CN113625887A - 书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法 - Google Patents

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CN113625887A CN202110744083.5A CN202110744083A CN113625887A CN 113625887 A CN113625887 A CN 113625887A CN 202110744083 A CN202110744083 A CN 202110744083A CN 113625887 A CN113625887 A CN 113625887A
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牛康宇
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Abstract

本申请提供了一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法，包括：第一主体上设有：光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面的信号，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；第二主体上承载有处理器、通信器、存储器、及供电单元，处理器用于根据检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹以书写轨迹；通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备。本申请能够实现书写笔能在纸面书写的同时，向外部显示设备传输实时的书写轨迹，以供实时显示书写轨迹并保存，并且在触摸屏和非触摸屏上都能实现类似电容触控笔的效果。

Description

书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法
技术领域
本发明涉及电子输入设备技术领域，特别是涉及一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法。
背景技术
随着个人电子设备的普及，连接用户和电子设备的输入设备也多种多样。其中的智能笔由于能记录人的笔迹，并输入到电子设备中，近些年逐渐成为主流电子输入设备。现有的智能笔技术主要有电容触控笔和基于摄像头的点阵读取笔等。电容触控笔只能在触摸屏上使用；基于摄像头的点阵读取笔虽然能在纸张上书写，但想要记录下笔迹输入到电子设备上，只能在专用的带点阵的纸张上书写。简单来说，即智能笔无论是哪种方式，都需要特殊的书写载体，即要么需要触摸屏，要么需要带点阵的纸张。
另外，拍照的方式是最简便且常用的保存纸张上书写的笔迹，对于笔迹没有较高要求时可以采用拍照的方式进行电子化保存，但是对于有较高要求的场景时，则拍照的形式无法满足要求。因为照片的电子化保存方式，一方面较难去除纸张纹理，后期对笔迹加工加工或应用时较为麻烦；另一方面，拍摄的效果往往不佳，例如角度不佳时常出现上窄下宽或上宽下下窄的情况；或者，光线不佳时常出现阴影或高光。上述情况均会造成笔迹保存效果不佳。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法，以解决现有技术中存在的至少一个问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种书写轨迹采集设备，固定于书写笔上，所述设备包括：第一主体与第二主体；所述第一主体，用于可拆卸固定于书写笔的前端；所述第一主体上设有：光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面的信号，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；所述第二主体，其上承载有处理器、通信器、存储器、及供电单元，并分别与惯性测量单元和光电传感器电性连接；所述处理器，用于根据光电传感器的检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录光电传感器和惯性测量单元检测到的表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；所述存储器，用于存储书写轨迹；所述通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
于本申请的一实施例中，所述处理器还用于：在触发定位指令后，通过书写笔在拟确定书写范围的平面的四个角进行触碰，以供确定在外部显示设备上用于显示书写轨迹的范围大小。
于本申请的一实施例中，所述定位指令的触发方式包括：开机后自动触发，并预设一定时间为定位时段；或者，通过所述第二主体上设置的定位按键或多功能旋钮触发。
于本申请的一实施例中，当所述光电传感器检测到书写笔的前端离开平面时，所述光电传感器仍然继续检测三维空间的运动轨迹，以供当所述光电传感器检测到书写笔的前端回到平面时，所述处理器记录的位置是最新书写笔的位置，而不是书写笔的前端之前离开平面时的位置。
于本申请的一实施例中，所述第一主体为环状，用于从书写笔的前端套入并且卡合于笔杆的前端位置；所述第二主体与所述第一主体一体设置，并集成于所述第一主体中；或者，所述第二主体由所述第一主体向上一体引出；或者，所述第二主体为环状，其与所述第一主体通过数据线连接，用于从书写笔的前端套入并且卡合于笔杆的中部位置。
于本申请的一实施例中，所述环状的第一主体或环状的所述第二主体，其环状主体留有缺口或者环状主体设有弹性调节件，以适配多种不同粗细的书写笔。
于本申请的一实施例中，所述通信器与外部显示设备的通信方式包括：2G/3G/4G/5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种书写笔，所述书写笔固定或嵌设有如上所述的书写轨迹采集设备；所述书写笔的前端设有所述书写轨迹采集设备中的第一主体；所述第一主体上设有：光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；所述书写笔的笔杆中设有所述书写轨迹采集设备中的第二主体；所述第二主体，其上承载有处理器、通信器、及供电单元，并分别与惯性测量单元和光电传感器电性连接；所述处理器，用于根据光电传感器的检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录光电传感器和惯性测量单元检测到的表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；所述通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种书写轨迹采集系统，包括：如上所述的书写笔、及显示设备；所述书写笔在纸面书写的同时，向所述显示设备显示发送书写轨迹；所述显示设备用于实时显示所述书写轨迹并进行保存。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种书写轨迹采集方法，应用于如上所述的书写轨迹采集设备上，所述书写轨迹采集设备用于固定于书写笔上；所述方法包括：初始化坐标系；确定平面上四点坐标，以作为显示书写轨迹的范围；检测书写笔的前端是否离开平面；若是，则检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；若否，则检测书写笔的前端在平面的运动轨迹并输出，以供作为书写笔记进行记录或保存。
综上所述，本申请提供一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法，具有以下有益效果：
本申请以附加的形式安装在书写笔前端，利用光电传感器检测书写笔前端在平面上的运动，能够实现记录书写笔在大部分平面上的运动轨迹，并向电子设备输出笔迹。并通过提前划定输入平面范围的方法。本申请能够实现笔迹的实时输入，配合电脑软件，笔前端的运动轨迹能同步输入到电脑显示，在触摸屏和非触摸屏上都能实现类似电容触控笔的效果。
附图说明
图1显示为本申请于一实施例中书写轨迹采集设备的结构示意图。
图2A显示为本申请于一实施例中书写轨迹采集设备的结构示意图。
图2B显示为本申请于另一实施例中书写轨迹采集设备的结构示意图。
图3显示为本申请于一实施例中书写笔的结构示意图。
图4显示为本申请于一实施例中书写轨迹采集系统的结构示意图。
图5显示为本申请于一实施例中书写轨迹采集方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
为了明确说明本申请，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。
在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。
鉴于上述现有技术存在的问题，本申请提供的一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法，本申请基于在书写笔前段附加安装书写轨迹采集设备的形式来解决上述问题。其中，主要利用光电传感器(或IMU传感器)记录书写笔前端在三维空间的运动，再利用光电传感器精确记录笔前端在平面上的运动轨迹，主要用来检测书写笔的前端是否离开平面，据以获取平面上的书写轨迹，再输入到诸如电脑和智能手机等设备上，以达到实时记录笔迹的目的。进一步地，还可在使用前利用实际平面上四个点的定位位置确定输入平面的范围，对应的利用电脑显示器的四个角作为定位点确定平面，本申请配合电脑软件可实现在电脑显示器上完成笔迹的同步输入。
本申请所述的书写笔为常见的可进行书写的笔，例如：油性笔、铅笔、钢笔、马克笔、毛笔等，并且所述平面并不仅限于纸面，任何物理平面均可适用。本申请能实现书写笔能在纸面书写的同时存储或向外部显示设备传输实时的书写轨迹。
如图1所示，展示为本申请于一实施例中的书写轨迹采集设备的结构示意图。如图所示，所述设备100包括：固定于书写笔200上的第一主体110与第二主体120。
简单来说，所述第一主体110主要用于承载检测书写笔200前端的书写轨迹，所述第二主体120主要用于获取、储存、及对外传输书写轨迹，并对设备100各器件提供电源。
需要说明的是，由于本申请需要将设备100固定于书写笔200的前端，为不影响使用时握书写笔200姿态和用书写笔200舒适度，特将设备100分为两个部分。其中，主要用于承载检测书写笔200前端的书写轨迹的器件的第一主体110，由于检测距离的要求，故将其固定在书写笔200的前端，所述书写笔200前端的位置具体为握笔时书写笔200上对应手指指尖靠前的位置，或是书写笔200锥形笔头与笔杆的交接位置；而另外用于承载体积相对较大的处理器121、通信器122、存储器123及供电单元124的第二主体120，则将其设置在笔杆的中部位置，以隔开握笔时手指指尖触笔的位置。
在一些具体的应用中，所述书写轨迹采集设备100的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清除说明起见，在图1中将各种总线都成为总线系统。
于本实施例中，所述第一主体110为环状，用于从书写笔200的前端套入并且卡合于笔杆的前端位置，如从笔尖位置套入，然后卡合于书写笔200锥形笔头与笔杆的交接位置。
于本实施例中，所述第二主体120为所述第一主体110上一体引出的，如图2A所示，举例来说，所述第一主体110与第二主体120由一体设置的金属片或连接件固定连接，所述金属片内或连接件内嵌有连接第一主体110与第二主体120的数据线。
或者，所述第二主体120为环状，其与所述第一主体110通过数据线连接，用于从书写笔200的前端套入并且卡合于笔杆的中部位置，如图2B所示。
于本实施例中，所述为环状的第一主体110或为环状的所述第二主体120，其环状主体留有缺口或者环状主体设有弹性调节件，以适配多种不同粗细的书写笔200。如前面提到的，本申请中所述书写笔200可为常见的可进行书写的笔，例如：油性笔、铅笔、钢笔、马克笔、毛笔等。为适配不同粗细的书写笔200，将所述第一主体110或为环状的第二主体120设置为具有一定弹性的，如环状主体留有缺口，或者设置弹性调节件，例如齿条、卡扣等。
但本申请并不局限于，第一主体110与第二主体120为分开结构设置，在集成度高的条件下，通过缩小处理器121、通信器122、存储器123及供电单元124等结构的体积，本申请所述的第一主体110与第二主体120还可以一体设置，如均设置于第一主体中110。
于多个可实现的实施例中，所述第二主体120与所述第一主体110一体设置，并集成于所述第一主体110中。即在高集成度的情况下，减少第一主体的体积，使得其小型化，并将设于第二主体120的处理器121、通信器122、存储器123及供电单元124等集成于第一主体中。
于本实施例中，所述第一主体110，用于可拆卸固定于书写笔200的前端；所述第一主体110上设有：光电传感器111，用于检测表征书写笔200的前端是否离开平面的信号，以及检测书写笔200前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元112，用于检测书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹。即通过光电传感器111与惯性测量单元112共同配合来完成检测书写笔200的运动轨迹。
所述光电传感器111是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电传感器111是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器111在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。于本申请中所述光电传感器111可用于消除误差累计，以感应或检测鼠标与平面的距离与移动，类似于光电鼠标。举例来说，当拿起光电鼠标时，鼠标的移动将在计算机中失去响应，而当放于平面时，鼠标的移动才在计算机中有响应。而在本申请，若书写笔200的前端未离开平面，则所述光电传感器111能够检测到返回的光线；若书写笔200的前端离开平面，则所述光电传感器111无法检测到返回的光线，据以可通过光电传感器111判断所述书写笔200的前端是否离开平面。
所述惯性测量单元112(Inertial Measurement Unit)，也成为了IMU传感器，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
于一或多个实施例中，所述惯性测量单元112为多个，以同时检测书写笔200前端在三维空间的运动状态。多个惯性测量单元112之间互相约束，能够较为精确的检测书写笔200在三维空间的运动状态。通过初始化的坐标系，能够记录书写笔200前端在三维空间中的坐标。
简单来说，光电传感器111主要用于检测表征书写笔200的前端是否离开平面，由于其承载体第一主体110固定于书写笔200的前端，因此，所述光电传感器111在书写时与平面(如纸面)之间无遮挡，且距离适中，因此，能够检测表征书写笔200的前端是否离开平面。另外，光电传感器111还用于检测书写笔前端在平面上的运动轨迹，可结合所述惯性测量单元112所检测的书写笔200的前端在三维空间坐标的Z轴坐标，来辅助判断书写笔200的前段是否离开平面。而所述惯性测量单元112所检测的书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹，可由精准的检测书写笔200前端的运动轨迹，该运动轨迹包括于平面(或纸面)上的书写笔迹，以及离开平面的书写位置的调整轨迹。
进一步地，本申请所述的第一主体110还可设有压力传感器、加速度传感器，以辅助获取书写笔200的前端在书写过程中的相关参数，以供处理器121更加准确的判断出于平面上的书写轨迹。
于本实施例中，所述第二主体120，其上承载有处理器121、通信器122、存储器123、及供电单元124，并分别与惯性测量单元112和光电传感器111电性连接。
其中，所述处理器121，用于根据光电传感器111的检测信号在判断书写笔200的前端未离开平面时，记录惯性测量单元112检测到的表征书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹。
由于所述惯性测量单元112所检测的书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹，包括于平面(或纸面)上的书写笔迹，以及离开平面的书写位置的调整轨迹。因此，本申请还需要依据光电传感器111来判断书写笔200的前端是否离开平面，以筛选并保留于平面(或纸面)上的书写笔迹。
于本实施例中，当所述光电传感器111检测到书写笔200的前端离开平面时，所述光电传感器111仍然继续检测三维空间的运动轨迹，以供当所述光电传感器111检测到书写笔200的前端回到平面时，所述处理器121记录的位置是最新书写笔200的位置，而不是书写笔200的前端之前离开平面时的位置。
需说明的是，虽然离开平面时，所述处理器121不记录运动轨迹，但是光电传感器111还是继续检测三维空间的运动轨迹的，因此，当提起书写笔200而离开平面后，还是能够检测到再落书写笔200时的位置，从而使处理器121在重新落书写笔200时，其记录的轨迹位置是最新变化的，而不是刚刚抬书写笔200时的位置。
于本实施例中，所述处理器121还用于：在触发定位指令后，通过书写笔200在拟确定书写范围的平面的四个角进行触碰，以供确定在外部显示设备上用于显示书写轨迹的范围大小。
需说明的是，因为本申请未采用如触摸屏或带点阵的纸张等特殊的书写载体，所以本申请所形成的书写轨迹并没有一个合适的范围限定，这并不利于在显示器上显示或进行存储。因此，本申请通过设定定位指令，来进行书写范围的确定。
简单来说，在定位指令触发后，可进入范围定位阶段，可通过书写笔200在拟确定的书写平面范围的四个角或四个边进行触碰或点击，据以基于这四个角或四个边来确定需保存或显示的书写轨迹的范围大小。
举例来说，如在一张A4纸书写，拟确定为一该A4纸的大小，那么通过触发本设备100的定位指令后，用书写笔200分别在A4纸的四个角或四个边进行触碰或点击，则本设备100则基于四个角或四个边的位置坐标，确定对应A4纸大小的书写范围，以供依据该书写范围进行保存或显示。
优选地，所述外部显示设备可以是如智能手机、台式计算机、笔记本计算机、平板电脑等带有显示屏的设备。
于本实施例中，所述定位指令的触发方式包括：开机后自动触发，并预设一定时间为定位时段；或者，通过所述第二主体120上设置的定位按键或多功能旋钮触发。其中，多功能旋钮可通过转动实现多级可调，以供在不同场景下有不同应用。
举例来说，本申请开机后10s内自动触发定位指令；或是通过定位按键以触发定位指令，如按下定位按键或旋转多功能旋钮半圈以触发定位指令。再如，当触发定位指令时亮红色指示灯，定位完成以进入书写阶段时亮绿色指示灯，以便于使用者知道本设备100处于哪个阶段；或者，通过蜂鸣器以提醒处于触发定位指令后的定位阶段。
所述存储器123，用于存储书写轨迹；所述通信器122用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
在一些实施例中，所述存储器123可以包括随机存取存储器(Random AccessMemory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。所述存储器123存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
所述处理器121可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
于本实施例中，所述通信器122与外部显示设备的通信方式包括但不限于：2G/3G/4G/5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。
举例来说，通过通信连接到诸如电脑和智能手机等外部设备100上，可以达到实时记录笔迹的目的。特别地，利用电脑显示器的四个角则对应为通过书写笔200定位所确定的平面，本申请配合电脑软件可实现在电脑显示器上完成笔迹的同步输入。
如图3所示，展示为本申于实施例的书写笔的结构示意图。如图所示，所述书写笔200固定或嵌设有如图1所述的书写轨迹采集设备100。其主要是将如图1所示的书写轨迹采集设备100与书写笔200相结合作为整体产品。相应地，所述书写笔200的优点便是可将第一主体110与第二主体120的设置空间进行优化，以进一步提供书写的舒适性和书写笔200的美观。
具体来说，所述书写笔200的前端设有所述书写轨迹采集设备100中的第一主体110；所述第一主体110上设有：光电传感器111，用于检测表征书写笔200的前端是否离开平面；惯性测量单元112，用于检测书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹；所述书写笔200的笔杆中设有所述书写轨迹采集设备100中的第二主体120，以及检测书写笔200前端在平面上的运动轨迹；所述第二主体120，其上承载有处理器121、通信器122、及供电单元124，并分别与惯性测量单元112和光电传感器111电性连接；所述处理器121，用于根据光电传感器111的检测信号在判断书写笔200的前端未离开平面时，记录光电传感器111和惯性测量单元112检测到的表征书写笔200的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；所述通信器122用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备300，以供外部显示设备300实时显示平面上的书写轨迹并保存。
于本实施例中，所述书写笔200能在纸面书写的同时向外部显示设备300传输实时的书写轨迹，以供外部显示设备300实时显示书写轨迹并进行保存。
需要说明的是，所述书写笔200的实施例内容由于与本申请所述书写轨迹采集设备100中实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请平台实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的书写轨迹采集设备100实施例中的叙述，故此处不再赘述。
如图4所示，展示为本申于实施例的书写轨迹采集系统的结构示意图。如图所示，所述系统包括：如图所述的书写笔200、及显示设备300。所述书写笔200在纸面书写的同时，向所述显示设备300显示发送书写轨迹；所述显示设备300用于实时显示书写轨迹并进行保存。
如图5所示，展示为本申于实施例的书写轨迹采集方法的流程示意图。本方法应用于如图1所述的书写轨迹采集设备上，所述书写轨迹采集设备用于固定于书写笔上。如图所示，所述方法包括：
步骤S501：初始化坐标系。
简单来说，通过惯性测量单元来初始化三维空间坐标的坐标系。
步骤S502：确定平面上四点坐标，以作为显示书写轨迹的范围。
简单来说，在定位指令触发后，可进入范围定位阶段，可通过书写笔在拟确定的书写平面范围的四个角或四个边进行触碰或点击，据以基于这四个角或四个边来确定需保存或显示的书写轨迹的范围大小。
步骤S503：检测书写笔的前端是否离开平面。主要通过光电传感器来检测书写笔的前端是否离开平面。
步骤S504：若是，则检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；若否，则检测书写笔的前端在平面的运动轨迹并输出，以供作为书写笔记进行记录或保存。
简单来说，光电传感器主要用于检测表征书写笔的前端是否离开平面，还可结合所述惯性测量单元所检测的书写笔的前端在三维空间坐标的Z轴坐标，来辅助判断书写笔的前段是否离开平面。而所述惯性测量单元所检测的书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，可由精准的检测书写笔前端的运动轨迹，该运动轨迹包括于平面(或纸面)上的书写笔迹，以及离开平面的书写位置的调整轨迹。且将于平面(或纸面)上的书写笔迹输出以供作为书写笔记进行记录或保存。
需要说明的是，上述方法各步骤内容，与本申请所述书写轨迹采集设备中实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请平台实施例相同。
于一或多个可实现的实施例中，所述第二主体中的处理器会按照如图3所述的步骤，将一个或多个以应用程序的进程对应的指令进行加载，并由处理器来运行存储在存储器中的应用程序，从而实现如图1所述书写轨迹采集设备的功能。
本申请以附加的形式安装在书写笔前端，能够实现记录书写笔在大部分平面上的运动轨迹，通过提前划定输入平面范围的方法，能够实现书写笔能在纸面书写的同时，向外部显示设备传输实时的书写轨迹，以供外部显示设备实时显示书写轨迹并进行保存，并且在触摸屏和非触摸屏上都能实现类似电容触控笔的效果。
综上所述，本申请提供的一种书写轨迹采集设备、及其应用的书写笔、系统和方法，所述设备固定于书写笔上，其包括：第一主体与第二主体；所述第一主体，用于可拆卸固定于书写笔的前端；所述第一主体上设有：光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面的信号，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；所述第二主体，其上承载有处理器、通信器、存储器、及供电单元，并分别与惯性测量单元和光电传感器电性连接；所述处理器，用于根据光电传感器的检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录光电传感器和惯性测量单元检测到的表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；所述存储器，用于存储书写轨迹；所述通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包含通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种书写轨迹采集设备，其特征在于，固定于书写笔上，所述设备包括：第一主体与第二主体；
所述第一主体，用于可拆卸固定于书写笔的前端；所述第一主体上设有：
光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面的信号，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；
惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；
所述第二主体，其上承载有处理器、通信器、存储器、及供电单元，并分别与惯性测量单元和光电传感器电性连接；
所述处理器，用于根据光电传感器的检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录光电传感器和惯性测量单元检测到的表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；
所述存储器，用于存储书写轨迹；
所述通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于：在触发定位指令后，通过书写笔在拟确定书写范围的平面的四个角进行触碰，以供确定在外部显示设备上用于显示书写轨迹的范围大小。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述定位指令的触发方式包括：开机后自动触发，并预设一定时间为定位时段；或者，通过所述第二主体上设置的定位按键或多功能旋钮触发。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述光电传感器检测到书写笔的前端离开平面时，所述光电传感器仍然继续检测三维空间的运动轨迹，以供当所述光电传感器检测到书写笔的前端回到平面时，所述处理器记录的位置是最新书写笔的位置，而不是书写笔的前端之前离开平面时的位置。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一主体为环状，用于从书写笔的前端套入并且卡合于笔杆的前端位置；
所述第二主体与所述第一主体一体设置，并集成于所述第一主体中；
或者，所述第二主体由所述第一主体向上一体引出；
或者，所述第二主体为环状，其与所述第一主体通过数据线连接，用于从书写笔的前端套入并且卡合于笔杆的中部位置。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述环状的第一主体或环状的所述第二主体，其环状主体留有缺口或者环状主体设有弹性调节件，以适配多种不同粗细的书写笔。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信器与外部显示设备的通信方式包括：2G/3G/4G/5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。
8.一种书写笔，其特征在于，所述书写笔固定或嵌设有如权利要求1-7中任意一项所述的书写轨迹采集设备；
所述书写笔的前端设有所述书写轨迹采集设备中的第一主体；所述第一主体上设有：光电传感器，用于检测表征书写笔的前端是否离开平面，以及检测书写笔前端在平面上的运动轨迹；惯性测量单元，用于检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；
所述书写笔的笔杆中设有所述书写轨迹采集设备中的第二主体；所述第二主体，其上承载有处理器、通信器、及供电单元，并分别与惯性测量单元和光电传感器电性连接；所述处理器，用于根据光电传感器的检测信号在判断书写笔的前端未离开平面时，记录光电传感器和惯性测量单元检测到的表征书写笔的前端在三维空间的运动轨迹，以得到平面上的书写轨迹；所述通信器用于实时传输书写轨迹至通信连接外部显示设备，以供外部显示设备实时显示平面上的书写轨迹并保存。
9.一种书写轨迹采集系统，其特征在于，包括：如权利要求8所述的书写笔、及显示设备；
所述书写笔在纸面书写的同时，向所述显示设备显示发送书写轨迹；
所述显示设备用于实时显示所述书写轨迹并进行保存。
10.一种书写轨迹采集方法，其特征在于，应用于如权利要去1-7中任意所述的书写轨迹采集设备上，所述书写轨迹采集设备用于固定于书写笔上；所述方法包括：
初始化坐标系；
确定平面上四点坐标，以作为显示书写轨迹的范围；
检测书写笔的前端是否离开平面；
若是，则检测书写笔的前端在三维空间的运动轨迹；若否，则检测书写笔的前端在平面的运动轨迹并输出，以供作为书写笔记进行记录或保存。
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