一种数字光学点阵数码笔的制作方法

本实用新型涉及数字光学技术领域，尤其涉及一种数字光学点阵数码笔。

背景技术：

随着信息技术的飞速发展，人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息，信息技术逐渐改变着人们传统的生活习惯。传统的利用纸张和笔进行书写的方式无法进行数字化处理，因此无法满足人们的需要。

现有技术中，一般通过在电子书写载体上进行书写来实现书写内容的数字化存储和再现。然而，在电子书写载体上进行书写改变了传统的书写习惯，用户体验度差。另外，在电子书写载体上书写时，由于识别精度不高，无法实现书写笔迹的完美呈现，无法满足用户的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种数字光学点阵数码笔，以实现书写笔迹的数字化存储和高精度再现。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种数字光学点阵数码笔，包括：壳体、笔芯、压力传感器、注册模块、处理器、信号采集模块、光电转换模块和数据接口；

笔芯,所述笔芯的笔头从所述壳体伸出；

压力传感器，与所述处理器相连接，当所述笔尖书写时，所述笔芯的底端对所述压力传感器产生压力，所述压力传感器产生传感信号给所述处理器；

处理器，与所述信号采集模块、光电转换模块和注册模块相连接，当接收到所述传感信号时启动注册模块、信号采集模块和光电转换模块；

注册模块，与所述数据接口相连接，将所述数字光学点阵数码笔的唯一序列号通过数据接口发送到上位机进行注册；

信号采集模块，采集具有点阵的识别介质反射的光信号；

光电转换模块，与所述信号采集模块相连接，将所述光信号转换为电信号发送给所述处理器，所述处理器处理所述电信号，生成图像数据，并将所述图像数据解析为数字信号，生成传输数据包；

数据接口，与所述光电转换模块相连接，将所述传输数据包发送给上位机。

进一步的，所述处理器具体为将图像数据解析为数字信号，并与所述压力传感器发送的压感数据，以及时钟和时间轴编码成标准传输数据包。

进一步的，所述数据接口为有线数据接口，具体包括：

USB口，MiniUSB口、MicroUSB口、并口或者串口。

进一步的，所述数据接口为无线数据接口，具体包括：

蓝牙接口、红外接口、Wifi接口、2.4-5.0GHz波段接口或者无线通信接口。

进一步的，所述数字光学点阵数码笔还包括存储模块；

所述存储模块与加密模块相连接，存储加密后的传输数据包。

进一步的，所述数字光学点阵数码笔还包括加密模块；

所述加密模块与所述光电转换模块相连接，将所述传输数据包加密后通过数据接口发送。

进一步的，所述数字光学点阵数码笔还包括电源模块；

所述电源模块与所述压力传感器、注册模块、信号采集模块、光电转换模块、处理器相连接，为所述压力传感器、注册模块、信号采集模块、光电转换模块和处理器供电。

进一步的，所述数字光学点阵数码笔还包括开关电路,与所述电源模块相连接。

本实用新型实施例提供的数字光学点阵数码笔，利用光学成像技术,在不改变传统的书写习惯的情况下，能够实现原笔迹重现，而且识别精度高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的数字光学点阵数码笔的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的点阵排列示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的数字光学点阵数码笔的结构图，如图1所示，本实用新型实施例的数字光学点阵数码笔包括：壳体1、笔芯2、压力传感器3、注册模块4、处理器5、信号采集模块6、光电转换模块7和数据接口8。

壳体1的材质可以选用便于手持的工程塑料或金属，通常包括两个可以扣和的壳体，其他器件容纳在壳体1中。

笔芯2的笔头从壳体1伸出，用于书写，产生书写笔迹的笔画和笔顺，笔芯可以是油性(圆珠)笔芯、水性(中性)笔芯、铅笔芯、可擦写(油墨分解)笔芯、可擦写(油墨固化)笔芯、塑胶(PP、PET、PVC等)笔芯等。

压力传感器3与处理器5相连接，当笔尖书写时，笔芯2的底端对压力传感器3产生压力，压力传感器3产生传感信号给处理器5。

压力传感器3的作用是表示笔芯2已经在书写了，数字光学点阵数码笔需要进行工作。压力传感器3可以根据点阵数码笔书写的介质不同而进行灵敏度设置。例如当书写在纸面上的时候，因为纸面是具有弹性可压缩的，所以压力传感器3的灵敏度需要高一些，否则无法识别笔芯2在书写。当书写在白板上的时候，因为白板是硬质的，弹性很小，所以压力传感器的灵敏度可以稍微低一些，也可以识别笔芯2在书写。

处理器5与信号采集模块6、光电转换模块7和注册模块4相连接，当接收到传感信号时启动注册模块4、信号采集模块6和光电转换模块7。

注册模块4与数据接口8相连接，当处理器5启动注册模块4之后，注册模块4将数字光学点阵数码笔的唯一序列号通过数据接口8发送到上位机进行注册，注册成功之后，数字光学点阵数码笔和上位机之间建立了连接关系，可以进行后续的数据传输。由于上位机同时和多只点阵数码笔进行数据传输，通过点阵数码笔的唯一序列号来区分是哪只笔发送的数据。

信号采集模块6采集具有点阵的识别介质反射的光信号。

其中，识别介质包括书写纸、白板等；光信号包括各个波段的可见光和不可见光。识别介质上具有点阵，点阵由一些非常细小的点，按照特殊算法规则排列组成，如图2所示。具有点阵的区域和不具有点阵的区域反射的光信号有差别，信号采集模块6采集这些光信号,提供给点阵笔一个坐标参数信息,从而利用光学成像技术高精度还原书写笔迹。

光电转换模块7与信号采集模块6相连接，将光信号转换为电信号发送给处理器5，处理器5处理电信号，生成模拟图像数据，并将模拟图像数据解析为数字信号，生成传输数据包。

数据接口8，与光电转换模块7相连接，将传输数据包发送给上位机。

处理器5具体将模拟图像数据解析为数字信号，并与所述压力传感器发送的压感数据，以及时钟和时间轴编码成标准传输数据包。

可选地，数据接口8可以为有线数据接口或无线数据接口，有限数据接口包括USB口，MiniUSB口、MicroUSB口、并口或者串口；无线数据接口包括蓝牙接口、红外接口、Wifi接口、2.4-5.0GHz波段接口或者无线通信接口。蓝牙接口、红外接口、Wifi接口、2.4-5.0GHz波段接口为无线局域网通信，而通信接口可以利用2G、3G或者4G技术利用通信网络与上位机进行通信。

另外，数字光学点阵数码笔还包括存储模块9、加密模块10、电源模块11和开关电路12；

其中，存储模块9与加密模块10相连接，存储加密后的传输数据包。

加密模块10与光电转换模块7相连接，将传输数据包加密后通过数据接口发送。

此处需要说明的是，数据接口8向上位机传输数据包有两种情况，一种是实时传输，处理器5实时将图像数据解析为数字信号，并与压力传感器发送的压感数据，以及时钟和时间轴实时编码成标准传输数据包，然后数据接口8实时将传输数据包通过有线或无线方式传输到上位机。另外一种是非实时传输，处理器5实时将图像数据解析为数字信号，并与压力传感器发送的压感数据，以及时钟和时间轴实时编码成标准传输数据包并进行加密后，在设定时间或者其他非实时方式由数据接口8将加密数据包向上位机传输。

光电转换模块7和数据接口8通过加密模块10相连接，将传输数据包加密为加密传输数据包。加密器可以与光电转换模块7集成在一起，作用是将传输数据包进行加密，加密为加密传输数据包，加密算法可以是各种加密算法。

电源模块11与压力传感器3、注册模块4、信号采集模块6、光电转换模块7、处理器5相连接，为压力传感器3、注册模块4、信号采集模块5、光电转换模块7和处理器5供电。

电源模块11可以为电池，例如充电电池，与数据接口7相连接，数据接口7集成电源接口为电源模块11充电。如果数据接口为MiniUSB口或MicroUSB口，既可以传输数据也可以供电。

开关电路12,与电源模块11相连接。

本实用新型数字光学点阵数码笔的具体工作过程如下：

1、打开开关电路，电源接通，压力传感器、注册模块、处理器、信采集模块、光电转换模块，检测自身状态，并处于待机状态；

2、笔芯的笔头进行书写，笔芯书写时产生所产生的压力传递到压力传感器，产生传感信号，启动注册模块、处理器、信号采集模块和光电转换模块工作，并将包括受力方向和受力大小数据发送到处理器；

3、信号采集模块采集具有点阵的识别介质反射的光信号；

4、光电转换模块将光信号转换为电信号并发送给处理器；

5、处理器生成模拟图像数据，并将模拟图像数据解析为数字信号，并与压力传感器发送的压感数据，以及时钟和时间轴编码成标准传输数据包；

6、加密模块将传输数据包进行加密后发送到数据接口或者存储模块；

7、数据接口实时的将传输数据包发送到上位机，或者非实时的将加密数据包发送到上位机；

8、笔芯停止书写，压力传感器不再产生传感信号，各个部分停止工作；

9、关闭开关电路，电源断开，不再为各个部分供电。

本实用新型实施例提供的数字光学点阵数码笔，利用光学成像技术,在不改变传统的书写习惯的情况下，能够实现原笔迹重现，而且识别精度高。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。