智能化眼鏡

德州學院 王伯韜 王志坤 王杰 黃澤瑩

智能化眼鏡

德州學院 王伯韜 王志坤 王杰 黃澤瑩

隨著電子信息的蓬勃發展和生活質量的不斷提高，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，還會隨著視力的增長改變度數，少了多次更換眼鏡的麻煩。而且在21世紀信息時代中，智能化眼鏡還會專遞更多信息，適合不同范圍的人群，不僅僅適合視力缺陷人群，還會檢測人體各項生命體征并且巧妙地利用太陽能供電，實現可持續利用。智能化眼鏡不僅僅用于看，還能應用在遠程操作上，隨著高科技設備的興起，智能化眼鏡甚至可以應用在農業生產上，通過微型定位器，做到精確施肥，精確作業。

眼鏡；微型計算機；農業生產；太陽能；視力；生命特征

1 原理與設計方案

1.1 設想與理念

智能化眼鏡的設計，是利用凹凸透鏡的不斷轉換及鏡片的結構轉變，使得度數得以轉換。鏡子上的微型計算機含有傳感器，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。眼鏡還可以實現導航的功能，并有語音導航，適合中老年人。眼鏡上的微型計算機，配合遠程的全球衛星定位儀，可精準操控各個農業機器，并且眼鏡的語音導航還能幫助機器正確操作。眼鏡的各個功能經濟節能，符合可持續發展，適合各行各業。

1.2 設計方案

實現凹凸透鏡的轉換，在鏡片中加入凹凸變化的薄鏡片，經過鏡框的擠壓，使得鏡片內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，并且在電腦的驅動下，調節鏡片的凹凸及度數。在鏡腿上裝有GIGS太陽能薄膜電池，此種電池具有較好的穩定性，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[2]。鏡腿內部裝有電能存儲裝置，并且與薄膜電池連接，經過太陽的照射，使得產生的電能通過特制的導線存貯在存儲裝置中。電能存儲裝置利用介電區來儲存電能，該裝置內含有第一磁性區和第二磁性區，利用第一磁性區和第二磁性區的雙極來防止漏電。眼鏡的電能存儲裝置自主地為各個系統供電，經過太陽能薄膜電池源源不斷地供電，保證各個功能正常運行。傳感器在鏡框邊緣，該傳感器以波長調制傳感信號，內有特殊裝置，通過紅外線來測量腦波，進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裝置，并且連接傳感器，當傳感器測得人體生命體征時，可以隨著主人的意愿報告檢測結果。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，還能語音提示。傳感器與微型計算器相結合，這種計算機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合收割機，播種機等農業機器上，駕駛室內的接收器傳給微型計算機，經過處理，反饋到語音裝置，提示使用者精確操作，達到精確施肥，精確作業。在傳感器旁邊安裝有一個微小的導航系統，此種導航系統精確到小區，并且可實時報告主人的位置，導航終端可以與手機連接，當老人走失或者找不到時，可以在手機上查看到老人的位置。該導航系統還能精確定位農產品的位置，通過計算機的紅外線掃描，進行精確作業。在鏡腿的邊緣有幾個觸摸式開關，控制鏡框的運行，當鏡框全部關閉時，只是一個普通的眼鏡，并且會不斷充電，導航系統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，防止進水導致系統紊亂。

1.3 運行方案

通過鏡腿末端的觸摸式開關可控制各項功能。鏡框的敏感裝置在電腦的調試下不斷調節鏡片的度數，以達到理想的度數。通過放在農機器上的全球定位儀傳出的信息，經過微型計算機的處理，語音提示使用者進行精確操作。傳感器的裝置在開關開啟時，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。導航系統是不關閉的，但是導航系統的語音設置是可以控制的，導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成的，可以顯示導航路線。這些功能由一種特殊的導線與存儲裝置連接在一起，當運行時，存儲裝置可以自主地供電，另外，智能化眼鏡各個功能耗能小，能夠長時間使用。

2 發展前景

該眼鏡利用太陽能可再生資源，可持續發展，將太陽能轉化為電能，為各個功能供電，減少了電池的使用，減少了環境的污染。該眼鏡最突出的特點就是應用在農業生產上，使得不會農業操作的新手經過眼鏡的引導也可以進行精確操作。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，眼鏡可以應用于遠視、老花眼，并且能夠檢測老年人的生命體征，及時報告感覺不到的不良狀況，提醒其積極去治療。中國的老齡化較嚴重，老人失蹤的案例不斷增加，有了智能化眼鏡，不僅可以導航，還可以隨時查看他們的位置，以免出現意外。由于智能化眼鏡適合各個領域，適用于各個年齡段，未來必將受到社會的廣泛關注。

[1]吳文娟.單晶硅高效制絨方法的研究[J].中國優秀碩士學位論文全文數據庫,2012.

王伯韜，男，1996年出生，山東省泰安市人，本科，研究方向：機械工程。