一种基于书法练习的智能书写设备制造技术

本发明专利技术涉及一种基于书法练习的智能书写设备，包括笔尖和笔身；笔尖包括：红外传感器、轨迹模块、修正模块、陀螺仪和高频计时器；笔身包括：存储模块、评定模块、电源模块和通信模块。本发明专利技术通过使用红外传感器、轨迹模块、陀螺仪和修正模块对书写设备的书写轨迹进行记录和修正，提高了对书写轨迹的识别精度；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进行评价；通过将对比结果和评分一同输出以根据评分和改进点完成书写设备对练习者的高效评价和指导；通过在存储模块中预存多个国家的标准书写轨迹，并使评定模块自动判定书写语种，能够使所述书写设备针对不同的语种进行针对性训练，提高了所述书写设备的多元性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于书法练习的智能书写设备
本专利技术涉及书法教学
，尤其涉及一种基于书法练习的智能书写设备。
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。同时，在现有技术中的书法练习大都针对汉字，对于想要练习其他国家语言的练习者来说，更加的困难和不利。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种基于书法练习的智能书写设备，用以克服现有技术中在练习外国文字的标准书写时没有高效的指导和评价的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于书法练习的智能书写设备，包括：笔尖，在笔尖上设有用以检测笔尖与书写面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国语言标准字体轨迹的存储模块、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、用以为书写设备提供电力的电源模块和用以与电子设备无线通信的通信模块；在使用所述书写设备时，红外检测器将设备书写时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修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块将修正后轨迹与存储模块中的预存轨迹进行对比，根据对比结果生成评分并将对比结果和评分依次通过通信模块输送至电子设备中。进一步地，所述轨迹模块内设有预设距离D0和预设时间T0，在使用所述书写设备时，所述红外传感器会实时检测与书写面之间的距离D并将检测值输送至轨迹模块，当D≤D0时，轨迹模块判定书写设备开始书写，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，轨迹模块判定书写设备书写完成，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，高频计时器的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面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字母的轨迹矩阵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语种轨迹矩阵组L0(L10，L20，L30...Lj0)，其中，L10为第一语种轨迹矩阵组，L20为第二语种轨迹矩阵组，L30为第三语种轨迹矩阵组，Lj0为第j语种轨迹矩阵组；对于单个语种轨迹矩阵组Lj0，Lj0(Lj1，Lj2，Lj3...Lji)其中，Lj1为该语种中第一顺次字母轨迹矩阵，Lj2为该语种中第二顺次字母轨迹矩阵，Lj3为该语种中第三顺次字母轨迹矩阵，Lji为该语种中第i顺次字母轨迹矩阵，对于单个字母轨迹矩阵Lji，Lji(Xji，Yji)，其中Xji为该字母的标准轨迹坐标点横坐标矩阵，Yji为该字母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，评定模块会将预设语种矩阵组L0中各矩阵组内的顺次字母轨迹矩阵依次与轨迹矩阵组F(X，Y)进行比对：当F(X，Y)与L1i的重合度大于等于80％时，评定模块将第一语种判定为该次书写的书写语种并在后续评定时使用第一语种轨迹矩阵组L10对书写轨迹进行评定；当F(X，Y)与L2i的重合度大于等于80％时，评定模块将第二语种判定为该次书写的书写语种并在后续评定时使用第二语种轨迹矩阵组L20对书写轨迹进行评定；当F(X，Y)与L3i的重合度大于等于80％时，评定模块将第三语种判定为该次书写的书写语种并在后续评定时使用第三语种轨迹矩阵组L30对书写轨迹进行评定；当F(X，Y)与Lji的重合度大于等于80％时，评定模块将第j语种判定为该次书写的书写语种并在后续评定时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于书法练习的智能书写设备，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面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国语言标准字体轨迹的存储模块、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、用以为书写设备提供电力的电源模块和用以与电子设备无线通信的通信模块；/n在使用所述书写设备时，红外检测器将设备书写时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修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块将修正后轨迹与存储模块中的预存轨迹进行对比，根据对比结果生成评分并将对比结果和评分依次通过通信模块输送至电子设备中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于书法练习的智能书写设备，其特征在于，包括：
笔尖，在笔尖上设有用以检测笔尖与书写面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国语言标准字体轨迹的存储模块、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、用以为书写设备提供电力的电源模块和用以与电子设备无线通信的通信模块；
在使用所述书写设备时，红外检测器将设备书写时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修正并将修正后轨迹输送至评定模块，评定模块将修正后轨迹与存储模块中的预存轨迹进行对比，根据对比结果生成评分并将对比结果和评分依次通过通信模块输送至电子设备中。


2.根据权利要求1所述的基于书法练习的智能书写设备，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，在使用所述书写设备时，所述红外传感器会实时检测与书写面之间的距离D并将检测值输送至轨迹模块，当D≤D0时，轨迹模块判定书写设备开始书写，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，轨迹模块判定书写设备书写完成，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，高频计时器的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面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字母的轨迹矩阵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所述的基于书法练习的智能书写设备，其特征在于，所述存储模块中预存轨迹包括语种轨迹矩阵组L0(...

【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