智能化眼鏡

德州學(xué)院 王伯韜 王志坤 王杰 黃澤瑩

智能化眼鏡

德州學(xué)院 王伯韜 王志坤 王杰 黃澤瑩

隨著電子信息的蓬勃發(fā)展和生活質(zhì)量的不斷提高，越來越多的少年兒童視力下降，眼鏡成為他們生活中必不可少的重要元素。智能化眼鏡不僅僅能夠矯正視力，還會(huì)隨著視力的增長改變度數(shù)，少了多次更換眼鏡的麻煩。而且在21世紀(jì)信息時(shí)代中，智能化眼鏡還會(huì)專遞更多信息，適合不同范圍的人群，不僅僅適合視力缺陷人群，還會(huì)檢測人體各項(xiàng)生命體征并且巧妙地利用太陽能供電，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用。智能化眼鏡不僅僅用于看，還能應(yīng)用在遠(yuǎn)程操作上，隨著高科技設(shè)備的興起，智能化眼鏡甚至可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，通過微型定位器，做到精確施肥，精確作業(yè)。

眼鏡；微型計(jì)算機(jī)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；太陽能；視力；生命特征

1 原理與設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)想與理念

智能化眼鏡的設(shè)計(jì)，是利用凹凸透鏡的不斷轉(zhuǎn)換及鏡片的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，使得度數(shù)得以轉(zhuǎn)換。鏡子上的微型計(jì)算機(jī)含有傳感器，可以探測人體的生命特征，傳感器的供電由太陽能薄膜電池供給。眼鏡還可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的功能，并有語音導(dǎo)航，適合中老年人。眼鏡上的微型計(jì)算機(jī)，配合遠(yuǎn)程的全球衛(wèi)星定位儀，可精準(zhǔn)操控各個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)器，并且眼鏡的語音導(dǎo)航還能幫助機(jī)器正確操作。眼鏡的各個(gè)功能經(jīng)濟(jì)節(jié)能，符合可持續(xù)發(fā)展，適合各行各業(yè)。

1.2 設(shè)計(jì)方案

實(shí)現(xiàn)凹凸透鏡的轉(zhuǎn)換，在鏡片中加入凹凸變化的薄鏡片，經(jīng)過鏡框的擠壓，使得鏡片內(nèi)部的薄鏡片凹凸變化。鏡框的擠壓是在鏡片邊裝有敏感裝置，此種裝置可連接電腦，并且在電腦的驅(qū)動(dòng)下，調(diào)節(jié)鏡片的凹凸及度數(shù)。在鏡腿上裝有GIGS太陽能薄膜電池，此種電池具有較好的穩(wěn)定性，較高的光電換效率[1]。該電池將一層薄膜制備成太陽能電池，用硅量極少，降低成本，可以大量生產(chǎn)[2]。鏡腿內(nèi)部裝有電能存儲(chǔ)裝置，并且與薄膜電池連接，經(jīng)過太陽的照射，使得產(chǎn)生的電能通過特制的導(dǎo)線存貯在存儲(chǔ)裝置中。電能存儲(chǔ)裝置利用介電區(qū)來儲(chǔ)存電能，該裝置內(nèi)含有第一磁性區(qū)和第二磁性區(qū)，利用第一磁性區(qū)和第二磁性區(qū)的雙極來防止漏電。眼鏡的電能存儲(chǔ)裝置自主地為各個(gè)系統(tǒng)供電，經(jīng)過太陽能薄膜電池源源不斷地供電，保證各個(gè)功能正常運(yùn)行。傳感器在鏡框邊緣，該傳感器以波長調(diào)制傳感信號(hào)，內(nèi)有特殊裝置，通過紅外線來測量腦波，進(jìn)而探測生命特征檢測生命特征。在鏡框左邊安裝有語音系統(tǒng)裝置，并且連接傳感器，當(dāng)傳感器測得人體生命體征時(shí)，可以隨著主人的意愿報(bào)告檢測結(jié)果。傳感器的檢測裝置重量輕、體積小、并且耗能少，在測生命體征時(shí)，還能語音提示。傳感器與微型計(jì)算器相結(jié)合，這種計(jì)算機(jī)不僅體積小而且功能齊全，能夠接收全球定位儀的信息，這些全球定位儀安裝在聯(lián)合收割機(jī)，播種機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)器上，駕駛室內(nèi)的接收器傳給微型計(jì)算機(jī)，經(jīng)過處理，反饋到語音裝置，提示使用者精確操作，達(dá)到精確施肥，精確作業(yè)。在傳感器旁邊安裝有一個(gè)微小的導(dǎo)航系統(tǒng)，此種導(dǎo)航系統(tǒng)精確到小區(qū)，并且可實(shí)時(shí)報(bào)告主人的位置，導(dǎo)航終端可以與手機(jī)連接，當(dāng)老人走失或者找不到時(shí)，可以在手機(jī)上查看到老人的位置。該導(dǎo)航系統(tǒng)還能精確定位農(nóng)產(chǎn)品的位置，通過計(jì)算機(jī)的紅外線掃描，進(jìn)行精確作業(yè)。在鏡腿的邊緣有幾個(gè)觸摸式開關(guān)，控制鏡框的運(yùn)行，當(dāng)鏡框全部關(guān)閉時(shí)，只是一個(gè)普通的眼鏡，并且會(huì)不斷充電，導(dǎo)航系統(tǒng)的終端效果是終生開啟的，其他人能夠了解到戴鏡人的位置。此種眼鏡由橡膠材料構(gòu)成，并且具有減震效果，防止摔壞眼鏡。眼鏡的外表由防水透明薄膜覆蓋，防止進(jìn)水導(dǎo)致系統(tǒng)紊亂。

1.3 運(yùn)行方案

通過鏡腿末端的觸摸式開關(guān)可控制各項(xiàng)功能。鏡框的敏感裝置在電腦的調(diào)試下不斷調(diào)節(jié)鏡片的度數(shù)，以達(dá)到理想的度數(shù)。通過放在農(nóng)機(jī)器上的全球定位儀傳出的信息，經(jīng)過微型計(jì)算機(jī)的處理，語音提示使用者進(jìn)行精確操作。傳感器的裝置在開關(guān)開啟時(shí)，不僅能夠通過人體的心跳等生命特征來診斷，還能通過紅外線探測植物的生長狀況，通過鏡片反映給使用者。導(dǎo)航系統(tǒng)是不關(guān)閉的，但是導(dǎo)航系統(tǒng)的語音設(shè)置是可以控制的，導(dǎo)航可以明確回家的路線，并且在鏡片中顯示小地圖，鏡片是用特種材料構(gòu)成的，可以顯示導(dǎo)航路線。這些功能由一種特殊的導(dǎo)線與存儲(chǔ)裝置連接在一起，當(dāng)運(yùn)行時(shí)，存儲(chǔ)裝置可以自主地供電，另外，智能化眼鏡各個(gè)功能耗能小，能夠長時(shí)間使用。

2 發(fā)展前景

該眼鏡利用太陽能可再生資源，可持續(xù)發(fā)展，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為各個(gè)功能供電，減少了電池的使用，減少了環(huán)境的污染。該眼鏡最突出的特點(diǎn)就是應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，使得不會(huì)農(nóng)業(yè)操作的新手經(jīng)過眼鏡的引導(dǎo)也可以進(jìn)行精確操作。由于青少年視力問題不斷加重，眼鏡的更換越來越頻繁，智能眼鏡解決了這一難題，必將受到青少年的青睞。對于中老年人，眼鏡可以應(yīng)用于遠(yuǎn)視、老花眼，并且能夠檢測老年人的生命體征，及時(shí)報(bào)告感覺不到的不良狀況，提醒其積極去治療。中國的老齡化較嚴(yán)重，老人失蹤的案例不斷增加，有了智能化眼鏡，不僅可以導(dǎo)航，還可以隨時(shí)查看他們的位置，以免出現(xiàn)意外。由于智能化眼鏡適合各個(gè)領(lǐng)域，適用于各個(gè)年齡段，未來必將受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。

[1]吳文娟.單晶硅高效制絨方法的研究[J].中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫,2012.

王伯韜，男，1996年出生，山東省泰安市人，本科，研究方向：機(jī)械工程。