專利名稱：投影觸摸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種投影觸摸系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種在電氣盤柜上實(shí)現(xiàn)投影觸摸和虛擬按鍵的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣控制柜在工業(yè)自動化以及電網(wǎng)配輸電等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，它是工業(yè)自動化及電力配電的控制中心。根據(jù)實(shí)際需求，電氣盤柜中通常配備有各種變壓器、斷路器、PLC、馬達(dá)控制器以及各種智能儀器和電表。用戶通過盤柜操作面板來實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，操作面板上通常有顯示器、按鈕開關(guān)、儀表盤等。這些人機(jī)界面設(shè)備的特點(diǎn)是大小形狀和功能固定，在面板上占據(jù)一定的位置和空間，完成單一功能的操作。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對盤柜面板操作的靈活性、直觀性和智能性提出了更多的要求，如人機(jī)界面的圖形化、菜單化和個性化等，要求面板顯示信息容量更加豐富、直觀。傳統(tǒng)的表盤加按鈕開關(guān)型單一功能的面板已不能完全滿足現(xiàn)代科技人機(jī)交互界面的需求。與本實(shí)用新型相近的現(xiàn)有人機(jī)交互設(shè)備是液晶顯示觸摸屏，它有較大的顯示屏幕和顯示容量，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的菜單式人機(jī)交互界面，但由于顯示器和觸摸玻璃粘貼在一起與人直截接觸，會使顯示器處于較為嚴(yán)酷的工作環(huán)境中，如容易受到外力沖擊、陽光直射、雨水沖淋等，造成顯示器的損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的另外方面和優(yōu)點(diǎn)部分將在后面的描述中闡述，還有部分可從描述中明顯地看出，或者可以在本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到。本實(shí)用新型推出了一種新型的電氣盤柜人機(jī)交互界面，使用了投影技術(shù)、虛擬按鍵技術(shù)和觸摸屏技術(shù)，可以讓用戶利用普通的盤柜門實(shí)現(xiàn)與電氣控制系統(tǒng)的信息互動和控制。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了在較大空間范圍內(nèi)的人機(jī)交互界面，可利用普通的玻璃門或墻壁作為顯示和操作面板，節(jié)約了設(shè)備的安裝空間，提高了現(xiàn)實(shí)設(shè)備的安全性和可靠性，同時給用戶帶來一種全新的視覺體驗(yàn)。本實(shí)用新型提供了一種投影觸摸系統(tǒng)，包括控制主機(jī)，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進(jìn)行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面；投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進(jìn)行的所述觸摸。本實(shí)用新型解決了使用一般電表顯示屏幕和字體偏小，顯示容量有限的局限，也避免了使用機(jī)械開關(guān)按鍵所帶來的操作界面單一，無法勝任復(fù)雜的菜單式人機(jī)交互界面的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型利用了投影觸摸技術(shù)，把顯示設(shè)備(投影儀)和觸摸玻璃分開，使投影儀安裝在較為安全可靠的地方，有效保障了顯示設(shè)備的可靠性，免其受雨水、陽光、何外力沖擊的影響。與液晶顯示觸摸屏相比，本實(shí)用新型提高了設(shè)備的安全性和可靠性。由于我們可以把觸摸玻璃安裝在可以活動的門上，節(jié)約了機(jī)柜安裝空間，同時投影觸摸的視覺效果給用戶帶來一種全新的視覺觸感體驗(yàn)。

通過結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的上述和其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚，其中相同的標(biāo)號指定相同結(jié)構(gòu)的單元，并且在其中圖1示出了背投式投影觸摸系統(tǒng)；圖2示出了正投式投影觸摸系統(tǒng)；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的投影式人機(jī)界面觸摸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖；圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的投影式人機(jī)界面觸摸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照示出本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖充分描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為限于這里所述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以便使本公開透徹且完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分表達(dá)本實(shí)用新型的范圍。在附圖中，為了清楚起見放大了組件。這里使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，而并不意圖限制本實(shí)用新型。這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“那(這個)”也意圖包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文中明確地指出不包含。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包括”當(dāng)用在本說明書中時指示所述特征、整數(shù)、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。除非另有定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解，諸如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義相一致的含義，而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋，除非這里明確地這樣定義。本實(shí)用新型利用電氣盤柜的前門作為顯示和觸摸的載體。當(dāng)盤柜前門是透明材料時，可以采用背投影觸摸法或者前投影觸摸法來實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動，當(dāng)盤柜前門是非透明的材料時，可以采用前投影觸摸法來實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)本實(shí)用新型的投影觸摸法實(shí)現(xiàn)的人機(jī)互動界面也可應(yīng)用于除電氣控制柜之外的其他應(yīng)用。圖1示出了背投式投影觸摸系統(tǒng)。本實(shí)用新型的背投式投影觸摸具體應(yīng)用架構(gòu)如下圖1所示。圖1左側(cè)示出了控制柜門的正面立體圖。如圖1所示，盤柜前門是透明玻璃，在盤柜內(nèi)的頂部裝有一臺投影儀，它可把顯示畫面投影到盤柜門上。在畫面投影區(qū)裝貼有透明觸摸屏(觸摸玻璃)，可以感應(yīng)人手觸碰在屏上的位置。圖1右側(cè)示出了左側(cè)立體圖的原理示意圖。如圖1右側(cè)所示，在盤柜中安裝有人機(jī)界面控制主機(jī)101，盤柜內(nèi)頂部上的投影儀102和柜門上的觸摸屏103都與人機(jī)界面控制主機(jī)101相連。圖1所示背投式投影觸摸系統(tǒng)的工作過程如下人機(jī)界面控制主機(jī)101把系統(tǒng)顯示畫面通過投影儀102投射到觸摸玻璃103上，顯示畫面含有控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和操作提示，如圖標(biāo)按鈕、文字輸入框等，當(dāng)用戶觸摸這些按鈕或文字輸入框時，觸摸玻璃把人手觸摸位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳送給人機(jī)界面控制主機(jī)101，控制主機(jī)101通過計算判斷哪個圖標(biāo)按鈕被觸碰，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作或切換顯示畫面等。圖1所示結(jié)構(gòu)是投影儀安裝在盤柜的里面的應(yīng)用場景，顯示畫面投影在門的背面，操作人員在門的正面進(jìn)行觀察和操作，我們把這種方法稱為背投法，一般適用于玻璃門盤柜。此外，我們還可以把投影儀安裝在盤柜外面的門框上，顯示畫面由外向著門的正面投射，操作人員和投影儀都在門的正面，我們把這種方法稱為正投法，如圖2所示。一般正投法適用于不透明的盤柜門等。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，也可以將正投法應(yīng)用于透明的盤柜門。圖2示出了正投式投影觸摸系統(tǒng)。圖2左側(cè)示出了盤柜門的正面立體圖。如圖2所示，盤柜前門是非透明材料，在盤柜外面的門框上裝有一臺投影儀，它可把顯示畫面投影到盤柜門上。在畫面投影區(qū)裝貼有透明觸摸屏(觸摸玻璃)，可以感應(yīng)人手觸碰在屏上的位置。圖2右側(cè)示出了左側(cè)立體圖的原理示意圖。如圖2右側(cè)所示，在盤柜中安裝有人機(jī)界面控制主機(jī)，盤柜門框上的投影儀和柜門上的觸摸屏都與人機(jī)界面控制主機(jī)相連。圖2所示正投式投影觸摸界面的工作過程與圖1中的背投式投影觸摸界面的工作過程相同，在此不再贅述。實(shí)現(xiàn)投影觸摸的技術(shù)方案有兩種方式第一種是投影儀加觸摸感應(yīng)玻璃；第二種是投影儀加普通玻璃。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的投影式人機(jī)界面觸摸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖。如圖3所示，系統(tǒng)300包括人機(jī)界面主板3001、VGA轉(zhuǎn)換板3002、投影儀3003、觸摸感應(yīng)玻璃3004和觸摸感應(yīng)控制器3005。人機(jī)界面主板3001 通過 MCU (Microcontroller Unit,微控制器)的 GPIO 口(General-Purpose IO ports,通用 IO 口)把要顯不的圖形傳送給 VGA (Video GraphicsArray,視頻圖形陣列)轉(zhuǎn)換板3002 ;VGA轉(zhuǎn)換板3002將顯示圖形轉(zhuǎn)換成VGA圖形格式，并把轉(zhuǎn)換后的顯示圖形通過VGA接口傳送給投影儀3003 ;投影儀3003把來自VGA轉(zhuǎn)換板3002的圖像投射到觸摸感應(yīng)玻璃3004上；觸摸感應(yīng)玻璃3004根據(jù)對其的觸摸生成觸摸信號，并把觸摸信號傳送到觸摸感應(yīng)控制器3005 ;觸摸感應(yīng)控制器3005計算觸摸信號，并把它轉(zhuǎn)化成X、Y位置坐標(biāo)，并通過RS232接口將位置坐標(biāo)傳送給人機(jī)界面主板3001的MCU ；MCU判斷觸摸坐標(biāo)所對應(yīng)的圖形區(qū)域的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)的操作，并更改投影顯示的內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)投影觸摸功能。本實(shí)施例中所提到的觸摸感應(yīng)玻璃可以是以下技術(shù)的任何一種電阻式觸摸傳感器、電容式觸摸傳感器、表面聲波傳感器、以及紅外觸摸框傳感器。投影觸摸的第二種實(shí)現(xiàn)方案是投影儀加普通玻璃。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的投影式人機(jī)界面觸摸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖。系統(tǒng)400包括人機(jī)界面主板4001、VGA轉(zhuǎn)換板4002、投影儀4003、投影玻璃4004、紅外攝像儀4005和圖像分析儀4006。人機(jī)界面主板4001通過MCU的GPIO 口把要顯示的圖形傳送給VGA轉(zhuǎn)換板4002 ；VGA轉(zhuǎn)換板4002將顯示圖形轉(zhuǎn)換成VGA圖形格式，并把轉(zhuǎn)換后的顯示圖形通過VGA接口傳送給投影儀4003 ;投影儀4003把圖像投射到玻璃4004上(霧面玻璃);當(dāng)玻璃4004被觸摸時，紅外攝像儀4005把觸摸圖像傳送圖像分析儀4006 ;圖像分析儀4006計算出觸摸位置的X、Y坐標(biāo)，并通過RS232接口將觸摸位置坐標(biāo)傳送給人機(jī)界面主板4001的MCU ；MCU判斷觸摸位置坐標(biāo)所對應(yīng)的圖形區(qū)域的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)的操作，并更改投影顯示的內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)投影觸摸功能。根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，可以用紅外攝像儀4005探測人手觸摸時的指紋，然后用圖像分析儀4006識別操作者的指紋。通過指紋識別功能我們可以保護(hù)一些重要的按鍵操作，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。例如，對于一些重要的操作，需要指定的操作人員才有操作權(quán)限。如，當(dāng)進(jìn)行斷開某些重要的配電網(wǎng)絡(luò)，如醫(yī)院手術(shù)室、數(shù)據(jù)中心等，的操作時，需要指定的操作人員才能進(jìn)行該操作。因此，如果采用指紋識別方法，可大大提高系統(tǒng)操作的安全性。圖3和圖4中RS485接口用以接收或發(fā)送現(xiàn)場總線Modbus的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面主機(jī)與其他設(shè)備的通信聯(lián)絡(luò)。也可以用其它通訊方式，如以太網(wǎng)，以及藍(lán)牙、Zig Bee等無線數(shù)據(jù)通訊。本實(shí)用新型可以作為一種新的人機(jī)界面方式與各種電氣盤柜配套使用，如配電柜、工業(yè)自動化機(jī)柜、以及數(shù)據(jù)中心監(jiān)控機(jī)柜中，可實(shí)現(xiàn)大屏幕、大距離人機(jī)觸摸互動。優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的投影觸摸可以與施耐德Prisma iPM系列盤柜配套使用。此為，除了上述列舉的盤柜之外，也可以將根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的投影觸摸系統(tǒng)應(yīng)用于其他領(lǐng)域。雖然結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)際和最優(yōu)的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型不限于所公開的實(shí)施例，相反，本實(shí)用新型旨在覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范疇之內(nèi)包括的各種各樣的修改和等價結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種投影觸摸系統(tǒng)，其特征在于包括 控制主機(jī)，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進(jìn)行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面； 投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和 觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進(jìn)行的所述觸摸。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于顯示畫面包含控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和操作提
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括 視頻圖形陣列VGA轉(zhuǎn)換器，用于將來自控制主機(jī)的顯示畫面轉(zhuǎn)換成VGA顯示畫面，并將其傳送給所述投影儀。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括 處理單元，用于生成所述觸摸在觸摸板上的位置坐標(biāo)，并將所述位置坐標(biāo)傳送到控制主機(jī)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述觸摸板包括觸摸感應(yīng)玻璃，用于根據(jù)所述觸摸生成觸摸信號； 所述處理單元包括觸摸感應(yīng)控制器，用于根據(jù)所述觸摸信號計算所述觸摸的所述位置坐標(biāo)。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述觸摸板包括普通玻璃； 所述處理單元包括紅外攝像儀，用于拍攝所述觸摸在所述觸摸板上的位置以生成位置圖像；和圖像分析儀，根據(jù)所述位置圖像計算所述觸摸在觸摸板上的所述位置坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述觸摸為人手時，所述紅外攝像儀拍攝人手觸摸時的指紋以生成指紋圖像；所述圖像分析儀識別所述指紋圖像以確定該觸摸的操作權(quán)限。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸板安裝在機(jī)柜前門表面；所述投影儀安裝在所述機(jī)柜內(nèi)的頂部，用于將所述顯示畫面投影到所述機(jī)柜前門的背面上。
9.如權(quán)利要求5或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸板安裝在機(jī)柜前門表面；所述投影儀安裝在所述機(jī)柜外面的門框上，用于將所述顯示畫面投影到所述觸摸板上。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(jī)還包括 微控制器MCU，用于通過通用輸入輸出口將所述顯示畫面?zhèn)魉徒oVGA轉(zhuǎn)換器，并判斷與所述位置坐標(biāo)相對應(yīng)的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)操作； RS232接口，用于從所述處理單元接收所述位置坐標(biāo)；和 RS485接口，用于接收或發(fā)送現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(jī)還包括 微控制器MCU，用于通過通用輸入輸出口將所述顯示畫面?zhèn)魉徒oVGA轉(zhuǎn)換器，并判斷與所述位置坐標(biāo)相對應(yīng)的菜單功能以執(zhí)行相應(yīng)操作； RS232接口，用于從所述處理單元接收所述位置坐標(biāo)；和 RS485接口，用于接收或發(fā)送現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種投影觸摸系統(tǒng)，包括控制主機(jī)，用于根據(jù)對觸摸板上的顯示畫面進(jìn)行觸摸的位置來執(zhí)行相應(yīng)操作，并生成與操作結(jié)果相對應(yīng)的顯示畫面；投影儀，將所述顯示畫面投影到觸摸板上；和觸摸板，顯示所述顯示畫面，并接收對觸摸板上所述顯示畫面進(jìn)行的所述觸摸。本實(shí)用新型利用了投影觸摸技術(shù)，把顯示設(shè)備(投影儀)和觸摸玻璃分開，使投影儀安裝在較為安全可靠的地方，有效保障了顯示設(shè)備的可靠性，免其受雨水、陽光、何外力沖擊的影響。與液晶顯示觸摸屏相比，本實(shí)用新型提高了設(shè)備的安全性和可靠性。
文檔編號G06F3/042GK202838267SQ20122031316
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者費(fèi)維和, V.莫利頓, 張常斌, 張翼, 裘健 申請人:施耐德電器工業(yè)公司