本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化的智能筆，無需其他輔助設(shè)備，可在任意紙張上手寫（繪），同時(shí)將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化，并存儲或?qū)崟r(shí)發(fā)送。其主要包括：外形似普通筆的筆體內(nèi)部分為兩個腔：筆芯腔和電子器件腔，筆芯腔有筆芯和控制筆芯伸縮的步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括步進(jìn)導(dǎo)軌、步進(jìn)底板、磁吸和壓力傳導(dǎo)板、壓力傳感器。電子器件腔主要是印刷電路板和電池，電路板上主要有筆尖相對位置傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、主控芯片、加密芯片、存儲器、通信芯片、PCB板載天線。筆的頂部有用于印制參考點(diǎn)圖案的微型自動打碼機(jī)、對參考點(diǎn)圖案連續(xù)拍照的微型高速攝像頭、USB接口。筆的外表面另有工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏和揚(yáng)聲器。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及手寫（繪）信息數(shù)字化的裝置，尤其是涉及將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化的智能筆。
技術(shù)介紹
過去的近一百年的時(shí)間，信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)給人類的社會生活帶來了翻天覆地的變化。人們的生活中充斥著各種各樣的數(shù)字化產(chǎn)品，人們在生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的各種信息：聲音、圖像、視頻等都一一被數(shù)字化，以便于存儲、傳輸、處理。但是，對于人們社會生活中的一種重要信息：手寫（繪）信息，它的實(shí)時(shí)數(shù)字化則一直沒有得到足夠的重視和突破。寫在紙上的手寫（繪）信息主要通過掃描、拍照等手段以圖像形式數(shù)字化，這種方式一方面不是實(shí)時(shí)數(shù)字化，另一方面圖像中還包含紙張等媒介的背景信息，增加了手寫（繪）信息存儲、傳輸、處理的難度和成本。而手寫板、數(shù)字板等電腦的專門外設(shè)和平板電腦雖然能夠?qū)⑹謱懀ɡL）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化，但一方面它需要電腦和專門外設(shè)不便于攜帶，另一方面它只能產(chǎn)生數(shù)字化信息無法在紙張這樣傳統(tǒng)的媒介上書寫和繪畫。正是因?yàn)椋环矫婺軌蛟诩垙埖葌鹘y(tǒng)媒介上書寫，同時(shí)又將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化、便于攜帶的智能筆的缺乏，另一方面，鍵盤的專利技術(shù)和大量使用提供給人們一種便利的文字信息的錄入方式，這兩方面的原因使得人們在生產(chǎn)、生活中越來越少的使用“筆”這一重要的信息產(chǎn)生工具。但是，即便是今天，數(shù)字化設(shè)備在人們的生活中不斷的占據(jù)著更加重要的地位，“筆”仍然是人們生產(chǎn)、生活中不可或缺的重要工具。過去的幾十年它的不斷受“冷落”不是因?yàn)樗槐恍枰且驗(yàn)樗鼪]有跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，沒有引入數(shù)字化技術(shù)。這主要是因?yàn)橹笆苡布夹g(shù)的約束，無法將數(shù)字化處理所需的硬件設(shè)備塞入到普通筆的狹小空間中。隨著近年來嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展這種情況已經(jīng)徹底改變，將這些設(shè)備放入到普通筆的內(nèi)部空間中已經(jīng)完全可能。人類社會發(fā)展中，無論是是社會文化和科學(xué)技術(shù)都是一種“螺旋式上升”。相信在今天的技術(shù)條件下，“筆”這個重要的傳統(tǒng)信息生成工具，在經(jīng)過信息技術(shù)的改造后，一定會煥發(fā)第二春。目前將普通筆進(jìn)行信息化改造，既能在紙上寫字又能將手寫信息實(shí)時(shí)數(shù)字化的筆已經(jīng)開始出現(xiàn)，重要的有兩個產(chǎn)品：（1）美國Livescribe智能筆，它能夠?qū)⒃谄渑涮椎募堎|(zhì)筆記本上書寫的信息實(shí)時(shí)數(shù)字化，在筆中存儲或是同步在智能手機(jī)中顯示；（2）手寫板技術(shù)鼻祖Wacom公司生產(chǎn)的Inking產(chǎn)品，它除了有一只信息化改造的筆之外，還有一個用于定位筆尖軌跡信息的設(shè)備。市場上能夠見到的其它幾個產(chǎn)品，無一例外都是采用了特制筆記本或是輔助定位設(shè)備的方式來獲取筆尖的軌跡信息。這兩種方式都增加了攜帶和使用的不便利，極大的阻礙了智能筆的推廣和普及。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述問題，本專利技術(shù)提供一種無需輔助設(shè)備，可在任意普通紙張上書寫和繪畫，并實(shí)時(shí)將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化、可存儲或同步上傳至其它數(shù)字終端或后臺服務(wù)器的智能筆。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：一個外形酷似普通鋼筆的筆體，從下往上分為下筆頭、筆身和上筆頭三個部分，筆體內(nèi)部分為兩個腔：筆芯腔和電子器件腔，筆芯腔朝上時(shí)，筆芯腔和電子器件腔之間正對握筆人的筆身的外表面從下往上依次裝有工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏、揚(yáng)聲器，上筆頭位于電子器件腔側(cè)的外表面裝有掛鉤和Micro USB接口，其外面有一橡膠蓋， 上筆頭的正頂端有一微型自動打碼機(jī)，上筆頭的筆芯腔一側(cè)的外表面裝有一微型高速攝像頭；筆芯腔從下往上依次有可更換筆芯、步進(jìn)機(jī)構(gòu)，筆芯的最下端為筆尖，步進(jìn)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)導(dǎo)軌、步進(jìn)底板、筆芯磁吸和壓力傳導(dǎo)板、壓力傳感器；電子器件腔是一長條形印刷電路板和電池，電路板上從筆尖到筆頭部依次裝有筆尖相對位置傳感器、安裝電池的正負(fù)極簧片、陀螺儀、加速度計(jì)、主控芯片、加密芯片、存儲器、通信芯片、PCB板載天線；工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏、揚(yáng)聲器、Micro USB接口、微型自動打碼機(jī)、微型高速攝像頭、步進(jìn)機(jī)構(gòu)都通過導(dǎo)線與印刷電路板相連。微型自動打碼機(jī)可用于印制一個6位阿拉伯字符串，自左至右的每兩位分別表示月、日和2位序號，其中的“自動”主要是指它在主控芯片的控制下，自動調(diào)整印制的6位阿拉伯字符串的字符，印制的6位字符主要有兩個作用：一是它被印制在紙張左上角位置，用于頁面位置的參考點(diǎn)；二是它可被用來檢索所存儲的字跡，便于在以后修改該字跡的紙張內(nèi)容時(shí)，可同時(shí)修改相應(yīng)的數(shù)字信息。微型高速攝像頭、陀螺儀、加速度計(jì)組成了筆尖位置識別第一單元，用于獲取筆尖相對于微型自動打碼機(jī)所印制參考點(diǎn)的位置，筆尖相對位置傳感器是筆尖位置識別第二單元，用于獲取筆尖的相對位移。微型高速攝像頭主要用于獲取前述用微型自動打碼機(jī)印制的參考點(diǎn)的序列圖像，作為相對定位算法的輸入，用以確定上筆頭頂端與參考點(diǎn)的相對位置，也可用于其它需要拍照或錄像的場景。陀螺儀主要用于獲取筆體的旋轉(zhuǎn)角度，用以確定攝像頭當(dāng)前的位置。加速度計(jì)主要用于獲取筆體與紙張所在平面的夾角，以及筆體在該平面的投影與平面的X軸夾角，結(jié)合筆體幾何參數(shù)可計(jì)算出筆尖與上筆頭頂端的相對位置，結(jié)合上述上筆頭頂端與參考點(diǎn)之間的相對位置，可確定筆尖相對于參考點(diǎn)的位置。筆尖相對位置傳感器主要用于獲取筆尖的相對位移。較佳的，兩套筆尖定位方法相互配合以達(dá)到保證定位精度和提高能量效率的目的，筆尖相對位置傳感器確定的筆尖相對位移值精度高，為了節(jié)能它需要筆尖相對位置傳感器離紙張?jiān)谝欢ň嚯x范圍內(nèi)才能正常工作，而且它僅能獲取筆尖自身的相對位移，無法獲取筆尖與前述用微型自動打碼機(jī)印制的參考點(diǎn)的相對位置關(guān)系，因此又使用了能耗高的基于微型高速攝像頭、陀螺儀、加速度計(jì)的相對參考點(diǎn)定位，在筆移入到紙張上部準(zhǔn)備書寫時(shí)用能耗高的方法獲取筆尖相對參考點(diǎn)的位置關(guān)系，當(dāng)能耗低的筆尖相對位置傳感器能夠工作時(shí)，由筆尖相對位置傳感器接管，能耗高的定位方法停止工作，直到離開筆尖相對位置傳感器的工作范圍，就再由能耗高的定位方法接管，兩套系統(tǒng)通過主控芯片的控制協(xié)調(diào)一致的工作。可更換筆芯是可以在任何普通紙張上留寫油墨軌跡的筆芯。步進(jìn)機(jī)構(gòu)用于控制筆芯伸出筆芯腔和縮回筆芯腔，當(dāng)該智能筆失去相對前述用微型自動打碼機(jī)印制的參考點(diǎn)的位置時(shí)，步進(jìn)機(jī)構(gòu)控制筆芯縮回筆芯腔，當(dāng)該智能筆獲得與前述用微型自動打碼機(jī)印制的參考點(diǎn)的位置時(shí)，步進(jìn)機(jī)構(gòu)控制筆芯伸出筆芯腔，它在主控芯片的控制下工作。步進(jìn)導(dǎo)軌用于提供步進(jìn)底板的運(yùn)動導(dǎo)軌。步進(jìn)底板用于安裝筆芯磁吸和壓力傳導(dǎo)板、壓力傳感器，并在步進(jìn)導(dǎo)軌上前進(jìn)、后退，直接控制筆芯伸出或縮回筆芯腔。筆芯磁吸和壓力傳導(dǎo)板主要用于吸住筆芯，并將筆芯書寫和繪畫時(shí)的壓力傳導(dǎo)到壓力傳感器。壓力傳感器主要用于檢測書寫和繪畫時(shí)施加的壓力，以便數(shù)字化筆跡的粗細(xì)。安裝電池的正負(fù)極簧片主要用于電池充電或電池供電。主控芯片是智能筆的CPU，控制智能筆內(nèi)部各部件統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，當(dāng)工作模式切換開關(guān)處于智能筆狀態(tài)時(shí)，主控芯片獲取所有傳感器狀態(tài)，如果檢測到筆當(dāng)前處于非使用狀態(tài)時(shí)，持續(xù)一段時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)，整個系統(tǒng)的電流降到十微安左右，當(dāng)傳感器檢測到筆在運(yùn)動則迅速喚醒整個系統(tǒng)，運(yùn)行基于高速攝像頭的相對參考點(diǎn)定位算法獲取筆尖與參考點(diǎn)的相對位置，同時(shí)檢測筆尖相對位置傳感器是否可以工作，在兩個條件都滿足的情況下，控制步進(jìn)機(jī)構(gòu)伸出筆芯，并實(shí)時(shí)監(jiān)測筆尖相對參考點(diǎn)的位置，同時(shí)監(jiān)測壓力傳感器的值，并將位置和壓力信息轉(zhuǎn)換為三維向量發(fā)送到存儲器存儲或是經(jīng)通信芯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化的智能筆，其特征包括：一個從下往上分為下筆頭、筆身和上筆頭三個部分的筆體，筆體內(nèi)部分為兩個腔：筆芯腔和電子器件腔，筆芯腔朝上時(shí)，筆芯腔和電子器件腔之間正對握筆人的筆身的外表面從下往上依次裝有工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏、揚(yáng)聲器，上筆頭位于電子器件腔側(cè)的外表面裝有掛鉤和Micro?USB接口，其外面有一橡膠蓋，?上筆頭的正頂端有一微型自動打碼機(jī)，上筆頭的筆芯腔一側(cè)的外表面裝有一微型高速攝像頭；筆芯腔從下往上依次有可更換筆芯、步進(jìn)機(jī)構(gòu)，筆芯的最下端為筆尖，步進(jìn)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)導(dǎo)軌、步進(jìn)底板、筆芯磁吸和壓力傳導(dǎo)板、壓力傳感器；電子器件腔是一長條形印刷電路板和電池，電路板上從筆尖到筆頭部依次裝有筆尖相對位置傳感器、安裝電池的正負(fù)極簧片、陀螺儀、加速度計(jì)、主控芯片、加密芯片、存儲器、通信芯片、PCB板載天線；工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏、揚(yáng)聲器、Micro?USB接口、微型自動打碼機(jī)、微型高速攝像頭、步進(jìn)機(jī)構(gòu)都通過導(dǎo)線與印刷電路板相連。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種將手寫（繪）信息實(shí)時(shí)數(shù)字化的智能筆，其特征包括：一個從下往上分為下筆頭、筆身和上筆頭三個部分的筆體，筆體內(nèi)部分為兩個腔：筆芯腔和電子器件腔，筆芯腔朝上時(shí)，筆芯腔和電子器件腔之間正對握筆人的筆身的外表面從下往上依次裝有工作模式切換開關(guān)、麥克風(fēng)、顯示屏、揚(yáng)聲器，上筆頭位于電子器件腔側(cè)的外表面裝有掛鉤和Micro USB接口，其外面有一橡膠蓋， 上筆頭的正頂端有一微型自動打碼機(jī)，上筆頭的筆芯腔一側(cè)的外表面裝有一微型高速攝像頭；筆芯腔從下往上依次有可更換筆芯、步進(jìn)機(jī)構(gòu)，筆芯的最下端為筆尖，步進(jìn)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)導(dǎo)軌、步進(jìn)底板、筆芯磁吸和壓力傳導(dǎo)板、壓力傳感器；...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳振華，
申請(專利權(quán))人：吳振華，
類型：新型
國別省市：江西;36
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