一种沙画控制系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机技术领域，具体涉及一种新型可DIY的自动沙画控制系统，包括输入控制模块，文件存储模块，灯带，沙画绘图模块和驱动模块，输入控制模块识别操作并解析操作指令，根据不同操作指令发送极坐标文件和绘图指令给沙画绘图模块，沙画绘图模块则根据接收到的不同绘图指令和极坐标文件，发送更新的绘图数据给磁力臂，磁力臂牵引滚珠运动绘制出沙画。本发明专利技术的系统设计流程逻辑清晰，架构明晰，选择结构表达清楚，各模块之间数据传输和数据交互效率高，适配于多种计算机程序设计语言，广泛适用于不同运用环境的DIY绘图设计，且能通过APP控制来实现实物沙画的精准绘制，还能满足个性化的DIY沙画绘图需求。

【技术实现步骤摘要】
一种沙画控制系统
本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种新型可DIY的自动沙画控制系统。
技术介绍
自动沙画产品中通常包括沙画机和沙画控制系统，所述沙画机包括沙盘，沙盘的沙子上有铁质滚珠，沙盘底下设有驱动装置，例如磁力臂，该驱动装置具有磁吸组件，能够在运动过程中吸引滚珠在沙盘上沿着预定轨迹运行，从而实现沙画的自动绘制。但是在现有技术中，沙画控制系统通常只能根据预设的坐标来控制驱动装置运动，绘制的图形是既有的图形。预设图形存储在服务器中，通过沙画控制系统软件程序调取服务器中的图形发送至驱动装置，来实现沙画自动控制，不支持用户手动DIY设置轨迹的功能。尽管一些模拟沙画产品实现了通过软件虚拟沙画绘制来实现DIY，但是纯虚拟的沙画图像少了实体沙画的质感，且纯软件模拟沙画DIY的算法复杂，研发成本较高，不利于产品化广泛推广。同时，现有的沙画绘图系统采用APP作为操作界面，必须进行配网连接服务器后才能打开APP，更新图片信息并进行沙画绘制，不支持离线操作。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种沙画控制系统，本技术方案能离线存储图片信息，并且支持沙画系统的离线控制。提供用户DIY功能，用户可以手动输入极坐标方程、参数方程或者手动输入绘图轨迹，用户可以进行DIY后的图像的保存或者上传到服务器，并进行绘制。更人性化的APP界面及功能，可以实时查看绘图进度及绘图位置。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种新型可DIY的自动沙画控制系统，包括沙盘、滚珠及驱动模块，所述滚珠放置在所述沙盘上，所述驱动模块靠近所述沙盘底部与所述小球对应间隔设置，还包括:输入控制模块，用于产生绘制图形，并将所述绘制图形转换为坐标系中的坐标点数据；沙画绘制模块，用于接收所述坐标点数据，并驱动所述驱动模块按照所述坐标点数据运动，通过驱动模块拖动所述滚珠在所述沙盘上移动以形成沙画。灯带，用于为沙画绘图进行照明，提高绘图效果。进一步的，所述沙盘为圆盘结构，所述驱动模块包括磁力臂，所述输入控制模块包括输入面板，所述输入面板为矩形输入面板，所述输入控制模块对所述绘制图形进行间隔取点以形成直角坐标系中的直角坐标点数据；将所述直角坐标点数据进一步转化为极坐标点数据，之后，传递给所述沙画绘制模块。进一步的，还包括文件存储模块，用于存储绘制图形，所述绘制图形为手动或机械笔连续在所述输入面板上绘制的手势绘图，和/或所述绘制图形为手动或机械笔在所述输入面板上输入函数参数绘制的函数绘图，和/或者所述绘制图形为通过输入面板从文件存储模块中选取的备选绘图。进一步的，所述输入控制模块可加载APP程序，该输入控制模块识别的操作包括手动操作、语音操作和/或按键操作，输入控制模块判定为手势绘图指令时，获取手势的坐标点，并将获取的坐标存储在内存中,当结束绘图后则生成手势绘图，并将所述手势绘图进行间隔取点以形成直角坐标系中的直角坐标点数据；将所述直角坐标点数据进一步转化为极坐标点数据，之后，传递给所述沙画绘制模块。输入控制模块判定为函数绘图指令时，若选择参数方程方式，选择提供的参数方程，输入参数方程参数a、b、c、d即可生成函数绘图；若选择输入极坐标方程并选择提供的极坐标方程，输入极坐标函数参数e、f、g即可生成函数绘图；之后，将所述函数绘图形进行间隔取点以形成直角坐标系中的直角坐标点数据；将所述直角坐标点数据进一步转化为极坐标点数据，之后，传递给所述沙画绘制模块。APP控制模块判定为选图绘图指令时，则获取文件存储模块中的备选绘图，并将所述备选绘图进行间隔取点以形成直角坐标系中的直角坐标点数据；将所述直角坐标点数据进一步转化为极坐标点数据，之后，传递给所述沙画绘制模块。进一步的，所述输入控制模块还包括用于识别操作并解析操作指令的步骤，判断该操作指令为绘图指令或选图指令，若为绘图指令，则进一步判定该绘图指令为手势绘图指令或函数绘图指令，若为手势绘图指令，则获取手势绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块，若为函数绘图指令，则等待传入函数参数后，计算该函数绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块，若为选图指令，则获取备选绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块。否则，返回输入控制模块的开始流程。进一步的，所述沙画绘图模块，还用于在重启时，进行原点复位找到起始位置，当原点复位后，再判定是否接收到输入控制模块发送的输入控制信号，若是，则更新状态数据及控制命令，再进一步判断输入控制信号是否为绘图指令，若是，则更新坐标，更新控制状态，进一步判定是否达到T0更新周期，若是，则发送更新的绘图数据后结束本流程，否则直接结束本流程；若没有接收到输入控制模块发送的控制信号，或者收到的控制信号是其他指令，则直接跳转至更新控制状态，进一步判定是否达到T0更新周期，若是，则发送更新的绘图数据后结束本流程，否则直接结束本流程。进一步的，在将直角坐标点数据转换为极坐标点数据的过程中，还包括动态插值步骤，该动态插值步骤具体为：首先，设定位置点间阈值Lmax及位置点间基准间距Dmin,实时计算所述直角坐标数据中相邻两个位置点(Xa,Ya)与(Xb,Yb)之间的距离，当前位置点A与下一个位置点B之间的距离L大于阈值Lmax时，计算动态插值次数Num，相邻位置点间的距离：动态插值次数：Num＝L/Dmin获得动态插值次数后，利用A、B两位置点坐标生成直线方程:(Y-Ya)/(Yb-Ya)＝(X-Xa)/(Xa-Xb)，(当Yb-Ya不等于0时)Y＝Ya，(当Yb＝Ya时)X＝Xa，(当Yb＝Ya时)将所述动态插值次数带入上述直线方程生成相邻的插值点，再对生成的插值点进行直角坐标到极坐标的转化。进一步的，所述插值点按照如下方式生成：首先，计算Δx:Δx＝abs(Xa-Xb)/Num其次，生成插值点横坐标X1＝Xa+Δx；X2＝Xa+2Δx；…XNum＝Xa+NumΔx；将上述插值点横坐标带入上述直线方程生成插值点纵坐标。进一步的，设定位置点间阈值Lmin及位置点间基准间距Dmin,实时计算所述直角坐标数据中相邻两个位置点(Xa,Ya)与(Xb,Yb)之间的距离，当前位置点A与下一个位置点B之间的距离L小于阈值Lmin时，舍弃位置点B，继续计算当前位置点A与再下一个位置点B之间的距离L是否小于阈值Lmin。进一步的，输入控制模块选择输入极坐标方程，直接生产极坐标位置，引入轨迹点简化算法将过于密集的极坐标点数进行简化，将极坐标位置生成极坐标文件，具体包括以下步骤：从读取到的第一个点开始记录为起始点，读取下一个点的坐标，若读取到的点坐标与起始点在同一极坐标轨迹上，则更新结束点为当前坐标，并从新读取下一个点再次进行判断，当读取到的点与起始点不在同一个极坐标轨迹上，则输出起始点、结束点和点数，并将起始点到结束点上的这些点，用起始点和结束点两点表示。进一步的，轨迹点简化算法具体流程如下：运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沙画控制系统，包括沙盘、滚珠及驱动模块，所述滚珠放置在所述沙盘上，所述驱动模块靠近所述沙盘底部与所述滚珠对应间隔设置，其特征在于，还包括:/n输入控制模块，用于产生绘制图形，并将所述绘制图形转换为坐标系中的坐标点数据；/n沙画绘制模块，用于接收所述坐标点数据，并驱动所述驱动模块按照所述坐标点数据运动，通过驱动模块拖动所述滚珠在所述沙盘上移动以形成沙画。/n

【技术特征摘要】
1.一种沙画控制系统，包括沙盘、滚珠及驱动模块，所述滚珠放置在所述沙盘上，所述驱动模块靠近所述沙盘底部与所述滚珠对应间隔设置，其特征在于，还包括:
输入控制模块，用于产生绘制图形，并将所述绘制图形转换为坐标系中的坐标点数据；
沙画绘制模块，用于接收所述坐标点数据，并驱动所述驱动模块按照所述坐标点数据运动，通过驱动模块拖动所述滚珠在所述沙盘上移动以形成沙画。


2.根据权利要求1所述的沙画控制系统，其特征在于，所述沙盘为圆盘结构，所述驱动模块包括磁力臂，所述输入控制模块包括输入面板，所述输入面板为矩形输入面板，所述输入控制模块对所述绘制图形进行间隔取点以形成直角坐标系中的直角坐标点数据；将所述直角坐标点数据进一步转化为极坐标点数据，之后，传递给所述沙画绘制模块。


3.根据权利要求2所述的沙画控制系统，其特征在于，还包括文件存储模块，用于存储绘制图形，所述绘制图形为手动或机械笔连续在所述输入面板上绘制的手势绘图，和/或所述绘制图形为手动或机械笔在所述输入面板上输入函数参数绘制的函数绘图，和/或者所述绘制图形为通过输入面板从文件存储模块中选取的备选绘图。


4.根据权利要求3所述的沙画控制系统，其特征在于，所述输入控制模块还包括用于识别操作并解析操作指令的步骤，判断该操作指令为绘图指令或选图指令，若为绘图指令，则进一步判定该绘图指令为手势绘图指令或函数绘图指令，若为手势绘图指令，则获取手势绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块，若为函数绘图指令，则等待传入函数参数后，计算该函数绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块，若为选图指令，则获取备选绘图的极坐标点数据发送至沙画绘图模块。


5.根据权利要求2所述的沙画控制系统，其特征在于：
在将直角坐标点数据转换为极坐标点数据的过程中，还包括动态插值步骤，该动态插值步骤具体为：
首先，设定位置点间阈值Lmax及位置点间基准间距Dmin,实时计算所述直角坐标数据中相邻两个位置点(Xa,Ya)与(Xb,Yb)之间的距离，当前位置点A与下一个位置点B之间的距离L大于阈值Lmax时，计算动态插值次数Num：
相邻位置点间的距离：
动态插值次数：Num＝L/Dmin
获得动态插值次数后，利用A、B两位置点坐标生成直线方程:
(Y-Ya)/(Yb-Ya)＝(X-Xa)/(Xa-Xb)，当Yb-Ya不等于0时；
Y＝Ya，当Yb＝Ya时；
X＝Xa，当Yb＝Ya时；
将所述动态插值次数带入上述直线方程生成相邻的插值点，再对生成的插值点进行直角坐标到极坐标的转化。


6.根据权利要求5所述的沙画控制系统，其特征在于：所述插值点按照如下方式生成：
首先，计算Δx:Δx＝(Xa-Xb)/Num
其次，生成插值点横坐标X1＝Xa+Δx；X2＝Xa+2Δx；…XNum＝Xa+NumΔx；将上述插值点横坐标带入上述直线方程生成插值点纵坐标。


7...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓龙，王硕，彭鲤捷，肖健，冯时，
申请(专利权)人：奥佳华智能健康科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35