CN111209906A - 一种基于超声波技术的书写装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波技术的书写装置及系统，应用于书写笔技术领域。在基于超声波技术的书写系统中独立设置底座来接收基于超声波技术的书写笔发射的超声波信号和红外信号，使用者只需在底座前面的书写感应区放置书写纸张进行书写操作，这样，在书写纸张上不用设置接收超声波信号和红外信号的装置，减少了在书写过程中书写纸张的异物感，给使用者带来便利。进一步地，通过与底座连接的输出终端中的拍摄装置来拍摄书写感应区中书写纸张的图像，并由矫正模块来矫正根据超声波信号和红外信号确定的书写信息，从而可以准确地获得书写信息，为书写纸张与底座之间的位置不需要固定提供了技术支持。

Description

一种基于超声波技术的书写装置及系统

技术领域

本发明涉及书写笔技术领域，特别涉及一种基于超声波技术的书写装置及系统。

背景技术

目前笔迹手写笔广泛应用于作业系统等技术领域，笔迹书写笔有多种结构，有一种是基于超声波技术的书写笔，需要配合书写纸张来使用，具体地：

在基于超声波技术的书写笔的笔筒内设置有超声波发射器，同时在书写纸张的顶端设置一个超声波接收器，这样，当书写笔在书写纸张上进行书写时，书写笔内的超声波发射器发射超声波，由书写纸张顶端设置的超声波接收器来接收超声波，从而根据接收的超声波来确定书写笔的轨迹。

但是现有的基于超声波技术的书写系统中，超声波接收器必须和书写纸张进行定位放置，即超声波接收器需要直接固定在书写纸张上，这样在书写过程中会有异物感，给使用者带来不便。

发明内容

本发明提供一种基于超声波技术的书写装置及系统，实现了超声波接收器与书写纸张的分离。

本发明一方面提供一种基于超声波技术的书写系统，包括：基于超声波技术的书写笔和底座，所述基于超声波技术的书写笔内设置有超声波发射器和红外发射器；

所述底座的第一面板上设置有三个孔，在其中两个孔内分别安装有超声波接收器，并固定于所述第一面板的背面，另一孔内安装有红外发射器，并固定于所述第一面板的背面，所述底座的第一面板前面预置的范围内为书写感应区；

所述底座的第二面板上连接有输出终端，所述输出终端包括拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄所述书写感应区内的书写纸张的图像；

所述底座的内腔内设置有信息处理和传输模块，所述信息处理和传输模块，用于根据所述超声波接收器接收的超声波信号，及所述红外接收器接收的红外信号，确定所述基于超声波技术的书写笔的书写信息，传输所述书写信息；

所述系统还包括：矫正模块，用于根据所述拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对所述书写信息进行矫正。

本发明另一方面提供一种基于超声波技术的书写装置，所述书写装置的第一面板上设置有三个孔，在其中两个孔内分别安装有超声波接收器，并固定于所述第一面板的背面，另一孔内安装有红外发射器，并固定于所述第一面板的背面，所述超声波技术的书写装置的第一面板前面预置的范围内为书写感应区；

所述超声波技术的书写装置的第二面板上连接有输出终端，所述输出终端包括拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄所述书写感应区内的书写纸张的图像；

所述书写装置的内腔内设置有信息处理和传输模块和矫正模块，所述信息处理和传输模块，用于根据所述超声波接收器接收的超声波信号，及所述红外接收器接收的红外信号，确定所述基于超声波技术的书写笔的书写信息，传输所述书写信息；

所述矫正模块，用于根据所述拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对所述书写信息进行矫正。

可见，在本实施例中，在基于超声波技术的书写系统中独立设置底座来接收基于超声波技术的书写笔发射的超声波信号和红外信号，使用者只需在底座前面的书写感应区放置书写纸张进行书写操作，这样，在书写纸张上不用设置接收超声波信号和红外信号的装置，减少了在书写过程中书写纸张的异物感，给使用者带来便利。进一步地，本发明中通过与底座1连接的输出终端中的拍摄装置来拍摄书写感应区中书写纸张的图像，并由矫正模块结合拍摄装置拍摄的图像，来矫正根据超声波信号和红外信号确定的书写信息，从而可以准确地获得书写信息，为书写纸张与底座1之间的位置不需要固定提供了技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明实施例提供的一种基于超声技术的书写系统中的一种底座的示意图；

图1b是本发明实施例提供的一种基于超声技术的书写系统中的另一种底座的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于超声技术的书写系统中的书写笔的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于超声技术的书写系统进行书写操作的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种基于超声技术的书写系统进行书写操作的方法流程图。

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作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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供一种基于超声波技术的书写系统，如图1a、1b和2所示，包括：

底座1和基于超声波技术的书写笔2，基于超声波技术的书写笔2内设置有超声波发射器21和红外发射器22；

底座1的第一面板11上设置有三个孔110、111和112，在其中两个孔110和112内分别安装有超声波接收器，并固定于第一面板11的背面，另一孔111内安装有红外发射器，并固定于第一面板11的背面，所述底座1的第一面板11前面预置的范围内为书写感应区；所述底座1的第二面板12上连接有输出终端3，所述输出终端3包括拍摄装置32，所述拍摄装置32用于拍摄所述书写感应区内的书写纸张的图像；底座1的内腔内设置有信息处理和传输模块113，该信息处理和传输模块113，用于根据超声波接收器接收的超声波信号，及所述红外接收器接收的红外信号，确定所述基于超声波技术的书写笔2的书写信息，传输所述书写信息；所述系统还包括：矫正模块，用于根据所述拍摄装置32拍摄的书写纸张的图像，对所述书写信息进行矫正。

这样，通过在基于超声波技术的书写系统中独立设置底座1来接收基于超声波技术的书写笔2发射的超声波信号和红外信号，使用者只需在底座1前面的书写感应区放置书写纸张进行书写操作，这样，在书写纸张上不用设置接收超声波信号和红外信号的装置，减少了在书写过程中书写纸张的异物感，给使用者带来便利。进一步地，本发明实施例中通过与底座1连接的输出终端中的拍摄装置来拍摄书写感应区中书写纸张的图像，并由矫正模块结合拍摄装置拍摄的图像，来矫正根据超声波信号和红外信号确定的书写信息，从而可以准确地获得书写信息，为书写纸张与底座1之间的位置不需要固定提供了技术支持。

本发明的一个实施例提供一种基于超声波技术的书写系统，如图1a、1b和2所示，包括：底座1和基于超声波技术的书写笔2，具体地：

基于超声波技术的书写笔2内设置有超声波发射器21和红外发射器22，具体地，基于超声波技术的书写笔2包括笔身和笔尖，笔尖一般是能出墨水的笔芯；在笔身中，紧挨笔尖的地方设置由超声波发起器21，具体为超声波发射环，再往上的位置设置有红外发起器22，还会设置处理器23和供电电池24。

其中，处理器23，用于控制超声波发射器21按照一定频率发射超声波信号，且控制红外发射器22按照一定频率发射红外信号。笔尖、超声波发射器21和红外发射器22之间有一定的连动连接，比如，笔尖通过压片与超声波发射器21和红外发射器22的启动装置连接，这样，当用户通过笔尖在书写操作时，笔尖会受到按压，而笔尖在按压时，会启动超声波发射器21和红外发射器22分别开始发射超声波信号和红外信号。

底座1的第一面板11上设置有三个孔110、111和112，在其中两个孔110和112内分别安装有超声波接收器(图中未示出)，即左超声波接收器和右超声波接收器，并固定于第一面板11的背面，这样，两个孔110和112内安装的超声波接收器可以毫无阻挡地接收底座1之外的超声波信号；另一孔111内安装有红外发射器，并固定于第一面板11的背面，这样，孔111内安装的红外接收器可以毫无阻挡地接收底座1之外的红外信号；底座1的第一面板11前面预置的范围内为书写感应区，比如图2中虚线显示的第一面板11前面一定面积的扇形区域。

底座的第二面板12上连接有输出终端3，输出终端3包括拍摄装置32，还可以包括显示屏31，拍摄装置用于拍摄书写感应区内的书写纸张的图像。

底座1的内腔内设置有信息处理和传输模块113，该信息处理和传输模块113，用于根据超声波接收器接收的超声波信号，及红外接收器接收的红外信号，确定基于超声波技术的书写笔2的书写信息，传输书写信息；系统还可包括矫正模块(图中未示出)，用于根据拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对上述书写信息进行矫正。

图1a和1b中所示的信息处理和传输模块113用斜线填充的框表示，说明该信息处理和传输模块113是对用户不可见的，即用户从第一面板11的外面看是看不到的，该信息处理和传输模块113是在第一面板11的背面安装的。

需要说明的是，底座1是一个具有多个面板的空腔，多个面板可以组成任意形状，比如圆柱形、长方体或正方体等形状；一般底座1的第一面板11上设置的三个孔110、111和112是在同一高度，这样可以避免不同高度造成的距离误差，且三个孔110、111和112中，中间孔111内安装有红外发射器，两边两个孔110和112内分别安装有超声波接收器。

这样，在底座1的第一面板11前面一定范围内的书写感应区放置书写纸张，用户可以手持基于超声波技术的书写笔2在书写纸张上进行书写操作，同时基于超声波技术的书写笔2内的超声波发射器21和红外发射器22进行相应信号的发射。而上述信息处理和传输模块113确定的书写信息可以包括基于超声波技术的书写笔2的书写时间和书写坐标信息，其中，信息处理和传输模块113可以根据超声波接收器接收的超声波信号判断基于超声波技术的书写笔2的书写轨迹，而根据红外接收器接收的红外信号判断基于超声波技术的书写笔2的书写位置，进而可以得到基于超声波技术的书写笔2在各个书写时间的书写坐标信息。另外，当用户在书写纸张上进行书写操作时，连接在第二面板12上的输出终端3中的拍摄装置32可以通过拍摄书写纸张的图像，实现对书写纸张在书写感应区中位置的定位。

需要说明的是，由于在书写时需要将书写纸张放置在底座1前面的书写感应区内，而有些书写纸张是一页纸，有些书写纸张是一本厚书的一页纸，为了使得书写纸张所在的厚书不会挡住第一面板11上的三个孔110、111和112接收相应的信号，则三个孔110、111和112所在第一面板11上的高度需要高于一定预置的高度。

在具体的应用实现过程中，在本实施例的系统中还可以包括：识别应用模块，用于根据上述书写信息，识别基于超声波技术的书写笔2书写的文本信息，根据文本信息进行书写判别，并输出书写判别结果，比如输出到显示屏或音响等输出装置。

由于本实施例中，书写纸张只是放置在底座1的第一面板11前面的书写感应区即可，与底座1之间的位置并不固定，在书写过程中可能对书写纸张进行了一定位移，则在本实施例的系统中的矫正模块，具体用于对书写信息中的书写坐标信息进行矫正，这样，实现了对书写内容在书写纸张中的位置进行矫正；进而上述识别应用模块，用于根据矫正模块矫正后的书写信息，识别文本信息。

进一步地，本实施例的系统中，在底座1的第二面板上连接有输出终端3有如下两种方式：

(1)如图1a所示，在底座1的第二面板12上会设置有终端放置槽120，该终端放置槽120可以放置手机或平板电脑等输出终端，即输出终端与底座1之间是相互分离的，在使用时，可以将手机等作为将输出终端，并放置在终端放置槽120内，且使得输出终端的拍摄装置可以拍摄到书写感应区内的图像。

在有些情况下，终端放置槽120中可以设置有输出终端的充电接触点，这样，当输出终端放置在终端放置槽120时，输出终端的相应位置与充电接触点连接，底座1可以通过充电接触点对输出终端进行充电，在这种情况下，信息处理和传输模块113可以通过无线传输通道将书写信号传输给输出终端。在其它情况下，终端放置槽120内可以设置输出终端的通信接触点，且通信接触点与上述信息和传输模块113之间有通信连接，这样，当输出终端放置在终端放置槽120时，输出终端与通信接触点连接，信息处理和传输模块113，用于将确定的书写信息通过通信接触点传输给输出终端。

可以理解的是，在终端放置槽120可以不用设置任何电连接点，该终端放置槽120只是提供输出终端放置的位置，方便用户通过输出终端观看基于超声波技术的书写笔2书写的内容等，在这种情况下，信息处理和传输模块113可以通过无线传输通道将书写信号传输给输出终端。

这样，系统中的矫正模块和识别应用模块设置在输出终端中，具体实现时，可以在输出终端中安装矫正和识别的相关程序等。可以理解的是，在其它实施例中，矫正模块和识别应用模块也可以设置在底座1的内腔中，这里并不进行限制。

(2)在另一种情况下，如图1b所示，在底座1的第二面板12上直接会机械连接有输出终端3，输出终端3是与底座1是一体的。

该输出终端3与底座1之间是转动连接，输出终端3与底座1之间的角度可以随机调节；且该输出终端3可以包括显示屏31和拍摄装置32，拍摄装置32可以设置在输出终端3的上部中间位置，这样，输出终端3中的拍摄装置32可以拍摄到书写感应区放置的书写纸张的图像。

在这种情况下，识别应用模块和矫正模块可以设置在与底座1连接的输出终端3中，也可以设置在上述底座1的内腔。

进一步地，在底座1的两个侧板还可以设置有音响13，该音响13与终端放置槽120放置的输出终端之间可以有线连接，或者，音响13与底座1连接的输出终端3之间可以有线连接，这样，音响13可以播放上述识别应用模块的书写判别结果。

如图3和4所示，在如图1b所示的情况下，本实施例的基于超声波技术的书写系统可以通过如下步骤来实现书写：

步骤101，用户将书写纸张放置在底座1的第一面板11前面的区域即书写感应区，用户手持基于超声波技术的书写笔2在书写纸张上进行书写操作。

在书写过程中，用户手持的基于超声波技术的书写笔2和底座1之间的相对位置在一定的范围即可，但是基于超声波技术的书写笔2需要面对底座1，并不需要精确固定两者的位置。

步骤102，在基于超声波技术的书写笔2在书写纸张进行书写操作的过程中，启动书写笔2中的超声波发射器21和红外发射器22开始分别发射超声波信号和红外信号，而基于超声波技术的书写笔2内设置的处理器23可以控制超声波发射器21和红外发射器22发射相应信号的频率。图3中用实线箭头表示超声波信号，用虚线箭头表示红外信号。

步骤103，当底座1内设置的超声波接收器和红外接收器分别接收到相应的信号后，信息处理和传输模块113根据这些信号，确定基于超声波技术的书写笔2的书写信息，具体包括书写时间和书写坐标信息等，且将书写信息传输给系统中的矫正模块。在这个过程中，与底座1连接的输出终端3中的拍摄装置32可以拍摄书写纸张的图像。

步骤104，矫正模块可以根据拍摄装置32拍摄的书写纸张的图像，对书写信息中书写坐标信息进行矫正，实现了对书写内容在书写纸张中的位置进行矫正。

例如，当在书写纸张上包括有多道试题的情况下，如果书写纸张的最上端包括一道数学题“3*2＝()”，该括号在书写纸张中的位置坐标为(a，b)，该信息可以通过输出终端3中的拍摄装置32拍摄的书写纸张的图像得到，而上述底座1中信息处理和传输模块113得到的书写信息中某一书写时间对应的书写坐标信息(c，d)与该(a，b)对应点距离很小，在一定范围内，但是与(a，b)又不同，则矫正模块可以将该书写时间对应的书写坐标信息修改为(a，b)。

步骤105，系统中的识别应用模块对矫正后的各个书写时间的书写坐标信息，识别得到基于超声波技术的书写笔2书写的文本信息，并将文本信息传输给输出终端3，由输出终端3中的显示屏31显示该文本信息。且识别应用模块还可以根据文本信息进行书写判别，得到书写判别结果，并输出给底座1两侧的音响13进行播放。。

可见，在本实施例中，在基于超声波技术的书写系统中独立设置底座1来接收基于超声波技术的书写笔2发射的超声波信号和红外信号，使用者只需在底座1前面的书写感应区放置书写纸张进行书写操作，使得在书写纸张上不用设置接收超声波信号和红外信号的装置，减少了在书写过程中书写纸张的异物感，给使用者带来便利。进一步地，本发明实施例中通过与底座1连接的输出终端中的拍摄装置来拍摄书写感应区中书写纸张的图像，并由矫正模块结合拍摄装置拍摄的图像，来矫正根据超声波信号和红外信号确定的书写信息，从而可以准确地获得书写信息，为书写纸张与底座1之间的位置不需要固定提供了技术支持。

本发明实施例还提供一种基于超声波技术的书写装置，主要是上述如图1b所示的底座1与输出终端3的结合，具体地：

书写装置的第一面板上设置有三个孔，在其中两个孔内分别安装有超声波接收器，并固定于第一面板的背面；另一孔内安装有红外发射器，并固定于第一面板的背面，超声波技术的书写装置的第一面板前面预置的范围内为书写感应区；超声波技术的书写装置的第二面板上连接有输出终端，输出终端包括拍摄装置，拍摄装置用于拍摄书写感应区内的书写纸张的图像，且输出终端还可以包括显示屏。

书写装置的内腔内设置有信息处理和传输模块和校正模块，信息处理和传输模块，用于根据超声波接收器接收的超声波信号，及红外接收器接收的红外信号，确定基于超声波技术的书写笔的书写信息，传输书写信息；矫正模块，用于根据拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对书写信息进行矫正。

具体地，书写装置的第一面板上的三个孔在同一高度，且书写装置的第一面板上的三个孔中，中间孔内安装有红外发射器，两边两个孔内分别安装有超声波接收器。

进一步地，在本实施例的基于超声波技术的书写装置内或在与基于超声波技术的书写装置连接的输出终端中，还可以设置识别应用模块，用于根据上述矫正模块矫正后的书写信息，识别基于超声波技术的书写笔2书写的文本信息，根据文本信息进行书写判别，并输出书写判别结果，比如输出到显示屏或音响等输出装置。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的基于超声波技术的书写装置及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于超声波技术的书写系统，其特征在于，包括：基于超声波技术的书写笔和底座，所述基于超声波技术的书写笔内设置有超声波发射器和红外发射器；

所述底座的第一面板上设置有三个孔，在其中两个孔内分别安装有超声波接收器，并固定于所述第一面板的背面，另一孔内安装有红外发射器，并固定于所述第一面板的背面，所述底座的第一面板前面预置的范围内为书写感应区；

所述底座的第二面板上连接有输出终端，所述输出终端包括拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄所述书写感应区内的书写纸张的图像；

所述底座的内腔内设置有信息处理和传输模块，所述信息处理和传输模块，用于根据所述超声波接收器接收的超声波信号，及所述红外接收器接收的红外信号，确定所述基于超声波技术的书写笔的书写信息，传输所述书写信息；

所述系统还包括：矫正模块，用于根据所述拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对所述书写信息进行矫正。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底座的第一面板上的三个孔在同一高度。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底座的第一面板上的三个孔中，中间孔内安装有红外发射器，两边两个孔内分别安装有超声波接收器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述书写信息包括：书写时间和书写坐标信息。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述矫正模块，具体用于对所述书写信息中书写坐标信息进行矫正。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底座的第二面板上设置有终端放置槽，所述终端放置槽设置有输出终端的通信接触点；通过所述终端放置槽放置所述输出终端；

所述通信接触点与所述信息处理和传输模块之间有通信连接，所述信息处理和传输模块，用于将所述书写信息通过所述通信接触点传输给输出终端；

所述矫正模块设置在所述输出终端中。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底座的第二面板上机械连接有输出终端，所述输出终端包括显示屏和拍摄装置。

8.如权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

识别应用模块，用于根据所述书写信息，识别所述基于超声波技术的书写笔书写的文本信息，根据所述文本信息进行书写判别，输出书写判别结果。

9.一种基于超声波技术的书写装置，其特征在于，所述书写装置的第一面板上设置有三个孔，在其中两个孔内分别安装有超声波接收器，并固定于所述第一面板的背面，另一孔内安装有红外发射器，并固定于所述第一面板的背面，所述超声波技术的书写装置的第一面板前面预置的范围内为书写感应区；

所述超声波技术的书写装置的第二面板上连接有输出终端，所述输出终端包括拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄所述书写感应区内的书写纸张的图像；

所述书写装置的内腔内设置有信息处理和传输模块和校正模块，所述信息处理和传输模块，用于根据所述超声波接收器接收的超声波信号，及所述红外接收器接收的红外信号，确定所述基于超声波技术的书写笔的书写信息，传输所述书写信息；

所述矫正模块，用于根据所述拍摄装置拍摄的书写纸张的图像，对所述书写信息进行矫正。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述书写装置的内腔内还设置有识别应用模块；

所述识别应用模块，用于根据所述书写信息，识别所述基于超声波技术的书写笔书写的文本信息，根据所述文本信息进行书写判别，输出书写判别结果。

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