CN108595030A - 一种智能识别笔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能识别笔，包括：笔杆和笔芯；压感装置，具有导电橡胶和电路板；电路板具有相分离的第一线圈和第二线圈；导电橡胶的第一端面与笔芯的尾端相接触；在没有外力作用时，导电橡胶与第一线圈和第二线圈之间存在间隙；在智能识别笔书写时，导电橡胶发生变形，导通第一线圈和第二线圈；数据处理装置，包括主芯片和译码芯片；主芯片根据第一线圈与第二线圈之间的电势差生成压力数据，并输出图像采集控制信号；镜头模组，具有图像传感器和镜片；图像传感器接收图像采集控制信号，生成编码图像数据；主芯片根据编码图像数据，提取编码信息；译码芯片对编码信息进行译码，生成位置信息；主芯片根据压力数据和位置信息生成笔迹信息。

Description

一种智能识别笔

技术领域

本发明涉及笔迹识别技术领域，尤其涉及一种智能识别笔。

背景技术

随着信息技术的发展，人们越来越多地用电脑和智能手机等设备进行信息录入，电脑和智能手机更便于人们共享、传输、检索和保存信息。但是，在签字认证、外出办公、开会记录等应用场景中，人们更倾向于选择纸笔书写，纸笔书写仍然占据统治地位。

而智能识别笔既能够像传统笔一样在纸上书写，又能够对书写笔迹进行采集识别，录入电脑和智能手机等设备，广泛受到人们的青睐。

智能识别笔对书写笔迹的识别多会涉及到对书写压力进行检测，进而根据压力的大小来还原书写笔迹的粗细。但是目前的智能笔往往不能够精准地检测书写压力，因此也不能够精准地还原书写笔迹。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能识别笔，能够实现对书写压力的精准检测，从而实现对书写笔迹精准地还原。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能识别笔，包括：笔杆，为空腔结构；所述笔杆的底端设有开口；

笔芯，所述笔芯的笔尖从所述开口伸出；

压感装置，容置于所述笔杆内，具有导电橡胶和电路板；

所述电路板具有相分离的第一线圈和第二线圈；

所述导电橡胶的第一端面与所述笔芯的尾端相接触，所述第一端面的对端端面位于所述第一线圈和第二线圈的上方；在没有外力作用时，所述导电橡胶与所述第一线圈和第二线圈之间存在间隙；在所述智能识别笔书写时，所述导电橡胶受到所述笔芯施加的外力，发生变形，所述导电橡胶与所述第一线圈和所述第二线圈相接触，导通所述第一线圈和所述第二线圈，且改变所述第一线圈与所述第二线圈之间的电势差；其中所述导电橡胶的电阻与所述外力的大小呈负相关；

数据处理装置，容置于所述笔杆内，包括主芯片和译码芯片；

所述主芯片与所述第一线圈和第二线圈相连接，根据所述第一线圈与第二线圈之间的电势差进行计算处理，生成与所述电势差相对应的压力数据，并根据所述压力数据，输出图像采集控制信号；

所述译码芯片与所述主芯片电连接；

镜头模组，容置于所述笔杆内，具有图像传感器和镜片；

所述镜片与所述图像传感器同光轴设置，对所述智能识别笔下方的编码图案的反射光进行聚焦；

所述图像传感器与所述主芯片电连接，接收所述主芯片输出的图像采集控制信号，感应透过所述镜片的反射光，生成编码图像数据，并发送给所述主芯片；

所述主芯片根据所述编码图像数据，提取编码信息；

所述数据处理装置的译码芯片对所述编码信息进行译码，生成位置信息，并发送给所述主芯片；所述主芯片根据所述压力数据和所述位置信息生成笔迹信息。

优选的，所述智能识别笔还包括：

滤光片，设置于所述镜片的前方，在所述反射光进入所述镜片之前，对所述反射光进行过滤。

优选的，所述智能识别笔还包括：

通信装置，与所述主芯片电连接，接收所述主芯片生成的所述笔迹信息，将所述笔迹信息发送给外部设备。

优选的，所述智能识别笔还包括：

柔性印刷电路板FPC，连接所述主芯片和通信装置。

优选的，所述智能识别笔还包括：

电源，容置于所述笔杆内，与所述压感装置、数据处理装置和图像传感器电连接，为所述压感装置、数据处理装置和图像传感器供电。

本发明实施例提供的智能识别笔，能够实现对书写压力的精准检测，从而实现对书写笔迹精准地还原。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能识别笔的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的压感装置的电路板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的压感装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的智能识别笔的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的智能识别笔包括：笔杆1、笔芯(图中未示出)、压感装置2、数据处理装置3和镜头模组4。

笔杆1为空腔结构，在笔杆1的底端设有开口11，笔芯从开口11中伸出，压感装置2、数据处理装置3和镜头模组4均容置于笔杆1内。

压感装置2具有电路板和导电橡胶，本发明实施例提供了压感装置的电路板的结构示意图，如图2所示，以及压感装置的结构示意图，如图3所示。

电路板100的正面具有第一线圈21和第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22是相分离的，具体可以如图2中所示呈呈螺纹型间隔绕行分布，也可以呈S型间隔绕行分布，或者呈其他的方式分布。

导电橡胶200的第一端面与笔芯的尾端相接触，导电橡胶200的第一端面的对端端面位于第一线圈21和第二线圈22的上方。

在没有外力作用时，导电橡胶200与第一线圈21和第二线圈22之间存在间隙，是相分离的。在具体的实施例中，导电橡胶200是搭接在电路板100的补强结构23上的，其中补强结构23设置在第一线圈21和第二线圈22的周围，补强结构23的厚度高于第一线圈21和第二线圈22的厚度，因此，在没有外力作用时，导电橡胶200与第一线圈21和第二线圈22之间存在间隙，不相接。

在智能笔进行书写时，笔芯与书写面相接触，会感应到书写面对其施加的压力(书写压力)，由于笔芯的尾端与导电橡胶200的第一端面相接触，笔芯挤压导电橡胶200，此压力通过笔芯传递至导电橡胶200，导电橡胶200在受到压力作用时，会发生变形，与第一线圈21和第二线圈22相接触，导通第一线圈21和第二线圈22，从而改变第一线圈21和第二线圈22之间的电势差。其中，导电橡胶200的电阻与导电橡胶200受到的外力的大小呈负相关，即与书写压力的大小呈负相关。

数据处理装置3具有主芯片和译码芯片(图中未示出)。主芯片与压感装置2的第一线圈和第二线圈电连接，能够对第一线圈与第二线圈之间的电势差进行计算处理，生成与电势差相对应的压力数据。

其中，压力数据能够表明压力的大小，并且压力数据具有与感应压力的时间点对应的时间数据，时间数据记录了书写时间。时间数据的统计既可以是绝对时间，例如2018年3月12日13:48:05，也可以是相对时间，例如以数据处理装置接通电源的时间或本次启动笔迹记录的时间为起点时间，记录当前书写时间相对于起点时间的相对时间，如1:04:10。

主芯片根据压力数据，判断压力是否超过设定阈值，在检测到压力超过设定阈值时，表明笔芯与书写面产生了接触，则主芯片输出图像采集控制信号。

镜头模组4具有图像传感器和镜片(图中未示出)，镜片与图像传感器同光轴设置，将被拍摄物的反射光聚焦在图像传感器上。

其中，被拍摄物在本发明中具体是智能识别笔下方的书写面上的编码图案。编码图案是指经过编码的设定图案，每个编码图案都可以代表一个特殊的物理坐标。在一个具体的例子中，书面上印刷有很多细小的点，由若干个点，例如36个，组成一个设定图案。这些点可以位于虚拟坐标原点的上下左右四个偏离位置上，一个设定图案中的36点就可以有4的36次方种排列方式，对设定图案中的点进行编码，就可以得到编码图案，每个编码图案都可以代表一个特殊的物理坐标。

图像传感器与主芯片电连接，接收主芯片输出图像采集控制信号，开始对笔芯经过的编码图案进行图像采集，即感应透过镜片的编码图案的反射光，根据反射光生成编码图像数据。其中，编码图像数据包括采集图像的时间点对应的时间数据，时间数据记录了笔芯经过编码图案的时间，即书写时间。一个时间数据(书写时间)同时对应有压力数据和编码图像数据。

图像传感器可以采用互补金属氧化物半导体(Compl ementary Metal OxideSemiconductor,CMOS)或半导体元件(Charge-coupled Device,CCD)等传感器。

在具体的实施例中，镜头模组4还具有镜头座和补光灯(图中未示出)。镜片、图像传感器、补光灯均固定安装在镜头座内。补光灯是用来对编码图案进行补光照射的，以获得编码图案的清晰的图像，可以为发光二极体(Light Emitting Diode,LED)等。

在优选的实施例中，智能识别笔还包括滤光片5，设置在镜头模组4的镜片的前方(靠近被拍摄物的方向)，被拍摄物的反射光，即编码图案的反射光在进入镜片之前，还先经过滤光片5的过滤。滤过片不仅能够对反射光进行过滤，去除杂光，还可以防尘。

图像传感器将编码图像数据发送给主芯片，主芯片对编码图像数据进行处理，从编码图像数据中提取出编码图案的编码信息。

在一个具体的实施例中，数据处理装置3还可以包括串并转换接口芯片(图中未示出)，图像传感器将编码图像数据发送给主芯片可以具体是：图像传感器将编码图像数据串行输出给串并转换接口芯片，串并转换接口芯片将串行的编码图像数据转换为并行的编码图像数据，并发送给主芯片。

数据处理装置3的译码芯片与主芯片电连接，接收主芯片发送的编码信息，对编码信息进行译码，得到位置信息，并将位置信息返回给主芯片。其中，位置信息具有与编码图像数据相对应的时间数据。一个时间数据(书写时间)同时对应有压力数据和位置信息。

主芯片按照压力数据的时间数据和位置信息的时间数据，对压力数据和位置信息进行数据拟合处理，生成笔迹信息。

数据处理装置3还可以包括电源模块(图中未示出)，与主芯片、译码芯片和串并转换接口芯片电连接，为主芯片、译码芯片和串并转换接口芯片供电。

智能识别笔还包括通信装置6，通信装置6可以通过柔性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit Board,FPC)7与数据处理装置3相连接，是用于有线或无线通信的装置，具体可以包括USB接口、蓝牙芯片、无线局域网(Wireless Fidelity,WiFi)芯片、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver，UART)等部件。

主芯片将笔迹信息通过通信装置6发送给外部设备，例如手机、平板电脑、计算机等。进一步的，外部设备可以解析笔迹信息，按照时间顺序将位置信息生成笔芯的运动轨迹图像，即实现对书写笔迹的电子化记录。而解析笔迹信息得到的压力数据可以还原书写笔迹的粗细、提笔、顿笔等，使得还原得到的书写笔迹与实际书写笔迹更加相符。

在优选的实施例中，数据处理装置3还包括存储芯片(图中未示出)，存储芯片与主芯片电连接，用于存储笔迹信息。主芯片可以将笔迹信息通过通信装置6实时发送给外部设备，也可以先存储到存储芯片内，以定时触发或人工触发的方式，主芯片将存储芯片中的笔迹信息读出，并通过通信装置6发送给外部设备。

另外，智能识别笔还包括电源8，电源8容置于笔杆1内，可以为锂电池等，与压感装置2、数据处理装置3、镜头模组4的图像传感器和通信装置6电连接，为压感装置2、数据处理装置3、图像传感器和通信装置6供电。

智能识别笔还可以包括状态显示灯9，与电源8电连接，包括导光柱和发光体，其中发光体可以是发光二极体(Light Emitting Diode,LED)等，用于显示电源8是否处于供电状态，即智能识别笔是否正在工作。其中，发光体可以设置在笔杆内，而导光柱的一端设置在发光体的上方，另一端设置在笔杆1的壳体上，能够被用户观察到，导光柱对发光体发射的光起到聚光和透光的作用。

本发明实施例提供的智能识别笔，能够实现对书写压力的精准检测，从而实现对书写笔迹精准地还原。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能识别笔，其特征在于，所述智能识别笔包括：

笔杆，为空腔结构；所述笔杆的底端设有开口；

笔芯，所述笔芯的笔尖从所述开口伸出；

压感装置，容置于所述笔杆内，具有导电橡胶和电路板；

所述电路板具有相分离的第一线圈和第二线圈；

所述导电橡胶的第一端面与所述笔芯的尾端相接触，所述第一端面的对端端面位于所述第一线圈和第二线圈的上方；在没有外力作用时，所述导电橡胶与所述第一线圈和第二线圈之间存在间隙；在所述智能识别笔书写时，所述导电橡胶受到所述笔芯施加的外力，发生变形，所述导电橡胶与所述第一线圈和所述第二线圈相接触，导通所述第一线圈和所述第二线圈，且改变所述第一线圈与所述第二线圈之间的电势差；其中所述导电橡胶的电阻与所述外力的大小呈负相关；

数据处理装置，容置于所述笔杆内，包括主芯片和译码芯片；

所述主芯片与所述第一线圈和第二线圈相连接，根据所述第一线圈与第二线圈之间的电势差进行计算处理，生成与所述电势差相对应的压力数据，并根据所述压力数据，输出图像采集控制信号；

所述译码芯片与所述主芯片电连接；

镜头模组，容置于所述笔杆内，具有图像传感器和镜片；

所述镜片与所述图像传感器同光轴设置，对所述智能识别笔下方的编码图案的反射光进行聚焦；

所述图像传感器与所述主芯片电连接，接收所述主芯片输出的图像采集控制信号，感应透过所述镜片的反射光，生成编码图像数据，并发送给所述主芯片；

所述主芯片根据所述编码图像数据，提取编码信息；

所述数据处理装置的译码芯片对所述编码信息进行译码，生成位置信息，并发送给所述主芯片；所述主芯片根据所述压力数据和所述位置信息生成笔迹信息。

2.根据权利要求1所述的智能识别笔，其特征在于，所述智能识别笔还包括：

滤光片，设置于所述镜片的前方，在所述反射光进入所述镜片之前，对所述反射光进行过滤。

3.根据权利要求1所述的智能识别笔，其特征在于，所述智能识别笔还包括：

通信装置，与所述主芯片电连接，接收所述主芯片生成的所述笔迹信息，将所述笔迹信息发送给外部设备。

4.根据权利要求1所述的智能识别笔，其特征在于，所述智能识别笔还包括：

柔性印刷电路板FPC，连接所述主芯片和通信装置。

5.根据权利要求1所述的智能识别笔，其特征在于，所述智能识别笔还包括：

电源，容置于所述笔杆内，与所述压感装置、数据处理装置和图像传感器电连接，为所述压感装置、数据处理装置和图像传感器供电。