CN111391543A - 一种音乐画笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音乐画笔，包括包括：笔尖、笔杆、笔头、笔芯、笔芯转换器、笔芯储存器、笔芯固定器、按压弹簧、承压环、基于颜色识别的音乐装置和蓄电；所述基于颜色识别的音乐装置包括：颜色识别传感器、传感器扩展板、存储卡、存储卡适配器、蜂鸣器、音响、智能开关；所述笔尖、所述颜色识别传感器、所述笔杆依次连接；所述笔芯固定器设置在所述颜色识别传感器内；所述颜色识别传感器、所述传感器扩展板、所述存储卡适配器依次连接。本发明提供的多功能音乐画笔，对传统的笔进行了改造，增加了颜色识别和音乐播放功能，在绘画过程中营造美妙的音乐，提升绘画的乐趣。

Description

一种音乐画笔

技术领域

本发明属于文化用品技术领域，具体涉及一种基于颜色识别的多功能音乐画笔。

背景技术

绘画是造型艺术中最主要的一种艺术形式，它是指运用线条、色彩和形体等艺术语言，通过造型、色彩和构图等艺术手段，在二维空间(即平面)里塑造出静态的视觉形象，以表达作者审美感受的艺术形式。从工具材料看，绘画可分为水墨画、油画、壁画、版画、水彩画、水粉画等。

然而目前市场上的绘画笔功能单一，一个好的绘画笔可以帮助绘画师画出美丽的图案同时，使绘画师能够享受绘画的过程，体会绘画的乐趣，尤其是对于儿童绘画来说，如何能吸引儿童的注意，提升儿童的兴趣，进而使儿童能够愿意学习绘画，开发一种多功能的绘画笔具有很大的应用前景。

当前的画笔市场较为局限，多数产品无法将音乐和绘画更好的结合在一起，即使有极少数的产品即使能够将音乐与画笔结合，但其这类产品操作的过程中忽略儿童的主观能动性，使儿童在绘画的过程中可自主发挥的空间减少，其审美教育引导功能显得十分被动，缺少一定的灵活性和趣味性。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，为了使儿童绘画过程更有趣，本发明提供了一种基于颜色识别的多功能音乐画笔，其可以更换不同颜色笔芯，通过Arduino音乐播放套件和颜色识别传感器的连接来实现蜡笔笔芯颜色的识别进而触发独奏音乐的播放，实现色彩和音乐的联动。本发明的多功能音乐画笔，使儿童绘画过程更有趣，提升儿童绘画的乐趣。

本发明提出了一种基于颜色识别的多功能音乐画笔，包括：笔尖、笔杆、笔头、笔芯、笔芯转换器、笔芯储存器、笔芯固定器、按压弹簧、承压环、基于颜色识别的音乐装置和蓄电池；基于颜色识别的音乐装置包括：颜色识别传感器、传感器扩展板、存储卡、存储卡适配器、蜂鸣器、音响、智能开关；其中，笔尖、颜色识别传感器、笔杆依次连接；笔芯固定器设置在颜色识别传感器内；颜色识别传感器、传感器扩展板、存储卡适配器依次连接；笔芯设置在笔芯储存器内；笔芯转换器设置于笔芯存储器顶部，用于转换不同的笔芯；笔芯存储器、笔芯转换器、按压弹簧、承压环、蜂鸣器、音响依次连接并设置在笔杆内；笔头内设置蓄电池；蓄电池向智能开关及传感器扩展板供电；笔杆上设置有开关孔，开关孔处固定智能开关，智能开关与蜂鸣器及颜色识别传感器连接。

本发明中，笔芯固定器内设有粗细大小和笔芯粗细相吻合的孔位，对笔芯进行固定。

本发明中，笔芯储存器设有多个管道，其粗细大小和笔芯粗细相吻合，用于放置不同颜色的笔芯。

本发明中，多颜色笔芯组合音乐笔按压结构，压杆下压后，再上升过程中，锁止件受笔芯末端弹簧压力，往右旋转，然后压杆落入相邻的卡槽(伸出)内，实现笔芯伸出锁止；压杆再次下压，随后上升过程中，锁止件再次沿着接触面(斜面)往右旋转，然后压杆落入锁止件相邻的卡槽(缩回)，实替换不同的笔。

本发明中，智能开关设置有指示灯，指示灯颜色与笔芯颜色相同。

本发明中，存储卡根据画笔色彩和音乐风格存入民族乐派、新古典主义、原始音乐、新民族主义、未来主义、噪音音乐、具体音乐的流派曲库以及其对应的颜色信息。

本发明中，基存储卡存放设置好的多首可以组成重奏的不同乐器独奏。

本发明中，不同颜色的笔芯通过颜色识别传感器转化的信号对应所存储卡中的不同乐器独奏。

本发明中，智能开关根据连按次数、短按、长按的不同操作，分别实现确定选择笔芯颜色、蜂鸣器音量大小调节、开/关画笔功能；和/或，智能开关通过指示灯闪烁提示电池电量低；和/或，智能开关通过指示灯颜色提示当前笔芯颜色。

本发明中，多功能音乐画笔还包括笔夹；和/或，笔杆外设有亲肤橡胶；和/或，笔头设置有充电口，用于向蓄电池充电。

所述音乐画笔进一步包括无线模块，用于与外接音箱连接。

本发明有益效果包括：通过笔芯转换器来更换不同颜色的笔芯，通过基于颜色识别的音乐装置中Arduino音乐播放器套件来实现笔芯(如蜡笔笔芯)颜色的识别进而触发独奏音乐的播放；本发明对传统笔的改造，增加了颜色识别和音乐播放功能，在绘画过程中营造美妙的音乐，使儿童绘画过程更有趣，是人们逢年过节馈赠佳品。本发明基于视觉和听觉结合形成的审美培养功能，还具有的优点包括：此产品在使用的过程中可以使儿童在聆听音乐独奏逐渐形成重奏时候提高儿童的认知能力，在儿童使用多功能音乐画笔画笔绘画的时候提高儿童的发散性思维能力和动手能力，使儿童在整个绘画的过程中即是画家也是重奏曲的指挥家。

相比于现有技术，本发明所采用的独特技术手段：儿童音乐画笔可以锻炼视听结合的能力，但是由于只有单一的画画功能，无法能积极调动儿童画画的积极性。本发明正是基于这样一个目的而进行发明创新的。从现有的多功能画笔来看，大部分都是包含储液囊和笔头，外壳上设有与笔头相配的笔头座。笔头座经常装饰有各种人物、动物的造型，作为童年的回忆。笔头座的设计，使得儿童在使用的时候，能够将多支画笔插在外壳上，但是这种造型的功能更多的是装饰性，而没有其他的寓教于乐的乐器功能。如何开发多功能性质的画笔，调动儿童尤其是幼儿的作画兴趣，则是本发明的重点，通过颜色识别传感器来感知不同的颜色，并且触发相对应的音乐，在画笔和音乐的交织中完成对于音符和色彩的双重感受。

我们通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分由上面的三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于音乐画笔中最重要的部分颜色识别传感器来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个光强值，就可以分析出反射到传感器上的光的颜色。

本发明实质性改进点；本发明所提出的新的技术方案，将音乐、美术教育这两大领域打通，把二者灵活、巧妙地融合在一起。在传统的美术课堂上，老师为了开发孩子的想象力和好奇心，往往会采用多种形式来创设情景，从来引进音乐。美术与音乐间的相互渗透与融合，是现代教育的新理念，也是现代美术课程改革的主要趋势之一。本发明牢牢把握时下市场需求，是对传统音乐美术分家式设计进行改革。本发明将音乐融入美术教育是艺术学科综合探索的开始，其意义在于使音乐智能作为发展学生美术能力的一种推动力和课程资源，学生能够通过音乐各元素与美术各环节的结合更广泛、更深远的认识美术、了解艺术从而实现自身艺术修养的提升，深入领悟综合艺术教育下美术教育的涵义与价值。本发明在新时代国内教育市场的需求下应运而生。

本发明不同于现有技术的构思：本发明与现有的颜色识别技术和音乐播放技术不同的，本发明在对颜色和音乐数据进行分析和匹配后，通过对Arduino IO传感器扩展板的数据设置实现其画笔内置笔芯颜色信息和内置储存卡储存的音乐信息的识别、转换、传递功能，在Arduino IO传感器扩展板中可以接受和识别来自画笔笔尖的各种颜色数据信息并将其进行颜色数据分析和传送，同时也可以识别内置储存卡所储存的音乐和颜色匹配信息，对颜色信息和音乐信息进行实时转换和传递，为下一个接受数据信息的元件打下数据基础。通过内置储存卡储存画笔所播放的音乐信息与画笔内置笔芯的颜色匹配信息实现其颜色和音乐的储存功能，在内置储存卡中可以向Arduino IO传感器扩展板的共享储存的颜色和音乐信息，方便Arduino IO传感器扩展板进行数据匹配和转化。在画笔使用的过程中，笔尖的颜色识别传感器将笔芯颜色转换为数据信息通过Arduino IO传感器扩展板和储存卡这两个元件的数据信息加工处理转换成音乐信号传送至蜂鸣器，实现颜色识别传感器和蜂鸣器的连接，最终达到画笔颜色和音乐播放的实时互动效果。

本发明显著优点：音乐和美术为人类营造了一片美丽的天空。打开了人类的感性世界，用眼睛去欣赏美，用耳朵去感知美，是21世纪以来我们不懈的追求。这两者也有着难以割舍的情缘。

绘画本身就是一个创造过程，在无形中还培养了学生对音乐的欣赏。将音、美结合起来，运用到教学中、玩乐中…再提高学生的欣赏层次，培养学生的欣赏兴趣，发挥他们的创造力等方面是有着事半功倍的效果的。

孩子的想法是多样的，想象力是无穷无尽的。而音乐恰好是激发这种创造力的源泉，在创作过程中不断开拓新的想象空间。孩子在使用本发明的同时，思维活跃了，能力培养了，兴趣也提高了，在孩子幼小的心灵播下了美育的种子。

美术和音乐这两门同属于艺术类的学科,各具有其优势和特点,其使人们所产生的感受是相似的.在美术教学中融入音乐,对于提高学生的感悟能力,绘画能力和加强艺术教育有着重要的意义，反之亦然。

本发明克服的技术偏见：在现在的审美教育指导市场中，大部分的技术人员对音乐和绘画教育的认识还只是停留在音乐玩具、音乐绘本、发声卡片以及电子书等等产品中，而忽略了音乐和绘画实时互动的教育载体、儿童的再创造空间和儿童的创造潜能，导致一部分的产品只停留在了音乐和绘画欣赏的表面，极大的限制了儿童的想象空间。本发明在对颜色和音乐进行大量的分析和整理后，对儿童的教育需求进行了整合并发明此发明，通过画笔这个载体，轻松的使儿童在任何时间、任何空间、任何画纸上都可以根据画笔的笔芯颜色以及所匹配的音乐乐器独奏实时匹配和播放进行创作，即实现了教育载体的合理性又满足了儿童的发挥创作空间。当儿童拿起画笔时，通过向下按压笔头的操作，画笔内部通过内置笔芯转换器和笔芯固定器的配合实现画笔内置不同颜色笔芯的转换，儿童们可以随意挑选自己喜欢的画笔颜色。当儿童选好笔芯进行进行绘画时，通过长按3秒智能开关，笔芯的颜色会通过颜色识别传感器、Arduino IO传感器扩展板、储存卡、蜂鸣器、微型音响这五个元件的连接和配合，将儿童的画笔颜色和画笔所播放的音乐进行实时互动。在这个过程中，儿童手中画笔内置不同颜色笔芯的应用会想用的伴随画笔所播放的乐器独奏的叠加，最终当儿童将画笔内置的多种颜色笔芯都应用在完整的画面中时，一首完整的音乐重奏也就此诞生，这就是音乐画笔发明技术所研究的意义。希望借此即可以摆脱部分技术人员对音乐和视觉审美教育的死板定义，又可以在一定的音乐和视觉审美数据的分析以及先进科学技术的前提下给儿童充足的发挥创造空间，充分发挥他们的想象力，起到积极教育引导的作用。

附图说明

图1为本发明多功能音乐画笔主视图。

图2为本发明多功能音乐画笔中基于颜色识别的音乐装置解剖图。

图3为本发明多功能音乐画笔中基于颜色识别的音乐装置电路板示意图。

图4为本发明笔芯固定器的结构示意图。

图5为本发明笔芯储存器的结构示意图。

图6为本发明笔芯转换器的结构示意图。

图7为本发明笔芯转换器的局部放大示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

图1-图7中：1-笔头；2-小型蓄电池；3-Micro USB接口；4-微型音响；5-蜂鸣器；6-承压环；7-亲肤橡胶；8-按压弹簧；9-笔芯转换器；10-笔芯储存器；11-笔杆；12-环保笔芯；13-智能开光(指示灯)；14-Micro SD卡；15-Micro SD适配器；16-Arduino IO传感器扩展版；17-颜色识别传感器；18-笔芯固定器；19-笔尖；20-压杆；21-浅卡槽；22-深卡槽；23-锁止件；24-第一通孔；25-转动轴；26-第二通孔；27-固定板；28-弹簧。

本发明提供的基于颜色识别的多功能音乐画笔，包括笔头、笔杆、笔尖、笔芯转换器、笔芯储存器、笔芯固定器、按压弹簧、承压环、小型蓄电池、基于颜色识别的音乐装置。

本发明中，基于颜色识别的音乐装置包括：颜色识别传感器、Arduino IO传感器扩展板、Micro SD卡、Micro SD卡适配器、蜂鸣器、微型音响、智能开关(内含指示灯)；蜂鸣器模块上面本身集成了3.5mm的外接音响接口，蜂鸣器为了更方便随身调试音量大小，与智能开关连接使用，音响输出则是能更好的输出音乐。

本发明中，轻按智能开关(电池启动)，智能开关指示灯亮起白色；向下按压笔头，笔芯向下移动，笔芯透过笔尖露出进而选择绘画笔芯的颜色；松开笔头，承压环承受按压弹簧所带来的作用力，使按压弹簧和笔芯固定器将笔芯固定在颜色识别传感器前；颜色识别传感器将识别的颜色信号发送至智能开关指示灯，指示灯亮起与笔芯相同的颜色；长按3秒智能开关，颜色识别传感器将识别的颜色信号发送至Arduino IO传感器扩展板；ArduinoIO传感器扩展板将识别的颜色信号与其相连接的放置Micro SD卡的适配器进行识别转换成对应的音乐信号；Arduino IO传感器扩展板将音乐信号传送至蜂鸣器；蜂鸣器连接微型音响开始播放音乐；连续轻按两下智能开关，蜂鸣器将对声音大小分为五个档次，按照智能开关连续轻按两下的操作次数，依次调节并传递音量信号至微型音响进行播放。

如图4所示，为防止笔芯较细造成的不稳定现象，笔芯固定器内设有粗细大小和环保笔芯粗细相吻合的孔位，对笔芯进行多层固定，以保证笔芯可以顺利露出笔尖。

如图5所示，笔芯储存器设有4个管道，其粗细大小和环保笔芯粗细相吻合，分别可以放置四种颜色的笔芯。

如图6所示的笔芯转换器，笔芯转换器整体在按压弹簧8下方，并且连接按压弹簧；按压弹簧在无外力作用下连接压杆与承压环；笔芯转换器包括：压杆和锁止件；当压杆下压后，笔芯转换器有内置弹簧将自动弹起上升，在上升过程中，锁止件受笔芯末端弹簧的压力，往右旋转，然后压杆落入锁止件相邻的浅卡槽内，实现笔芯伸出锁止；压杆再次下压，随后上升过程中，锁止件再次受压往右旋转，然后压杆落入锁止件相邻的深卡槽，实替换不同的笔。

圆柱形笔芯储存器，其设置在在笔杆内，笔芯转换器沿其轴线设有第一通孔，转动轴下方间隔地设有多个第二通孔，不同的第二通孔中放置弹簧，同时笔芯的半径略小于第二通孔的半径，以保证笔芯可以在第二通孔中可以滑动。

在笔芯转换器第二通孔内设有多根弹簧使其垂直固定于固定板上，此弹簧连接笔芯储存器，弹簧下压压力作用于笔芯，笔芯转换器靠近笔头的一端设有锁止件和压杆，在笔芯转换器第一通孔中设有深卡槽和浅卡槽，将笔头和笔芯储存器连接，通过按压笔头带动笔芯储存器在圆柱内转动，以调节不同颜色笔芯在笔身内的位置。

本发明中，分别放置不同颜色的笔芯，同时根据各第一通孔与第二通孔的轴线重合的位置，在笔身上对应的设置标记，便可很容易的将笔芯储存器转至所需位置；当需要使用某一颜色的笔芯时，将笔头下压，压杆感受到来自笔头的压力将锁止件解除锁定使第一通孔内的笔芯对应的第二通孔旋转至与笔尖在同一轴线，笔芯从笔尖伸出，压杆落入锁止件由深卡槽落入相邻的浅卡槽内，实现笔芯伸出锁止，此时放松笔头处，即松开压杆，锁止件便可将笔芯顶住，笔芯固定器将笔芯固定住，从而可以正常使用该笔芯；当需要更换笔芯时，只需重复上述步骤即可。

轻按智能开关(电池启动)，智能开关指示灯亮起白色；向下按压笔头，笔芯向下移动，笔芯较细的尾部透过笔尖露出；松开笔头，承压环承受按压弹簧所带来的作用力，使按压弹簧和笔芯固定器将笔芯固定在颜色识别传感器前；颜色识别传感器将识别的颜色信号发送至智能开关指示灯，指示灯亮起与笔芯相同的颜色；长按3秒智能开关，颜色识别传感器将识别的颜色信号发送至Arduino IO传感器扩展板；Arduino IO传感器扩展板将识别的颜色信号与其相连接的放置Micro SD卡的适配器进行识别转换成对应的音乐信号；Arduino IO传感器扩展板将音乐信号传送至蜂鸣器；蜂鸣器连接微型音响开始播放音乐；连续轻按两下智能开关，蜂鸣器将对声音大小分为五个档次，按照智能开关连续轻按两下的操作次数，依次调节并传递音量信号至微型音响进行播放。

本发明中，Arduino IO传感器扩展版与内置Micro SD卡适配器和颜色识别传感器相连，只接受来自颜色识别传感器和Micro SD卡的信息，不需要外接数据线，外接数据线只是为了供电。

产品出厂配备SD内存卡，拥有个性化定制服务，根据画笔色彩和音乐风格已存入民族乐派、新古典主义、原始音乐、新民族主义、未来主义、噪音音乐、具体音乐等流派曲库以及其对应的颜色信息，不需用户再次拔卡重新设置。

本发明中，基于画笔的视觉听觉审美教育功能，画笔将色调和音乐结合，根据画笔中音乐的风格放置多支相应色调的不同颜色的环保笔芯。

本发明中，基于听觉的审美教育功能，画笔中的Micro SD卡存放设置好的多首可以组成重奏的不同乐器独奏。

本发明中，多功能音乐画笔内置颜色识别传感器，可以识别多功能画笔内置的多支笔芯颜色。

本发明中，基于视觉和听觉的完美结合，画笔中存放的不同颜色的笔芯可以通过颜色识别传感器转化的智能信号对应画笔内置的Micro SD卡中的不同乐器独奏。

本发明中，音响为微型音响，可设置在笔头的顶端，内嵌在笔头的顶端，或笔的任何其他地方，以不影响绘画者使用为设计原则。

本发明中，多功能音乐画笔还可以包括笔夹。

本发明中，多功能音乐画笔的外壳表面设置有一智能音乐开关，可以根据需要进行连续轻按两次、轻按、长按操作，进行选择笔芯颜色、使用笔芯画画、开/关画笔功能。

本发明中，所述音乐画笔进一步包括无线模块，用于与外接音箱连接，可通过预设按压开关时长进行匹配。

本发明的音乐笔关键的实现技术在于，通过对颜色测量相关理论以及颜色测量经典方法的比较研究,确定采用最新的数字计算机技术,同时将颜色测量理论与现代控制技术相结合,研制一种具有较高精度、稳定性、抗干扰能力且价格低廉的在线式颜色测量系统,以满足工业生产在线颜色测量方面的需要。画笔的颜色识别传感器使用了一种最新的光源,即第四代绿色光源—白光高亮度LED作为系统的光源。并且对白光LED特性进行分析,设计了恒流驱动电路,保证发光质量。

为了减少外界干扰、充分聚集信号和提高灵敏度,设计采用Y型光纤探头进行光谱信号的发射和接收，光源和感光元件采用一体式结构布置。选用德国三原色传感器进行光电转换,并且对光电转换及信号放大电路进行了合理的设计。性能优良的12位高速模数转换器AD9220与单片机高速模数转换电路,把光强度和三原色的每一色信号分别转化为12位数字量,通过高解析算法处理48位数字量。同时，在颜色检测中考虑光强影响,此技术可以消除被测物体与传感器之间距离变化带来的测量误差。从而保证颜色传感器测量速度非常快,并具有良好的精度和稳定性。此颜色识别传感器还可连接计算机,通过软件显示颜色检测值，进而精准识别颜色播放相应的音乐。此设计的颜色识别传感系统具有较好的应用前景,甚至适合工业在线颜色检测和规模化使用。

本发明多功能音乐画笔还包括内置蓄电池(规格3.7v锂聚合物)、外壳采用亲肤橡胶和ABS塑料材质组成，净重80g。

本发明提供的创新改进技术使每个儿童在使用多功能音乐画笔绘画的同时也成为音乐重奏指挥家。

实施例1

结合多功能音乐画笔的视觉和听觉审美教育功能，我们设计了多种系列的音乐画笔，各个系列的画笔音乐重奏不同，对应的画笔颜色也有所不同。我们将音乐色彩对应关系储存于画笔内的Micro SD卡中，因此当儿童使用不同系列的画笔会有不一样的感受。

多功能音乐画笔一系列主要是以一曲重奏为引线，这里以《森林狂想曲》为例，这首曲子包含了钢琴，小提琴，鼓，笛子四种乐器的独奏，我们根据整首重奏的感情色彩设定一定的色调对儿童进行视觉引导，一支画笔的内设置四支笔芯，包含绿，黄，橙，天蓝四种颜色，将四种颜色分别对应四种乐器的独奏，以此多功能画笔为载体，当儿童随意挑选其中一种颜色绘画时，其对应的乐器独奏也开始响起，当儿童再次随机更换另一种颜色时，其颜色对应的乐器独奏便叠加在先前的乐器独奏中，形成二重奏，以此类推，最终当儿童将颜色都应用在绘画当中，四种乐器的独奏也相应叠加在一起最终形成完整的音乐重奏。

实施例2

例如，儿童开始绘画时操作：

当儿童使用多功能音乐画笔进行绘画时，首先轻按画笔的智能开关，智能开关指示灯亮起(白色)，画笔内电池启动，向下按压笔头，笔芯向下移动，笔芯较细的尾部透过笔尖露出；松开笔头，承压环承受按压弹簧所带来的作用力，使按压弹簧和笔芯固定器将笔芯固定在颜色识别传感器前；此时，智能开关的指示灯亮起与笔芯相同的颜色，儿童可以根据指示灯的颜色判断此时的笔芯颜色；如果儿童不喜欢当前露出的笔芯颜色，可再次按压笔头更换笔芯颜色；当儿童确定用此颜色(例如，绿色)笔芯在纸张上进行绘画时，长按3秒画笔的智能开关，颜色识别传感器将识别的(绿色)颜色信号发送至Arduino IO传感器扩展板；Arduino IO传感器扩展板将识别的(绿色)颜色信号与其相连接的放置Micro SD卡的适配器进行识别转换成对应的音乐信号(例如，播放钢琴音乐独奏)；Arduino IO传感器扩展板将音乐信号(播放钢琴音乐独奏)传送至蜂鸣器；蜂鸣器连接微型音响开始播放音乐(钢琴音乐独奏)。

例如，儿童更换笔芯颜色绘画时操作：

当儿童绘画过一段时间后想更换笔芯颜色；再次向下按压笔头，笔芯向下移动，笔芯较细的尾部透过笔尖露出；松开笔头，承压环承受按压弹簧所带来的作用力，使按压弹簧和笔芯固定器将笔芯固定在颜色识别传感器前；此时，智能开关的指示灯亮起与更换过后的笔芯相同的颜色，儿童可以根据指示灯的颜色判断此时的笔芯颜色；如果儿童不喜欢当前露出的笔芯颜色，可再次按压笔头更换笔芯颜色；当儿童确定用此颜色(例如，黄色)笔芯在纸张上进行绘画时，长按3秒画笔的智能开关；承压环、按压弹簧和笔芯固定器将(黄色)笔芯固定在画笔内置的颜色识别传感器前；颜色识别传感器将识别的(黄色)颜色信号发送至Arduino IO传感器扩展板；Arduino IO传感器扩展板将识别的(黄色)颜色信号与其相连接的放置Micro SD卡的适配器进行识别转换成对应的音乐信号(例如，播放小提琴音乐独奏并且不暂停先前的音乐乐器独奏)；Arduino IO传感器扩展板将音乐信号(播放小提琴音乐独奏并且不暂停先前的音乐乐器独奏)传送至蜂鸣器；蜂鸣器连接微型音响开始播放音乐(钢琴与小提琴音乐二重奏)；此操作以此类推。

例如，当儿童调节音量大小时的操作；

多功能音乐画笔内置的蜂鸣器与智能开关相连接可用作随身音乐调节作用。蜂鸣器将画笔播放音乐的音量分为一、二、三、四、五挡，画笔初始播放音量为三档，当儿童想要调节画笔音量大小时，可以进行连续轻按两次智能开关操作。当儿童连续轻按两次智能开关操作一次时，画笔音量转为一档；儿童连续轻按两次智能开关操作两次次时，画笔音量转为二档；以此类推，进行音量调节。

例如，当儿童将多功能画笔内的电池耗尽时的操作：

多功能画笔内置的电池为蓄电池。当画笔内电池即将耗尽时，画笔外设置的智能开关指示灯会闪烁；儿童应轻按指示灯，关闭电源；打开蓄电池设置的Micro USB接口，使用Micro USB数据线连接电源进行充电。

例如，儿童使用音乐画笔绘画完成时操作：

当儿童相继多次选择画笔内不同笔芯绘画后，完成整个绘画过程时，画笔内置微型音响播放Micro SD卡经过先前多次操作所产生的音乐信号(画中每个颜色对应的乐器独奏所形成的多重奏)；当儿童准备结束绘画过程时，轻按画笔的智能开关；智能开关指示灯熄灭，画笔内电池关闭，笔芯转换器使画笔内固定的环保笔芯收回至原始状态。

例如，多功能音乐画笔内置笔芯消耗至无法进行绘画任务时：

当儿童将画笔内笔芯消耗过多时，先检查画笔智能开关指示灯是否为亮的状态，在确保画笔电源关闭的状态下，可通过设置好的开关位置打开笔杆，按照笔芯存放器设置好的位置更换新的笔芯，将笔杆恢复至原状即可。

实施例3

本发明在具体应用中可在不同纸张材质上使用，有效开发儿童的自主创造能力和探索精神，本发明中所采用的颜色识别器能识别在各类材质上书写的颜色，再通过内置音箱开始播放重奏音乐。当儿童进行绘图时，连续轻按两下智能开关使装置启动，绘画就此开始，音乐随即流淌，儿童将沉浸在360度立体声重奏音乐环绕的沉浸式画图创作空间，有效提升孩子专注力，开发创作兴趣。随着画面色彩增加，音乐重奏叠加，音乐层次渐渐丰富，画笔使用结束，重奏音乐随之结束，令人回味无穷。

本发明提供的多功能音乐画笔，对传统的笔进行了改造，增加了颜色识别和音乐播放功能，在绘画过程中营造美妙的音乐，提升绘画的乐趣。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种音乐画笔，其特征在于，包括：笔尖、笔杆、笔头、笔芯、笔芯转换器、笔芯储存器、笔芯固定器、按压弹簧、承压环、基于颜色识别的音乐装置和蓄电池；所述基于颜色识别的音乐装置包括：颜色识别传感器、传感器扩展板、存储卡、存储卡适配器、蜂鸣器、音响、智能开关；其中，

所述笔尖、所述颜色识别传感器、所述笔杆依次连接；所述笔芯固定器设置在所述颜色识别传感器内；

所述颜色识别传感器、所述传感器扩展板、所述存储卡适配器依次连接；

所述笔芯设置在所述笔芯储存器内；所述笔芯转换器设置于所述笔芯存储器顶部，用于转换不同的笔芯；所述笔芯存储器、所述笔芯转换器、所述按压弹簧、所述承压环、所述蜂鸣器、所述音响依次连接并设置在所述笔杆内；

所述笔头内设置所述蓄电池；

所述蓄电池向所述智能开关及所述传感器扩展板供电；

所述笔杆上设置有开关孔，所述开关孔处固定所述智能开关，所述智能开关与所述蜂鸣器及所述颜色识别传感器连接。

2.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述笔芯固定器内设有粗细大小和所述笔芯粗细相吻合的孔位，对笔芯进行固定。

3.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述笔芯储存器设有多个管道，其粗细大小和所述笔芯粗细相吻合，用于放置不同颜色的笔芯。

4.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述智能开关设置有指示灯，指示灯颜色与所述笔芯颜色相同。

5.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述存储卡根据画笔色彩和音乐风格存入民族乐派、新古典主义、原始音乐、新民族主义、未来主义、噪音音乐、具体音乐的流派曲库以及其对应的颜色信息。

6.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，基所述存储卡存放设置好的多首可以组成重奏的不同乐器独奏。

7.如权利要求6所述的音乐画笔，其特征在于，不同颜色的笔芯通过颜色识别传感器转化的信号对应所存储卡中的不同乐器独奏。

8.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述智能开关根据连按次数、短按、长按的不同操作，分别实现确定选择笔芯颜色、蜂鸣器音量大小调节、开/关画笔功能；和/或，所述智能开关通过指示灯闪烁提示电池电量低；和/或，所述智能开关通过指示灯颜色提示当前笔芯颜色。

9.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述多功能音乐画笔还包括笔夹；和/或，所述笔杆外设有亲肤橡胶；和/或，所述笔头设置有充电口，用于向所述蓄电池充电。

10.如权利要求1所述的音乐画笔，其特征在于，所述音乐画笔进一步包括无线模块，用于与外接音箱连接。

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