一种用于书法练习的高精度智能互联笔制造技术

本发明专利技术涉及一种用于书法练习的高精度智能互联笔，包括在设在笔尖内的红外传感器、陀螺仪、轨迹模块、修正模块和高频计时器；设在笔身内的存储模块、评定模块、通信模块和电源模块；设置在写字板上的红外接收器和屏幕。本发明专利技术通过使用红外传感器和轨迹模块对互联笔的书写轨迹进行记录，通过陀螺仪与修正模块对记录的轨迹进行修正，能够使所述互联笔精准记录书写轨迹，同时，通过评定模块对轨迹进行对比和运算得出评分，能够从更全面的角度对文字的书写进行评价，进一步地，通过将对比图像和评分一同输送至书写板，能够使练习者在得到评分的同时，通过图像能够更加直观的得知书写上的改进点，从而完成互联笔对练习者的高效评价和指导。

A high precision intelligent interlinked pen for calligraphy practice

【技术实现步骤摘要】
一种用于书法练习的高精度智能互联笔
本专利技术涉及书法教学
，尤其涉及一种用于书法练习的高精度智能互联笔。
技术介绍
随着科技的发展，人们书写文字的机会越来越少，导致字写的越来越差，现有学习书法中，由于专业书法教师的紧缺、教学模式死板、专业教师备课难、练习者课后无人指导造成难以巩固知识等原因给书法练习造成了很大的困难，导致学习书法、练习书法难以成为一种方便快捷的学习工具和模式。在实际生活中，最为普遍的书法练习方式就是运用字帖临摹，这样不仅方便，而且时间不受限制。但是，练习者在运用字帖临摹时，由于没有专业书法教师对其进行指导，容易导致练习者在学习的过程中出现错误而不自知，如此不利于练习者的学习；并且练习者在练习过程中没有书法教师对其书写作品进行评价，导致练习者不能直观的了解练习过程的错误，导致很多重复但无效的练习，不仅浪费了练习者的时间和精力，也造成了资源的浪费，并且练习者长期进行无效的书法练习可能会使其养成不良的书法习惯，为后期的改正过程造成很大的困难，且不利于练习者的书法练习。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种用于书法练习的高精度智能互联笔，用以克服现有技术中练习书法缺乏高效的指导和评价导致的练习效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于书法练习的高精度智能互联笔，包括：笔尖，在笔尖上设有用以检测笔尖与书写板距离的红外传感器和用以检测笔尖倾斜角度的陀螺仪；在笔尖内设有与红外传感器相连，用以记录笔尖移动轨迹的轨迹模块、分别与轨迹模块和陀螺仪相连，用以对倾斜笔尖轨迹进行修正的修正模块和与所述修正模块相连，用以计时的高频计时器；笔身，在笔身中设有预存有多种字体的标准书写轨迹的存储模块、与所述存储模块和修正模块相连，用以对书写轨迹进行评定的评定模块、用以为互联笔提供电力的电源模块和用以与书写板无线通信的通信模块；所述存储模块中存储的字体包括行书、楷书、隶书、篆书和草书；书写板，在书写板上设有红外接收器，用以与所述红外传感器配合测量所述笔尖与书写板之间的距离；在书写板上还设有屏幕，用以显示通信模块输送的评定结果；在使用所述互联笔时，红外检测器将笔尖在书写板上的移动轨迹输送至轨迹模块，轨迹模块将移动轨迹输送至修正模块，修正模块根据陀螺仪实时记录的笔尖倾斜角度对轨迹进行实时修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块从储存模块中调取预设轨迹并对修正后轨迹所属字体进行判定，判定完成后评定模块选取指定字体的预设轨迹与修正后轨迹进行对比，根据对比结果生成评分，将两轨迹重叠并使用两种颜色分别显示各轨迹，重叠完成后，评定模块将重叠图像和评分依次通过通信模块输送至书写板内，书写板将重叠图像和评分显示在屏幕上。进一步地，所述轨迹模块内设有预设距离D0和预设时间T0，在使用互联笔时，所述红外传感器会实时检测与所述红外接收器之间的距离D并将检测值输送至轨迹模块，当D≤D0时，轨迹模块判定互联笔开始书写，将此时笔尖所处位点判定为触发点并开始记录红外传感器的运行轨迹，当D＞D0时，轨迹模块判定互联笔书写完成，将记录的单次轨迹输送至所述评定模块；在轨迹模块记录红外传感器的运行轨迹时，轨迹模块以触发点为原点建立坐标系，在笔尖移动时，高频计时器会记录笔尖的移动时间T，当T＝T0时，轨迹模块记录笔尖在坐标系内的坐标s1(x1，y1)，记录完成后高频计时器清空计时并重新记录笔尖的移动时间T，轨迹模块在T＝T0时记录笔尖在坐标系内的坐标s2(x2，y2)，从笔尖开始书写到书写完成的过程中，高频计时器进行多次计时以使轨迹模块记录多个坐标点sn(xn，yn)，在记录过程中，轨迹模块会实时将各坐标点依次输送至所述修正模块；所述修正模块内设有预设角度矩阵θ0(θ1，θ2，θ3，θ4)和轨迹修正预案矩阵M(a，b，c，d)；其中，θ1为第一预设角度，θ2为第二预设角度，θ3为第三预设角度，θ4为第四预设角度，各预设角度均为笔尖与书写板之间的夹角且各预设夹角的数值逐渐增加；其中，a为第一修正预案，b为第二修正预案，c为第三修正预案，d为第四修正预案；针对轨迹模块输送的单个坐标点Sn(xn，yn)，修正模块会从所述陀螺仪中调取记录坐标点Sn时笔尖的倾斜角度θ并将θ与矩阵θ0中的各项数据进行对比以依次对各坐标点进行实时修正：当θ≤θ1时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第一修正预案a并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xna，yna)；当θ1＜θ≤θ2时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第二修正预案b并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnb，ynb)；当θ2＜θ≤θ3时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第三修正预案c并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnc，ync)；当θ3＜θ≤θ4时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第四修正预案d并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnd，ynd)；修正完成后，修正模块建立修正坐标矩阵组S(S1，S2，S3...Sn)并在建立完成后依次对相邻两坐标点进行轨迹补偿，轨迹补偿完成后修正模块建立单个文字的轨迹矩阵F(X，Y)，其中X为轨迹坐标点横坐标矩阵，Y为轨迹坐标点纵坐标矩阵；对于X，X(X1，X2，X3...Xn)，其中X1为第一修正坐标点S1的横坐标x1m，m＝a，b，c，d；X2为第二修正坐标点S2的横坐标x2m，X3为第三修正坐标点S3的横坐标x3m，Xn为第n修正坐标点Sn的横坐标xnm；对于Y，Y(Y1，Y2，Y3...Yn)，其中Y1为第一修正坐标点S1的纵坐标y1m，Y2为第二修正坐标点S2的纵坐标y2m，Y3为第三修正坐标点S3的纵坐标y3m，Yn为第n修正坐标点Sn的纵坐标ynm；轨迹矩阵F建立完成后，修正模块将F输送至所述评定模块。进一步地，所述存储模块中预存轨迹包括字体笔画轨迹矩阵组H(H10，H20，H30，H40，H50)和字体轨迹矩阵组L(L10，L20，L30，L40，L50)；其中H1为行书笔画轨迹矩阵组，H20为楷书笔画轨迹矩阵组，H30为隶书笔画轨迹矩阵组，H40为篆书笔画轨迹矩阵组，H50为草书笔画轨迹矩阵组；L10为行书字体轨迹矩阵组，L20为楷书字体轨迹矩阵组，L30为隶书字体轨迹矩阵组，L40为篆书字体轨迹矩阵组，L50为草书字体轨迹矩阵组；对于单个笔画轨迹矩阵组Hj0，其中j＝1，2，3，4，5，Hj0(Hj1，Hj2，Hj3...Hji)其中，Hji为该字体中单个笔画的轨迹矩阵，对于单个笔画轨迹矩阵Hji，Hji(Xji，Yji)，其中Xji为该笔画的标准轨迹坐标点横坐标矩阵，Yji为该笔画的标准轨迹坐标点纵坐标矩阵；当所述修正模块将轨迹矩阵F(X，Y)输送至评定模块时，评定模块会将预设字体笔画矩阵组H0中各矩阵组内的单个笔画轨迹矩阵依次与轨迹矩阵组F(X，Y)进行比对：当F(X，Y)与H1i中对应笔画的重合度大于等于80％时，评定模块判定该次书写的字体为行书并在后续评定时使用行书字体轨迹矩阵组L10对书写轨迹进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于书法练习的高精度智能互联笔，其特征在于，包括：/n笔尖，在笔尖上设有用以检测笔尖与书写板距离的红外传感器和用以检测笔尖倾斜角度的陀螺仪；在笔尖内设有与红外传感器相连，用以记录笔尖移动轨迹的轨迹模块、分别与轨迹模块和陀螺仪相连，用以对倾斜笔尖轨迹进行修正的修正模块和与所述修正模块相连，用以计时的高频计时器；/n笔身，在笔身中设有预存有多种字体的标准书写轨迹的存储模块、与所述存储模块和修正模块相连，用以对书写轨迹进行评定的评定模块、用以为互联笔提供电力的电源模块和用以与书写板无线通信的通信模块；所述存储模块中存储的字体包括行书、楷书、隶书、篆书和草书；/n书写板，在书写板上设有红外接收器，用以与所述红外传感器配合测量所述笔尖与书写板之间的距离；在书写板上还设有屏幕，用以显示通信模块输送的评定结果；/n在使用所述互联笔时，红外检测器将笔尖在书写板上的移动轨迹输送至轨迹模块，轨迹模块将移动轨迹输送至修正模块，修正模块根据陀螺仪实时记录的笔尖倾斜角度对轨迹进行实时修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块从储存模块中调取预设轨迹并对修正后轨迹所属字体进行判定，判定完成后评定模块选取指定字体的预设轨迹与修正后轨迹进行对比，根据对比结果生成评分，将两轨迹重叠并使用两种颜色分别显示各轨迹，重叠完成后，评定模块将重叠图像和评分依次通过通信模块输送至书写板内，书写板将重叠图像和评分显示在屏幕上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于书法练习的高精度智能互联笔，其特征在于，包括：
笔尖，在笔尖上设有用以检测笔尖与书写板距离的红外传感器和用以检测笔尖倾斜角度的陀螺仪；在笔尖内设有与红外传感器相连，用以记录笔尖移动轨迹的轨迹模块、分别与轨迹模块和陀螺仪相连，用以对倾斜笔尖轨迹进行修正的修正模块和与所述修正模块相连，用以计时的高频计时器；
笔身，在笔身中设有预存有多种字体的标准书写轨迹的存储模块、与所述存储模块和修正模块相连，用以对书写轨迹进行评定的评定模块、用以为互联笔提供电力的电源模块和用以与书写板无线通信的通信模块；所述存储模块中存储的字体包括行书、楷书、隶书、篆书和草书；
书写板，在书写板上设有红外接收器，用以与所述红外传感器配合测量所述笔尖与书写板之间的距离；在书写板上还设有屏幕，用以显示通信模块输送的评定结果；
在使用所述互联笔时，红外检测器将笔尖在书写板上的移动轨迹输送至轨迹模块，轨迹模块将移动轨迹输送至修正模块，修正模块根据陀螺仪实时记录的笔尖倾斜角度对轨迹进行实时修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块从储存模块中调取预设轨迹并对修正后轨迹所属字体进行判定，判定完成后评定模块选取指定字体的预设轨迹与修正后轨迹进行对比，根据对比结果生成评分，将两轨迹重叠并使用两种颜色分别显示各轨迹，重叠完成后，评定模块将重叠图像和评分依次通过通信模块输送至书写板内，书写板将重叠图像和评分显示在屏幕上。


2.根据权利要求1所述的用于书法练习的高精度智能互联笔，其特征在于，所述轨迹模块内设有预设距离D0和预设时间T0，在使用互联笔时，所述红外传感器会实时检测与所述红外接收器之间的距离D并将检测值输送至轨迹模块，当D≤D0时，轨迹模块判定互联笔开始书写，将此时笔尖所处位点判定为触发点并开始记录红外传感器的运行轨迹，当D＞D0时，轨迹模块判定互联笔书写完成，将记录的单次轨迹输送至所述评定模块；
在轨迹模块记录红外传感器的运行轨迹时，轨迹模块以触发点为原点建立坐标系，在笔尖移动时，高频计时器会记录笔尖的移动时间T，当T＝T0时，轨迹模块记录笔尖在坐标系内的坐标s1(x1，y1)，记录完成后高频计时器清空计时并重新记录笔尖的移动时间T，轨迹模块在T＝T0时记录笔尖在坐标系内的坐标s2(x2，y2)，从笔尖开始书写到书写完成的过程中，高频计时器进行多次计时以使轨迹模块记录多个坐标点sn(xn，yn)，在记录过程中，轨迹模块会实时将各坐标点依次输送至所述修正模块；
所述修正模块内设有预设角度矩阵θ0(θ1，θ2，θ3，θ4)和轨迹修正预案矩阵M(a，b，c，d)；其中，θ1为第一预设角度，θ2为第二预设角度，θ3为第三预设角度，θ4为第四预设角度，各预设角度均为笔尖与书写板之间的夹角且各预设夹角的数值逐渐增加；其中，a为第一修正预案，b为第二修正预案，c为第三修正预案，d为第四修正预案；针对轨迹模块输送的单个坐标点Sn(xn，yn)，修正模块会从所述陀螺仪中调取记录坐标点Sn时笔尖的倾斜角度θ并将θ与矩阵θ0中的各项数据进行对比以依次对各坐标点进行实时修正：
当θ≤θ1时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第一修正预案a并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xna，yna)；
当θ1＜θ≤θ2时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第二修正预案b并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnb，ynb)；
当θ2＜θ≤θ3时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第三修正预案c并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnc，ync)；
当θ3＜θ≤θ4时，修正模块从轨迹修正预案矩阵M中选取第四修正预案d并将坐标点sn(xn，yn)修正为Sn(xnd，ynd)；
修正完成后，修正模块建立修正坐标矩阵组S(S1，S2，S3...Sn)并在建立完成后依次对相邻两坐标点进行轨迹补偿，轨迹补偿完成后修正模块建立单个文字的轨迹矩阵F(X，Y)，其中X为轨迹坐标点横坐标矩阵，Y为轨迹坐标点纵坐标矩阵；
对于X，X(X1，X2，X3...Xn)，其中X1为第一修正坐标点S1的横坐标x1m，m＝a，b，c，d；X2为第二修正坐标点S2的横坐标x2m，X3为第三修正坐标点S3的横坐标x3m，Xn为第n修正坐标点Sn的横坐标xnm；
对于Y，Y(Y1，Y2，Y3...Yn)，其中Y1为第一修正坐标点S1的纵坐标y1m，Y2为第二修正坐标点S2的纵坐标y2m，Y3为第三修正坐标点S3的纵坐标y3m，Yn为第n修正坐标点Sn的纵坐标ynm；
轨迹矩阵F建立完成后，修正模块将F输送至所述评定模块。


3.根据权利要求2所述的用于书法练习的高精度智能互联笔，其特征在于，所述存储模块中预存轨迹包括字体笔画轨迹矩阵组H(H10，H20，H30，H40，H50)和字体轨迹矩阵组L(L...

【专利技术属性】
技术研发人员：于冰，
申请(专利权)人：青岛真水堂教育咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37