[发明专利]一种激光互动游戏的安全控制装置和应用方法

权利要求书

1.一种激光互动游戏的安全控制装置，其特征在于,该装置包括投影机、摄像机、投影幕、电脑主机、激光组件和护栏；所述的电脑主机与投影机、摄像机连接，所述的电脑主机包括图像采集卡、独立显卡，所述图像采集卡与摄像机连接；所述的投影幕置于护栏内，护栏的深度大于宽度；至少有1个以上的激光组件固定在投影幕对面的护栏横杆上；所述的激光组件包括供电电源、单节式精密万向节、限位块和至少为1个以上的激光模组，所述激光模组射出激光，指向投影幕，在投影幕上形成激光光点。

2.根据权利要求1所述的一种激光互动游戏的安全控制装置，其特征在于,所述的激光模组输出的总功率在50mW以下，波长为可见光、不可见光或两种光波长混合；激光模组射出的激光光点形状为三角形、五角星几何图形或三个圆点、四个圆点、五个圆点加中心圆点的组合图案，所述的供电电源采用+5V低电压电源，电源线从护栏的管内走线。

3.根据权利要求1所述的一种激光互动游戏的安全控制装置，其特征在于,所述的单节式精密万向节包括输出轴、输入轴和支点，输出轴和输入轴之间最大轴间夹角为45度，两轴在45度夹角范围内绕支点转动；所述的激光模组安装在输出轴内，使输出的激光限定在最大轴间夹角45度角内；所述的限位块与输入轴连接，套在输出轴上，其内圈结构呈几何图形，限制激光投射在投影幕上的范围。

4.根据权利要求1所述的一种激光互动游戏的安全控制装置，其特征在于, 所述的电脑主机通过视频信号线和信号控制线直接与投影仪连接，控制投影仪将互动内容投射在投影幕上，摄像机通过图像采集卡采集投射在投影幕上的激光光点；摄像机将采集的信息传输给电脑主机，电脑主机对激光光点信息进行解析处理，发送并执行指令，跟踪、记录激光光点位置，实现激光与投影内容的互动；激光互动游戏的安全通过护栏、万向节、限位块限制激光投射的范围及激光光点形状识别来控制。

5.权利要求1所述的一种激光互动游戏的安全控制装置的应用方法，其特征在于，该应用方法步骤为：

（1）通过护栏将投影幕围在护栏内，使激光互动游戏的范围不超出投影幕的范围,防止人员进入游戏区，避免激光直接投射到人眼及皮肤，实现护栏在激光互动游戏中的安全控制；

（2）将激光组件连接在投影幕对面的护栏横杆上，限制激光组件在360度三维空间随意移动，并调节激光的出光方向，使单节式精密万向节最大轴间夹角时的激光光点轨迹能均匀覆盖投影幕，确保游戏互动范围；单节式精密万向节的输入轴与护栏相连，输出轴绕单节式精密万向节的支点转动，激光模组安装在单节式精密万向节的输出轴内，使激光模组输出的激光限制在单节式精密万向节最大轴间夹角45度的三维空间内灵活转动，实现单节式精密万向节在激光互动游戏中的激光的空间安全控制； 

 (3) 当激光组件安装位置相对投影幕中心位置偏离时，激光斜着投向投影幕；

当输出轴以最大轴间夹角转动时，激光光点在投影幕上形成的最大轨迹呈不标准椭圆形，这时边界超出了投影幕；

(4) 限位块套在输出轴上，设定激光投射的安全互动范围≤投影幕尺寸；

当激光组件与投影幕的相对位置确定时，激光光点沿着安全互动范围的边界移动，采用逐点采样法,通过出光点距离投影幕的距离、采样点与出光点的空间相对坐标，计算出与投影幕安全互动范围边界在限位块这个位置对应的几何轨迹，即为这个位置限位块内圈结构的几何图形；

通过限位块内圈对激光空间角度的限制，进而限定了激光在投影幕上的激光光点投影范围，实现了限位块在激光互动游戏中的安全控制；

（5）激光模组射出的激光光点形状设计成除单个圆点外的几何图形或组合图案，与常规激光笔输出的单个圆光点形成明显区别，计算机通过摄像机的图像采集，对图像进行比对、识别，确认，使常规激光笔的单个圆光点不能进行互动游戏，排除了外来激光笔的干扰和不安全性；

（6）通过上述步骤，使激光模组射出的激光光点在投影幕上的互动范围被控制在设定的安全范围内。