CN105488828A - 一种电子三角尺系统及其工作方法和组成部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子三角尺系统及其工作方法和组成部件，其中，所述系统包括：电磁三角尺和电子终端；其中，电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点布置有一个电磁点；电子终端，用于感应电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

Description

一种电子三角尺系统及其工作方法和组成部件

技术领域

本发明涉及教育信息化技术领域，尤其涉及一种电子三角尺系统及其工作方法和组成部件。

背景技术

随着教育信息化不断发展，越来越多的学校都建立了信息化的教学系统。通常，这类教学系统包括服务器(简称服务端)、教师客户端(简称教师端)和学生客户端(简称学生端)三大部分，它们相互配合以信息化的方式完成教学过程。特别是随着网络技术和移动终端技术的发展，越来越多的信息化辅助教学设备被引入课堂。

这些辅助设备的引入，使得传统的教学模式也随之变化。例如：教师为学生布置学科作业的方式不再仅仅局限于教师在课堂上口头或板书进行，而是可以通过电子邮件或微信群发等手段进行，而学生完成作业也不再仅仅是使用传统的纸质作业本，而可以借助学生端等电子终端。也就是说布置作业和完成作业都是电子化的方式，可以摆脱纸和笔。

但对于数学等理科学科，完成作业传统上除了要借助纸和笔，还需要借助三角尺、直尺、圆规、量角器等辅助工具，而现有的三角尺、直尺、圆规、量角器无法与学生端等电子终端交互，不能满足学生完成电子化理科学科作业的需要。

发明内容

本发明期望提供一种电子三角尺系统及其工作方法和组成部件，能满足学生完成电子化理科学科作业时使用三角尺的需要。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

在本发明实施例提供一种电子三角尺系统，该系统包括：电磁三角尺和电子终端；其中，

电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点各布置有一个电磁点；

电子终端，用于感应电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

本发明实施例还提供一种电子三角尺系统的电磁三角尺，该电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点各布置有一个电磁点。

上述方案中，所述三角形包括：30度直角三角形或45度直角三角形。

本发明实施例还提供一种电子三角尺系统的电子终端，该终端包括：电磁感应线圈基板、电子三角尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁三角尺顶点的位置信息；

电子三角尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标，根据所述顶点坐标绘制所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺；其中，所述电子三角尺包括三条边及三条边所对应的长度刻度；

显示屏，用于显示所述电子三角尺模块绘制的电子三角尺。

上述方案中，所述电磁感应线圈基板包括一网格电路，所述网格电路中的每个交叉点布置有一电磁感应单元，电磁感应单元用于感应该交叉点附近是否有电磁点。

上述方案中，所述电子三角尺模块包括：

坐标解析单元，用于根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

边绘制单元，用于根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

本发明实施例还提供一种电子三角尺系统的工作方法，该方法包括：

当上述任意一种电磁三角尺置于上述任意一种电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

上述方案中，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

上述方案中，所述根据顶点坐标绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度包括：

确定待绘制边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制边的长度，并设计刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

上述方案中，所述刻度样式精确到毫米。

本发明技术方案的有益效果在于：通过在三角尺的三个顶点布置电磁点的，使得电磁三角尺可以与电子终端交互，从而获取电磁三角尺顶点的位置信息，将位置信息转换为系统坐标系中的顶点坐标，进而确定电子三角尺并利用电子终端显示给用户，实现了三角尺的功能，这样的电子三角尺系统实现了由物理坐标系到系统逻辑坐标系的转换，克服了普通三角尺的不足。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电子三角尺系统的原理示意图；

图2为本发明提供的一个实施例中与感应线圈相连的存储单元的电路结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

数学等理科学科常常要求学生能够掌握三角尺等辅助工具的使用方法，而当学科作业电子化后，学生如果还使用普通三角尺来完成作业，则会存在许多困难。例如：要求学生使用手写笔在显示屏上画出一个特定尺寸的直角三角形时，学生使用普通的三角尺比照普通的三角尺上的刻度进行作图，由于实际的物理坐标与电子终端中的系统坐标常常存在差异(实际中的1厘米在电子终端系统中常常并不对应1厘米)，因此画出的图形尺寸与系统坐标系下的尺寸常常存在很大差异，给教师批改这样的电子化作业造成不便。严重影响电子化作业的推广应用。

因此迫切需要一种可电子化的三角尺，能够克服普通三角尺的上述不足，帮助学生能够在电子终端上完成相关作业。

在本发明实施例提供一种电子三角尺系统，所述系统包括：电磁三角尺和电子终端；其中，

电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点各布置有一个电磁点；

电子终端，用于感应电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

具体的，上述电子三角尺系统的电磁三角尺的一个示例如图1所示，该述电磁三角尺包括一具有三角形的部件101，在所述部件101的每个顶点，即顶点111、112和113分别布置有一个电磁点。

特别的，部件101的形状可以是30度直角三角形或45度直角三角形；所谓30度直角三角形即其中一个锐角为30度的直角三角形，所谓45度直角三角形即两个锐角均为45度的等腰直角三角形。这两种三角形是三角尺中最为常见的形状。当然，为了满足特殊需要，部件101的形状也可是其他的三角形。

这里，三角尺部件101的材质可以是塑料、硅胶等，根据需要，部件101可以是透明材质。

为了能够与上述电磁三角尺进行交互，本发明实施例还提供一种电子三角尺系统的电子终端，所述终端包括：电磁感应线圈基板、电子三角尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁三角尺顶点的位置信息；

电子三角尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标，根据所述顶点坐标绘制所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺；其中，所述电子三角尺包括三条边及三条边所对应的长度刻度；

显示屏，用于显示所述电子三角尺模块绘制的电子三角尺。

继续参考图1，上述电子终端中的电磁感应线圈基板如图1中所示包括一网格电路102，所述网格电路102中的每个交叉点布置有一电磁感应单元，电磁感应单元用于感应该交叉点附近是否有电磁点。

图2是本发明提供的一个实施例中与感应线圈相连的存储单元的电路结构示意图，如图2所示，M1是一个MOS管，WL是存储开关，当感应线圈产生变化信号时，WL为高电平，从而MOS管导通，BL的高电平将会给电容Cs充电，当感应线圈变化信号消失时，WL为低电平，MOS管截止，从而电容Cs的电量被保存起来，再通过检测BL线的电量即可判断出此点有数据，当移动电磁三角尺101时，其下方的电磁感应线圈将产生感应电流并给相接的电容充电，电容充电后形成电压并保存在电容内，此电荷将保持一定时间，打开WL，通过不断扫描BL线的电压状态将感知到电磁位置点。C_BL是用来提升BL线的基础电容，以便Cs电容放电后，BL线的电压升高到‘1’电位，举例，当电容Cs中存储数据1时，电容为高电位，当读取此存储单元的数据时，先将BL线的电压设为Vcc/2，然后打开WL线，使MOS管导通，此时电容Cs对BL线放电，使BL线的电压升高到Vcc，即数据1。

电磁感应线圈基板上还包括电磁感应芯片，其作用是对感应基板上感应线圈反馈的信号(模拟信号)进行处理后以坐标的形式(数字信号)报给电子终端的CPU。

电磁点则是一个永久电磁点，当移动电磁点时将切割基板上的线圈磁力线，线圈的信号大小将会随之改变，从而通过电磁感应芯片计算到电磁点位置。

进而，上述电子终端中，所述电子三角尺模块包括：

坐标解析单元，用于根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

边绘制单元，用于根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

这里，系统坐标系是指电子三角尺系统的逻辑坐标系，将电磁点的位置信息转换为系统坐标系的顶点坐标，实现了物理坐标与系统坐标的对应，因此，利用电子终端显示屏显示出的三角尺的刻度与系统坐标系的度量是完全一致的，利用这样的电子三角尺无论是作图还是读数都可与系统的度量完全对应，学生使用这样的电磁三角尺完成的电子作业才有了被评判的基础。

实际应用中，上述电子终端可以由平板电脑、笔记本电脑、电纸书等智能终端设备实现。而其中的电子三角尺模块在实际应用中，均可由位于电子终端中的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。

本发明实施例提供的一种电子三角尺系统的工作方法，所述方法包括：

当将如上所述的电磁三角尺置于如上所述的电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

进一步的，上述工作方法中，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

更进一步的，所述根据顶点坐标绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度包括：

确定待绘制边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制边的长度，并设计刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

具体的，电子终端获取到电磁三角尺三个顶点的坐标后，可根据这三个顶点坐标计算出逻辑上的三角形模型，进而可根据系统设定确定待绘制边所对应的两个顶点，有些实施例中，为完全模仿普通三角尺设置刻度的方式，系统可以选择针对三角形的一边或两边设置刻度；然而，在另一些实施例中，为方便用户，同时节省选择待绘制边对应两顶点的计算资源，系统也可以针对三角形的每个边都设置刻度；无论怎样，针对三角形其中一条边绘制时，先要确定该边所对应的两个顶点，然后计算所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，将这个距离作为待绘制边的长度，由于顶点的坐标是对应于系统坐标系的，因此，顶点之间的距离的度量是与系统坐标系保持一致的，距离有多长，两个顶点所确定的边的边长就有多长，同时，根据系统坐标系的度量设计边上的刻度样式，接下来电子终端需要将逻辑上的三角形模型的边(两顶点所对应的边)绘制出来显示在显示屏上，在一些实施例中，直接以所述两个顶点作为端点绘制直线段，该直线段即为待绘制的逻辑上的三角形模型的边；而另一些实施例中，为了方便用户，可以先将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移一段距离(例如1厘米)后再绘制，被平移后的直线段也同样对于所述两个顶点。

优选的，由于普通三角尺的刻度常常使精确到毫米，因此，在设计电子三角尺的刻度样式时，也可以精确到毫米。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子三角尺系统，其特征在于，所述系统包括：电磁三角尺和电子终端；其中，

电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点各布置有一个电磁点；

电子终端，用于感应电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

2.一种电子三角尺系统的电磁三角尺，其特征在于，所述电磁三角尺包括一具有三角形的部件，在所述部件的每个顶点各布置有一个电磁点。

3.根据权利要求2所述的电磁三角尺，其特征在于，所述三角形包括：30度直角三角形或45度直角三角形。

4.一种电子三角尺系统的电子终端，其特征在于，所述终端包括：电磁感应线圈基板、电子三角尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁三角尺顶点的位置信息；

电子三角尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标，根据所述顶点坐标绘制所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺；其中，所述电子三角尺包括三条边及三条边所对应的长度刻度；

显示屏，用于显示所述电子三角尺模块绘制的电子三角尺。

5.根据权利要求4所述的电子终端，其特征在于，所述电磁感应线圈基板包括一网格电路，所述网格电路中的每个交叉点布置有一电磁感应单元，电磁感应单元用于感应该交叉点附近是否有电磁点。

6.根据权利要求4所述的电子终端，其特征在于，所述电子三角尺模块包括：

坐标解析单元，用于根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

边绘制单元，用于根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

7.一种电子三角尺系统的工作方法，其特征在于，所述方法包括：

当根据权利要求2或3所述的电磁三角尺置于根据权利要求4至6任一项所述的电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁三角尺顶点的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁三角尺对应于系统坐标系的电子三角尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁三角尺顶点对应于系统坐标系的顶点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度。

9.权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述根据顶点坐标绘制电子三角尺对应的边及所述边上对应的刻度包括：

确定待绘制边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制边的长度，并设计刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

10.权利要求8或9所述的工作方法，其特征在于，所述刻度样式精确到毫米。