一种训练儿童线条图像识别能力的积木及系统和方法与流程

本发明涉及儿童积木领域，尤其涉及一种训练儿童线条图像识别能力的积木及系统和方法。

背景技术

儿童从出生到小学以前的阶段教育的学习和教育是非常重要的，各种各样的教育用品被设计出来帮助孩子锻炼出安全感、意志力、目标感、记忆力、思维能力、手脑协调能力、图像色彩识别能力等，其中积木是一个非常重要的一种儿童玩具，积木通常是立方的木头或塑料固体玩具，一般在每一表面装饰着字母或图画，容许进行不同的排列或进行建筑活动积木有各种样式，可开发儿童智力，可拼成房子，各种动物等，其有利于发挥孩子的想象能力。

现有的积木通常是立方的木头或塑料，表面为单种颜色或者贴饰有各种字母或图画，由于这些颜色的图画是固定不变的，这种积木显示出来的色彩具有单调性，单个积木之间的并列与插接组合方式数量有限，时间久了儿童会失去兴趣，对于早教期间的孩子对于线条和图画的识别能力训练其效果有限，若能研发出一种积木，其表面能够变化出不同线条和色彩，并具有自主选择的能力，多个单体积木进行排列和组合形成积木组合体，积木组合体表面由单个积木之间相互配合形成整体的线条框架和图案，对于早教期间的孩子的智力开发以及对于色彩和图像的识别能力训练具有很好的帮助，能够产生显著的有益的效果，因此需要设计一种积木来解决以上问题。

技术实现要素：

本发明为一种训练儿童线条图像识别能力的积木及系统和方法，通过在单体积木内设计一种线条和图像显示装置，并配合积木内的控制器件进行控制，对由若干单个积木进行组合成的积木组合体进行预先存储线条和图案，再进行拆分并独立显示，解决了现有的积木表面的颜色和图案单调，组合方式有限的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种训练儿童线条图像识别能力的积木，包括积木单体；所述积木单体为长方体结构；所述积木单体包括钢化玻璃、led灯板、基板、壳盖；所述钢化玻璃的一表面沿边缘等间距开设有一圈第一贯穿孔；所述led灯板的一表面和相对面沿边缘设置有一圈凸条；所述凸条的表面等间距设置有一圈第一定位柱；一表面所述的第一定位柱与第一贯穿孔过盈配合；所述基板的一表面沿边缘等间距开设有一圈第二贯穿孔；另一表面所述的第一定位柱与第二贯穿孔过盈配合；所述基板的一表面焊接有若干固定螺母；所述壳盖的内底面设置有若干第三贯穿孔；所述第三贯穿孔内安装有直杆螺栓；所述直杆螺栓与固定螺母螺纹连接；所述壳盖的侧板的顶部设置有与第二贯穿孔相对应的第二定位柱；所述第二定位柱与第二贯穿孔过盈配合；所述壳盖的各侧面设置有至少两凸柱或与凸柱相对应的盲孔；不同所述积木单体通过凸柱与盲孔之间相互卡接组合形成积木组合体。

进一步地，所述基板一表面设置有电路板和至少四个容纳槽；所述电路板的一表面沿边缘等间距开设有一圈第四贯穿孔；所述电路板上设置有锂电池、处理器、外存储器；所述锂电池的一表面设置有电源充电接口和电源开关按钮；

所述容纳槽沿基板的表面各边缘环绕设置；所述容纳槽的开口垂直于基板；所述容纳槽的底部设置有加强固定板；所述加强固定板的一表面开设有第五贯穿孔；所述容纳槽内设置有信号连接柱；所述信号连接柱的两侧设置有旋转调节螺栓；所述信号连接柱的一端设置有第一信号连接片；所述容纳槽内还设置有与第一信号连接片相对应的第二信号连接片；所述容纳槽的一侧面设置有与第一信号连接片和第二信号连接片分别对应的第一信号输出端口和第二信号输出端口。

进一步地，所述壳盖的各侧板表面开设有与容纳槽间隙配合的第一通孔；所述壳盖的内底面开设有与电源充电接口间隙配合的第二通孔；所述壳盖的内底面开设有与电源开关按钮间隙配合的第三通孔。

一种训练儿童线条图像识别能力的积木的系统，包括积木组合体的信号输入系统和积木单体的控制系统。

进一步地，所述积木组合体的信号输入系统包括：

控制电脑：用于对需要在积木组合体的led灯板上显示的线条、图案的编辑、生成和信息数据的发出；

数据分配器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据并根据具体的积木led灯板的预排列和数量进行信息数据的分配；

rgb矩阵切换器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，对接收到的经数据分配器分配后的数据进行编辑、处理和切换，将该信号从输入通道切换输送到输出通道中的任一通道中，实现分流的效果；

纯硬件多屏图像控制器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，并将一个完整的图像信号划分成n块后分配给n个积木led灯板进行显示,完成用多个普通视频单元组成一个大屏幕图像显示屏；

集线器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，并对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上进行集中并进行传输；

发送卡：用于接收来自集线器的线条、图案的信息数据信号，对该信号进行同步处理并进行发送；

网线：用于接收来自发送卡传送的线条、图案的信息数据信号并将该信号传送至积木组合体两侧的每一行的信号输入端口中进行传输；

积木led灯板：用于对接收的每个积木led灯板中相对应的线条、图案的信息数据信号进行显示；

信号连接柱：用于相邻的两积木led灯板之间的图片、线条信息数据信号的相互连接和交流。

进一步地，所述控制电脑的数据信号输出端通过数据信息传输模块分别与数据分配器、rgb矩阵切换器、纯硬件多屏图像控制器的数据信号输入端相联接；

所述rgb矩阵切换器通过数据信息传输模块分别连接数据分配器和纯硬件多屏图像控制器；

所述rgb矩阵切换器的数据信号输出端通过数据信息传输模块与集线器的数据信号输入端相联接；

积木组合体两侧的每一行的信号输入端口通过所述网线与所述发送卡相联接，所述发送卡的数据信息输入端与集线器的数据输出端相联接；

相邻所述的积木led灯板通过所述信号传输柱相互连接。

进一步地，所述积木单体的控制系统包括：

嵌入式微处理器：用于对积木内的电流信号和传入led显示屏中的线条、图案的信息数据信号的计算和控制的指令的完成以及执行，同时与外界存储器和逻辑部件之间交换信息操作；

信号输入模块：用于接收数据信息信号源发送的信号，并对该信号进行传送至嵌入式微处理器中进行处理；

电源开关控制模块：用于单体积木从积木组合体上拔下操作前，电源和信号流的开闭；

信号控制模块：用于从信号输入模块中接收到的信号进行控制和处理，包括对信号的放大、缩小、平衡；

外存储器：用于对从信号输入模块中接收到的信号的外存储，避免在电源关闭后，单体积木从积木组合体上拔下后，led显示屏中的线条、图案的信息数据信号的消失；

信息读取模块：用于对外存储器中存储的线条、图案的信息数据信号进行读取，并将读取到的数据信号进行传输至嵌入式微处理器；

led显示屏信号源清除模块：用于对外存储器中存储的线条、图案的信息数据进行清除，以便新的数据信号的重新输入和更新；

主电路真流电源变换器：用于将输入的恒定交流电变换为输出可调的直流电，并对转换的直流电进行进一步地传送；

蓄电池：用于接收来自对主电路真流电源变换器转换所得的直流电，并对单体积木内的led显示屏、嵌入式微处理器、外存储器以及其它用电单元进行供电；

led显示屏：用于在单体积木上显示预设的线条和图形；

电平转换模块:用于解决系统内部出现的输入/输出逻辑不协调的问题，提高系统设计的复杂性，现不同逻辑电平之间的数据连接；

其中，所述嵌入式微处理器包括内存储器和led控制器，所述内存储器用于接收输入信号并进行临时存储；所述led控制器用于对led显示屏的电流和数据信号的控制。

进一步地，所述信号输入模块的数据信号输出端与嵌入式微处理器的数据信号输入端相联接；

所述控制模块、电源开关控制模块、led显示屏信号源清除模块、信息读取模块通过数据信息传输模块与嵌入式微处理器相联接；

所述外存储器通过数据信息传输模块分别与信息读取模块和led显示屏信号源清除模块相联接；

所述蓄电池通过电力传输模块分别与主电路真流电源变换器、led显示屏、嵌入式微处理器实时相联；

所述电平转换模块通过数据信息传输模块分别与led显示屏和嵌入式微处理器实时联接。

一种训练儿童线条图像识别能力的积木的使用方法，包括如下步骤：

s1：通过对所述单体积木进行任意性拼接和排列组合，生成n*n的矩阵形积木组合体,相邻所述单体积木之间通过所述信号连接柱相联；

s2:通过安装并连接所述积木组合体信号输入系统所用的相关设备，所述积木组合体信号输入系统通过网线与所述积木组合体两侧的所述信号连接柱相联接；

s3:通过所述控制电脑对需要显示的线条和图像进行选择，并经积木组合体输入信号输入系统进行数据信号传输进入所述单体积木内；

s4:通过所述单体积木内的所述嵌入式微处理器对信号进行处理，所述外存储器记录传入的信号，所述led显示屏显示传入信号的显示结果；

s5:通过所述电源控制开关模块临时关闭每个所述单体积木内的电源和信号，并移除连接的所述积木组合体信号输入系统的相关设备和器件，将积木组合体拆分成每个单体积木；

s6:通过开启所述电源开关按钮重新打开每个所述单体积木内的电源和数据信号通络，每个所述单体积木的led显示屏上显示对应经处理的线条、图像，将经由积木组合体拆分的每个单体积木进行打乱处理，同时将所述每个信号连接柱经所述旋转调节螺翻转进所述容纳槽内；

s7:让儿童通过凸柱和盲孔之间的插接配合对每个单体积木进行重新组合，组合的方式有很多种，直到拼接组合出原始的积木组合体的原貌，通过相互之间的插接配合完成训练儿童线条图像识别能力。

进一步地，所述s7步骤后，使用者可对积木组合体进行重新排列并清除单个积木组合体内的线条图像数据信息，并进行s1-s7步骤达到重复使用，选用不同形状、线条、图案进行儿童线条图像识别能力的训练。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中单体积木内设计有用于线条和图像显示的led显示屏，能够根据输入的数据信息进行显示不同的线条和图像，具有使用可控性自主性强，丰富了积木的表面的图案和色彩，图案和线条具有可变性，积木组合体可以重复性的使用，并且可自由选择实现拼接的单体积木的颜色、线条和色彩，且具有美感，能够让儿童产生很大的兴趣。

2、本发明中单体积木组合成积木组合体的排列有多种多样，可以根据不同年龄和不同智力情况下的儿童的需要进行选择并进行图像和线条的设置，用来训练不同不同年龄和不同智力情况下的儿童对于线条和图像的识别能力，提升手脑协调能力、图像色彩识别能力、记忆力、思维能力。

3、本发明的线条和图像识别能力积木是在父母和孩子共同协作下完成的，有利于让父母更近距离的了解孩子，增进父母与孩子之间的感情。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例1一种训练儿童线条图像识别能力的积木的积木组合体结构示意图；

图2为图1的实施效果示意图；

图3为本发明实施例2一种训练儿童线条图像识别能力的积木的积木组合体结构示意图；

图4为单体积木结构示意图；

图5为图4的结构后视图；

图6为图4的结构右视图；

图7为图4的爆炸图；

图8为信号连接柱收缩状态时单体积木的结构示意图；

图9为图8的结构主视图；

图10为钢化玻璃的结构示意图；

图11为led灯板的结构示意图；

图12为基板的结构示意图；

图13为图12的俯视图；

图14为壳盖的结构示意图；

图15为图14的结构后视图；

图16为本发明的积木组合体的信号输入系统框架示意图；

图17为本发明的积木单体的控制系统框架示意图；

图18为本发明的使用方法步骤示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-积木单体，2-钢化玻璃，3-led灯板，4-基板，5-壳盖，6-信号连接柱，7-锂电池，8-处理器，9-外存储器，201-第一贯穿孔，301-凸条，302-第一定位柱，401-固定螺母，402-电路板，403-容纳槽，404-第二贯穿孔，405-加强固定板，4021-第四贯穿孔，4031-第一信号输出端口，4032-第二信号连接片，4033-第二信号输出端口，4051-第五贯穿孔，501-第一通孔，502-凸柱，503-盲孔，504-直杆螺栓，505-第二定位柱，506-第二通孔，507-第三通孔，508-第三贯穿孔，601-第一信号连接片，602-旋转调节螺栓，701-电源充电接口，702-电源开关按钮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一表面”、“边缘”、“等间距”、“底面”、“顶部”、“侧面”、“垂直”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2和图4-18所示，一种训练儿童线条图像识别能力的积木，包括积木单体1；

积木单体1为长方体结构；积木单体1包括钢化玻璃2、led灯板3、基板4、壳盖5；钢化玻璃2用于防止刮伤和隔屏效果，钢化玻璃2具有良好的透光效果；

钢化玻璃2的一表面沿边缘等间距开设有一圈第一贯穿孔201；

led灯板3的一表面和相对面沿边缘设置有一圈凸条301；凸条301的表面等间距设置有一圈第一定位柱302；一表面的第一定位柱302与第一贯穿孔201过盈配合；凸条301用于led灯板3与钢化玻璃2之间的固定安装以及紧配合；

基板4的一表面沿边缘等间距开设有一圈第二贯穿孔404；另一表面的第一定位柱302与第二贯穿孔404过盈配合；基板4的一表面焊接有四个固定螺母401；固定螺母401用于基板4与壳盖5之间的安装与配合；

壳盖5的内底面设置有四个第三贯穿孔508；第三贯穿孔508内安装有直杆螺栓504；直杆螺栓504与固定螺母401螺纹连接；壳盖5的侧板的顶部设置有与第二贯穿孔404相对应的第二定位柱505；第二定位柱505与第二贯穿孔404过盈配合；壳盖5的各侧面设置有至少两凸柱502或与凸柱502相对应的盲孔503；

不同积木单体1通过凸柱502与盲孔503之间相互卡接组合形成积木组合体。

其中，基板4一表面设置有一个电路板402和四个容纳槽403；容纳槽403用于安装和容纳信号连接柱6以及第一信号连接片601；

电路板402的一表面沿边缘等间距开设有一圈第四贯穿孔4021；电路板402上设置有锂电池7、处理器8、外存储器9；锂电池7的一表面设置有电源充电接口701和电源开关按钮702；电源充电接口701用于对单体积木内的锂电池7进行充电；

容纳槽403沿基板4的表面各边缘环绕设置；容纳槽403的开口垂直于基板4；容纳槽403的底部设置有加强固定板405；加强固定板405的一表面开设有第五贯穿孔4051；容纳槽403内设置有信号连接柱6；信号连接柱6的两侧设置有旋转调节螺栓602；信号连接柱6的一端设置有第一信号连接片601；容纳槽403内还设置有与第一信号连接片601相对应的第二信号连接片4032；容纳槽403的一侧面设置有与第一信号连接片601和第二信号连接片4032分别对应的第一信号输出端口4031和第二信号输出端口4033。

其中，壳盖5的各侧板表面开设有与容纳槽403间隙配合的第一通孔501；壳盖5的内底面开设有与电源充电接口701间隙配合的第二通孔506；壳盖5的内底面开设有与电源开关按钮702间隙配合的第三通孔507。

一种训练儿童线条图像识别能力的积木的系统，包括积木组合体的信号输入系统和积木单体的控制系统。

其中，积木组合体的信号输入系统包括：

控制电脑：用于对需要在积木组合体的led灯板上显示的线条、图案的编辑、生成和信息数据的发出；

数据分配器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据并根据具体的积木led灯板的预排列和数量进行信息数据的分配；

rgb矩阵切换器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，对接收到的经数据分配器分配后的数据进行编辑、处理和切换，将该信号从输入通道切换输送到输出通道中的任一通道中，实现分流的效果；

纯硬件多屏图像控制器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，并将一个完整的图像信号划分成四块后分配给四个积木led灯板进行显示,完成用多个普通视频单元组成一个大屏幕图像显示屏；

集线器：用于接收来自控制电脑的线条、图案的信息数据信号，并对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上进行集中并进行传输；

发送卡：用于接收来自集线器的线条、图案的信息数据信号，对该信号进行同步处理并进行发送；

网线：用于接收来自发送卡传送的线条、图案的信息数据信号并将该信号传送至积木组合体两侧的每一行的信号输入端口中进行传输；

积木led灯板：用于对接收的每个积木led灯板中相对应的线条、图案的信息数据信号进行显示；

信号连接柱：用于相邻的两积木led灯板之间的图片、线条信息数据信号的相互连接和交流；

其中，控制电脑的数据信号输出端通过数据信息传输模块分别与数据分配器、rgb矩阵切换器、纯硬件多屏图像控制器的数据信号输入端相联接；

rgb矩阵切换器通过数据信息传输模块分别连接数据分配器和纯硬件多屏图像控制器；

rgb矩阵切换器的数据信号输出端通过数据信息传输模块与集线器的数据信号输入端相联接；

积木组合体两侧的每一行的信号输入端口通过网线与发送卡相联接，发送卡的数据信息输入端与集线器的数据输出端相联接；

相邻的积木led灯板通过所述信号传输柱相互连接。

其中，积木单体的控制系统包括：

嵌入式微处理器：用于对积木内的电流信号和传入led显示屏中的线条、图案的信息数据信号的计算和控制的指令的完成以及执行，同时与外界存储器和逻辑部件之间交换信息操作；

信号输入模块：用于接收数据信息信号源发送的信号，并对该信号进行传送至嵌入式微处理器中进行处理；

电源开关控制模块：用于单体积木从积木组合体上拔下操作前，电源和信号流的开闭；

信号控制模块：用于从信号输入模块中接收到的信号进行控制和处理，包括对信号的放大、缩小、平衡；

外存储器：用于对从信号输入模块中接收到的信号的外存储，避免在电源关闭后，单体积木从积木组合体上拔下后，led显示屏中的线条、图案的信息数据信号的消失；

信息读取模块：用于对外存储器中存储的线条、图案的信息数据信号进行读取，并将读取到的数据信号进行传输至嵌入式微处理器；

led显示屏信号源清除模块：用于对外存储器中存储的线条、图案的信息数据进行清除，以便新的数据信号的重新输入和更新；

主电路真流电源变换器：用于将输入的恒定交流电变换为输出可调的直流电，并对转换的直流电进行进一步地传送；

蓄电池：用于接收来自对主电路真流电源变换器转换所得的直流电，并对单体积木内的led显示屏、嵌入式微处理器、外存储器以及其它用电单元进行供电；

led显示屏：用于在单体积木上显示预设的线条和图形；

电平转换模块:用于解决系统内部出现的输入/输出逻辑不协调的问题，提高系统设计的复杂性，现不同逻辑电平之间的数据连接。

其中，嵌入式微处理器包括内存储器和led控制器，内存储器用于接收输入信号并进行临时存储；led控制器用于对led显示屏的电流和数据信号的控制。

其中，信号输入模块的数据信号输出端与嵌入式微处理器的数据信号输入端相联接；

控制模块、电源开关控制模块、led显示屏信号源清除模块、信息读取模块通过数据信息传输模块与嵌入式微处理器相联接；

外存储器通过数据信息传输模块分别与信息读取模块和led显示屏信号源清除模块相联接；

蓄电池通过电力传输模块分别与主电路真流电源变换器、led显示屏、嵌入式微处理器实时相联；

电平转换模块通过数据信息传输模块分别与led显示屏和嵌入式微处理器实时联接。

一种训练儿童线条图像识别能力的积木的使用方法，包括如下步骤：

s1：通过对单体积木进行任意性拼接和排列组合，生成4*4的矩阵形积木组合体,相邻单体积木之间通过信号连接柱相联；

s2:通过安装并连接积木组合体信号输入系统所用的相关设备，积木组合体信号输入系统通过网线与积木组合体两侧的信号连接柱相联接；

s3:通过控制电脑对需要显示的线条和图像进行选择，并经积木组合体输入信号输入系统进行数据信号传输进入单体积木内；

s4:通过单体积木内的嵌入式微处理器对信号进行处理，外存储器记录传入的信号，led显示屏显示传入信号的显示结果；

s5:通过电源控制开关模块临时关闭每个所述单体积木内的电源和信号，并移除连接的积木组合体信号输入系统的相关设备和器件，将积木组合体拆分成每个单体积木；

s6:通过开启电源开关按钮重新打开每个单体积木内的电源和数据信号通络，每个单体积木的led显示屏上显示对应经处理的线条、图像，将经由积木组合体拆分的每个单体积木进行打乱处理，同时将每个信号连接柱经旋转调节螺翻转进所述容纳槽内；

s7:让儿童通过凸柱和盲孔之间的插接配合对每个单体积木进行重新组合，组合的方式有很多种，直到拼接组合出原始的积木组合体的原貌，通过相互之间的插接配合完成训练儿童线条图像识别能力。

其中，s7步骤后，使用者可对积木组合体进行重新排列并清除单个积木组合体内的线条图像数据信息，并进行s1-s7步骤达到重复使用，选用不同形状、线条、图案进行儿童线条图像识别能力的训练。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。