基于头部姿态的用眼距离采集装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于头部姿态的用眼距离采集记录装置和方法，其特征是头部姿态传感器采集头部姿态信号，传送处理器；如果当前头部姿态处于设定范围，处理器控制用眼距离传感器采集用眼距离，传送存储器记录；当头部姿态发生变化，处理器计算本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间，传送存储器记录。本发明专利技术通过头部姿态控制用眼距离的采集记录，当头部姿态向下俯视，处于书写阅读姿态时，控制测距传感器采集用眼距离，可以避免平视、仰视等状态下用眼远距离的无用采集和记录，同时只有头部姿态发生变化，用眼距离才会发生改变，避免用眼距离的重复采集和记录，通过记录用眼距离和其持续时间这种点、线结合方式，节省存储空间，并便于后续数据处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于头部姿态的用眼距离采集装置和方法。
技术介绍
少年儿童自我控制能力相对较差，学习过程中，坐姿经常出现一些不良习惯，比如坐姿不正，阅读书写时用眼距离太近等等。如果对学生学习坐姿进行采集记录，反映存在的问题，可以有效帮助少年儿童的成长。穿戴设备由于受体积限制，电池续航能力有限，如何降低功耗是关键，同时，对多个传感器采集的数据，如果记录数据过多，随着时间积累，数据量越来越大，不便于存储和后续处理分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于头部姿态的用眼距离采集装置和方法，通过头部姿态控制用眼距离的采集记录，降低能耗，简化数据记录。本专利技术的内容，一种基于头部姿态的用眼距离采集装置，包括：头戴式框架，置于框架上的头部姿态传感器、用眼距离传感器、微处理器、存储器，其特征是头部姿态传感器采集头部姿态信号，传送微处理器；如果当前头部姿态处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集用眼距离，传送存储器记录；当头部姿态发生变化，微处理器计算本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间，传送存储器记录；如果当前头部姿态仍处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集新的用眼距离，存储器记录新一轮的用眼距离和持续时间。本专利技术另一个内容，一种基于头部姿态的用眼距离采集记录方法，其特征包括头部姿态传感器采集头部姿态信号；如果当前头部姿态处于设定范围，控制用眼距离传感器采集记录用眼距离；当头部姿态发生变化，记录本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间；如果当前头部姿态仍处于设定范围，控制用眼距离传感器采集新一轮的用眼距离，记录新一轮的用眼距离和持续时间。本专利技术通过头部姿态控制用眼距离的采集记录，把头部姿态传感器作为第一传感器，头部姿态数据的采集贯穿整个记录过程，用眼距离传感器作为第二传感器，根据头部姿态的状态、变化采集用眼距离数据。由于头部姿态传感器功耗相对距离传感器较低，可以省电；两种数据配合，可以滤掉次要的干扰数据，比如，当头部姿态向下俯视，处于书写阅读姿态时，用眼距离近，控制测距传感器采集用眼距离，可以避免平视、仰视等状态下用眼远距离的无用采集和记录，同时只有头部姿态发生变化，用眼距离才会发生改变，避免用眼距离的重复采集和记录，通过记录用眼距离和其持续时间这种点、线结合方式，节省存储空间，并便于后续数据处理。附图说明图1是用眼距离采集装置的配置框图。图2是用眼距离采集电路原理示意图。图3是头部姿态采集电路原理示意图。图4是用眼距离采集记录控制流程图。具体实施方式在图1所示的配置框图中，包括头部姿态传感器、用眼距离传感器、微处理器、存储器，微处理器分别与头部姿态传感器、用眼距离传感器、存储器相连。头部姿态传感器采集头部姿态数据传送至微处理器分析处理；微处理器根据头部姿态数据控制用眼距离传感器采集用眼距离数据，传送存储器存储。所述头部姿态数据包括头部倾角、脸部方向中的一种或多种。头部姿态传感器包括加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器中的一种或多种，用眼距离传感器包括红外线测距仪、超声波测距仪、激光测距仪中的任一种。下面分别通过ADXL345加速度传感器监测头部姿态、GP2D12红外线测距仪监测用眼距离为例，说明本专利技术的具体实施方式，其中微处理器采用具有存储器的ADuC7024，通过UART进行编程，SW2和SW3分别是复位和下载开关，SW1是电源开关。在以下电路原理示意图中，显示了通信连接，未显示去耦和所有连接。在图2所示用眼距离传感器的电路原理示意图中，红外测距传感器GP2D12的探测范围10~80cm，对应输出2.55~0.42V的模拟电压，测距与电压成反比。微处理器ADuC7024的模拟输入端ADC4与红外测距传感器GP2D12的输出端Vout相连，接收红外测距传感器GP2D12输出的模拟信号。红外测距传感器GP2D12输入的模拟电压，经微处理器ADuC7024内部转换成数字电压。在图3所示加速度传感器的电路连接原理示意图中，微处理器ADuC7024和数字加速度传感器ADXL345通过4线式SPI进行通信，引脚8、9是中断控制。加速度传感器ADXL345置于头部，用来监测头部姿态，当头部发生倾斜时，重力在X、Y、Z三个轴向的重力分量输出信号发生改变，输出的大小与3个轴向与竖直方向的夹角有关，轴向与竖直方向的夹角越小，其输出就越大，反之，输出就越小。通过3个轴向输出的重力分量大小，可以推出3个轴向与竖直方向夹角，从而解算出头部倾角信息。头部姿态传感器采集头部姿态信号；如果当前头部姿态处于设定范围，控制用眼距离传感器采集记录用眼距离；当头部姿态发生变化，把本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间；如果当前头部姿态仍处于设定范围，控制用眼距离传感器采集记录新一轮的用眼距离和持续时间。在图4所示用眼距离采集记录控制流程图中，具体步骤如下：<1>通过头部姿态传感器采集头部姿态信号，进入下一步；<2>判断当前头部姿态是否处于设定范围？如果是，进入下一步，如果否，转入步骤<6>；<3>判断当前头部姿态是否发生变化，如果否，进入下一步，如果是，转入步骤<6>；<4>判断当前头部姿态下是否需要采集用眼距离，即采集次数N是否小于设定值K？如果是，即N<K，进入下一步，如果否，即N>=K，转入步骤<1>；<5>采集当前用眼距离，令采集次数N=N+1，转入步骤<1>；<6>判断是否采集过用眼距离，即采集次数N>0？如果是，进入下一步，如果否，转入步骤<1>；<7>记录用眼距离和持续时间，令采集次数N=0，转入步骤<1>。所述头部姿态设定范围包括书写或阅读时的头部姿态，此时用眼距离近，属于用眼距离监控范围，避免在平视、仰视等状态的运距离采集记录，进而节省电源和存储空间。所述头部姿态发生变化包括头部姿态波动大于设定阈值，或头部姿态数据由一个分段区段落入另一个分段区段。所述变化包括M个头部姿态数据中有N个数据发生变化，或连续M时段头部姿态数据中有N时段数据发生变化，其中，M大于N，N为连续或不连续。当头部姿态向下俯视，处于书写阅读姿态时，计算M个（如5、10个…）头部姿态数据平均值，或计算M时段（如5、10秒…）头部姿态数据平均值，如果这M个数据中有N个数据与平均值的差绝对值即波动均大于设定值，或者M时段数据中有N时段数据与平均值的差绝对值即波动均大于设定值，可以判定头部姿态发生变化，控制用眼距离传感器采集用眼距离。如果设定头部姿态分段区间，在M个头部姿态数据中有N个数据落在新的区段，或M时段头部姿态数据中有N时段数据落在新的区段，可以判断头部姿态发生变化。根据多个头部姿态数据判断其变化，可以避免单个异常头部姿态数据，或偶尔出现的头部姿态异常数据造成的影响。对改变后的头部姿态的变化判断，可以对新的采集数据进行统计分析，也可以把在上一姿态中的N个数据作为新姿态数据进行统计分析。所述持续时间包括当前头部姿态的开始和结束时间，或当前头部姿态开始和结束采集序次，或当前头部姿态稳定时长，或当前头部姿态累计采集频数。如果头部姿态采集时间间隔固定不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于头部姿态的用眼距离采集装置，包括：头戴式框架，置于框架上的头部姿态传感器、用眼距离传感器、处理器、存储器，其特征是：（1）头部姿态传感器采集头部姿态信号，传送微处理器分析处理；（2）如果当前头部姿态处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集用眼距离，传送存储器记录保存；（3）当头部姿态发生变化，微处理器计算本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间，传送存储器记录；（4）如果变化后的头部姿态仍处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集新的用眼距离，存储器记录新一轮的用眼距离和持续时间。

【技术特征摘要】
2015.07.27 CN 20152055014061.一种基于头部姿态的用眼距离采集装置，包括：头戴式框架，置于框架上的头部姿态传感器、用眼距离传感器、处理器、存储器，其特征是：（1）头部姿态传感器采集头部姿态信号，传送微处理器分析处理；（2）如果当前头部姿态处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集用眼距离，传送存储器记录保存；（3）当头部姿态发生变化，微处理器计算本次头部姿态稳定的时间，作为本次用眼距离持续时间，传送存储器记录；（4）如果变化后的头部姿态仍处于设定范围，微处理器控制用眼距离传感器采集新的用眼距离，存储器记录新一轮的用眼距离和持续时间。2.根据权利要求1所述采集装置，其特征是：所述头部姿态设定范围包括书写或阅读时的头部姿态。3.根据权利要求1所述采集装置，其特征是：所述头部姿态发生变化包括头部姿态波动大于设定阈值，或头部姿态数据由一个分段区段落入另一个分段区段。4.根据权利要求1或3所述采集装置，其特征是：所述变化包括M个头部姿态数据中有N个数据发生变化，或连续M时段头部姿态数据中有N时段数据发生变化，其中，M大于N，N为连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡渐佳，
申请(专利权)人：胡渐佳，
类型：发明
国别省市：湖北;42