CN213958024U - 一种具有多种工作模式的智能笔及应用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种具有多种工作模式的智能笔及应用系统,其中,智能笔包括笔身壳和设置于笔身壳的MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,笔身还包括靠近设置于摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,MCU模块在读取模式下获取红外摄像模块采集的第一OID码信息,解析出所述第一OID码信息对应的数据信息,根据数据信息进行相应处理;MCU模块在书写模式下获取红外摄像模块采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将书写轨迹信息传输给上位机。本实用新型提供的智能笔可读取、可书写、可录音,能满足用户的各种需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域,具体涉及一种具有多种工作模式的智能笔。
背景技术
书写是一种很奇妙的体验,在纸上书写永远有着一种魅力,即便是在信息化时代,我们总有着一份渴望保存手写笔记的愿望。特别是在智慧教育方面,当电磁书写识别、红外点阵识别、超声波识别等黑科技融入到书写之中,便有了各式各样的智能书写笔。目前,相对较为成熟的技术是采用电磁书写识别和红外点阵识别。不论是哪种智能书写笔,都仅具有采集书写轨迹的功能,但实际应用中,用户的需求远不止书写而已,可能还包括点读、录音以及获取业务信息等。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种具有多种工作模式的智能笔及应用系统,使得用户使用智能笔不仅可以采集书写轨迹,还能读取介质上承载的其他业务信息,并根据不同的业务信息进行相应的处理。
本实用新型实施例的第一方面提供了一种具有多种工作模式的智能笔,所述智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至读取模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第一OID码信息,解析出所述第一OID码信息对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给上位机。
可选地,所述数据信息包括音频数据和业务数据。
可选地,所述智能笔还包括声音播放模块,所述声音模块模块用于播放所述音频数据。
可选地,所述智能笔还包括拾音模块,所述拾音模块用于采集声音信号。
可选地,所述智能笔还包括笔芯伸缩结构,所述笔芯伸缩结构与模式切换模块相连,当所述模式切换模块切换至书写模式时,所述笔芯伸缩结构控制所述笔芯从所述笔芯连通孔伸出;当所述模式切换模块切换至读取模式时,所述笔芯伸缩结构控制所述笔芯缩入所述笔芯连通孔。
可选地,所述模式切换模块通过设置在笔身壳的按钮或者设置在笔身壳内的陀螺仪来切换智能笔的工作模式。
可选地,所述智能笔还包括显示屏,所述显示屏上显示有当前工作模式信息。
可选地,所述智能笔还包括指示灯,所述指示灯在不同的工作模式下显示不同的颜色。
本实用新型实施例的第二方面提供了一种智能笔应用系统,所述系统包括上述任一项所述的智能笔、印制有OID码的介质和电子设备,所述智能笔与所述电子设备之间进行通信连接;其中,智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至识别模式时,MCU模块获取智能笔点击介质上铺设有第一OID码信息的区域时采集的第一OID码信息,解析出第一OID码对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取获取智能笔在介质上铺设有第二OID码信息区域进行书写时采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给所述电子设备。
可选地,所述第一OID码信息和第二OID码信息印制在同一介质的不同区域或不同介质上。
实施本实用新型实施例,具有至少如下有益效果:
本实用新型实施例通过设置模式切换模块可将智能笔切换至读取、书写及录音不同工作模式,MCU模块在不同的工作模式下对应不同的处理,使得智能笔的功能得以大大的扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种具有多种工作模式的智能笔的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的一种具有多种工作模式的智能笔的模块示意图;
图3为本实用新型实施例提供的另一种具有多种工作模式的智能笔的结构示意图;
图4为本实用新型实施例提供的另一种具有多种工作模式的智能笔的模块示意图;
图5为本实用新型实施例提供的一种智能笔应用系统的结构示意图;
图6为本实用新型实施例提供的一种印制有OID码的介质的示意图;
图7为本实用新型实施例提供的一种OID码识别单元的演示示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本实用新型中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本实用新型所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1和图2,图1是本实用新型实施例提供的一种具有多种工作模式的智能笔的结构示意图,图2是本实用新型实施例提供的一种具有多种工作模式的智能笔的模块示意图,智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU(Microcontroller Unit)模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至读取模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第一OID(Optical Identification,光学辨识码)码信息,解析出所述第一OID码信息对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给上位机。
通过在笔头一端设置摄像开口,将红外摄像模块和红外光发射器设置于该摄像开口处,可使红外光发射器发射的红外光照射到笔头的书写区域,使红外摄像头的拍摄区域覆盖到笔头的书写区域,一般来说,红外摄像头能够拍摄到的书写区域的面积为1-2平方厘米。红外摄像模块和红外光发射器通过摄像开口与笔头进行连通,笔芯从笔身和笔头通过笔芯连通孔伸出笔头外部,红外摄像模块、红外光发射器、压感模块、通信模块、存储模块和模式切换模块分别与电源管理模块和MCU模块连接,电源管理模块与MCU模块连接。
可选地,第一OID码信息对应的数据信息包括音频数据和业务数据。其中,音频数据与点读笔技术相同,为与介质上文字或图案相对应的音频或者预先设置的提示音;业务数据为介质的属性信息,如印刷品的出版信息、名称信息、编号信息等;或者印刷在介质上的单号、条码、二维码等。
OID搭起了印刷物与数字系统之间最新颖便捷的接口桥梁。每个OID编码图形均是由许多细微而人眼难办的点依特定规则所组成,并对应到一组特定数值。与其他光学辨识码最大的不同特点是微小化的底码不仅具有保密与低视觉干扰的特性,更能隐藏在印刷品的彩色图案之下。OID是只需使用普通印刷油墨即可达成的低成本方案。请参阅图7,图7是本实用新型实施例提供的一种OID码识别单元的演示示意图。印制有OID码的介质上印有经过编码的OID码点阵列,对码点经过特定的编码排序分布,赋予特定的代码信息,具体地,印制有OID码的介质上包括由码点阵列分布形成的多个识别单元,每一识别单元包括M个码点,M个码点分布在固定大小的正方形或长方形区域内,一个识别单元所占的面积大约为2平方毫米。
可选地,每一所述识别单元内的多个码点中包括多个栅格码点和多个数据码点;
其中,每一所述识别单元内的多个栅格码点将所述识别单元划分为多个虚拟方格,每一所述虚拟方格中分布的码点数量相同;
每一所述识别单元内的多个数据码点用于标识对应的代码信息。
如图7所示,每一识别单元中可包括4*4的虚拟方格,每个方格包括5个码点。通过每一识别单元中的多个数据码点的分布可以标识对应的代码信息。如此,摄像头拍摄到笔头或笔尖所在区域后,可根据该区域的多个码点的分布情况识别笔尖书写的点阵坐标信息或者笔头所在位置携带的数据信息。
模式切换模块可通过软件和/或硬件实现。采用硬件实现时,模式切换模块通过设置在笔身壳的按钮或者设置在笔身壳内的陀螺仪来切换智能笔的工作模式。采用陀螺仪切换工作模式的具体方法是:通过陀螺仪来测试智能笔的倾斜角度,当倾斜角度大于书写角度阈值时,判断当前为读取模式;当倾斜角度小于等于书写角度阈值时,判断当前为书写模式。采用软件实现时,通过对OID码的类型识别来区分当前的工作模式。
请参阅图3和图4,图3是本实用新型实施例提供的另一种具有多种工作模式的智能笔的结构示意图,图4是本实用新型实施例提供的另一种具有多种工作模式的智能笔的模块示意图。本实施例中智能笔还包括声音播放模块和拾音模块,具体的,声音播放模块为扬声器,拾音模块为麦克风。当所述数据信息为音频数据时,声音播放模块用于播放该数据信息。智能笔获取用户点击介质上的虚拟“录制”功能按钮后,启动拾音模块采集声音信号;或者通过模式切换模块将当前工作模式切换至录音模式后,启动拾音模块采集声音信号。
实际应用中,用户使用智能笔除了书写之外,还可能需要读取印刷在铺设有OID码介质上的数据信息。现有技术中的点读笔可以读取印有OID码介质的音频信息,但点读笔只能用来点读,不能用作书写,随着幼儿启蒙教育的蓬勃发展,各种幼教图书层出不穷,大多数的幼教图书都需要做简单的书写操作。为了解决该问题,本实用新型提供一种可点读、可书写还可录音的智能笔。如图6所示,为本实用新型实施例提供的一种印制有OID码的介质的示意图。这是一幅幼儿思维训练图,小朋友可使用智能笔的读取模式读取第一OID编码区域的题目信息来理解题目,再使用智能笔的书写模式在第二OID编码区域进行作答,作答后其答题轨迹信息可在电子设备端进行还原绘制并保存。
可选地,智能笔还包括笔芯伸缩结构,该笔芯伸缩结构与模式切换模块相连,当模式切换模块切换至书写模式时,笔芯伸缩结构控制笔芯从笔芯连通孔伸出;当模式切换模块切换至读取模式时,笔芯伸缩结构控制笔芯缩入笔芯连通孔。
可选地,智能笔还包括显示屏,该显示屏用来显示当前工作模式信息、电量及业务数据信息。
可选地,智能笔包括指示灯,该指示灯在不同的工作模式下显示不同的颜色。比如,读取模式下显示为第一颜色,比如蓝色;书写模式下显示为第二颜色,比如绿色;录音模式下显示为第三颜色,比如为黄色。
智能笔在采集OID码信息时,红外光发射器发射红外光照射到铺设有OID码的介质上,以实现红外光发射器对介质上OID码的照射,通过红外摄像模块对笔尖或笔头进行高速拍照,将拍摄到的图像信息发送至MCU模块,由MCU模块对图像信息进行处理,得到笔尖或笔头所在位置的OID码信息。
可选地,所述笔身内部还包括笔芯,所述压感模块设置于所述笔芯的尾部。
可选地,所述压感模块为压力感应开关或压力传感器。其中,压力感应开关只能感受压力的有无,不能感受到压力的大小,当压力感应开关感受到超过阈值的压力时,发送压力电信号至MCU模块;压力传感器能测量到笔尖所受的压力大小,该压力大小与绘制的笔迹的轻重之间存在对应关系,从而使绘制的笔迹与纸上书写的笔迹一样具有笔锋。
可选地,所述红外摄像模块包括红外摄像头、第一模数转换器和数字信号处理芯片DSP(Digital Signal Processing),所述红外摄像头包括光学玻璃和图像传感器,所述图像传感器与所述第一模数转换器的一端连接,所述第一模数转换器的另一端与所述DSP连接,所述DSP的另一端与所述MCU模块连接。红外光发射器发射红外光照射点码书写纸上的点码,通过光学玻璃将点码被红外光照射的光学图像投射到图像传感器上,通过第一模数传感器将模拟信号转换为电信号,得到数字图像信号,然后将数字图像信号传输到DSP,DSP对数字图像进行加工处理,例如进行滤波处理,图像增强处理等,得到处理后的采集图像,将采集图像传输到MCU进行处理。
可选地,所述通信模块为蓝牙模块或wifi模块。
其中,通过蓝牙模块或wifi模块可使智能笔与电子设备之间建立无线通讯连接。
可选地,所述智能笔还包括按键开关,所述按键开关与所述MCU模块连接;或者,
所述智能笔还包括笔盖,所述笔盖上设置有磁铁,在所述笔盖与所述笔身闭合时所述笔身与所述笔盖的接触位置处设置有磁力感应开关,所述磁力感应开关与所述MCU模块连接。具体的,在智能笔的笔盖与笔身合上时,笔盖上的磁铁与笔身上的磁力感应开关之间的间距小于或等于预设距离阈值,触发磁力感应开关,由MCU模块控制智能笔进入休眠或关机状态。当用户拔开笔盖时,笔盖上的磁铁与笔身上的磁力感应开关之间的间距大于预设距离阈值,触发磁力感应开关,由MCU模块控制智能笔进入唤醒或工作状态。
可以看出,本实用新型实施例通过设置模式切换模块可将智能笔切换至读取、书写及录音不同工作模式,MCU模块在不同的工作模式下对应不同的处理,使得智能笔的功能得以大大的扩展。
请参阅图5,图5是本实用新型实施例提供的一种智能笔应用系统的结构示意图,所述系统包印制有OID码的介质和电子设备,所述智能笔与所述电子设备之间进行通信连接;其中,
智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至识别模式时,MCU模块获取智能笔点击介质上铺设有第一OID码信息的区域时采集的第一OID码信息,解析出第一OID码对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取获取智能笔在介质上铺设有第二OID码信息区域进行书写时采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给所述电子设备。
可选地,智能笔为图1~图4实施例中所述的智能笔。
其中,本实用新型实施例所涉及到的电子设备可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备,以及各种形式的用户设备(user equipment,UE),移动台(mobile station,MS),终端设备(terminal device)等等。例如,电子设备可以是笔记本电脑、手机、掌上电脑PDA等等为方便描述,上面提到的设备统称为电子设备。可选地,电子设备还可以为服务器。
可选地,所述第一OID码信息和第二OID码信息印制在同一介质的不同区域或不同介质上。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种具有多种工作模式的智能笔,其特征在于,所述智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至读取模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第一OID码信息,解析出所述第一OID码信息对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取红外摄像模块采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给上位机。
2.根据权利要求1所述的智能笔,其特征在于,所述数据信息包括音频数据和业务数据。
3.根据权利要求2所述的智能笔,其特征在于,所述智能笔还包括声音播放模块,所述声音播放模块用于播放所述音频数据。
4.根据权利要求1所述的智能笔,其特征在于,所述智能笔还包括拾音模块,所述拾音模块用于采集声音信号。
5.根据权利要求1所述的智能笔,其特征在于,所述智能笔还包括笔芯伸缩结构,所述笔芯伸缩结构与模式切换模块相连,当所述模式切换模块切换至书写模式时,所述笔芯伸缩结构控制所述笔芯从所述笔芯连通孔伸出;当所述模式切换模块切换至读取模式时,所述笔芯伸缩结构控制所述笔芯缩入所述笔芯连通孔。
6.根据权利要求1所述的智能笔,其特征在于,所述模式切换模块通过设置在笔身壳的按钮或者设置在笔身壳内的陀螺仪来切换智能笔的工作模式。
7.根据权利要求1-6任一项所述的智能笔,其特征在于,所述智能笔还包括显示屏,所述显示屏上显示有当前工作模式信息。
8.根据权利要求1-6任一项所述的智能笔,其特征在于,所述智能笔还包括指示灯,所述指示灯在不同的工作模式下显示不同的颜色。
9.一种智能笔应用系统,其特征在于,所述系统包括权利要求1至权利要求8任一项所述的智能笔、印制有OID码的介质和电子设备,所述智能笔与所述电子设备之间进行通信连接;其中,智能笔包括笔头、笔身和笔芯,所述笔身包括笔身壳和设置于所述笔身壳的微控制单元MCU模块、压感模块、通信模块、存储模块、电源管理模块和模式切换模块,所述笔头一端设置有摄像开口和笔芯连通孔,所述笔身还包括靠近设置于所述摄像开口处的红外摄像模块和红外光发射器,当所述模式切换模块切换至识别模式时,MCU模块获取智能笔点击介质上铺设有第一OID码信息的区域时采集的第一OID码信息,解析出第一OID码对应的数据信息,根据所述数据信息进行相应处理;当所述模式切换模块切换至书写模式时,MCU模块获取获取智能笔在介质上铺设有第二OID码信息区域进行书写时采集的第二OID码信息,解析出第二OID码信息的对应的书写轨迹信息,将所述书写轨迹信息传输给所述电子设备。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述第一OID码信息和第二OID码信息印制在同一介质的不同区域或不同介质上。
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