CN207008562U - 一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置，多功能智能笔包括：导电笔头，导电笔头可在纸上书写；笔身，在笔身内设有线圈组件、PCBA板以及电池，线圈组件包括发射单元和采集单元，在PCBA板上设有通讯单元和/或存储单元，通讯单元将采集单元采集的书写信息的电信号或声波信号或电磁波信号处理后发送给数码产品，存储单元用于存储采集单元采集的书写信息；电池给线圈组件和PCBA板供电。本实用新型结构简单，便于携带，既可以在电容式屏幕与电磁感应的数位板/屏幕上书写，又可以正常在纸张上书写，并可以实现书写内容的采集。

Description

一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置

技术领域

本实用新型涉及触控领域以及图形文字采集技术，具体涉及一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置。

背景技术

对于日常生活中带电容显示的数码产品越来越多，电磁感应的绘画数码产品也越来越普及，市面上也出现了电容显示屏带有电磁感应器的手机、平板等数码产品，但与之配套的笔都只带有一种功能，即使是电容显示屏带有电磁感应的数码产品所匹配的电子笔，也只是配备了电磁笔，想在电容屏上书写只能靠手指或额外购买一支电容笔，无法做到便携性，和不同场合书写绘画的衔接。

电磁笔是通过改变电磁触控板/屏幕上的感应器产生的磁场变化来完成人机对话操作用的笔，可分为主动式与被动式。

电容笔是利用导体材料制作的具有导电特性、用来触控电容式屏幕完成人机对话操作用的笔，可分为主动式与被动式。由于电容笔的功能实现对于内部结构以及电路的要求，笔头需要是导电材质。市面上有部分产品将两种功能放置于两头的可纸面书写电容笔(即笔杆一端为被动式电容笔头，另一端为可书写的笔芯)，这类笔在使用切换过程中需要将笔颠倒一下使用，无法直接使用的便捷性。

现阶段，市场上还有4种记录书写绘画内容的产品。

第一种是有可以书写的电磁笔，由于电磁笔的功能实现(内部结构以及电路板大小和布局)对于笔前端内部空间与结构的限制不大，故该结构就是将电磁感应部分后移，在前端增加了小型的中性笔等可书写的笔芯，目前这类可书写的电磁笔，都匹配了一本特殊的记事本，在记事本底端藏有一块记事本书写区域大小的电磁触控板，使用者用这款笔在配套记事本上写字绘画时，电磁触控板会记入书写绘画的内容，并根据使用者需求通过数据线或者蓝牙等通讯手段传输给电脑等数码产品。然而，该款会记录书写绘画内容的产品有以下几个主要的问题：①由于记事本刚使用时，纸张数量和厚度的关系，导致感应电磁笔信号的能力较弱，容易出现在纸张上书写的内容没有完全被采集起来，出现数据缺失。②外出需要携带笔的同时还有携带配套的笔记本，便携性较差。

第二种是采用拍照扫描的方式，运用高清摄像头，通过程序优化显示内容的效果，达到类似于扫描的效果，但采集速度比传统扫描设备快，这类产品可编辑能力差，即使导出成文字处理器文档，也是图片形式的导出，无法对每个字进行快速修改。

第三种是采用光感摄像头，光感摄像头可置于笔内部记录笔的路径，但这类产品需要特定的握笔姿势，避免光照对光感摄像头的影响。

第四种是定位原理，采用超声波，无线电等信号，通过外置辅佐设备与笔之间的信号反馈，确定笔的坐标定位，来判断笔的移动轨迹，同时通过内部的压力传感器来判断是否书写和笔压。但这类产品必须要有个外部辅佐设备来与笔配合使用，辅佐设备还需要特定的摆放位置，便携性一般，并且辅佐设备的信号发射范围有限。

故现有的电子笔功能单一，且无法满足用户的便携性和可编辑性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置，其结构简单，便于携带，既可以在电容式屏幕与电磁感应的数位板/屏幕上书写，又可以正常在纸张上书写，并可以实现书写内容的采集。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多功能智能笔包括：导电笔头，导电笔头可在纸上书写；笔身，在笔身内设有线圈组件、PCBA板以及电池，线圈组件包括发射单元和采集单元，在PCBA板上设有通讯单元和/或存储单元，通讯单元将采集单元采集的书写信息的电信号或声波信号或电磁波信号处理后发送给数码产品，存储单元用于存储采集单元采集的书写信息；电池给线圈组件和PCBA板供电。

本实用新型一种多功能智能笔解决了现有技术中4种记录书写绘画内容产品的缺点，本实用新型提供了一种既可以在电容式屏幕与电磁感应的数位板/屏幕上书写，又可以正常在纸张上书写的便于携带的多功能智能笔。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，导电笔头采用可书写的金属或可书写的合金或含有石墨的胶体材料或含有石墨烯的复合材料制成。

采用上述优选的方案，成本低。

作为优选的方案，导电笔头包括：笔头接收层，设置于导电笔头的外侧；笔头发射层，设置于导电笔头的内侧；屏蔽层或绝缘层，设置于笔头接收层和笔头发射层之间。

采用上述优选的方案，保证本实用新型的智能笔可以有效在电容屏上进行流畅书写。

作为优选的方案，笔头接收层和笔头发射层采用两种或两种以上的金属材料复合而成。

采用上述优选的方案，根据具体情形选择不同金属材料，可设置多个笔头接收层和笔头发射层。

作为优选的方案，导电笔头与笔身可拆卸式连接。

采用上述优选的方案，便于更换不同型号、不同硬度、不同深度的导电笔头。

作为优选的方案，在笔身上还设有与电池连接的充电口和/或光能板。

采用上述优选的方案，便于进行充电。

作为优选的方案，在PCBA板上设有压力传感器、角速度传感器、加速度传感器、温度传感器、心率检测传感器中的一种或多种与通讯单元和/或存储单元连接的传感器。

采用上述优选的方案，可以有效采集不同的信息，实现智能笔的多功能化。

作为优选的方案，在笔身上还设有机械式开关和/或感应式开关，感应式开关与PCBA板上的传感器连接。

采用上述优选的方案，可实现多种不同样式的开关方式。

记录装置，包括多功能智能笔和扫描机构，扫描机构包括机壳以及设置于机壳内的发射单元和采集单元。

本实用新型记录装置的功能更全面，扫描机构可协助智能笔本身自带的记录功能，当智能笔本身的记录功能没有打开的情况下，在纸上已经完成的书写绘画内容，可以通过扫描机构进行快速的记录。同时，可以在扫描机构内增设存储单元，为书写的内容提供更大的存储空间。扫描机构采用发射单元和采集单元，作为无线充电的发射端，采用磁共振原理在一定距离内实现给智能笔实时充电，不影响笔的使用。

作为优选的方案，机壳为可伸缩式结构。

采用上述优选的方案，本实用新型的扫描机构为可伸缩式结构，可通过伸缩折叠口调整机壳的长度来适用于不同纸张，增加便携性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种多功能智能笔的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的导电笔头的剖视图之一。

图3为本实用新型实施例提供的导电笔头的剖视图之二。

图4为本实用新型实施例提供的导电笔头的剖视图之三。

图5为本实用新型实施例提供的导电笔头受力前，压力传感器的结构示意图。

图6为本实用新型实施例提供的导电笔头受力后，压力传感器的结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的扫描机构的结构示意图。

其中：1导电笔头、11笔头接收层、12笔头发射层、13屏蔽层、2笔身、3线圈组件、31发射单元、32采集单元、4PCBA板、41通讯单元、42压力传感器、43角速度传感器、44加速度传感器、45温度传感器、46心率检测传感器、47拓展区、5电池、6光能板、7开关、8扫描机构、81伸缩折叠口、9纸。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

为达到本实用新型的目的，一种多功能智能笔及包括该智能笔的记录装置的其中一些实施例中，

如图1所示，一种多功能智能笔包括：导电笔头1和笔身2。

导电笔头1可在纸上书写，导电笔头1采用可书写的金属或可书写的合金或含有石墨的胶体材料或含有石墨烯的复合材料制成，成本低。

本实用新型笔身2材质可以采用金属或者合金，也可以采用塑胶，木材等非金属类材质。

在笔身2内设有线圈组件3、PCBA板4以及电池5，线圈组件3包括发射单元31和采集单元32，在PCBA板4上设有通讯单元41，通讯单元41将采集单元31接收的书写信息的电信号或声波信号或电磁波信号处理后发送给数码产品，数码产品可以为手机、平板、电脑等设备；电池5给线圈组件3和PCBA板4供电，本实用新型的电池5采用锂电池，也可以采用其它类型高效的电池。

本实用新型一种多功能智能笔解决了现有技术中4种记录书写绘画内容产品的缺点，本实用新型提供了一种既可以在电容式屏幕与电磁感应的数位板/屏幕上书写，又可以正常在纸张上书写的便于携带的多功能智能笔。

本实用新型在纸面书写时留下的导电成份，可通过笔本身自带的发射单元31和采集单元32，或通过金属笔头1直接输出电信号使纸张上的导电成份发射电信号，利用磁共振或声波或电学原理，采集或接收导电成份产生的可检测到的电磁信号或声波反馈信号或相关电信号，实时记录下书写绘画内容并通过通讯单元41传输给数码产品，通讯单元41可以为数据接口或蓝牙模块，利用数据线或者蓝牙等通讯手段传输给数码产品可进行二次编辑，其中纸面书写时留下的导电成份受书写绘画的受力情况，重复描绘情况，以及笔头的硬度情况等因素的影响，纸面上显示的线条粗细深浅不同，可通过反馈的电性能等相关参数的不同，被有效的采集体现。

本实用新型一种多功能智能笔具有以下有益效果：

第一，本实用新型可以实现电容笔、日常书写笔功能的集合；可以实现电磁笔、日常书写笔功能的集合；可以实现电容笔、电磁笔与日常书写笔功能的集合。

第二，由于电容笔功能的笔头需要采用可以导电的材质才能实现触控电容式屏幕，故本实用新型采用可书写的特殊金属或者合金或者含有石墨的软胶或含有石墨烯的复合材料等一些既可以导电又可以书写的材质作为笔头。

第三，本实用新型的线圈组件3的线圈在不同情况下充当不同作用，电磁笔的感应线圈，电池的无线充电线圈，采集记录书写绘画内容时的信号发射与采集模块。采用线圈组件3的感应线圈既实现了电磁笔改变电磁触控板/屏幕上的感应器产生的磁场变化来实现书写绘画等功能的同时，又可以给电池无线充电充当接收端线圈，同时线圈也可以是电信号或声波的发射与接收模块，节约了产品的内部空间，降低了成本。

第四，本实用新型在纸面书写时留下的导电成份，可通过智能笔本身自带发射单元31和采集单元32，通过磁共振或声波或电学原理，使得在纸面书写时留下的导电成份产生可检测到的电性能等参数，并通过多种传感器的协同检测，实时记录下书写绘画内容并通过数据线或者蓝牙等通讯手段传输给电脑等数码产品。

第五，电磁笔功能设计了可主动或被动匹配功能，可根据不同型号不同厂商的电磁触控板/屏幕的感应器接收信号的不同，用户可主动调整电磁线圈组件3震荡频率等参数，或笔自动匹配相关参数，从而适用于不同型号不同厂商的电磁触控板/屏幕。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，可以在PCBA板4上设置存储单元，存储单元用于存储接收单元32接收的书写信息。

如图2-4所示，为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，导电笔头1包括笔头接收层11、笔头发射层12以及屏蔽层13。笔头接收层11设置于导电笔头1的外侧；笔头发射层12设置于导电笔头1的内侧；屏蔽层13设置于笔头接收层11和笔头发射层12之间。

采用上述优选的方案，笔头接收层11和笔头发射层12用于实现在电容屏上的书写功能，笔头接收层11用于采集电容屏点位的信号，笔头发射层12发射出处理后的相应信号使得屏幕电位值改变。

而由于笔头发射层12发射出信号的强度要远远大于采集信号的强度，故采用屏蔽层13进行屏蔽，保证笔头接收层11可以准确有效的采集信号，保证本实用新型的智能笔可以有效在电容屏上进行流畅书写。在不同的实施例中，可根据具体情况设置多个笔头接收层11和笔头发射层12。

导电笔头1可以通过利用金属熔点的不同，将两种或两种以上的金属熔铸在一起，并在每种金属的外表面覆盖有绝缘材料，作为信号屏蔽层13，每种金属层都可以分别用于信号采集，信号发射，安装固定等功能。

进一步，屏蔽层13的纵截面可以如图2所示呈“V”字形，也可以如图3所示呈“一”字形，或如图4所示呈螺旋形，可以根据具体情形选择不同形状的屏蔽层13，不同形状的屏蔽层13的屏蔽效果不同。屏蔽层13可采用导电材料接地形成。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，导电笔头1与笔身2可拆卸式连接。

采用上述优选的方案，便于更换不同型号、不同硬度、不同深度的导电笔头。导电笔头1采用特殊金属或者合金或者含有石墨的软胶等一些既可以导电又可以书写的材质作为笔头，比一般的铅笔更耐用，并且可以更换，笔头1也可以像石墨铅笔那样设置有6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H等18个硬度等级用于不同情况下的更换使用。

如图1所示，为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在笔身2上还设有与电池5连接的充电口和/或光能板6。

采用上述优选的方案，便于进行充电。本实用新型的充电口可采用触点接触式，也可采用USB形势接口。本实用新型的光能板6采用优质高转化率的太阳能电池板。

本实用新型的电容笔功能是主动式的，需要电源来实现，采用无线充电或者光能(太阳能)充电或者直冲，相较与被动式电容笔，主动式电容笔笔尖更细小，操控更精准。电磁功能可以是主动式的，也可以是被动式的，可更具实际需要进行调整互补。

如图1所示，为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在PCBA板4上设有压力传感器42、角速度传感器43、加速度传感器44、温度传感器45、心率检测传感器46多种传感器，多种传感器与通讯单元41连接。

采用上述优选的方案，本实用新型的PCBA板4上配备压力传感器42、角速度传感器43、加速度传感器44、温度传感器45、心率检测传感器46等传感器，可实现笔的书写速度，移动速度，移动方向，笔的压力，笔的倾斜角度用于协助笔的记录功能，使用者的体温，心率等信息通过通讯单元41传输给移动设备进行分析，拓展附带功能。

如图5和6所示，本实用新型的笔头底部连接有压力传感器42，当笔在书写时，受到一个向上的力F1，还受到纸上横向的摩擦力F2，笔头受力后，笔底部位移触发器感知压力变化产生不同的电信号来判断笔头受力方向和力度大小，以及书写的粗细。利用室内定位原理，通过手机的蓝牙或者wifi等信号与笔连接，同时通过笔内部的角速度传感器43、加速度传感器44计算出握笔时的多个空间点位或在纸平面投影的多个点位，通过信号强弱或信号角度或信号接收时间等方法，加上压力传感器42的信号辅佐可以定位出笔头相对于手机的位置，从而也可以达到记录书写绘画内容的功能，每次使用时只要校准初始位置就可以不受手机位置变动的影响，而造成笔头位置的不精确。

本实用新型通过自带的传感器通过监测使用者手指上的温度、心率、血氧浓度等相关数据，可以实现提醒用户的握笔姿势、提醒使用者休息、录音等附带拓展功能，同时本实用新型自带的传感器记录使用者的书写次数，字数，笔迹累计长度等书写数据，可用于与其它使用者形成互动。而以上的传感器类型并不作固定，也可以在PCBA板4的拓展区47增加其他类型的传感器。

本实用新型可以有效采集不同的信息，实现智能笔的多功能化，并通过多种传感器的协同检测。

如图1所示，进一步，在笔身2上还设有开关7，该开关7可以为机械式开关和/或感应式开关，感应式开关与PCBA板4上的传感器连接。

采用上述优选的方案，可实现多种不同样式的开关方式。本实用新型的开关7可以是机械式或感应式开关，可以通过导电笔头1与线圈的信号检测情况来替代开关，或通过压力传感器42、角速度传感器43、加速度传感器44、温度传感器45、心率检测传感器46等传感器检测得到的反馈信号，来识别特定的手部动作来起到开关的效果。实现了拿起笔纸张上正常书写时，进入节电待机模式，当与触控设备触碰时，笔检测到信号就进入工作模式，不需要额外的附加动作。当笔检测到特定的动作时，可开启附带功能，例如：记录功能。

如图7所示，本实用新型还公开一种记录装置，记录装置包括多功能智能笔和扫描机构8，扫描机构8包括机壳以及设置于机壳内的发射单元(图中未示出)和采集单元(图中未示出)。

本实用新型记录装置的功能更全面，扫描机构8可协助智能笔本身自带的记录功能提供wifi或蓝牙等信号，当智能笔本身的记录功能没有打开的情况下，在纸上已经完成的书写绘画内容，可以通过扫描机构8进行快速的记录。同时，可以在扫描机构内增设存储单元，为书写的内容提供更大的存储空间。扫描机构采用发射单元和接受单元，作为无线充电的发射端，采用磁共振原理在一定距离内实现给智能笔实时充电，不影响笔的使用。

本实用新型记录装置利用多功能智能笔书写后在纸面9留下的导电成份，可通过磁共振或声波或电学或室内定位原理，将文本绘画内容转换成可编辑的电子文档输入到手机、平板、电脑等设备中进行二次编辑，其中纸面书写时留下的导电成份受书写绘画的受力情况，重复描绘情况，以及笔头的硬度情况等因素的影响，纸面上显示的线条粗细深浅不同，可通过电性能参数的不同，被有效的采集体现。

如图7所示，进一步，机壳为可伸缩式结构。

采用上述优选的方案，本实用新型的扫描机构8为可伸缩式结构，可通过伸缩折叠口81调整机壳的长度来适用于不同纸张，增加便携性，并且扫描机构8内部的发射单元和采集单元同时也设置了广角的发射与接收。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能智能笔，其特征在于，包括：

导电笔头，所述导电笔头可在纸上书写；

笔身，在所述笔身内设有线圈组件、PCBA板以及电池，所述线圈组件包括发射单元和采集单元，在所述PCBA板上设有通讯单元和/或存储单元，所述通讯单元将所述采集单元采集的书写信息的电信号或声波信号或电磁波信号处理后发送给数码产品，所述存储单元用于存储所述采集单元采集的书写信息；所述电池给所述线圈组件和所述PCBA板供电。

2.根据权利要求1所述的多功能智能笔，其特征在于，所述导电笔头采用可书写的金属或可书写的合金或含有石墨的胶体材料或含有石墨烯的复合材料制成。

3.根据权利要求1所述的多功能智能笔，其特征在于，所述导电笔头包括：

笔头接收层，设置于所述导电笔头的外侧或下端；

笔头发射层，设置于所述导电笔头的内侧或上端；

屏蔽层或绝缘层，设置于所述笔头接收层和所述笔头发射层之间。

4.根据权利要求3所述的多功能智能笔，其特征在于，所述笔头接收层和所述笔头发射层采用两种或两种以上的金属材料复合而成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的多功能智能笔，其特征在于，所述导电笔头与所述笔身可拆卸式连接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的多功能智能笔，其特征在于，在所述笔身上还设有与所述电池连接的充电口和/或光能板。

7.根据权利要求1-4任一项所述的多功能智能笔，其特征在于，在所述PCBA板上设有压力传感器、角速度传感器、加速度传感器、温度传感器、心率检测传感器中的一种或多种与所述通讯单元和/或所述存储单元连接的传感器。

8.根据权利要求7所述的多功能智能笔，其特征在于，在所述笔身上还设有机械式开关和/或感应式开关，所述感应式开关与所述PCBA板上的传感器连接。

9.记录装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的多功能智能笔和扫描机构，所述扫描机构包括机壳以及设置于所述机壳内的发射单元和采集单元。

10.根据权利要求9所述的记录装置，其特征在于，所述机壳为可伸缩式结构。