练字监测器及监测方法技术

一种练字监测器及监测方法。在孩子初学写字时，握笔姿势、用力程度、书写顺序等方面规范与否都会直接影响孩子手指肌肉群的发育，并最终影响他们写字的习惯。一种练字监测器，其组成包括：三轴加速度传感器（6）、电源（1）、无线通信模块（2）、感光模块（3）、中控单元（4）、存储单元（5）和语音模块（7），三轴加速度传感器、电源、感光模块、中控单元、存储单元和语音模块组成练字监测器（8），中控单元分别与所述的电源、无线通信模块、感光模块、存储单元和语音模块连接，中控单元由单片机组成，练字监测的后端连接有书写笔固定架，固定架上的两个弧形夹块之间插入由书写笔。本发明专利技术用于练字监测器。

Training monitor and monitoring method

【技术实现步骤摘要】
练字监测器及监测方法
：本专利技术涉及一种练字监测器及监测方法。
技术介绍
：在孩子初学写字时，握笔姿势、用力程度、书写顺序等方面规范与否都会直接影响孩子手指肌肉群的发育，并最终影响他们写字的习惯。另外，对于有一定写字经验的在校学生或成年人，有规范写字习惯和提高写字水平诉求时，需要对他们的写字过程，进行实时监控和及时矫正。因此急需一款辅助练字监测设备来指导和完善使用者的写字过程，发现和矫正其过程的各种问题，达到预期的练习指标，实现阶段的提高目标。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种练字监测器及监测方法。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种练字监测器，其组成包括：三轴加速度传感器、电源、无线通信模块、感光模块、中控单元、存储单元和语音模块，所述的三轴加速度传感器、所述的电源、所述的感光模块、所述的中控单元、所述的存储单元和所述的语音模块组成练字监测器，所述的中控单元分别与所述的电源、所述的无线通信模块、所述的感光模块、所述的存储单元和所述的语音模块连接，所述的中控单元由单片机组成，所述的练字监测器的后端连接有书写笔固定架，所述的固定架上的两个弧形夹块之间插入由书写笔。所述的练字监测器，所述的书写笔固定架由环形架、弧形夹块和推杆组成，所述的推杆穿过所述的环形架，所述的推杆的一端与所述的弧形夹块连接，另一端与限位板连接，所述的推杆上套入有弹簧。所述的练字监测器，所述的练字监测器的电源为单片机和功能芯片进行供电，为3.3V直流供电。所述的练字监测器，所述的练字监测器的无线通信模块与练字监测器的数据通信，采取全双工的通信模式。所述的练字监测器，所述的练字监测器的感光模块检测练字环境的光线条件，如光线条件不合适，触发语音模块，并给出光线调整提示音，实时保护好使用者视力。所述的练字监测器，所述的存储单元主要由Flash模块组成，用于存储练习者的书写轨迹数据和存储练习字库的规范轨迹数据。所述的练字监测器的监测方法，该方法包括如下步骤：（1）在使用前将练字监测器套扣在练字用笔上，并通过三轴加速度计获取三维正交坐标系的轴向坐标即为x轴、y轴、z轴的实时加速度值，通过三轴的轴向坐标，计算出合加速度值，从而求得实际加速度值。对比辨识所得的正向阈值和负向阈值，判断练字动作状态，采集输出信息；（2）练字过程中，采集输出数据存在噪声干扰，采用Kalman滤波算法，对采集输出数据进行滤波处理，并通过辨识的正向阈值和负向阈值判断书写笔画动作行为的完成情况；（3）练字过程中，采集输出数据存在漂移误差，容易造成动作行为误判，因此，采用过零检测判断使用者的动作行为。如处于未动笔状态，将采集输出数据归零；如处于动笔状态，将采集输出数据计算处理，完成动作行为判断；（4）每个字书写完成后，将字的书写轨迹与存储器内的规范轨迹进行对比，依据对比结果触发扬声器，播报关于笔画、笔顺对比结果。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的电源为单片机和功能芯片进行供电，为3.3V直流供电。无线通信模块负责练字监测器的数据通信，采取全双工的通信模式。感光模块检测练字环境的光线条件，如光线条件不合适，触发语音模块，并给出光线调整提示音，实时保护好使用者视力。中控单元有单片机组成，特点为低功耗、体积小。本专利技术的存储单元主要由Flash模块组成，用于存储练习者的书写轨迹数据和存储练习字库的规范轨迹数据，方便书写轨迹数据与规范轨迹数据对比和查询练习整改点，并出具整改报告。依据整改报告和目标任务，设定练习周期和练习强度。本专利技术的三轴加速度计为练字监测器的核心元件，具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质，在航空航天、机器人、穿戴设备和动作监测等领域得到广泛的应用。三轴加速度计结合三维正交坐标系的轴向坐标，依据握笔的倾斜角度，判断握笔是否正确；依据被练汉字笔画的完成状态，判断是否完成；依据被练汉字跟踪轨迹与字库中规范轨迹进行对比，判断是否规范。本专利技术的语音模块对使用练字监测器过程中的开始、结束、动作变化、轨迹对比结果、光线强弱等人机交互，输出语音提示。附图说明：附图1是本专利技术的结构示意图。附图2是本专利技术的原理图。附图3是电源的电路图。附图4是存储器模块的电路图。附图5是三轴加速度计的电路图。附图6是单片机的电路图。附图7是无线通信模块电路图。附图8是语音模块的电路图。附图9是感光模块的电路图。具体实施方式：实施例1：一种练字监测器，其组成包括：三轴加速度传感器6、电源1、无线通信模块2、感光模块3、中控单元4、存储单元5和语音模块7，所述的三轴加速度传感器、所述的电源、所述的感光模块、所述的中控单元、所述的存储单元和所述的语音模块组成练字监测器8，所述的中控单元分别与所述的电源、所述的无线通信模块、所述的感光模块、所述的存储单元和所述的语音模块连接，所述的中控单元由单片机组成，所述的练字监测的后端连接有书写笔固定架，所述的固定架上的两个弧形夹块之间插入由书写笔。实施例2：根据实施例1所述的练字监测器，所述的书写笔固定架由环形架9、弧形夹块10和推杆12组成，所述的推杆穿过所述的环形架，所述的推杆的一端与所述的弧形夹块连接，另一端与限位板11连接，所述的推杆上套入有弹簧13。实施例3：根据实施例1或2所述的练字监测器，所述的练字监测器的电源为单片机和功能芯片进行供电，为3.3V直流供电。实施例4：根据实施例1或2或3所述的练字监测器，所述的练字监测器的无线通信模块与练字监测器的数据通信，采取全双工的通信模式。实施例5：根据实施例1或2或3或4所述的练字监测器，所述的练字监测器的感光模块检测练字环境的光线条件，如光线条件不合适，触发语音模块，并给出光线调整提示音，实时保护好使用者视力。实施例6：根据实施例1或2或3或4或5所述的练字监测器，所述的存储单元主要由Flash模块组成，用于存储练习者的书写轨迹数据和存储练习字库的规范轨迹数据。实施例7：一种实施例1—6之一所述的练字监测器的监测方法，该方法包括如下步骤：（1）在使用前将练字监测器套扣在练字用笔上，并通过三轴加速度计获取三维正交坐标系的轴向坐标即为x轴、y轴、z轴的实时加速度值，通过三轴的轴向坐标，计算出合加速度值，从而求得实际加速度值。对比辨识所得的正向阈值和负向阈值，判断练字动作状态，采集输出信息；（2）练字过程中，采集输出数据存在噪声干扰，采用Kalman滤波算法，对采集输出数据进行滤波处理，并通过辨识的正向阈值和负向阈值判断书写笔画动作行为的完成情况；（3）练字过程中，采集输出数据存在漂移误差，容易造成动作行为误判，因此，采用过零检测判断使用者的动作行为。如处于未动笔状态，将采集输出数据归零；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种练字监测器，其组成包括：三轴加速度传感器、电源、无线通信模块、感光模块、中控单元、存储单元和语音模块，其特征是：所述的三轴加速度传感器、所述的电源、所述的感光模块、所述的中控单元、所述的存储单元和所述的语音模块组成练字监测器，所述的中控单元分别与所述的电源、所述的无线通信模块、所述的感光模块、所述的存储单元和所述的语音模块连接，所述的中控单元由单片机组成，所述的练字监测的后端连接有书写笔固定架，所述的固定架上的两个弧形夹块之间插入书写笔。/n

【技术特征摘要】
1.一种练字监测器，其组成包括：三轴加速度传感器、电源、无线通信模块、感光模块、中控单元、存储单元和语音模块，其特征是：所述的三轴加速度传感器、所述的电源、所述的感光模块、所述的中控单元、所述的存储单元和所述的语音模块组成练字监测器，所述的中控单元分别与所述的电源、所述的无线通信模块、所述的感光模块、所述的存储单元和所述的语音模块连接，所述的中控单元由单片机组成，所述的练字监测的后端连接有书写笔固定架，所述的固定架上的两个弧形夹块之间插入书写笔。


2.根据权利要求1所述的练字监测器，其特征是：所述的书写笔固定架由环形架、弧形夹块和推杆组成，所述的推杆穿过所述的环形架，所述的推杆的一端与所述的弧形夹块连接，另一端与限位板连接，所述的推杆上套入有弹簧。


3.根据权利要求2所述的练字监测器，其特征是：所述的练字监测器的电源为单片机和功能芯片进行供电，为3.3V直流供电。


4.根据权利要求3所述的练字监测器，其特征是：所述的练字监测器的无线通信模块与练字监测器的数据通信，采取全双工的通信模式。


5.根据权利要求4所述的练字监测器，其特征是：所述的练字监测器的感光模块检测练字环境的光线条件，如光线条件不合适，触发语音模块，并给出光线调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世刚，孟涛，郭静，石纳瑄，毕永利，毕军，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23