一种电磁矩阵交互式智能教板的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁矩阵交互式智能教板的实现方法，电子笔发送电磁波，教板背面布线线路感应电磁信号，控制盒通过电磁感应信号计算出电子笔在教板上的坐标并上传给计算机教板控制软件，控制软件实现电子笔在智能教板上的坐标和鼠标在屏幕上的坐标一一对应，实现对文件的标注，修改及擦除功能。具有分辨率高，速度快，稳定性好，不易老化等优点，快速跟踪电子笔运动轨迹，弥补了现有交互式教板分辨率低，速度慢，稳定性差的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交互式智能教板的实现方法。具体地说，是一种通过电磁矩阵定位坐标的交互式电子教板的实现方法。
技术介绍
交互式智能教板与计算机，投影机相连，具备触摸式大屏幕及电子白板功能。利用电子笔代替鼠标，可以运行和控制教板应用程序，并在教板应用程序展示运行时对其任意注释。是多媒体会议，培训，教学的常用设备。目前交互式智能教板主要采用电阻式，电容式，红外线式。电阻式的OTI涂层比较薄且容易脆断，容易老化。电容式受温度、湿度或接地的不同而变化，稳定性差。红外线式分辨率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，通过电子笔发射稳定电磁波，教板下方的布线电路来感应笔尖的位置进行工作，以克服现有交互式教板分辨率低，速度慢，稳定性差的缺陷。本专利技术是这样实现的电子笔发送电磁波，教板背面布线线路感应电磁信号，控制盒通过电磁感应信号计算出电子笔在教板上的坐标上传给计算机教板控制软件。控制软件实现电子笔在智能教板上的坐标和鼠标在屏幕上的坐标一一对应，实现了对文件的标注，修改，擦除功能。控制软件具有直观，易用的接口和按钮。本专利技术由电子笔，布线线路，控制盒组成。布线线路和控制盒是本专利技术的核心部分。由于交互式智能教板背面的布线线路感应线圈很多，逐一扫描会降低系统跟踪电子笔运动速度。为了提高系统响应速度，布线线路布局上采用16路信号不重复编码实现区域的分割。教板下方的布线电路编码长短和尺寸编码使得同一套软硬件设备适用不同尺寸电子教板。根据连续三个布线线路电磁感应信号幅值的排列特征快速判断电子笔区域坐标，同时根据连续四个布线线路电磁感应信号积分信号线性关系计算出电子笔的区域内相对坐标。电子笔在教板上的绝对坐标是电子笔在教板上的区域坐标和区域内相对坐标之和。该方法适用于不同尺寸的教板，只采用4路相互关联感应信号，减小了硬件采样不同通道的积分误差和零点误差，区域的分割和算法的简洁极大提高运算速度。本专利技术的积极效果在于具有分辨率高，速度快，稳定性好，不易老化等优点，快速跟踪电子笔运动轨迹，弥补了现有交互式教板分辨率低，速度慢，稳定性差的缺陷。附图说明图1是本专利技术的算法示意图。图2是本专利技术的硬件框图。图3是定时积分电路图。具体实施例方式为更好地说明本专利技术，下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术。如图1所示，教板的表面书写部分采用投影式高亚光白板，第二层是布线线路，第三层采用瓦楞纸，背面采用铝板。各层用胶均匀粘连，教板固定在可移动的支架。布线线路和控制盒是教板的核心部件。布线线路的X轴包含了一组闭合感应线圈(X0，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15)，线圈的分布X0～X15在不同区域按照一定规律(区域0X0，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，区域1X0，X1，X3，X4，X6，X2，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X9，X12，X14，X15，区域2X1，X3，X6，X0，X4，X2，X5，X8…)排列，布线线路的Y轴包含了一组闭合感应线圈(Y0，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9，Y10，Y11，Y12，Y13，Y14，Y15)，线圈的分布Y0～Y15在不同区域按照一定规律(区域0Y0，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9，Y10，Y11，Y12，Y13，Y14，Y15，区域1Y0，Y1，Y3，Y4，Y6，Y2，Y5，Y7，Y8，Y10，Y11，Y13，Y9，Y12，Y14，Y15，区域2Y1，Y3，Y6，Y0，Y4，Y2，Y5，Y8…)排列。布线线路上的X轴和Y轴线圈形成了电磁感应矩阵。闭合线圈间隔L为12.7mm，教板大小决定布线线路上闭合线圈编码长短。线圈的分布按照附图1所示，X4闭合线圈和左右四个线圈X2，X3，X5，X6相互重叠，依次类推布局。控制盒输入端接布线矩阵线圈X0～X15和Y0～Y15，电子笔发送电磁波，中心处理单元启动X轴16选1模拟开关3，循环扫描X0～X15，感应信号经过2选1模拟开关6，滤波放大电路8和低通滤波电路13，送入模数转换器15，根据感应信号的强弱判断电子笔是否靠近教板。当电子笔进一步靠近教板，感应信号达到一定强度，中心处理单元分时启动X轴16选1模拟开关3和Y轴16选1模拟开关4，分时快速扫描X0～X15和Y0～Y15，感应信号经过2选1模拟开关6，滤波放大电路8和低通滤波电路13，送入模数转换器15，根据感应信号的分布粗略判断出电子笔所处布线线路区域和最近线圈的编码。当电子笔笔尖接触教板，中心处理单元首先分时启动X轴16选1模拟开关3和Y轴16选1模拟开关4，快速扫描电子笔在布线线路最近线圈，感应信号经过2选1模拟开关6，滤波放大电路8，滤波放大信号经过整形电路10为积分信号提供同步信号，滤波放大信号经过2选1模拟开关12，低通滤波电路13，送入模数转换器15，解码得到电子笔按键编码，其次中心处理单元分时启动X轴16选1模拟开关1和Y轴16选1模拟开关2，循环扫描电子笔在布线线路最近线圈左右各两个线圈，感应信号经过2选1模拟开关5，滤波放大电路7，2选1模拟开关9，2选1模拟开关11和定时积分电路13，定时积分电路如附图3所示，中心处理单元给出精确的积分通道开通时间和积分通道放电时间，采用模拟开关定时启动电磁感应信号的积分和放电。积分后信号送入模数转换器15，得到电子笔中心点在布线线路左右各2个线圈感应信号定时积分电压vL2，vL1，vR1，vR2。布线线路线圈感应电压与电子笔在布线线路上中心点位置如附图2所示。假设在电子笔在布线线路X方向的坐标为Xa，中心点左右2线圈感应电压为vL2，vL1，vR1，vR2。电子笔所处布线线路最大感应电压用于电子笔的跟踪，左右各2个线圈感应电压vL2，vL1，vR1，vR2，L。其中vL2为电子笔所处布线线路中心感应线圈左2线圈感应电压平均值，vL1电子笔所处布线线路中心感应线圈左1圈感应电压平均值，vR1电子笔所处布线线路中心感应线圈右1线圈感应电压平均值，vR2为电子笔所处布线线路中心感应线圈右2线圈感应电压平均值，L为相邻线圈距离，b为左1线圈感应电压和右1线圈感应电压的平均值。vR1＝kxa+b ①vL1＝-kxa+b ②vR2＝k(xa-L)+b ③vL2＝-k(xa+L)+b ④由上式计算出xa=(vR1+vR2-vL1-vL2)4k=L(vR1+vR2-vL1-vL2)2(vL1+vR1-vL2-vR2)---(5)]]>当电子笔在最大感应电压线圈的中心，vL1＝vR1，vL2＝vR2，xa＝0。当电子笔在最大感应电压线圈的中心向右运动，k值基本恒定，vR1+vR2-vL1-vL2＞0，|xa|逐渐增大。当电子笔在最大感应电压线圈的中心向左运动，k值基本恒定，vR1+vR2-vL1-vL2＜0，|xa|逐渐增大。综上所述，电子笔在布线矩阵实际坐标为区域坐标(16L×区域(0，1，2，3…))和区域内相对坐标(式⑤计算)之和。当电子笔在布线矩阵线路上移动，实时跟踪最大线圈的位置，及时调整扫描区域和扫描中心线圈，从而快速准确定位坐标。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁矩阵交互式智能教板的实现方法，其特征在于：电子笔发送电磁波，教板背面布线线路感应电磁信号，控制盒通过电磁感应信号计算出电子笔在教板上的坐标并上传给计算机教板控制软件，控制软件实现电子笔在智能教板上的坐标和鼠标在屏幕上的坐标一一对应，实现对文件的标注，修改及擦除功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨孟华，栾焕民，
申请(专利权)人：烟台麦特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]