CN1818839A - 数字存储手写笔 - Google Patents

Abstract

一种数字存储手写笔，属于电子移动输入设备，包括与该手写笔相连接的能记录手写内容的电子输入设备，将手写笔与采集和处理三维空间位移的电子装置安装为一体。所述数字存储手写笔中还可以包含一个用于处理传感器数据的微处理器；一个用于存储加速度数据的存储芯片；一个用于采集加速度的至少二维的加速度传感器；一个用于采集地球引力方向的陀螺仪；一个用于采集笔芯压力的压力传感器以及一个用于数据传送的端口。该数字存储手写笔使用方便，应用自如，不需要特殊底板的情况下即能实现数字存储和手写的移动式手写输入设备。

Description

数字存储手写笔

技术领域

本发明涉及一种电子移动输入设备，特别针对手写的文字和图画输入的数字存储手写笔。

背景技术

已知的手写输入设备使用一种用电敏材料制成的底板。当特制的输入笔在底板上移动时，电敏材料输出的电信号产生变化，从而达到对笔迹的输入，并传输给计算机。其他还有利用超声波或光电原理对笔迹进行识别的类似设备。

以上的所有方法都有相当的局限性。对纸张的大小有限制，并且分辨率不高。另外，欧洲专利EP1032919B1中所描述的发明虽然也用到了加速度传感器，但它只是对传感器输出信号直接进行关联分析，以达到文字和图标的识别，而不是存储笔的运动，故无法实现图象复原，所以在功能方面仍存在较多缺陷。

发明内容

本发明的目的，是创造一种无需特殊底板就能实现数字存储和手写的移动手写输入设备。它可以把手写内容通过有线或无线方式在计算机或掌上电脑等载体上实现图像复原。

本发明的上述目的可通过以下技术方案来实现，一种数字存储手写笔，包括与该手写笔相连接的能记录手写内容的电子输入设备，其特征在于，将手写笔与采集和处理三维空间位移的电子装置安装为一体。所述数字存储手写笔中还可以包含一个用于处理传感器数据的微处理器；一个用于存储加速度数据的存储芯片；一个用于采集加速度的至少二维的加速度传感器；一个用于采集地球引力方向的陀螺仪；一个用于采集笔芯压力的压力传感器以及一个用于数据传送的端口。

由于手写笔本身的加速度可通过笔内部的加速度传感器读取，因此无需任何底板或其它参考基础。手写笔在三维空间的位置可由传感器提供的三维加速度计算得出。此过程可在计算机上或在笔内部的微控制器上进行。此处适用的加速度传感器是已知的和常用的。此发明的实例将通过以下的参考图解进行详细的说明。

本发明的有益效果是该数字存储手写笔使用方便，应用自如，不需要特殊底板的情况下即能实现数字存储和手写的移动式手写输入设备。

附图说明

图1为手写笔的整体外貌图

图2为笔套的结构图

图3为手写笔的内部电子结构图

图4为纯三维加速度的矢量计算图

图5为微控制器初始化阶段的流程图

图6为计算三维空间位移的流程图

图7为一个二维加速度传感器提供的加速度曲线

图8为通过Verlet积分方程计算得到的速度曲线

图9为通过Verlet积分方程计算得到的距离曲线

具体实施方式

参照图1和图2，按照发明要求的手写笔有一个外壳1，一个可旋下的笔头2，一个可替换的笔芯3和一个笔套4。笔套4上可有一个衣袋夹5。笔的正面有一些按钮7，用于功能的选择。按钮8可在需要时用作鼠标键。开关按钮9通过笔套的插上和拔下实现笔的开关。在笔的头部的触点10用于与计算机的有线数据传送。另外笔的正面还有一些显示运行状况的不同颜色的发光二极管6。还可以想象除此以外，还有一个液晶或有机发光二极管显示屏，用于运行状况和其它内容的文字或图像的显示。

手写笔内部拥有一个对笔的三维运动进行捕捉和处理的电子运算部件，参见图3。此电子运算部件包括微控制器11，加速度传感器12，陀螺仪13，压力传感器14，存储器15，通讯端口部分16，供电部分17，电池盒18，电池19和电路板20。优先选用三维加速度传感器。

手写笔笔套拔下后笔加电，开始工作。笔中的电子部分记录笔的三维空间位移。当笔按在纸上时，启动压力传感器，笔对笔迹进行记录。当数据传送给其他电子仪器时，在存储器中储存的数据可以通过笔头部的有线连接10直接发送给带图像复原软件的设备，比如说计算机或掌上电脑，或者可以通过笔正面的功能按钮由手写笔中自带的复原软件转化后通过一个无线的通讯连接，比如蓝牙，传递给手机并通过手机功能将此数据以图象格式，比如彩信或图型文件发送出去。

此发明与EP1032919B1中所描述的发明不同之处在于使用了完全不同的原理。此发明单纯使用加速度作为基值，而不是以笔的倾角作为基值。各矢量的相对关系参见图4。此例显示当加速度传感器12安装在XY平面上时的情况。传感器生成的输出信号累加为原始加速度矢量 原始加速度矢量中包含了静止部分( 即地球引力)和运动部分(

即真实的三维加速度)。

$\stackrel{\→}{a}={\stackrel{\→}{a}}^{\′}-\stackrel{\→}{g}$

利用陀螺仪可测量出笔当前的倾斜度，既地球引力的方向。

在微控制器的初始化阶段，进行硬件的自我测试和自我校对操作。自我测试过程的重点在于鉴定硬件零件。在自我校对过程中对当前的

进行测量，参见图5。

在固定时间间隔Δt内传感器的输出值被转化为加速度。以此得到的加速度值被存到存储器中，参见图6。

在图像复原时加速度值可通过Verlet积分方程换算为位置值。

$x_n=x_{n-1}+v_{n-1}\·\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}\·a_{n-1}\·{\mathrm{\Δt}}^2$

$v_n=v_{n-1}+\frac{1}{2}\·(a_n+a_{n-1})\·\mathrm{\Δt}$

其中n代表目前值，n-1代表之前值。x代表距离，v代表速度，a代表加速度，Δt代表时间间隔。

参见图7、图8、图9展示了二维加速度图像复原的实例。

在数据传送时才需要图像复原。

Claims (7)

1.一种数字存储手写笔，包括与该手写笔相连接的能记录手写内容的电子输入设备，其特征在于，将手写笔与采集和处理三维空间位移的电子装置安装为一体。

2.根据权利要求1所述的数字存储手写笔，其特征在于，包含一个用于处理传感器数据的微处理器。

3.根据权利要求2所述的数字存储手写笔，其特征在于，还包含一个用于存储加速度数据的存储芯片。

4.根据权利要求3所述的数字存储手写笔，其特征在于，还包含一个用于采集加速度的至少二维的加速度传感器。

5.根据权利要求4所述的数字存储手写笔，其特征在于，还包含一个用于采集地球引力方向的陀螺仪。

6.根据权利要求5所述的数字存储手写笔，其特征在于，还包含一个用于采集笔芯压力的压力传感器。

7.根据权利要求6所述的数字存储手写笔，其特征在于，还包含一个用于数据传送的端口。

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