изобретение может функционировать с использованием компьютеров, мобильных телефонов, электронных устройств, регистрирующих устройств, систем управления, а также как самостоятельное устройство для расширения возможностей и границ общения людей с нарушениями зрения.

В частности, настоящее изобретение представляет собой устройство с элементами, расположенным в одну или несколько строк, которые используются для отображения информации в виде рельефно-точечного изображения и/или текста по принципу рельефно-точечного тактильного шрифта Брайля, воспринимаемых тактильным образом.

Уровень техники

В настоящее время известно использование дисплеев Брайля для ввода и вывода данных, предназначенных для людей с нарушениями зрения. Дисплеи Брайля представляют собой электромеханические устройства, формирующие на ровной горизонтальной поверхности рельефно-точечные элементы шрифта Брайля в одну строку, которые могут считываться осязательными рецепторами кончиков пальцев рук. Такие устройства выполняют в виде пишущих машинок, имеющих программное управление, ручные манипуляторы и исполнительные механизмы, подключаемые в качестве дополнительного устройства к компьютеру с помощью USB- или Bluetooth-интерфейса.

Недостатком таких устройств является использование известной ячейки, в которой для формирования рельефно-точечного символа используются дорогостоящие пьезоэлектрические приводы, требующие для своей работы непрерывного пропускания тока через пьезоэлементы приводов, что вызывает их разогрев, ограничивает работу в холодных температурных условиях, совершается излишний расход электроэнергии, а также исключает возможность сохранения Брайль-символа такой ячейкой при выключении электропитания тактильного дисплея. Такие устройства получаются очень дорогами в производстве и эксплуатации, громоздкими, ограниченными в объеме отображаемой информации.

В патенте РФ №2101771, опубл. 10.01.1998, описана ячейка тактильного дисплея, в которой предложен альтернативный вариант с множеством подвижных приводов. Каждый из приводов включает элемент магнитной памяти (ЭМП), образованный стержневым сердечником, выполненным из среднекоэрцитивного магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), на котором установлены управляющие обмотки для создания и разрушения магнитной памяти стержневого сердечника, при подаче импульсов тока в управляющие обмотки обеспечивается смена Брайль-символа и неограниченно долгое его сохранение такой ячейкой при отключении электропитания тактильного дисплея, а также исключается чрезмерный перегрев устройства.

Описанное устройство является дорогостоящим и довольно сложным в изготовлении, поскольку элемент привода содержит сложные и мелкие механизмы электромагнитных материалов, а также решает ограниченный круг проблем эксплуатации - сохранение рельефно-точечной формы после отключения электропитания и чрезмерный перегрев устройства. Подобное решение не позволяет создать устройство вывода информации многострочным и использовать его, в частности, для отображения рельефно-точечного тактильного изображения.

В патенте РФ №2355017, опубл. 10.05.2009, описано устройство отображения точек шрифта Брайля. В данном решении отображение точек шрифта Брайля достигается за счет установки стержня распознавания в приемное отверстие с возможностью перемещения вверх и вниз, установки головки, имеющей множество электронных штырьков на направляющей оси ниже приемного отверстия и выборочного выдвижения стержней. Однако описанное решение является технически дорогостоящим и довольно сложным в изготовлении, не позволяет создать более компактное устройство, а также не позволяет и использовать его, в частности, для отображения рельефно-точечного тактильного изображения.

В патенте РФ №2653234, опубл. 10.05.2009, описаны устройство и способ приема и передачи информации посредством шрифта Брайля. В данном решении отображение точек шрифта Брайля достигается за счет использования ячеек, которые в режиме приема информации формируют рельефно-точечные символы шрифта Брайля для чтения, а в режиме передачи информации указанные ячейки формируют символы шрифта Брайля в виде раскладки клавиатуры, а ввод информации осуществляют путем нажатия на соответствующие ячейки.

Указанные ячейки устройства содержат шесть или восемь полостей в форме прямоугольных параллелепипедов, в которых размещены приводы вращения, стержни с наружной резьбой, закрепленные на указанных приводах, и пальцы с сечением в виде прямоугольных параллелепипедов, содержащие выпуклость, формирующую рельеф, определяемый как точка в шрифте Брайля, а также гнездо, имеющее внутреннюю резьбу, в которое входят указанные стержни с наружной резьбой. Однако описанное решение является дорогостоящим и сложным в изготовлении, а также не позволяет и использовать его, в частности, для отображения рельефно-точечного тактильного изображения.

Краткое описание настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является предоставление компактного, простого, недорого в изготовлении, обслуживании и использовании, доступного для людей с нарушениями зрения устройства для отображения информации в виде рельефно-точечного изображения, воспринимаемого тактильным образом, а также позволяющего осуществлять передачу информации посредством рельефно-точечного шрифта Брайля.

Указанная цель была достигнута посредством создания устройства, содержащего вращающиеся подвижные кулачки, которые формируют рельефно-точечное тактильное изображение и символы шрифта Брайля, использующиеся для передачи информации людям с нарушениями зрения.

В предлагаемом устройстве не используются дорогостоящие пьезоэлементы и магнитные компоненты. Предлагаемое устройство является надежным, легким и компактным за счет использования способа, позволяющего формировать рельефно-точечную поверхность с использованием подвижных кулачков и каретки с корректорами ориентации кулачков, осуществляющих их вращение.

Подобное решение позволяет создать устройство, формирующее на поверхности планшета не только в текст в форме шрифта Брайля в многострочном формате, но и тактильно воспринимаемые рельефно-точечные картинки, географические карты, графики и иные изображения.

Предлагаемое устройство является простым и удобным в использовании, позволяет осуществлять изучение, чтение и коммуникацию людей с нарушениями зрения, в том числе в режиме мобильного устройства.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения предлагаемое устройство выполнено в форме параллелепипеда и используется для отображения информации в виде рельефно-точечного тактильного изображения и для передачи информации посредством шрифта Брайля.

Предлагаемое устройство включает в себя:

- корпус с основной опорой, содержащей продольные полости, и с внешней пластиной, содержащую перфорацию в виде эллипсов,

- кулачки, размещенные в продольных полостях указанной основной опоры, имеющие ось вращения и содержащие:

- два цилиндрических выступа на указанной оси вращения для фиксации кулачков в полостях основной опоры с возможностью поворота указанных кулачков,

- выступ, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка, проходящий через продольное отверстие указанной пластины и формирующий рельеф, определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля,

- два лепестка, расположенные со смещением друг от друга по оси вращения кулачка в плоскостях, перпендикулярных оси вращения кулачка, при этом первый лепесток направлен в сторону, противоположную выступу, проходящему через продольное отверстие указанной пластины и формирующему рельеф, а второй лепесток направлен перпендикулярно первому лепестку и выступу, проходящему через продольное отверстие указанной пластины,

- элемент сопротивления из эластичного материала, размещенный между основной опорой и пластиной и фиксирующий вертикальное положение кулачков,

- каретку, размещенную перпендикулярно продольным полостям основной опоры и перемещающуюся под основной опорой в направлении продольных полостей основной опоры,

- корректоры ориентации кулачков с приводами, размещенными на указанной каретке, при этом указанные корректоры ориентации кулачков находятся внутри продольных полостей основной опоры, перемещаются посредством указанной каретки в направлении продольных полостей основной опоры, при этом каждый из указанных корректоров ориентации кулачков имеет возможность независимо отклоняться посредством указанного привода внутри полостей основной опоры в плоскости, перпендикулярной направлению движения каретки, и занимать одно из двух крайних положений, при этом в одном из двух указанных положений корректор ориентации кулачка при движении каретки касается одного из двух лепестков кулачка, проворачивает указанный кулачок и поднимает над поверхностью внешней пластины выступ кулачка, формирующий рельеф и определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля, или опускает указанный выступ кулачка под поверхность внешней пластины, а в другом положении корректор ориентации кулачка при движении каретки не касается лепестка кулачка, оставляя указанный кулачок в исходном положении,

- блок управления приводами, функционально соединенный с каждым из указанных приводов корректоров ориентации кулачков,

- средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую устройством информацию, функционально соединенное с указанным средством управления приводами.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению эластичный материал указанного элемента сопротивления выбран из эластичного пластика, силикона или резины.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению перемещение указанной каретки осуществляют посредством двигателя с шаговым, винтовым или ременным приводом каретки.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению привод корректора ориентации кулачка представляет собой электродвигатель или соленоид, на валу которого закреплен указанный корректор ориентации кулачка.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению указанное средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, является беспроводным средством, осуществляющим передачу данных посредством протокола Wi-Fi или Bluetooth.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению указанное средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, является проводным средством, осуществляющим передачу данных посредством кабеля.

В одном из вариантов осуществления устройство согласно настоящему изобретению содержит встроенный блок питания или использует внешний блок питания.

Также настоящее изобретение предоставляет способ отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля с использованием описанного выше устройства, при этом при осуществлении указанного способа отображаемую информацию преобразуют в рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля, передают в блок управления приводами и формируют рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля на поверхности внешней пластины устройства.

Настоящее устройство будет более подробно описано ниже со ссылкой на соответствующие чертежи.

Описание чертежей

На Фиг. 1 изображен кулачок устройства согласно настоящему изобретению, содержащий два цилиндрических выступа (4) для фиксации кулачков в полостях основной опоры, формирующие ось вращения, вокруг которой возможен поворот указанного кулачка; выступ (1), расположенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка, и формирующий рельеф, определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля; два лепестка, расположенные со смещением друг от друга по оси вращения кулачка в плоскостях, перпендикулярных оси вращения кулачка, при этом первый лепесток (2) направлен в сторону, противоположную выступу (1), а второй лепесток (3) направлен перпендикулярно первому лепестку (2) и выступу (1).

На Фиг. 2 изображен другой вид кулачка устройства согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 3 изображены кулачки, расположенные рядами и находящиеся в одном из двух положений, когда одном положении выступ (1) кулачка, формирующий рельеф, расположен вертикально (положение 1.1), и когда в другом положении выступ (1) кулачка, формирующий рельеф, расположен горизонтально (положение 1.2), а также изображены корректоры (6) положения кулачков, приводы (5) корректоров положения кулачков и место соединения (7) привода корректора и самого корректора.

На Фиг. 4 изображены кулачки и корректоры (6) ориентации кулачков, находящиеся в одном из двух положений, когда в одном положении корректор (6) ориентации кулачка касается лепестка кулачка (положение 6.1), а в другом положении корректор (6) ориентации кулачка не касается лепестка кулачка (положение 6.2).

На Фиг. 5 изображены внешняя пластина (8), через отверстия которой проходят выступы (1) кулачков, формирующие рельефно-точечную поверхность, опора, расположенная под внешней пластиной (8) и содержащая продольные полости, в которых размещены кулачки и перемещаются корректоры (6) положения кулачков, приводы (5) корректоров положения кулачков, а также два варианта ориентации кулачков.

На Фиг. 6 изображена схема расположения кулачков относительно друг друга в разном положении, вертикальном (1.1), горизонтальном (1.2) и промежуточном (1.3), а также изображена внешняя пластина (8).

Подробное описание настоящего изобретения

Устройство согласно настоящему изобретению представляет собой устройство отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля, воспринимаемых тактильным образом пользователями с нарушениями зрения.

Данное электромеханическое устройство формирует на ровной горизонтальной поверхности рельефно-точечные изображения и/или текст с использованием шрифта Брайля, которые могут считываться осязательными рецепторами кончиков пальцев рук пользователей с нарушениями зрения.

Устройство согласно настоящему изобретению предпочтительно выполнено в форме параллелепипеда и включает в себя корпус с основной опорой, содержащей продольные полости, и внешнюю пластину (8), содержащую перфорацию в виде эллипсов (Фиг. 5 и 6).

В продольных полостях указанной основной опоры размещены кулачки, формирующие рельефно-точечные изображения и/или текст с использованием шрифта Брайля.

Указанные кулачки (Фиг. 1 и 2) имеют ось вращения и содержат два цилиндрических выступа (4) на указанной оси вращения для фиксации кулачков в полостях основной опоры с возможностью поворота указанных кулачков. Также указанные кулачки имеют выступ (1), расположенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка, проходящий через продольное отверстие указанной внешней пластины (8) и формирующий рельеф, определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля. Также указанные кулачки имеют два лепестка, расположенные со смещением друг от друга по оси вращения кулачка в плоскостях, перпендикулярных оси вращения кулачка, при этом первый лепесток (2) направлен в сторону, противоположную выступу (1), проходящему через продольное отверстие указанной внешней пластины (8) и формирующему рельеф, а второй лепесток (3) направлен перпендикулярно первому лепестку (2) и выступу (1), проходящему через продольное отверстие указанной внешней пластины (8).

Устройство согласно настоящему изобретению также содержит элемент сопротивления из эластичного материала, размещенный между основной опорой и внешней пластиной и фиксирующий вертикальное положение кулачков. Эластичный материал указанного элемента сопротивления предпочтительно выбран из эластичного пластика, силикона или резины.

Устройство согласно настоящему изобретению также содержит каретку, размещенную перпендикулярно продольным полостям основной опоры и перемещающуюся под основной опорой в направлении продольных полостей основной опоры. На указанной каретке размещены корректоры ориентации кулачков (6) с приводами (5), размещенными на указанной каретке, при этом указанные корректоры ориентации кулачков (6) находятся внутри продольных полостей основной опоры, перемещаются посредством указанной каретки в направлении продольных полостей основной опоры (Фиг. 3-5). Каждый из указанных корректоров ориентации кулачков (6) имеет возможность независимо отклоняться посредством указанного привода (5) внутри полостей основной опоры в плоскости, перпендикулярной направлению движения каретки, и занимать одно из двух крайних положений внутри указанной полости. Каждый из указанных корректоров ориентации кулачков (6), находясь в одном из двух положений внутри полости, имеет возможность касаться одного из лепестков каждого кулачка.

Устройство согласно настоящему изобретению также содержит блок управления приводами (5), функционально соединенный с каждым из указанных приводов (5) корректоров (6) ориентации кулачков, средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую устройством информацию, функционально соединенное с указанным средством управления приводами.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению перемещение указанной каретки осуществляют посредством двигателя с шаговым, винтовым или ременным приводом каретки.

В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению привод (5) корректора (6) ориентации кулачка представляет собой электродвигатель или соленоид, на валу которого закреплен указанный корректор (6) ориентации кулачка.

В одном из вариантов осуществления устройство согласно настоящему изобретению содержит средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, которое является беспроводным средством, осуществляющим передачу данных посредством протокола Wi-Fi или Bluetooth. В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению указанное средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, является проводным средством, осуществляющим передачу данных посредством кабеля.

В одном из вариантов осуществления устройство согласно настоящему изобретению содержит встроенный блок питания или использует внешний блок питания.

Также настоящее изобретение предоставляет способ отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля с использованием описанного выше устройства, при этом при осуществлении указанного способа отображаемую информацию преобразуют в рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля, передают в блок управления приводами и формируют рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля на поверхности внешней пластины устройства.

Устройство согласно настоящему изобретению функционирует следующим образом (Фиг. 4). При движении каретки вдоль полостей основной опоры (по направлению, перпендикулярному плоскости Фиг. 4), корректор ориентации кулачка (6) посредством привода (5) отклоняется в одно из двух крайних положений под каждым из кулачков, размещенных в полости основной опоры, в которой перемещается указанный корректор (6). При этом, если выступ (1) кулачка и, соответственно, первый лепесток (2) указанного кулачка расположены горизонтально, и, соответственно, выступ (1) не формирует рельефную точку на поверхности внешней пластины (8), а указанный корректор (6) при движении каретки (в направлении от наблюдателя на Фиг. 4) касается второго лепестка (3) кулачка (положение корректора 6.2), то за счет движения каретки указанный корректор (6) проворачивает указанный кулачок и поднимает над поверхностью внешней пластины (8) выступ (1) кулачка, формируя рельеф, определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля. Положение указанного кулачка фиксируется до следующего соприкосновения с корректором (6) элементом сопротивления из эластичного материала, размещенным между основной опорой и внешней пластиной.

Если выступ (1) кулачка и, соответственно, первый лепесток (2) указанного кулачка расположены вертикально, а указанный корректор (6) при движении каретки в направлении от наблюдателя на Фиг. 4 расположен в положении 6.2, касания между указанным корректором (6) и лепестками кулачка не происходит, и кулачок остается в исходном положении.

При движении каретки в обратном направлении в направлении к наблюдателю на Фиг. 4, если выступ (1) кулачка и, соответственно, первый лепесток (2) указанного кулачка расположены вертикально, а указанный корректор (6) расположен в положении 6.1, корректор (6) касается первого лепестка (2) указанного кулачка и опускает выступ (1) кулачка под поверхность внешней пластины (8). Если выступ (1) кулачка и, соответственно, первый лепесток (2) указанного кулачка расположены горизонтально, а указанный корректор (6) расположен в положении 6.1, корректор (6) не касается первого лепестка (2) указанного кулачка и оставляет указанный кулачок в исходном положении.

Блок управления приводами (5) в соответствии с командами электронного устройства, передающего отображаемую информацию, осуществляет отклонение каждого из корректоров (6) под каждым из кулачков при движении каретки вдоль полостей основной опоры, тем самым проворачивая необходимые кулачки или оставляя указанные кулачки в исходном положении и формируя рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля.

На электронном устройстве, передающем отображаемую информацию, установлено программное обеспечение, преобразующее отображаемую информацию в рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля с необходимым разрешением.

Хотя указанное изобретение описано в деталях выше, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть сделаны изменения и произведены эквивалентные замены, и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения, которые определяются приложенной формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к устройствам отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля, воспринимаемых тактильным образом пользователями с нарушениями зрения. Устройство содержит вращающиеся кулачки, выступы которых формируют рельефно-точечные изображения и/или текст с использованием шрифта Брайля. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля, включающее:

- корпус с основной опорой, содержащей продольные полости, и с внешней пластиной, содержащей перфорацию в виде эллипсов,

- кулачки, размещенные на указанной основной опоре, имеющие ось вращения и содержащие:

- цилиндрические выступы на указанной оси вращения для фиксации кулачков в полостях основной опоры с возможностью поворота указанных кулачков,

- выступ, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка, проходящий через продольное отверстие указанной пластины и формирующий рельеф, определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля,

- два лепестка, расположенные со смещением друг от друга по оси вращения кулачка в плоскостях, перпендикулярных оси вращения кулачка, при этом первый лепесток направлен в сторону, противоположную выступу, проходящему через продольное отверстие указанной пластины и формирующему рельеф, а второй лепесток направлен перпендикулярно первому лепестку и выступу, проходящему через продольное отверстие указанной пластины,

- элемент сопротивления из эластичного материала, размещенный между основной опорой и пластиной и фиксирующий вертикальное положение кулачков,

- каретку, размещенную перпендикулярно продольным полостям основной опоры и перемещающуюся под основной опорой в направлении продольных полостей основной опоры,

- корректоры ориентации кулачков с приводами, размещенными на указанной каретке, при этом указанные корректоры ориентации кулачков находятся внутри продольных полостей основной опоры, перемещаются посредством указанной каретки в направлении продольных полостей основной опоры, при этом каждый из указанных корректоров ориентации кулачков имеет возможность независимо отклоняться посредством указанного привода внутри полостей основной опоры в плоскости, перпендикулярной направлению движения каретки, и занимать одно из двух крайних положений, при этом в одном из двух указанных положений корректор ориентации кулачка при движении каретки касается одного из двух лепестков кулачка, проворачивает указанный кулачок и поднимает над поверхностью внешней пластины выступ кулачка, формирующий рельеф и определяемый как точка в рельефно-точечном отображении изображения или как точка в шрифте Брайля, или опускает указанный выступ кулачка под поверхность внешней пластины, а в другом положении корректор ориентации кулачка при движении каретки не касается лепестка кулачка, оставляя указанный кулачок в исходном положении,

- блок управления приводами, функционально соединенный с каждым из указанных приводов корректоров ориентации кулачков,

- средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую устройством информацию, функционально соединенное с указанным средством управления приводами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичный материал указанного элемента сопротивления выбран из эластичного пластика, силикона или резины.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемещение указанной каретки осуществляют посредством двигателя с шаговым, винтовым или ременным приводом каретки.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод корректора ориентации кулачка представляет собой электродвигатель или соленоид, на валу которого закреплен указанный корректор ориентации кулачка.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, является беспроводным средством, осуществляющим передачу данных посредством протокола Wi-Fi или Bluetooth.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное средство коммуникации с электронным устройством, передающим отображаемую информацию, является проводным средством, осуществляющим передачу данных посредством кабеля.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит встроенный блок питания или использует внешний блок питания.

8. Способ отображения информации путем формирования рельефно-точечных изображений и/или текста с использованием шрифта Брайля с использованием устройства по любому из пп. 1-7, в котором отображаемую информацию преобразуют в рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля, передают в блок управления приводами и формируют рельефно-точечное изображение и/или текст с использованием шрифта Брайля на поверхности внешней пластины устройства.