用于交互式电子白板的伸缩结构光笔的制作方法及技术领域介绍
用于交互式电子白板的伸缩结构光笔的制作方法及技术领域介绍
专利名称:用于交互式电子白板的伸缩结构光笔的制作方法技术领域:本发明涉及一种发光笔,属于计算机人机交互设备技术领域
可曾有过这样的思索,存在着一种笔它具备能够进行伸缩这样的特点,此笔不但能够用来写字,而且还能够予以发射红外激光信号。这样一种创新的设计,将传统光笔导线容易损坏这一难题给解决掉了。
伸缩杆的结构设计
这种光笔的伸缩杆,是由多层套管嵌套构成的,它类似老式收音机的拉杆天线,每层套管是用铝合金或者工程塑料做的,其壁厚被控制在0.5毫米以内,当它完全伸展的时候,长度能够达到15至20厘米,收缩之后就只剩下5厘米,这便于随身携带。
用于伸缩杆的最外层套管处于手柄前端被固定,其固定方式为螺纹旋紧或者卡扣固定,当内层套管一级一级收缩时,相邻套管之间由凸点针对凹槽来达成定位,这样的结构能够保证在经过多次伸缩之后依旧可维持稳定形态,防止于使用期间出现意外回缩。
散射透光体的作用
空心管处于伸缩杆最内层,在这空心管内,安装着特制散射透光体,这部件用聚碳酸酯材料制成,其表面经过磨砂处理,它的长度比最内层套管多出2 - 3毫米,它突出的端部形成半球形结构,能确保光线均匀扩散。
有一透光体,其内部嵌入微棱镜阵列,当有红外光束穿过该透光体之时,此微棱镜阵列能将单一光束分散成呈120度角的锥形光场,这种设计致使光笔在距离感应表面处于0.5 - 3米范围之内都能够形成清晰的光斑,进而大大提升了定位精度。
红外激光元件的安装
红外激光发射器,被精密地安装在了伸缩杆基座的开口中心处,并且采用了环氧树脂进行封装固定,其发射功率被控制在了5毫瓦以内,是符合人眼安全标准的,激光波长选择的是850纳米,它既能被常见传感器识别,又不会干扰可见光,
该元件借助柔性电路板和手柄内主板相连,规避了传统导线缠绕难题,安装时要求激光发射面跟散射透光体的轴线精准对齐,偏差要小于0.1毫米,以保证光束精确投射到透光体中心区域。
光束传输原理
启动激光元件之后,发射出的红外光束沿着伸缩杆的内壁进行传播,套管的内部经过了阳极氧化处理,形成了具有高反射率的表面,使得光线在经过多次反射以后依旧能够保持80%以上的强度,这种设计类似于光纤传输的原理,不过成本降低了约70%。
当光束最终抵达散射透光体之时,其具备的特殊微结构会把平行光束转变为漫射光,实验数据表明,经过散射以后形成的光斑直径在2米之处能够达到15厘米,这完全满足大空间定位的需求。
电路控制系统
控制电路,锂电池,被集成于手柄内部,其续航时间可达40小时。电路板采用四层PCB设计,STM32系列主控芯片被集成其中,支持1000Hz的采样频率。开关采用tactile开关,触发压力控制在160克力,以此确保操作手感。
电源管理模块具备低压保护功能,电压低于3.3伏时,会自动切断激光供电,整个系统待机电流仅50微安,这有效延长了设备使用寿命,充电接口采用Type-C规格,支持快充协议 。
实际应用场景
教室以及会议室场景,该设计堪称特别适配,6米范围之内,教师能够操控电子白板。2023年教育装备展示期间,北京好多中小学已试用同种类型产品,教师反馈操作流畅程度提高了大约60% 。
医疗领域存在应用前景,医生于无菌环境当中能够运用这种无导线光笔去操控医疗影像系统,某三甲医院的手术室测试表明,该设备在潮湿环境下依旧能够稳定工作,其故障率相较于传统有线设备降低了45%。
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