CN113900051A - 物品种类识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁传感器的应用领域，提供的物品种类识别装置包括基体和物品，基体具有识别位，物品以预设姿态可分离地配合于识别位，同一识别位至多同时与一个物品配合；物品具有永磁体，基体在识别位对应的位置设有三轴磁传感器，三轴磁传感器能够用于检测磁场的方向，物品的永磁体的中心位置与对应的三轴磁传感器沿第三方向正对；永磁体的从南极至北极的方向为第四方向，对于同一识别位而言，各物品在与该识别位配合时对应的永磁体的第四方向均与第三方向垂直，任意两种物品对应的第四方向均具有差异；在三轴磁传感器检测到的磁场方向与第三方向的夹角超出预设夹角范围时，确定对应的识别位与物品配合异常。本方案有利于提升物品种类识别的准确性。

Description

物品种类识别装置

技术领域

本发明涉及磁传感器的应用领域，具体涉及一种物品种类识别装置。

背景技术

电子棋盘兼具线下实体棋盘与线上APP棋盘的优势，既能给用户以实体棋盘的体验，又能应用APP中的各类智能玩法，广泛应用于远程教学、单人闯关等应用场合。

以象棋/国际象棋为例，常见的电子棋盘包括以下两种：

一种方案在棋盘设置霍尔传感器，在棋子设置永磁体，采用霍尔传感器感知永磁体的方式来感知落棋位是否具有棋子，并通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子的类型，相关的公开专利文献如CN101721804B、CN201889059U、CN205042085U、CN205730273U、CN105709409A。

另一种方案额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型，例如CN102872586B采用光编码识别棋子类型，CN111617462A/CN202983151U采用射频技术识别棋子类型，CN2523473Y采用反光识别棋子类型，CN110478887A采用磁编码阵列的方式识别棋子类型。

此外，公开号为CN106730401A的中国发明专利申请公开了一种快速识别手具治疗头类别的手具装置及抗干扰识别方法，该方案采用编码器感应永磁体安装角度的方式来识别手具治疗头的类别。

另外，公开号为CN106405454A的中国发明专利申请公开了一种磁角度传感系统，该公开文献通过磁角度传感器感知磁体的磁场矢量来检测磁体的角位置，并且该公开文献的图1与图4示分别出了磁角度传感器与磁体的两种不同的相对位置关系。

对于通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子类型的方案，该方案往往只适用于棋子初始位置确定的情况，这一方面对用户使用电子棋盘作出了较大限制，导致用户不能自主摆放残局，另一方面该方案也不适用于棋子初始位置不确定的棋类。

对于额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型的方案，该类方案需要采用几倍于落棋位数量的传感器，传感器数量较多，导致电子棋盘的成本较高，且结构较为复杂；例如采用射频识别的方案往往还需要设置三轴磁传感器感知棋子是否位于落棋位，每个落棋位下既需要设置射频识别模块又需要设置三轴磁传感器，该类电子棋盘采用的传感器/识别模块数量较多，导致电子棋盘的成本较高，结构较为复杂。

对于采用编码器感应永磁体安装角度的方式来识别手具治疗头类别的方案，在手具治疗头与手具柄处于配合状态时，能够通过编码器感应永磁体安装角度的方式来识别手具治疗头的类别，然而，在手具治疗头与手具柄配合异常时，通过编码器感应永磁体安装角度的方式识别手具治疗头类别的结果可能会出错。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种能识别物品种类且传感器用量较少、结构简单、识别结果准确的物品种类识别装置。

本发明提供的物品种类识别装置包括基体和物品，基体具有识别位，物品以预设姿态可分离地配合于识别位，同一识别位至多同时与一个物品配合；物品具有永磁体，基体在识别位对应的位置设有三轴磁传感器，三轴磁传感器能够用于检测磁场的方向，物品的永磁体的中心位置与对应的三轴磁传感器沿第三方向正对；永磁体的从南极至北极的方向为第四方向，对于同一识别位而言，各物品在与该识别位配合时对应的永磁体的第四方向均与第三方向垂直，任意两种物品对应的第四方向均具有差异；在三轴磁传感器检测到的磁场在第三方向上的分量大于或等于预设的第一阈值时，确定对应的识别位与物品配合异常；或在三轴磁传感器检测到的磁场方向与第三方向的夹角超出预设夹角范围时，确定对应的识别位与物品配合异常。

由上可见，一方面，本方案各第四方向之间均具有差异，因而能够根据三轴磁传感器的检测结果来区分各个种类的物品，进而实现对物品种类的识别；另一方面，本方案每个识别位仅需设置一个三轴磁传感器就能实现对物品种类的识别，本方案的传感器用量较少，结构简单；再一方面，由于本方案能够在不增加额外传感器的情况下判断对应识别位是否有配合异常的物品，因而不仅能够降低识别出错的几率，有利于提升物品种类识别的准确性，而且有利于减少传感器的数量，有利于物品种类识别装置的结构简单。

一个优选的方案是，三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，在三轴磁传感器检测到的磁场方向与第三方向的夹角超出预设夹角范围，且三轴磁传感器检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，确定对应的识别位与物品配合异常。

由上可见，这样进一步有利于提升对配合异常判断的准确性。

另一个优选的方案是，三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，在未确定识别位与物品配合异常，且三轴磁传感器检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，物品种类识别装置根据三轴磁传感器检测到的磁场的方向来识别配合于识别位的物品的种类。

再一个优选的方案是，基体与物品的配合具有限定位结构，限定位结构将物品以预设姿态限制在识别位，限定位结构限制物品相对基体转动；限定位结构包括凹凸配合结构；和/或限定位结构包括磁定位结构。

又一个优选的方案是，物品种类识别装置还包括状态提示单元，状态提示单元与三轴磁传感器通信连接；在确定基体与物品配合异常时，对应的状态提示单元发出提示信息。

进一步的方案是，状态提示单元为状态指示灯/声音提示装置。

又一个优选的方案是，三轴磁传感器能够用于检测磁场的矢量方向；或三轴磁传感器能够用于检测平行于磁场矢量的直线方向，对于同一识别位而言，任意两种物品对应的第四方向互不平行；三轴磁传感器包括磁传感芯片；物品沿第三方向可分离地配合于对应的识别位。

又一个优选的方案是，基体在识别位处具有第一配合面，物品具有第二配合面，第一配合面与对应的物品的第二配合面贴合，第一配合面的法线与对应的物品的第二配合面的法线均沿第三方向。

又一个优选的方案是，物品种类识别装置为工具库，工具库包括工具和用于储放工具的储放架，基体为储放架，物品为工具。

还一个优选的方案是，基体与物品可拆卸地固定连接，基体与物品之间具有弹性件，弹性件在物品与识别位配合异常时迫使物品向远离识别位的方向运动。

附图说明

图1是本发明物品种类识别装置第一实施例的部分结构图。

图2是本发明物品种类识别装置第一实施例的部分结构分解图。

图3是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子与落棋位配合的剖视图。

图4是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红帅”的示意图。

图5是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红士”的示意图。

图6是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红相”的示意图。

图7是本发明物品种类识别装置第二实施例的俯视示意图。

具体实施方式

第一实施例

本实施例的图1至图6采用统一的空间直角坐标系（右手系），以表示本实施例各特征之间的相对位置关系，其中Z轴正向为竖直向上。

本实施例的物品种类识别装置为象棋，请参照图1及图2，象棋包括棋盘1（基体的实例）和棋子2（物品的实例），棋盘1包括底壳11、面板13和电路板12，面板13位于底壳11的上侧（Z轴正向侧），底壳11与面板13围成安装腔14，电路板12固定在安装腔14中。

请参照图1及图2，面板13的上侧主面为工作面131，工作面131的法线沿竖直方向（第三方向的实例），工作面131上具有沿X轴方向分布的九列落棋位（识别位的实例），每列落棋位具有沿Y轴方向分布的十个，共九十个落棋位按十排九列的方式阵列分布。

棋子2包括红帅2a（参见图4）、红士2b（参见图5）、红相2c（参见图6）、红马、红车、红炮、红兵、黑将、黑士、黑象、黑马、黑車、黑炮、黑卒共十四种，棋子2可分离地配合于棋盘1的落棋位，每个落棋位至多配合一颗棋子2，棋子2上的“帅”、“士”等标记的内容和颜色为棋子2的可视种类标识。

电路板12上具有按十排九列阵列分布的九十个三轴磁传感器121，各三轴磁传感器121与各落棋位一一对应，三轴磁传感器121位于对应落棋位的正下方，即三轴磁传感器121位于对应落棋位的Z轴负向侧。

本实施例的三轴磁传感器121能够检测磁场矢量在互相垂直的三个方向上的矢量分量，例如能够检测磁场在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的矢量分量，从而能够通过计算得出三轴磁传感器121处的磁场的矢量方向。三轴磁传感器121可以参照现有技术进行设置，例如参照公开号为CN108205119A的中国发明专利申请中的三轴磁传感器进行设置，或者参照公开号为CN103913709A或CN103105592A的中国发明专利申请中的单芯片三轴磁场传感器进行设置，或者参照公开号为CN103954920A的中国发明专利申请中的三轴线性磁传感器进行设置；具体地，三轴磁传感器包括磁传感芯片，本实施例的磁传感芯片例如可以是CN103105592A的磁场传感器芯片。

棋子2与落棋位的配合设有限定位结构，限定位结构将棋子2以预设姿态（例如图1所示姿态）限定在对应的落棋位，并且限定位结构限制棋子2相对棋盘1旋转；具体而言，棋子2的法线沿竖直方向的截面轮廓形状为具有平切口的圆形，棋子2的平切口为位于Y轴负向端，每个落棋位处均具有凹槽132，凹槽132的法线沿竖直方向的截面轮廓形状为具有平切口的圆形，凹槽132的法线沿竖直方向的截面轮廓与棋子2的法线沿竖直方向的截面轮廓相匹配，棋子2置于凹槽132中时即实现其与对应落棋位的配合，凹槽132限制棋子2相对棋盘1旋转。

凹槽132与棋子2的平切口构成本实施例的限定位结构，可选择地，在本发明的其它实施例中，限定位结构也可以为其他形状的凹凸配合结构。

可选择地，在本发明的其它实施例中，限定位结构也可以采用磁体定位结构，磁体定位结构的方案可以参照现有技术进行设置，例如参照公开号为CN210582466U的实用新型专利中的磁铁定位吸附结构进行设置。

凹槽132的底面为第一配合面，棋子2的底面为第二配合面，第一配合面与对应棋子2的第二配合面均为法线沿竖直方向的平面，棋子2的第二配合面与对应的凹槽132的第一配合面贴合，这样有利于提升棋子2与落棋位的配合稳定性。

请参照图3，棋子2内置有永磁体21，例如图4所示的“红帅”2a的永磁体21a、图5所示的“红士”2b的永磁体21b和图6所示的“红相”2c的永磁体21c等，在棋子2配合于落棋位时，对应的三轴磁传感器121位于该棋子2的正下方，且三轴磁传感器121位于该棋子2的永磁体21的中心位置的正下方，也即对应的三轴磁传感器121与对应棋子2的永磁体21的中心位置沿Z轴方向正对，从永磁体21的南极指向北极的方向为第四方向A，各永磁体21的第四方向A均垂直于竖直方向，也即各永磁体21的第四方向A均沿水平方向。

对于同一落棋位而言，同种类的各棋子2在与该落棋位配合时对应的各第四方向A同向，任意两种棋子2在与该落棋位配合时对应的第四方向A之间均具有差异，请参照图4至图6，例如“红帅”2a对应的第四方向A1与X轴正向同向，“红士”2b对应的第四方向A2沿逆时针方向旋转至X轴正向的旋转角度为25°，“红相”2c对应的第四方向A3沿逆时针方向旋转至X轴正向的旋转角度为50°……，依此类推，任意两种棋子2对应的第四方向A之间至少具有25°的夹角。

对应地，对于同一落棋位而言，棋子2在与该落棋位配合时对应的永磁体21产生的磁场在对应的三轴磁传感器121处的矢量方向为第一方向B，各同种棋子2对应的第一方向B同向，任意两种棋子2对应的第一方向B之间均具有夹角，也即每种棋子2对应的第一方向B互不相同。

因而在棋子2配合于落棋位时，本实施例能够根据三轴磁传感器121检测到的磁场的矢量方向来识别配合于对应落棋位的棋子2的种类，具体而言，本实施例的三轴磁传感器121检测其所在位置的磁场矢量的实际方向，象棋以与该实际方向相匹配的第一方向B对应的棋子种类为对应的落棋位配合的棋子2的种类。

例如，请参照图4及图5，本实施例“红帅”2a对应的第一方向沿X轴负向，即“红帅”2a对应的第四方向A1的相反方向，本实施例“红士”2b对应的第一方向沿对应的第四方向A2的相反方向……，依此类推，当对应的三轴磁传感器121检测到磁场矢量方向沿X轴负向时即能确定对应的棋子2为“红帅”2a，当对应的三轴磁传感器121检测到磁场矢量方向沿第四方向A2的相反方向时即能确定对应的棋子2为“红士”2b，当然，考虑到安装和制造误差，也可以在三轴磁传感器121检测到磁场矢量方向与X轴负向的夹角为±5°之内时均确定对应的棋子2为“红帅”2b，这样可以允许棋子2与落棋位的配合有少许位置和角度偏差，可以将棋子2与凹槽132的配合设置为松配合，有利于提升用户的下棋体验。

由于本实施例能够检测各棋子2的种类，因而本实施例的象棋能够应用于实现线上线下联动的残局练习，有利于扩大本实施例象棋的适用范围，便于用户自由使用本实施例的象棋；并且，本实施例的每个落棋位仅需对应设置一个三轴磁传感器121就能实现对棋子2种类的识别，有利于简化象棋的结构。

然而，虽然前述方案在棋子2与落棋位处于配合状态时，能够根据对应的三轴磁传感器121的检测结果来识别棋子的种类，但是，在棋子2与落棋位配合异常时（例如棋子2的位置相较于与落棋位配合时的位置有一定程度的偏移，棋子的姿态相较于与落棋位配合时的姿态有一定程度的倾斜），棋子2的永磁体21产生于对应三轴磁传感器121处的磁场方向会发生变化，此时根据三轴磁传感器121的检测结果来识别棋子2的种类可能会出错，因而，为了降低因为棋子2与落棋位配合异常而导致识别出错的风险，本实施例对棋子2与落棋位是否配合异常进行识别，本实施例在三轴磁传感器121检测到的磁场在Z轴方向上的分量大于或等于预设的第一阈值时，确定棋子与落棋位配合异常；或在三轴磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向的夹角超出预设夹角范围（例如超出90°±3°的范围）时，确定棋子2与落棋位配合异常。

本实施例在棋子2与落棋位处于配合状态时，由于棋子2对应的第四方向A与Z轴方向垂直，且三轴磁传感器121与对应的永磁体21的中心位置沿Z轴方向正对，因而三轴磁传感器121此时检测到的磁场矢量方向应垂直于Z轴方向，三轴磁传感器121检测到的Z轴方向的磁场矢量大小应当为零；在此基础上，考虑到棋子2与落棋位的配合允许有一定误差，因而实践中，三轴磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小也会明显小于磁场矢量在垂直于Z轴方向上的分量大小，三轴磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小应当小于允许的范围（小于第一阈值），三轴磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向之间的夹角应当趋近于90°，因而如果三轴磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向的夹角超出预设夹角范围（例如超出90°±3°的范围），或者三轴磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小过大（大于或等于预设的第一阈值），那么说明此时对应落棋位处的棋子2与对应落棋位配合异常。在棋子2与落棋位配合异常时，根据三轴磁传感器121检测到的磁场矢量方向与该棋子2对应的第一方向B可能具有较大差异，此时对棋子2的种类的识别结果可能出错，因而本方案在识别物品种类之前，还检测棋子2与落棋位是否配合异常，这样有利于避免将三轴磁传感器121在棋子2与落棋位配合异常时的检测结果用作棋子2种类的识别，避免因为棋子2与落棋位配合异常而导致对棋子2的种类识别出错。此外，本方案的三轴磁传感器121既用于检测棋子2与落棋位是否配合异常，又用于识别棋子2的种类，这样本方案不用额外设置传感器来检测棋子2与落棋位是否配合异常，有利于节省传感器的数量，有利于简化本方案的结构、提升本方案的经济性。

优选地，象棋具有与落棋位对应的状态提示单元，状态提示单元与对应的三轴磁传感器121通信连接；在确定对应的落棋位具有配合异常的棋子2时，对应的状态提示单元发出提示信息。这样在落棋位与棋子2配合异常时，下棋人员能够从状态提示单元得到反馈，有利于下棋人员把握棋子2与落棋位是否配合异常，有利于提升用户体验。

具体地，本实施例象棋识别棋子种类的步骤为：第一步、获取三轴磁传感器121检测的磁场矢量的实际大小和实际方向；第二步、判断磁场的实际大小是否大于或等于第二阈值，如是则执行第三步、判断磁场在Z轴方向上的实际分量大小是否大于或等于第一阈值，如是则执行第四步、控制状态提示单元发出提示信息，提示棋子2与落棋位配合异常；如第二步的执行结果为否，则结束程序，或者重新执行第一步，如第三步的执行结果为否，则以与该实际方向相匹配的第一方向B对应的棋子种类为对应的落棋位配合的棋子2的种类，从而完成对棋子2的种类的识别，当然，此时也可以控制状态提示单元发出棋子2与落棋位处于配合状态的提示信息。

本实施例中，三轴磁传感器121检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值，表示对应的落棋位处具有棋子2，当然，此时可能是对应的落棋位与棋子2处于配合状态，也可能是对应的落棋位与棋子2配合异常；在三轴磁传感器121检测到的磁场大小大于或等于第二阈值后，再判断对应的落棋位是否有配合异常的棋子2，以及识别配合于落棋位的棋子2的种类，能够降低因为棋子2与落棋位配合异常而导致识别出错的风险，当然，第二阈值可以通过实验的方式获取，这里不再赘述。

具体地，状态提示单元为状态指示灯，每个落棋位对应一个状态指示灯，状态指示灯沿对应落棋位的外边缘延伸，落棋位被对应的状态指示灯包围，状态指示灯能够被点亮为红色、绿色，并且状态指示灯能够处于闪烁状态，在确定对应的落棋位具有配合异常的棋子2时，对应的状态指示灯被点亮为红色；在未确定棋子2与对应落棋位配合异常，且三轴磁传感器121检测到的磁场矢量大小大于或等于预设的第二阈值时，对应的状态指示灯被点亮为绿色；在未确定棋子与对应落棋位配合异常，且三轴磁传感器检测到的磁场矢量大小小于预设的第二阈值时，对应的状态指示灯熄灭。

当然，状态指示灯除了可以用于指示对应的落棋位是否配合有棋子2、对应的落棋位是否具有配合异常的棋子2之外，还可以用于为下棋人员发出操作提示，例如在本实施例的象棋应用于象棋教学的过程中，某一落棋位对应的状态指示灯闪烁，即表示下棋人员接下来应该移动该落棋位处配合的棋子2，或者表示下棋人员接下来应该将其它位置的棋子2移动至与该落棋位配合。

可选择地，在本发明的其它实施例中，状态提示单元也可以包括喇叭、蜂鸣器等声音提示装置，声音提示装置与状态指示灯可同时使用，也可择一使用，在对应的落棋位具有配合异常的棋子时，通过声音提示装置发出声音的方式来提醒棋手。

本实施例的每个落棋位分别对应一个状态提示单元，当然，在本发明的其它实施例中，也可以由多个落棋位共用一个状态提示单元，在各落棋位具有配合异常的棋子时，均由同一状态提示单元来提示状态异常。

本实施例的三轴磁传感器121用于检测磁场矢量方向，可选择地，在本发明的其它实施例中，三轴磁传感器能够用于检测平行于磁场矢量的直线方向，对于同一落棋位而言，任意两种棋子对应的第四方向A互不平行，这样任意两种棋子对应的第一方向B也互不平行，同样能够根据三轴磁传感器检测到的磁场矢量所在的直线方向来识别棋子的种类。

可选择地，在本发明的其它实施例中，物品种类识别装置也可以是工具库，例如该工具库为加工中心的刀库，刀库用于储存刀具，刀库例如可以是斗笠式刀库、圆盘式刀库或链条式刀库，刀库具有多个安装位（识别位的实例），刀具以预设姿态可拆卸地固定安装于刀库的安装位，通过在刀库设置本发明的三轴磁传感器，以及在刀具上设置本发明的永磁体，就能够识别对应安装位的刀具种类，并且能够识别对应安装位处的刀具是否安装异常；优选地，在本方案中，刀具与刀库的配合设有弹性件，在刀具与安装位配合异常时，弹性件迫使刀具离开安装位，这样相较于刀具与安装位配合异常的情形而言，对应的三轴磁传感器与该刀具的永磁体之间的距离会增大，三轴磁传感器检测到的磁场大小与方向会出现明显异常，这样更有利于识别出安装位具有配合异常的刀具，更有利于避免因为安装位与刀具配合异常而导致对刀具的种类识别出错；具体地，弹性件例如可以是固定于安装位的弹片，或者为固定于安装位的螺旋弹簧。

第二实施例

请参照图7，本实施例的物品种类识别装置为益智文具，益智文具包括基体1’和物品2’，基体1’包括壳体和电路板，壳体包括上半壳和下半壳，上半壳位于下半壳上侧，上半壳和下半壳围成安装腔，电路板固定在安装腔中，基体1’的基本组成结构可以参照第一实施例进行，这里不再赘述。

上半壳的上表面上具有沿垂直于竖直方向的直线分布的五个识别位，物品2’可分离地配合于识别位，每个识别位至多同时与一个物品2’配合，每个识别位处对应设有一个定位凹槽，定位凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓形状呈等腰三角形。

物品2’的种类数量为十五种，每种物品2’代表一种数字/运算符，十五种数字/运算符分别为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“+”、“－”、“×”、“÷”和“=”，每个物品2’的上表面具有对应数字/运算符的标识，该数字/运算符标识为物品2’的可视种类标识。

物品2’的法线沿竖直方向的截面轮廓形状呈等腰三角形，物品2’的法线沿竖直方向的截面轮廓与定位凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓匹配，在物品2’配合于识别位时，物品2’置于对应的定位凹槽中，定位凹槽将物品2’以预设姿态限制在对应的识别位，并且限制物品2’相对基体1’旋转。

电路板上具有五个三轴磁传感器，五个三轴磁传感器与五个识别位一一对应，物品2’具有永磁体，在物品2’配合于识别位时，根据对应三轴磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类。

这样本实施例在结合运算处理以及语音播报/数字显示后，可以用于小朋友学习算术，这种方式相较于采用平板电脑等学习方式而言，既有利于增加小朋友对算术学习本身的乐趣，有利于小朋友快乐学习，又能够避免小朋友过早接触电脑/手机，避免小朋友沉迷于电脑/手机的虚拟世界中，有利于小朋友的健康成长。

本实施例的定位凹槽构成限定位结构，可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以在物体的底部增设专门的定位凸起，定位凸起的法线沿竖直方向的截面轮廓与定位凹槽的截面轮廓相匹配，并且定位凹槽与物品2’配合的截面轮廓形状也可以作出改变，或者通过两组以上定位凸起与定位凹槽的配合来限制物品2’；此外，定位凸起与定位凹槽的位置也可以互换，也即可以在基体1’的识别位设置定位凸起。

可选择地，在本发明的其它实施例中，物品种类识别装置也可以是涉及文化、教育、体育、艺术的其它装置和设备。

本实施例的其他部分同第一实施例。

例如，本实施例中识别位、对应的三轴磁传感器及该识别位上配合的物品2’之间的位置关系可以参照第一实施例中落棋位、对应的三轴磁传感器及该落棋位上配合的棋子之间的位置关系进行设置，以确保能够根据三轴磁传感器检测到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类，具体而言，三轴磁传感器位于对应物品2’的正下方，且三轴磁传感器位于对应物品2’的永磁体的中心位置的正下方，永磁体从的南极指向北极的方向为第四方向，各永磁体的第四方向均垂直于竖直方向，同种物品2’的永磁体的第四方向同向，对于同一识别位而言，物品2’在与该识别位配合时的永磁体的第四方向为第四方向，任意两种物品2’对应的第四方向之间均具有差异，例如五个识别位沿参考方向M依次分布，代表“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“+”、“－”、“×”、“÷”和“=”的各种物品2’对应的第四方向沿顺时针方向旋转至与参考方向M同向的旋转角度按等差数列依次递增，各物品2’对应的第四方向均与竖直方向垂直，也即代表“0”的物品2’对应的旋转角度为0°，代表“1”的物品2’对应的旋转角度为24°，代表“2”的物品2’对应的旋转角度为48°，依次类推；对于同一识别位而言，物品2’与该识别位配合时对应的永磁体产生的磁场在对应的三轴磁传感器处的矢量方向为第一方向，同种物品2’对应的第一方向相同，任意两种物品2’对应的第一方向之间具有差异，这样在物品2’配合于识别位时能够根据对应三轴磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类。

可选择地，在本发明的其它实施例中，参考方向M也可以沿弧线延伸，或者参考方向M沿曲线延伸。

可选择地，在本发明的其它实施例中，识别位的数量还可以调整，以适应不同难度的运算学习，当然，识别位的数量也可以是一个，或者识别位为按照其它方式分布的多个，例如按两列分布。

再例如，同第一实施例，每种物品2’对应的第一方向也可以具有一定的误差范围，该误差范围的大小可以预先设定。

可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以将代表不同数字/运算符的物品2’替换为代表不同字母的物品2’，例如代表不同字母的物品2’包括代表“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“h”......“v”、“w”、“x”、“y”、“z”的共二十六种，根据三轴磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类，这样在结合运算处理以及语音播报/数字显示（例如现有的计算器）后，可以用于小朋友学习英语/拼音。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.物品种类识别装置，包括基体和物品，所述基体具有识别位，所述物品以预设姿态可分离地配合于所述识别位，同一所述识别位至多同时与一个所述物品配合；

其特征在于：

所述物品具有永磁体，所述基体在所述识别位对应的位置设有三轴磁传感器，所述三轴磁传感器能够用于检测磁场的方向，所述物品的所述永磁体的中心位置与对应的所述三轴磁传感器沿第三方向正对；

所述永磁体的从南极至北极的方向为第四方向，对于同一所述识别位而言，各所述物品在与该识别位配合时对应的所述永磁体的所述第四方向均与所述第三方向垂直，任意两种所述物品对应的所述第四方向均具有差异；

在所述三轴磁传感器检测到的磁场在所述第三方向上的分量大于或等于预设的第一阈值时，确定所述基体与所述物品配合异常；

或在所述三轴磁传感器检测到的磁场方向与所述第三方向的夹角超出预设夹角范围时，确定所述基体与所述物品配合异常。

2.根据权利要求1所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，在所述三轴磁传感器检测到的磁场方向与所述第三方向的夹角超出预设夹角范围，且所述三轴磁传感器检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，确定所述基体与所述物品配合异常。

3.根据权利要求1所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，在未确定所述基体与所述物品配合异常，且所述三轴磁传感器检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，所述物品种类识别装置根据所述三轴磁传感器检测到的磁场的方向来识别配合于所述识别位的所述物品的种类。

4.根据权利要求1所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述基体与所述物品的配合具有限定位结构，所述限定位结构将所述物品以所述预设姿态限制在所述识别位，所述限定位结构限制所述物品相对所述基体转动；

所述限定位结构包括凹凸配合结构；和/或所述限定位结构包括磁定位结构。

5.根据权利要求1至4任一项所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述三轴磁传感器能够用于检测磁场的矢量方向；或所述三轴磁传感器能够用于检测平行于磁场矢量的直线方向，对于同一所述识别位而言，任意两种所述物品对应的所述第四方向互不平行；

所述三轴磁传感器包括磁传感芯片；

所述物品沿所述第三方向可分离地配合于对应的所述识别位。

6.根据权利要求1至4任一项所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述基体在所述识别位处具有第一配合面，所述物品具有第二配合面，所述第一配合面与对应的所述物品的所述第二配合面贴合，所述第一配合面的法线与对应的所述物品的所述第二配合面的法线均沿所述第三方向。

7.根据权利要求1至4任一项所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述物品种类识别装置为工具库，所述工具库包括工具和用于储放所述工具的储放架，所述基体为所述储放架，所述物品为所述工具。

8.根据权利要求1至4任一项所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述基体与所述物品可拆卸地固定连接，所述基体与所述物品之间具有弹性件，所述弹性件在所述物品与所述识别位配合异常时迫使所述物品向远离所述识别位的方向运动。

9.根据权利要求1至4任一项所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述物品种类识别装置还包括状态提示单元，所述状态提示单元与所述三轴磁传感器通信连接；

在确定所述基体与所述物品配合异常时，对应的所述状态提示单元发出提示信息。

10.根据权利要求9所述的物品种类识别装置，其特征在于：

所述状态提示单元为状态指示灯/声音提示装置。

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