CN109814740A - 交互式智能书画设备与交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种交互式智能书画设备与交互方法，该设备包括写字笔和书画板；所述书画板与移动终端连接，所述写字笔用于在书画板上书写或绘画；所述写字笔通过位置发射器向书画板发送位置信息；所述书画板上设有位置感应矩阵、通信模块和主控芯片，所述位置感应矩阵捕获位置发射器发送的位置信息，与位置感应矩阵自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；所述主控芯片将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块，并由通信模块发送至移动终端APP；进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储。APP按照发送过来的点阵位置数据在系统中为重建图形，从而产生我们书写的字迹或者是绘画的图形，节约资源，同时能够绘制出细腻的笔画。

Description

交互式智能书画设备与交互方法

技术领域

本发明涉及智能写字板技术领域，特别涉及一种交互式智能书画设备与交互方法。

背景技术

随着人们生活质量的提高，文化娱乐方面的需求也越来越多。对于一些书画馆，为了培养学生的兴趣爱好，提供了一些书画板给儿童进行绘画创作。但是目前的书画板采用的是传统的画板夹具，夹住白纸，让学生在白纸上作画。这种方式带来的问题是浪费纸张，特别是绘画初期，对纸张的利用没有那么有规划，经常浪费纸张。且为了更好地适应学生的绘画习惯，现有技术中也有一些磁性画板，通过磁铁吸收磁粉来绘画图案，在用磁条吸收磁粉来消除画痕。但是磁粉画无法绘制出细腻的画面，具有局限性。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种交互式智能书画设备，包括写字笔和书画板；所述书画板与移动终端连接，所述写字笔用于在书画板上书写或绘画；

所述写字笔中设有笔芯和位置发射器，所述笔芯连接位置发射器，所述笔芯在书画板上进行书写或绘画时，通过位置发射器向书画板发送位置信息；

所述书画板上设有位置感应矩阵、通信模块和主控芯片，所述位置感应矩阵用于捕获位置发射器发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；

所述主控芯片将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块，并由通信模块发送至移动终端；

所述移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储，存储后APP模块可以根据用户的选择按照时间顺序进行回放，并存储用户的评价数据。

优选的，所述通信模块采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔书写或绘画的模拟轨迹。

在上述任意一种实施例中优选的，所述写字笔的笔杆尾端设有USB数据接口，笔杆中部设有锂电池，所述锂电池用于为位置发射器提供工作电源；所述USB数据接口连接锂电池，用于为锂电池进行充电。

在上述任意一种实施例中优选的，所述书画板通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板生成的涂写轨迹数据。

本发明还提供一种交互式智能书画设备的交互方法，应用于上述任意一项中所述的交互式智能书画设备，包括以下步骤：

S1、书画板与写字笔建立通信连接；写字笔中的笔芯连接位置发射器，笔芯在书画板上进行书写或绘画时，通过位置发射器向书画板发送位置信息

S2、书画板上的位置感应矩阵用于捕获位置发射器发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；所述主控芯片将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块，并由通信模块发送至移动终端；

S3、移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储，存储后APP模块可以根据用户的选择按照时间顺序进行回放。

优选的，所述通信模块采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔书写或绘画的模拟轨迹。

在上述任意一种实施例中优选的，所述写字笔的笔杆尾端设有USB数据接口，笔杆中部设有锂电池，所述锂电池用于为位置发射器提供工作电源；所述USB数据接口连接锂电池，用于为锂电池进行充电。

在上述任意一种实施例中优选的，所述书画板通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板生成的涂写轨迹数据。

根据本发明实施例提供的一种交互式智能书画设备与交互方法，相比于现有技术至少具有以下优点：

采用写字笔与书画板相结合，通过书画板与移动终端的APP进行通信，当笔在写字板上进行书写或者是绘画时，会不断的产生X,Y标示位置坐标的模拟数据，数据通过写字板的蓝牙模块，发给服务器的APP模块进行解读。APP模块按照发送过来的点阵位置数据在系统中为重建图形，从而产生我们书写的字迹或者是绘画的图形，节约资源，同时能够绘制出细腻的笔画。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种交互式智能书画设备的写字笔的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种交互式智能书画设备的书画板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种交互式智能书画设备的交互方法的操作流程图；

图4为图3所示一个实施例的一种交互式智能书画设备的交互方法的操作流程图；

图中：1、写字笔；2、书画板；101、笔芯；102、位置发射器；103、USB数据接口；104、锂电池；201、位置感应矩阵；202、主控芯片；203、通信模块；204、开关按键；205、状态指示灯；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明实施例的一种交互式智能书画设备，包括写字笔1和书画板2；所述书画板2与移动终端连接，所述写字笔1用于在书画板2上书写或绘画；

所述写字笔1中设有笔芯101和位置发射器102，所述笔芯101连接位置发射器102，所述笔芯101在书画板2上进行书写或绘画时，通过位置发射器102向书画板2发送位置信息。

所述书画板2上设有位置感应矩阵201、通信模块203和主控芯片202，所述位置感应矩阵201用于捕获位置发射器102发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵201自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；

需要说明的是，该写字笔上的位置发射器通过内部的一个发光二极管实现，该二极管发出的光线，可以照亮书画板的位置感应矩阵，书画板的位置感应矩阵在矩阵的每个基点上设置一组光学透镜，每组光学透镜标记对应的横纵坐标(X，Y)，当该基点的光学透镜接收到光线时，传输到光感应器件(微成像器)内成像。这样，当写字笔移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像，书画板内部的一块专用图像分析芯片(可以采用DSP数字微处理芯片)会对轨迹对应的基点坐标进行顺序提取，从而生成涂写轨迹数据。

所述主控芯片202将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块203，并由通信模块203发送至移动终端；将该涂写轨迹数据通过通信模块传输至移动终端的APP上，APP通过提取该涂写轨迹数据并进行解析，即可生成模拟的涂写轨迹数据，实现书写练习或者图形的绘制。

所述移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储。进一步，当学生在书画板上书写或者绘制完成后，需要老师进行讲解时，可以通过逐步跳转显示涂写轨迹实现，对学生书写或者绘制的书画作品，进行逐步讲解。例如，对于学生的书法作品，如果学生的某一笔，书写不正确，需要改善，则逐步跳转到该笔，进行更正后保存，即可实现整个书法作品的修改。通过上述过程不仅能快速指导学生进行作品修改，还能对学生的书写笔顺或者绘制步骤进行修正。有利于学生养成良好的书写或者绘制习惯。

优选的，所述通信模块203采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板2的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板2获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔1书写或绘画的模拟轨迹。

在本发明的一个实施例中，打开设备开关后，首先通过蓝牙方式，建立写字板与安卓设备的联系。建立通讯成功后，开启数据实时传输模式，会发送设备编码信息给APP模块，开始接收写字板的点阵数据。写字笔为自充电的位置发射器(相当于我们常用的鼠标)，当笔在写字板上进行书写或者是绘画时，会不断的产生X,Y标示位置坐标的轨迹数据，数据通过写字板的蓝牙模块，发给服务器的APP模块进行解读。APP模块按照发送过来的点阵位置数据在系统中为重建图形，从而产生我们书写的字迹或者是绘画的图形。因为字体与绘画图形为位置重建，所以，系统可以根据需要将重建的过程进行回放，从而让我们可以对这个进程进行评价与加密使用。

所述写字笔1的笔杆尾端设有USB数据接口103，笔杆中部设有锂电池104，所述锂电池104用于为位置发射器102提供工作电源；所述USB数据接口103连接锂电池104，用于为锂电池104进行充电。与写字笔对应的是，书画板2上也对应设有USB数据接口103和锂电池104；其中，书画板上的锂电池104用于为书画板提供工作电源。

并在本发明的另一个实施例中，所述书画板2通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板2生成的涂写轨迹数据。其中，显示屏为触摸显示屏，通过选择绘制线条的颜色或者粗细，实现绘制线条的切换。

进一步，书画板上还设有开关按键204和状态指示灯205，状态指示灯205用于指示书画板的工作状态，开关按键204开启后，当书画板与移动终端建立蓝牙连接后，指示灯为绿灯，如果蓝牙通信未连接成功，则显示红灯。

本发明还提供一种交互式智能书画设备的交互方法，应用于上述任意一项中所述的交互式智能书画设备，包括以下步骤：

S1、书画板2与写字笔1建立通信连接；写字笔1中的笔芯101连接位置发射器102，笔芯101在书画板2上进行书写或绘画时，通过位置发射器102向书画板2发送位置信息

S2、书画板2上的位置感应矩阵201用于捕获位置发射器102发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵201自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；所述主控芯片202将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块203，并由通信模块203发送至移动终端；

S3、移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储。

优选的，所述通信模块203采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板2的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板2获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔1书写或绘画的模拟轨迹。

打开设备开关后，首先通过蓝牙方式，建立写字板与安卓设备的联系。建立通讯成功后，开启数据实时传输模式，会发送设备编码信息给APP模块，开始接收写字板的点阵数据。写字笔为自充电的位置发射器(相当于我们常用的鼠标)，当笔在写字板上进行书写或者是绘画时，会不断的产生X,Y标示位置坐标的轨迹数据，数据通过写字板的蓝牙模块，发给服务器的APP模块进行解读。APP模块按照发送过来的点阵位置数据在系统中为重建图形，从而产生我们书写的字迹或者是绘画的图形。因为字体与绘画图形为位置重建，所以，系统可以根据需要将重建的过程进行回放，从而让我们可以对这个进程进行评价与加密使用。

在本发明的一个实施例中，所述写字笔1的笔杆尾端设有USB数据接口103，笔杆中部设有锂电池104，所述锂电池104用于为位置发射器102提供工作电源；所述USB数据接口103连接锂电池104，用于为锂电池104进行充电。

所述书画板2通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板2生成的涂写轨迹数据。其中，显示屏为触摸显示屏，通过选择绘制线条的颜色或者粗细，实现绘制线条的切换。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种交互式智能书画设备，包括写字笔、书画板和移动终端；所述书画板与移动终端连接，其特征在于，所述写字笔用于在书画板上书写或绘画；

所述写字笔中设有笔芯和位置发射器，所述笔芯连接位置发射器，所述笔芯在书画板上进行书写或绘画时，通过位置发射器向书画板发送位置信息；

所述书画板上设有位置感应矩阵、通信模块和主控芯片，所述位置感应矩阵用于捕获位置发射器发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；

所述主控芯片将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块，并由通信模块发送至移动终端；

所述移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储，存储后APP模块可以根据用户的选择按照时间顺序进行回放，并存储用户的评价数据。

2.根据权利要求1所述的交互式智能书画设备，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔书写或绘画的模拟轨迹。

3.根据权利要求1所述的交互式智能书画设备，其特征在于，所述写字笔的笔杆尾端设有USB数据接口，笔杆中部设有锂电池，所述锂电池用于为位置发射器提供工作电源；所述USB数据接口连接锂电池，用于为锂电池进行充电。

4.根据权利要求1所述的交互式智能书画设备，其特征在于，所述书画板通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板生成的涂写轨迹数据。

5.一种交互式智能书画设备的交互方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-4中任意一项中所述的交互式智能书画设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、书画板与写字笔建立通信连接；写字笔中的笔芯连接位置发射器，笔芯在书画板上进行书写或绘画时，通过位置发射器向书画板发送位置信息；

S2、书画板上的位置感应矩阵用于捕获位置发射器发送的位置信息，并将实时捕获的位置信息，与位置感应矩阵自身的坐标相结合，生成涂写轨迹数据；所述主控芯片将接收到的涂写轨迹数据，发送至通信模块，并由通信模块发送至移动终端；

S3、移动终端上设有相应的APP模块，所述APP模块用于将接收到的涂写轨迹数据，进行实时显示；并根据接收到的涂写轨迹数据的先后时间顺序进行存储，存储后APP模块可以根据用户的选择按照时间顺序进行回放。

6.根据权利要求5所述的交互式智能书画设备的交互方法，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙通信，包括移动终端与书画板的蓝牙传输器建立蓝牙传输通道，建立所述蓝牙传输通道包括如下步骤：

步骤a1，移动终端打开搜索蓝牙设备与蓝牙传输器建立连接蓝牙配对并连接；

步骤a2，所述书画板获取移动终端的设备编码，并开启数据实时传输模式，将实时生成的涂写轨迹数据，发送至移动终端；

步骤a3，移动终端将接收到的涂写轨迹数据进行解析，提取点阵位置数据，根据提取的点阵位置数据重建图形，生成写字笔书写或绘画的模拟轨迹。

7.根据权利要求5所述的交互式智能书画设备的交互方法，其特征在于，所述写字笔的笔杆尾端设有USB数据接口，笔杆中部设有锂电池，所述锂电池用于为位置发射器提供工作电源；所述USB数据接口连接锂电池，用于为锂电池进行充电。

8.根据权利要求5所述的交互式智能书画设备的交互方法，其特征在于，所述书画板通过排线连接显示屏，所述显示屏用于显示书画板生成的涂写轨迹数据。