基于手機(jī)觸控筆的伸縮式自拍桿的設(shè)計(jì)探究

毛 蕊，劉文杰

（1.天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣學(xué)院，天津 300350；2.天津三星通信技術(shù)研究有限公司，天津 300385）

1 引言

在人們?nèi)粘Ｉ钪校瑹o(wú)論是拍照片、拍視頻還是現(xiàn)場(chǎng)直播，無(wú)疑手機(jī)自拍已成為現(xiàn)代潮流之一。而現(xiàn)在技術(shù)中，通常將手機(jī)的前置攝像頭固定在手機(jī)前殼一端，自拍時(shí)需要舉起手機(jī)，通過(guò)手機(jī)按鈕或者程序按鈕控制照相機(jī)拍攝，若想改變拍攝視角時(shí)必需手臂移動(dòng)手機(jī)，而且角度不易調(diào)整，效果不佳。如需拍攝距自身更遠(yuǎn)距離或更寬視野時(shí)，僅靠手機(jī)往往很難做到。目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種手機(jī)自拍神器，但仍存在不便隨身攜帶、操作調(diào)節(jié)繁瑣、價(jià)格高低不等、固定程度對(duì)手機(jī)的損傷等問(wèn)題。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文基于智能手機(jī)中具備的觸控筆部件展開(kāi)分析，借助觸控筆與手機(jī)之間的內(nèi)部通信和控制關(guān)聯(lián)，將觸控筆進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和功能擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)自拍神器的功能。這樣就賦予手機(jī)觸控筆雙重功能，既不影響觸控筆基本觸屏?xí)鴮?xiě)功能，又提高了觸控筆的利用價(jià)值，實(shí)用便捷而且可以隨時(shí)自拍。同時(shí)，還可以完成遠(yuǎn)近距離的伸縮調(diào)控以及拍攝角度的自動(dòng)粗調(diào)和手動(dòng)微調(diào)，更具智能化和新鮮感，定能有更廣闊的市場(chǎng)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 伸縮式筆桿結(jié)構(gòu)

伸縮式觸控筆桿結(jié)構(gòu)主要包括套筒式伸縮桿1、內(nèi)嵌槽2、內(nèi)嵌控制線3和分節(jié)間觸點(diǎn)4組成，在最外層套筒內(nèi)壁鑲嵌銅線，其余節(jié)外壁鑲嵌銅線，每節(jié)導(dǎo)線末端設(shè)有凸出觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)各節(jié)導(dǎo)線件連接，末節(jié)即導(dǎo)線終端連接攝像頭控制芯片，從而實(shí)現(xiàn)手持端按鈕對(duì)攝像頭的操控。該伸縮桿長(zhǎng)度可根據(jù)使用需求設(shè)計(jì)多段。另外，使用內(nèi)嵌式走線可有效避免線路接觸不良和損壞的問(wèn)題。如圖1所示：

圖1 套筒狀筆桿示意圖

2.2 可調(diào)節(jié)攝像頭結(jié)構(gòu)

微型攝像頭通過(guò)結(jié)構(gòu)鑲嵌方式固定于塑料筆桿末端（如圖2），兩端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接到筆桿兩側(cè)，且旋轉(zhuǎn)軸與通過(guò)兩個(gè)嚙合齒輪與傳動(dòng)馬達(dá)相連，通過(guò)對(duì)馬達(dá)的控制顯示對(duì)攝像頭角度的控制。

可調(diào)節(jié)攝像頭結(jié)構(gòu)包括固定于結(jié)構(gòu)物中攝像頭1、旋轉(zhuǎn)軸2、攝像頭兩側(cè)支撐桿3、傳動(dòng)齒輪4、動(dòng)力裝置馬達(dá)5和控制電路6。微型攝像頭通過(guò)筆桿末端凹槽處的支架小孔和一根旋轉(zhuǎn)軸固定到筆桿兩側(cè)，這樣可以保證攝像頭的穩(wěn)定性，同時(shí)可以保護(hù)攝像頭不損壞。旋轉(zhuǎn)軸與其中一個(gè)嚙合齒輪相連，另一嚙合齒輪與傳動(dòng)馬達(dá)相連，這樣，可通過(guò)手持桿上的按鈕操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的控制，從而完成對(duì)攝像頭角度的調(diào)整。

圖2 可調(diào)節(jié)攝像頭結(jié)構(gòu)圖

3 觸控筆伸縮式自拍桿工作原理

該自拍桿電路主要包括攝像頭驅(qū)動(dòng)處理芯片、無(wú)線模塊、微處理器和電源模塊。其中，供電模塊可使用微型紐扣電池為MPU，WiFi IC和Camera IC供電，MPU用于使能各模塊并控制攝像頭旋轉(zhuǎn)作用；Camera IC驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行圖像采集和處理，同時(shí)將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給WIFI芯片，WIFI芯片與手機(jī)進(jìn)行直連，可以將筆桿末端攝像頭實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給手機(jī)，以供預(yù)覽。

攝像頭角度調(diào)節(jié)：打開(kāi)觸控筆自拍模式后，攝像頭自動(dòng)調(diào)整至初始設(shè)置角度（如默認(rèn)45°），并通過(guò)攝像頭初始角度掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行人臉識(shí)別，通過(guò)識(shí)別五官自動(dòng)調(diào)整攝像頭角度完成粗調(diào)，為滿足用戶不同需求，同時(shí)在筆桿上增設(shè)手動(dòng)按鈕控制鍵，可通過(guò)“↑”“↓”按鍵實(shí)現(xiàn)攝像頭角度的手動(dòng)微調(diào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)智能手機(jī)觸控筆功能的分析研究，提出了基于手機(jī)觸控筆的伸縮式自拍桿設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)首次將攝像頭鑲嵌于觸控筆末端，通過(guò)筆端旋轉(zhuǎn)攝像頭設(shè)計(jì)，并利用自動(dòng)識(shí)別和手動(dòng)控制兩種方式實(shí)現(xiàn)攝像頭角度的粗調(diào)和微調(diào)，最終完成不同角度的完美拍照。另外，采用了伸縮套筒結(jié)構(gòu)筆桿，可以根據(jù)需要完成拍攝距離的調(diào)整，解決了遠(yuǎn)距離自拍的難題。筆桿內(nèi)嵌金屬導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào)控制，確保了拍照數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性。該設(shè)計(jì)很好的實(shí)現(xiàn)了手機(jī)觸控筆的功能擴(kuò)展，又解決了目前手機(jī)自拍桿所面臨的諸多難題，定有矚目的用戶體驗(yàn)和市場(chǎng)前景。