Grobkonzeption und Steuerung eines Brailledisplays mit gruppierten Punkten

Abstract

Brailledisplays ermöglichen es blinden Personen, digitale Texte zu lesen. Dazu werden einzelne Schriftzeichen durch Muster von üblicherweise sechs Punkten mit weniger als zwei Millimetern Durchmesser dargestellt. Herkömmliche Displays dieser Art stellen nur eine Zeile von 20 bis 80 Zeichen dar, in der jeder Punkt einzeln angesteuert wird. Aufgrund der vielen kleinen Teile sind diese Displays sehr teuer. In dieser Arbeit wurde ein neues Konzept entwickelt, das eine Vereinfachung mit sich bringt. Ausgehend von einer Literatur- und Videorecherche wurde eine priorisierte Anforderungsliste für Brailledisplays erstellt, auf deren Basis anschließend verschiedene Lösungsansätze für einige Teilprobleme gegenübergestellt wurden. Die Teilkonzepte mit der besten Bewertung wurden dann zu einem neuen Gesamtkonzept zusammengefasst. Ein Teilproblem, für das sich auf diese Weise vorerst noch kein klarer Favorit finden ließ, wurde durch geometrische Berechnungen und einen Kartonprototypen näher auf seine Umsetzbarkeit untersucht, bis nur noch eine Lösung übrig blieb. Das letztendliche Gesamtkonzept besteht aus einem Hohlzylinder, auf dessen Innenfläche die Punkte angebracht sind. Beim Lesen dieser Punktmuster dreht man automatisch den Zylinder vorwärts, während die Punkte immer neu ausgerichtet werden und so trotz relativ weniger Elemente den Eindruck einer beliebig langen Zeile vermitteln können. Weiter werden jeweils zwei Punkte eines Schriftzeichens zu einem drehbaren Element zusammengefasst, das auf jeder seiner vier Seiten eine der möglichen Punktkombinationen zeigt. Dadurch wird auch pro Schriftzeichen die Anzahl beweglicher Teile noch einmal halbiert. Das Konzept des Hohlzylinders wurde in Low-Fidelity-Prototypen veranschaulicht und einem blinden Braille-Experten vorgeführt. Dieser bezeichnete die Idee als vielversprechend und hob vor allem die Möglichkeit zur Darstellung langer Zeilen positiv hervor. Dass das Endprodukt aufgrund konzeptioneller Schwächen vorwiegend zum Lesen von Fließtext geeignet und nicht lautlos sein wird, betrachtete er nicht als großes Problem. Zum Abschluss wurde für einen vollständigen High-Fidelity-Prototypen, der von einem Kollegen aus dem Maschinenbau konstruiert wird, ein Steuerungsprogramm für Arduino sowie eine Analysesoftware in Processing entwickelt.

Braille displays allow blind people to read digital text. They usually show characters as patterns of six dots-each of them measuring less than two millimeters in diameter. Traditional displays of this kind only show a line of 20 to 80 characters and each point is controlled separately. Because they consist of lots of small parts, these displays are very expensive. In this thesis, a new concept for a simpler display has been developed. Based on a literature and video research, a list of requirements with priorities has been created. Based on this list, several approaches for different aspects of Braille displays have been compared. The best of these concepts have been merged to generate a new display concept. For one aspect there was no clear winner yet, so some geometric calculations and a cardboard prototype were necessary to see which of the approaches would actually work. The resulting display has a cylindric form and the Braille dots are on it's hollow inside. When reading the dots, one automatically moves the device forward. Dots not touched at the moment can be updated, so the reader could get the feeling of an infinite line of text, even though there are only few Braille cells. Also, for each character two of the six dots are arranged on just one rotatable element. This element has four sides and on each of these sides there is one out of all possible dot combinations. So, the number of movable parts per character is cut in half. To test the concept of the cylindric shape, low fidelity prototypes have been developed and they have also been shown to a blind Braille expert. He liked the idea and especially the possibility to display long lines. We told him that-because of mechanical restrictions-the final product would mostly be suited for running text and that the device will not be silent, but he did not care much about these problems. In the end, controlling software for Arduino and an analysis software in Processing were developed for an high fidelity prototype. This prototype is constructed by a colleague who studied mechanical engineering.