CN110328989A - 一种手写字体黑板用写字机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手写字体黑板用写字机，包括X轴步进电机、Y轴导轨、X轴导轨、Y轴步进电机、笔架、惰轮座和2个安装垫，2个所述安装垫分别置于黑板顶部的两端，且安装垫上方设有X轴导轨，所述X轴导轨靠近黑板书写面的一侧设有Y轴导轨，所述Y轴导轨上固定有滑座，且Y轴步进电机下方的Y轴导轨上滑动设置有笔架。本发明通过安装有X轴步进电机、Y轴导轨、X轴导轨、Y轴步进电机、笔架、惰轮座和个安装垫，能有效使得粉笔在黑板上进行自动书写，代替传统人工书写操作，节约课堂书写时间，减轻教师的书写工作，能有效带动粉笔自动抬笔，对粉笔消耗量进行自动补偿，提高书写字体的标准度，减少字体错误，便于教师课堂教学，提高教学质量。

Description

一种手写字体黑板用写字机

技术领域

本发明涉及教学工具领域，具体的涉及一种手写字体黑板用写字机。

背景技术

目前，黑板是学校日常教学中最主要的教学工具之一，主要通过人工书写的方式进行教学书写或绘画，从而将资料以及教学内容教给学生进行学习，但人工书写常常会受到空间及时间等因素的影响，因此随着科技的不断进步，越来越多的学校开始使用投影仪来辅助黑板进行教学，但是因投影仪在关机后就无法显示教学内容了，所以日常教学中黑板仍是主要的文字以及图形教学工具。

现有的黑板必须要书写者在黑板前来回走动并上下抬笔进行书写，当需要书写大量文字时还需要提前花费时间进行书写，书写效率较慢，便捷性不佳，而且纯手工书写大面积文字时，易因长时间书写造成文字歪斜或字体错误的现象，也会出现因书写者落笔力度不均造成字体不清晰的现象，同时对于机械制图课程以及美术课程中相对复杂的图形，普通教师无法很好地对其进行绘制，进而易影响教学进程，降低教学质量。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种手写字体黑板用写字机，能有效使得粉笔在黑板上进行自动书写，代替传统人工书写操作，节约课堂书写时间，减轻教师的书写工作，能有效带动粉笔自动抬笔，对粉笔消耗量进行自动补偿，提高书写字体的标准度，减少字体错误，便于教师课堂教学，提高教学质量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种手写字体黑板用写字机，包括X轴步进电机、Y轴导轨、X轴导轨、Y轴步进电机、笔架、惰轮座和2个安装垫，2个所述安装垫分别置于黑板顶部的两端，且安装垫上方设有X轴导轨，X轴导轨两端的底部均与2个安装垫固定连接，所述X轴导轨靠近黑板书写面的一侧设有Y轴导轨，Y轴导轨和X轴导轨相互垂直设置，且Y轴导轨、X轴导轨和安装垫的横截面均为4条边中央均设有“T”型槽的正方形，Y轴导轨和X轴导轨的4条边中央“T”型槽分别为第一轨道和第二轨道，所述Y轴导轨和X轴导轨的一端均通过固定板分别固定有Y轴步进电机和X轴步进电机，Y轴步进电机和X轴步进电机均通过固定螺栓与固定板锁紧固定，且Y轴步进电机和X轴步进电机的输出端均贯穿固定板并连接有同步轮，所述Y轴导轨和X轴导轨的另一端均固定有惰轮座，惰轮座包括第一固定端、皮带惰轮和第一固定孔，且第一固定端设为子弹头状扁板，扁板上设有凹槽，所述第一固定端的凹槽端皆均匀设有第一固定孔，第一固定端的凹槽端的第一固定孔内部均通过穿插的固定螺栓与Y轴导轨和X轴导轨固定连接，且第一固定端的弹头端均固定有皮带惰轮，所述同步轮下方的Y轴导轨上固定有滑座，且Y轴步进电机下方的Y轴导轨上滑动设置有笔架，笔架包括相互垂直设置的第二固定端和移动端，所述滑座和移动端一侧的4个角位置处均固定有行走轮，且滑座通过4个行走轮与X轴导轨上下2个第二轨道滑动连接，移动端通过4个行走轮与左右2个第一轨道滑动连接，相邻2个所述同步轮和皮带惰轮之间均套设有同步皮带，且同步皮带内侧均与同一导轨上的4个行走轮抵触连接，所述第二固定端远离移动端一侧的两端均连接有固定凸耳，固定凸耳的中央均设有粉笔固定孔，且固定凸耳之间的第二固定端中央穿插固定有舵机，舵机的输出端延伸至2个固定凸耳之间并固定有软质拨笔舌，所述移动端靠近第二固定端的一端设有2个第二固定孔。

具体地，所述笔架上设有控制箱，控制箱置于第二固定端一侧移动端的顶部并通过穿插在第二固定孔中的固定螺栓与笔架固定连接，且控制箱内部固定有单片机和无线收发模块，无线收发模块与单片机电性连接，所述单片机为具有定时器功能的单片机。

具体地，所述X轴步进电机、Y轴步进电机和舵机均与控制箱内部的单片机电连接。

具体地，所述X轴导轨的总长与黑板的长度相等，且Y轴导轨的总长与黑板的宽度相等。

具体地，所述Y轴导轨、X轴导轨和安装垫的横截面面积相等，且Y轴导轨、X轴导轨和安装垫横截面的中心点位置处均设有通孔。

具体地，所述软质拨笔舌设为水滴状结构，且软质拨笔舌的拨动端与固定凸耳相互平行时，2个粉笔固定孔的中心轴线竖向贯穿软质拨笔舌的拨动端。

3.有益效果

(1)本发明通过安装有X轴步进电机、Y轴导轨、X轴导轨、Y轴步进电机、笔架、惰轮座和个安装垫，有通过X轴步进电机和Y轴步进电机转动带动同步皮带推动Y轴导轨和X轴导轨上的行走轮移动，使得笔架在黑板的书写面上下左右移动，从而通过笔架上固定的粉笔在黑板上进行自动书写，有效代替传统人工书写操作，节约课堂书写时间，便于教师进行日常教学，同时装置整体结构简单，便于装配和维护，成本较低，实用性好。

(2)本发明通过在笔架上安装有舵机、软质拨笔舌和粉笔固定孔，能有效通过舵机转动带动软质拨笔舌转动，使得软质拨笔舌的拨动端抵触在粉笔上，有效对粉笔进行上下拉动，进而实现粉笔在黑板书写面上的抬笔和落笔，便于粉笔与黑板的接触分离，从而使得装置带动粉笔在黑板上进行自动书写。

(3)本发明通过在笔架上设置有控制箱，并在控制箱内部固定有单片机和无线收发模块，有效通过无线收发模块接受计算机或手机发送的经转换程序转换成矢量后再生成G代码的文字以及图形信号，并通过单片机进行识别后将G代码转化成电机转动的脉冲信号驱动X轴步进电机、Y轴步进电机和舵机进行工作，从而实现定点书写，完成不同文字和图形的远程书写和绘画，有效减轻教师的书写工作，同时教师可在课间提前控制装置进行远程书写，不仅节省了书写时间，还能有效便于教师远程教学，提升教学多样化。

(4)本发明通过采用具有定时器功能的单片机，能有效确定每一笔笔画的落笔时间，使得每一笔笔画写完后，控制舵机反转，带动粉笔自动抬笔，从而确定书写过程中每一笔的下笔书写力度和书写量，提高书写字体的标准度，减少字体错误，能有效绘制较难的图形，便于课堂教学，提高教学质量，同时舵机在每一次抬笔落笔的过程中，能有效根据单片机中定时器反馈的书写时间信号，使得单片机控制舵机调整旋转量，进而控制软质拨笔舌拨动粉笔的进给量，对粉笔消耗量进行补偿，有效保证了黑板上的每一笔都清晰可见，便于教师进行日常教学。

综上，本发明所涉及的一种手写字体黑板用写字机，能有效使得粉笔在黑板上进行自动书写，代替传统人工书写操作，节约课堂书写时间，能有效远程操控，定点书写大面积文字和复杂图形，减轻教师的书写工作，还能有效便于教师远程教学，提升教学多样化，能有效带动粉笔自动抬笔，对粉笔消耗量进行自动补偿，从而确定书写过程中每一笔的下笔书写力度和书写量，提高书写字体的标准度，减少字体错误，便于教师课堂教学，提高教学质量。

附图说明

图1为本发明的写字机与黑板装配结构示意图；

图2为本发明的写字机结构示意图；

图3为本发明的写字机与黑板装配正视结构示意图；

图4为本发明的写字机与黑板装配后视结构示意图；

图5为本发明的Y轴导轨局部放大结构示意图；

图6为本发明的X轴导轨局部放大结构示意图；

图7为本发明的安装垫结构示意图；

图8为本发明的惰轮座结构示意图；

图9为本发明的笔架结构示意图。

附图标记：1、X轴步进电机；2、黑板；3、Y轴导轨；4、X轴导轨；5、Y轴步进电机；6、笔架；7、惰轮座；8、滑座；9、同步轮；10、安装垫；11、固定板；12、行走轮；13、第一轨道；14、第二轨道；15、第一固定端；16、皮带惰轮；17、第一固定孔；18、固定凸耳；19、舵机；20、软质拨笔舌；21、粉笔固定孔；22、第二固定端；23、移动端；24、第二固定孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-9，本发明提供的一种实施例：一种手写字体黑板用写字机，包括X轴步进电机1、Y轴导轨3、X轴导轨4、Y轴步进电机5、笔架6、惰轮座7和2个安装垫10，2个安装垫10分别置于黑板2顶部的两端，且安装垫10上方设有X轴导轨4，X轴导轨4两端的底部均与2个安装垫10固定连接，X轴导轨4靠近黑板2书写面的一侧设有Y轴导轨3，Y轴导轨3和X轴导轨4相互垂直设置，且Y轴导轨3、X轴导轨4和安装垫10的横截面均为4条边中央均设有“T”型槽的正方形，Y轴导轨3和X轴导轨4的4条边中央“T”型槽分别为第一轨道13和第二轨道14，Y轴导轨3和X轴导轨4的一端均通过固定板11分别固定有Y轴步进电机5和X轴步进电机1，Y轴步进电机5和X轴步进电机1均通过固定螺栓与固定板11锁紧固定，且Y轴步进电机5和X轴步进电机1的输出端均贯穿固定板11并连接有同步轮9，Y轴导轨3和X轴导轨4的另一端均固定有惰轮座7，惰轮座7包括第一固定端15、皮带惰轮16和第一固定孔17，且第一固定端15设为子弹头状扁板，扁板上设有凹槽，第一固定端15的凹槽端皆均匀设有第一固定孔17，第一固定端15的凹槽端的第一固定孔17内部均通过穿插的固定螺栓与Y轴导轨3和X轴导轨4固定连接，且第一固定端15的弹头端均固定有皮带惰轮16，同步轮9下方的Y轴导轨3上固定有滑座8，且Y轴步进电机5下方的Y轴导轨3上滑动设置有笔架6，笔架6包括相互垂直设置的第二固定端22和移动端23，滑座8和移动端23一侧的4个角位置处均固定有行走轮12，且滑座8通过4个行走轮12与X轴导轨4上下2个第二轨道14滑动连接，移动端23通过4个行走轮12与左右2个第一轨道13滑动连接，X轴导轨4的总长与黑板2的长度相等，且Y轴导轨3的总长与黑板2的宽度相等，便于根据实际黑板2的尺寸对X轴导轨4和Y轴导轨3的长度进行改变，便于在黑板2上装配合适尺寸的导轨，便于装置的使用，Y轴导轨3、X轴导轨4和安装垫10的横截面面积相等，且Y轴导轨3、X轴导轨4和安装垫10横截面的中心点位置处均设有通孔，便于Y轴导轨3和X轴导轨4装配使用时，通过横截面中央通孔外接连接杆对多个Y轴导轨3和X轴导轨4进行组合拼装，从而有效调整Y轴导轨3和X轴导轨4的长度来满足黑板2的尺寸需求，进而增加装置的适用性，相邻2个同步轮9和皮带惰轮16之间均套设有同步皮带，且同步皮带内侧均与同一导轨上的4个行走轮12抵触连接，第二固定端22远离移动端23一侧的两端均连接有固定凸耳18，固定凸耳18的中央均设有粉笔固定孔21，且固定凸耳18之间的第二固定端22中央穿插固定有舵机19，舵机19的输出端延伸至2个固定凸耳18之间并固定有软质拨笔舌20，软质拨笔舌20设为水滴状结构，且软质拨笔舌20的拨动端与固定凸耳18相互平行时，2个粉笔固定孔21的中心轴线竖向贯穿软质拨笔舌20的拨动端，便于粉笔固定在2个凸耳18之间的固定孔21后，通过舵机19转动带动软质拨笔舌20转动时，能有效使得软质拨笔舌20的拨动端抵触在粉笔上，有效对粉笔进行上下拉动，进而实现粉笔在黑板2书写面上的抬笔和落笔，便于装置的使用，移动端23靠近第二固定端22的一端设有2个第二固定孔24，笔架6上设有控制箱，控制箱置于第二固定端22一侧移动端23的顶部并通过穿插在第二固定孔24中的固定螺栓与笔架6固定连接，且控制箱内部固定有单片机和无线收发模块，无线收发模块与单片机电性连接，单片机为具有定时器功能的单片机，便于通过无线收发模块接收计算机或手机发送的G代码文件，使得无线收发模块接收的信号传输给单片机进行识别后，使得单片机控制相应的电机进行工作驱动装置工作，进而在黑板2上进行书写绘画，有效代替人工书写，节约书写时间，X轴步进电机1、Y轴步进电机5和舵机19均与控制箱内部的单片机电连接，便于通过单片机控制X轴步进电机1、Y轴步进电机5和舵机19通电断电，便于X轴步进电机1、Y轴步进电机5和舵机19的通电使用，从而有效控制装置移动并在黑板上进行书写绘画。

工作原理：使用前，根据黑板2的尺寸需求装配相应尺寸的Y轴导轨3和X轴导轨4，再将其它各部件依次进行装配后，接通外接电源，将粉笔提前插入笔架6中的固定孔21中，调试装置使得笔架6位于黑板2的左上方或右上方，并设定该点为初始坐标点，使用时，可将需要进行教学的文字或图形内容输入计算机中，通过计算机中的代码转换程序将文字以及图形转换成包含坐标信息的方向信息的矢量，再通过计算机将矢量转换并生成为G代码，通过计算机或手机将生成的G代码发送给控制箱内部的无线收发模块，通过无线收发模块接收G代码信号后传输给单片机进行识别，使得单片机将G代码转化成电机转动的脉冲信号控制X轴步进电机1、Y轴步进电机5和舵机19进行工作，驱动X轴步进电机1和Y轴步进电机5及其输出轴上的同步轮9转动，进而带动同步皮带推动Y轴导轨3和X轴导轨4上的行走轮12移动，使得笔架6在黑板2的书写面上下左右移动，当移动到相应位置后，舵机19正转带动软质拨笔舌20转动，拨动粉笔实现落笔和抬笔，落笔后舵机19停止，粉笔在软质拨笔舌20的抵触力作用下贴合在黑板2的书写面上，此时装置持续移动，带动粉笔在黑板2的书写面上进行书写绘画，单片机中的定时器能有效确定每一笔笔画的落笔时间，从而使得每一笔笔画写完后，控制舵机19反转，带动粉笔抬笔，直至所有G代码数据完全书写完毕，有效便于教学过程中，老师在课间远程控制装置在黑板2上进行书写，代替传统人工书写操作，节约课堂书写时间，而且全自动书写能有效确定每一笔下笔书写量，书写字体标准，能有效减少字体错误，并能有效绘制较难的图形，提高教学质量，同时能有效便于教师远程教学，提升教学多样化，而舵机19在每一次抬笔落笔的过程中，能有效根据单片机中定时器反馈的书写时间信号，使得单片机控制舵机19调整旋转量，进而控制软质拨笔舌20拨动粉笔的进给量，对粉笔消耗量进行补偿，有效保证了黑板2上的每一笔都清晰可见，便于教师进行日常教学。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种手写字体黑板用写字机，包括X轴步进电机(1)、Y轴导轨(3)、X轴导轨(4)、Y轴步进电机(5)、笔架(6)、惰轮座(7)和2个安装垫(10)，其特征在于：2个所述安装垫(10)分别置于黑板(2)顶部的两端，且安装垫(10)上方设有X轴导轨(4)，X轴导轨(4)两端的底部均与2个安装垫(10)固定连接，所述X轴导轨(4)靠近黑板(2)书写面的一侧设有Y轴导轨(3)，Y轴导轨(3)和X轴导轨(4)相互垂直设置，且Y轴导轨(3)、X轴导轨(4)和安装垫(10)的横截面均为4条边中央均设有“T”型槽的正方形，Y轴导轨(3)和X轴导轨(4)的4条边中央“T”型槽分别为第一轨道(13)和第二轨道(14)，所述Y轴导轨(3)和X轴导轨(4)的一端均通过固定板(11)分别固定有Y轴步进电机(5)和X轴步进电机(1)，Y轴步进电机(5)和X轴步进电机(1)均通过固定螺栓与固定板(11)锁紧固定，且Y轴步进电机(5)和X轴步进电机(1)的输出端均贯穿固定板(11)并连接有同步轮(9)，所述Y轴导轨(3)和X轴导轨(4)的另一端均固定有惰轮座(7)，惰轮座(7)包括第一固定端(15)、皮带惰轮(16)和第一固定孔(17)，且第一固定端(15)设为子弹头状扁板，扁板上设有凹槽，所述第一固定端(15)的凹槽端皆均匀设有第一固定孔(17)，第一固定端(15)的凹槽端的第一固定孔(17)内部均通过穿插的固定螺栓与Y轴导轨(3)和X轴导轨(4)固定连接，且第一固定端(15)的弹头端均固定有皮带惰轮(16)，所述同步轮(9)下方的Y轴导轨(3)上固定有滑座(8)，且Y轴步进电机(5)下方的Y轴导轨(3)上滑动设置有笔架(6)，笔架(6)包括相互垂直设置的第二固定端(22)和移动端(23)，所述滑座(8)和移动端(23)一侧的4个角位置处均固定有行走轮(12)，且滑座(8)通过4个行走轮(12)与X轴导轨(4)上下2个第二轨道(14)滑动连接，移动端(23)通过4个行走轮(12)与左右2个第一轨道(13)滑动连接，相邻2个所述同步轮(9)和皮带惰轮(16)之间均套设有同步皮带，且同步皮带内侧均与同一导轨上的4个行走轮(12)抵触连接，所述第二固定端(22)远离移动端(23)一侧的两端均连接有固定凸耳(18)，固定凸耳(18)的中央均设有粉笔固定孔(21)，且固定凸耳(18)之间的第二固定端(22)中央穿插固定有舵机(19)，舵机(19)的输出端延伸至2个固定凸耳(18)之间并固定有软质拨笔舌(20)，所述移动端(23)靠近第二固定端(22)的一端设有2个第二固定孔(24)。

2.根据权利要求1所述的一种手写字体黑板用写字机，其特征在于，所述笔架(6)上设有控制箱，控制箱置于第二固定端(22)一侧移动端(23)的顶部并通过穿插在第二固定孔(24)中的固定螺栓与笔架(6)固定连接，且控制箱内部固定有单片机和无线收发模块，无线收发模块与单片机电性连接，所述单片机为具有定时器功能的单片机。

3.根据权利要求2所述的一种手写字体黑板用写字机，其特征在于，所述X轴步进电机(1)、Y轴步进电机(5)和舵机(19)均与控制箱内部的单片机电连接。

4.根据权利要求1所述的一种手写字体黑板用写字机，其特征在于，所述X轴导轨(4)的总长与黑板(2)的长度相等，且Y轴导轨(3)的总长与黑板(2)的宽度相等。

5.根据权利要求4所述的一种手写字体黑板用写字机，其特征在于，所述Y轴导轨(3)、X轴导轨(4)和安装垫(10)的横截面面积相等，且Y轴导轨(3)、X轴导轨(4)和安装垫(10)横截面的中心点位置处均设有通孔。

6.根据权利要求1所述的一种手写字体黑板用写字机，其特征在于，所述软质拨笔舌(20)设为水滴状结构，且软质拨笔舌(20)的拨动端与固定凸耳(18)相互平行时，2个粉笔固定孔(21)的中心轴线竖向贯穿软质拨笔舌(20)的拨动端。