一种远程指导国画临摹设备及其使用方法与流程

本发明属于书写绘画用器具领域，具体地涉及一种远程指导国画临摹设备及其使用方法。

背景技术：

学习国画最好的方法是临摹，学国画与学西画的方法不同，某种程度上说，临摹是学好国画最重要的方法。面对真迹仿写叫作临，罩纸影写叫作摹。临摹的目的是学习领会别人的笔墨技巧和表现手法，了解和掌握中国画的传统方法和规律，为写生和创作打好基础。远程教育是采取多种媒体方式进行系统教学和通信联系的教育形式，是将课程传送给校园外的一处或多处学生的教育。现代远程教育则是指通过音频、视频以及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送的教育，计算机技术、多媒体技术、通信技术的发展，特别是因特网的迅猛发展，使远程教育的手段有了质的飞跃，成为高新技术条件下的远程教育。

申请号为cn201920198808.3的申请公开了一种一体化交互设备,包括壳体、显示屏、投影装置、摄像头和主机，主机可以通过网络接收教师的直播画面或者书写视频，并透过显示屏显示，主机还可以通过投影装置将画面投影到纸上方便使用者临摹，书写过程中还可以进行实时拍摄视频进行互动；上述交互设备虽然方便了远程交流但仅通过远程观看视频以及图像进行指导并不能直观的感受到国画用笔的刚柔、轻重、急缓等变幻，学生也不能有身临其境的教学感受，同时不能直观用数据的分析自己的绘画缺陷。

申请号为cn201821715438.8的申请文件公开了一种凹槽字帖笔，字帖板上设置有字形轮廓的凹槽，在笔杆的前端设置有球头，使用时球头可以按笔顺沿着具有斜面的字形凹槽进行移动，规范书写路径和用笔顺序，上述凹槽字帖笔配合虽然可以直接的规范使用者的用笔习惯，但凹槽字帖需要事先加工成型，不能针对教师的教学进度要求进行变化，同时上述字帖的凹槽形式仅适用于书法习字，在国画的绘画使用上由于线条的粗细、长短变化以及交叉较多，制成凹槽效果不好也较难制作。

综上可见，现有的国画绘画学习设备均不能满足远程国画教学指导的需求，不能给与进行远程学习的学生手把手的绘画技巧学习，学生仅根据视频或者图片进行自学，在学习时并不能直观的感受到国画用笔的刚柔、轻重、急缓等变幻，学生也不能有身临其境的教学感受，同时不能直观用数据的分析自己的绘画缺陷，需要在上述方面进行改进。

技术实现要素：

本发明克服以上缺陷提供一种远程指导国画临摹设备及其使用方法，通过第一位置传感器、第二位置传感器、距离传感器的设置，能够自动的生成远程教学端画笔笔体的空间三维形态轨迹以及远程教学端画笔的笔头的空间三维形态轨迹用于指导学生绘画；操作中心可以根据控制中心发送的远程教学端画笔笔体的空间三维形态轨迹以及远程教学端画笔的笔头的空间三维形态轨迹指导垂直轨道在所述水平轨道上的滑动位置以及固定块在所述垂直轨道上的滑动位置以便于指导学生的落笔位置，可以控制每个升降平台进行升降运动以便于指导学生的落笔力度，可以控制夹持块相对于固定块按一定角度进行转动，以便于指导学生的落笔方式，通过所述操作中心的上述控制操作可以使学生更直观的感受到教师的行笔以及笔力变化，进行远程绘画指导时犹如教师亲临。

一种远程指导国画临摹设备，包括设置在教师端的远程教学端画笔、远程教学端画板以及扫描设备和控制中心，设备还包括设置在学生端的学习端画笔、学习端画板和操作中心，其特征在于：所述远程教学端画笔包括笔体、笔头以及设置在笔体中部的电子水平仪，所述笔体为中空的筒状结构，在所述笔体筒状结构的轴心位置处靠近所述笔头的一端设置有第一位置传感器，在所述笔体筒状结构的轴心位置处远离所述笔头的一端设置有第二位置传感器以及距离传感器。

所述控制中心可以远程接收所述第一位置传感器以及所述第二位置传感器的无线电信号用于判断所述远程教学端画笔在所述远程教学端画板上的位置以及所述远程教学端画笔的空间三维形态轨迹(落笔位置以及落笔方式)，所述控制中心可以远程接收所述距离传感器的信号用于判断所述远程教学端画笔距离所述远程教学端画板的高度,由于笔长以及角度可以确定，因此所述远程教学端画笔距离所述远程教学端画板的高度可以用于判断所述笔体距离所述远程教学端画板的距离即可以判断柔软可变形的所述笔头的长度(这代表了用笔力度)，所述控制中心可以远程接收所述电子水平仪的无线电信号用于检查所述远程教学端画笔的实时状态，通过所述控制中心的无线信号接收可以生成所述远程教学端画笔笔体的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔的笔头的空间三维形态轨迹；所述学习端画板包括画板本体以及固定设置在所述画板本体上的支架，所述支架上连接有两个相互平行的升降平台，每个所述升降平台可以沿所述支架进行升降，在每个所述升降平台上均固定设置有互相平行的一对水平轨道以及两端分别与一对所述水平轨道滑动连接的垂直轨道，所述固定块可以沿所述垂直轨道滑动，所述固定块上通过电机可控转动角度的转动连接有夹持块，夹持块由可以相互嵌合固定配合的左夹持块以及右夹持块组成，所述左夹持块以及右夹持块的中部对应位置均设置有半通孔，以使左夹持块与所述右夹持块相互嵌合时可以形成一个完整通孔并将所述学习端画笔夹持在所述夹持块内，使用时将学习端画笔的上下两端分别对应固定夹持在相互平行的两个所述升降平台的所述夹持块内。

所述学习端画笔包括学习端画笔笔体以及设置在所述学习端画笔笔体上空心筒状结构的轴心位置处靠近学习端画笔笔头的一端设置的第三位置传感器，在所述学习端画笔笔体上筒状结构的轴心位置处远离学习端画笔笔头的一端设置有第四位置传感器以及距离传感器，所述操作中心可以远程接收所述第三位置传感器以及所述第四位置传感器的无线电信号用于判断学习端画笔在学习端画板上的位置以及所述学习端画笔的空间三维形态，当所述学习端画笔的位置或者空间三维形态轨迹偏离生成的所述远程教学端画笔的位置或者空间三维形态轨迹时，所述操作中心可以对所述学习端画笔的位置或者空间三维形态轨迹进行精确轨迹矫正。

所述学习端画笔包括握持部以及夹持部，所述夹持部具有两处并分别设置在所述学习端画笔笔体的两端，所述握持部位于两处所述夹持部的中央，学生可以手握所述握持部进行绘画练习。

优选的，所述夹持部上设置有凸起，所述凸起可以与所述左夹持块以及右夹持块上半通孔内的凹槽相配合，以便于将所述学习端画笔更好的固定在所述夹持块内。

所述远程教学端画板上四周均设置有夹纸板，所述夹纸板固定连接在所述远程教学端画板的四个边界的壁面上，在所述夹纸板上还设置有可以供纸张通过的过纸口，所述过纸口的位置与远程教学端画板的画板上平面配合使通过所述过纸口的纸张可以接触所述远程教学端画板并平铺在所述远程教学端画板上。

优选的，所述扫描设备设置在远程教学端画板正上方用于实时扫描教师的画作，所述控制中心可以将画作存储并同所述控制中心生成的所述远程教学端画笔笔体的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔的笔头的空间三维形态轨迹一起远程无线传送给所述操作中心。

优选的，在使用所述远程指导教学用国画临摹设备时，所述操作中心可以根据所述控制中心发送的所述远程教学端画笔笔体的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔的笔头的空间三维形态轨迹指导所述垂直轨道在所述水平轨道上的滑动位置以及所述固定块在所述垂直轨道上的滑动位置以便于指导学生的落笔位置，所述操作中心可以控制每个所述升降平台进行升降运动以便于指导学生的落笔力度，所述操作中心可以控制每个所述升降平台的所述夹持块相对于所述固定块按一定角度进行配合转动，以便于指导学生的落笔方式(笔体倾斜角度)，通过所述操作中心的上述控制操作可以使学生更直观的感受到教师的行笔以及笔力变化，进行远程绘画指导时犹如教师亲临。

优选的，所述学生端的学习端画笔、学习端画板和操作中心可以设置有多套，方便教师同时远程指导多名学生，提高了授课效率。

所述电子水平仪包括电子倾角器，电子倾角器采用力平衡式伺服系统电子倾角器，电子倾角器输出的含有高次谐波的模拟电压与倾斜角度的正弦成正比，通过二阶低通滤波器保留输出信号的低频分量，可以精确测量正负90°内的倾角，电子倾角器采用串行输出，采用三根传输线将所述电子信号传输至微处理器。

所述电子水平仪还包括调平座，所述调平座上设置有调整线以及沿所述调整线设置的调平器，所述调平器包括带有水准泡的调平集液腔，所述调平集液腔中的水准泡在所述远程教学端画笔的笔体处于垂直状态时，位于调平集液腔中央，通过检测所述水准泡的位置可以快速检测所述笔体是否处于垂直状态，用于校准所述第一位置传感器以及所述第二位置传感器的相对位置。

本发明远程指导国画临摹设备及其使用方法的有益效果为：

(1)本发明的远程指导教学用国画临摹设备，采用了在远程教学端画笔上设置的第一位置传感器、第二位置传感器、距离传感器，控制中心可以远程接收上述传感器的无线电信号用于生成远程教学端画笔的位置或者空间三维形态轨迹，可以直观的感受到用笔技巧指导学生远程学习。

(2)本发明的远程指导教学用国画临摹设备，具有远程指导方便教师授课的普通远程指导设备的功能，同时针对国画的教授特点进行了相应的设置，通过操作中心的控制可以直接指导学生的落笔位置、落笔力度以及落笔方式，通过操作中心的上述控制操作可以使学生更直观的感受到教师的行笔以及笔力变化，进行远程绘画指导时犹如教师亲临。

附图说明

图1本发明智能远程指导国画临摹设备的教师端整体结构示意图；

图2本发明智能远程指导国画临摹设备的学生端整体结构示意图；

图3本发明智能远程指导国画临摹设备的升降平台结构示意图；

图4本发明智能远程指导国画临摹设备的学生端部分结构放大图；

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-4对本发明的远程指导国画临摹设备及其方法进行具体的说明。

实施例1

一种远程指导国画临摹设备，包括设置在教师端的远程教学端画笔1、远程教学端画板2以及扫描设备3和控制中心4，设备还包括设置在学生端的学习端画笔5、学习端画板6和操作中心7，所述远程教学端画笔1包括笔体101、笔头102以及设置在笔体101中部的电子水平仪103，所述笔体101为中空的筒状结构，在所述笔体101筒状结构的轴心位置处靠近所述笔头102的一端设置有第一位置传感器104，在所述笔体101筒状结构的轴心位置处远离所述笔头102的一端设置有第二位置传感器105以及距离传感器106。

所述控制中心4可以远程接收所述第一位置传感器104以及所述第二位置传感器105的无线电信号用于判断所述远程教学端画笔1在所述远程教学端画板2上的位置以及所述远程教学端画笔1的空间三维形态轨迹(落笔位置以及落笔方式)，所述控制中心4可以远程接收所述距离传感器106的信号用于判断所述远程教学端画笔1距离所述远程教学端画板2的高度,由于笔长以及角度可以确定，因此所述远程教学端画笔1距离所述远程教学端画板2的高度可以用于判断所述笔体101距离所述远程教学端画板2的距离即可以判断柔软可变形的所述笔头102的长度(这代表了用笔力度)，所述控制中心4可以远程接收所述电子水平仪103的无线电信号用于检查所述远程教学端画笔1的实时状态，通过所述控制中心4的无线信号接收可以生成所述远程教学端画笔1笔体10的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔1的笔头102的空间三维形态轨迹；所述学习端画板6包括画板本体601以及固定设置在所述画板本体601上的支架602，所述支架602上连接有两个相互平行的升降平台603，每个所述升降平台603可以沿所述支架602进行升降，在每个所述升降平台603上均固定设置有互相平行的一对水平轨道6031以及两端分别与一对所述水平轨道6031滑动连接的垂直轨道6032，所述固定块604可以沿所述垂直轨道6032滑动，所述固定块604上通过电机可控转动角度的转动连接有夹持块605，夹持块605由可以相互嵌合固定配合的左夹持块6051以及右夹持块6052组成，所述左夹持块6051以及右夹持块6052的中部对应位置均设置有半通孔，以使左夹持块6051与所述右夹持块6052相互嵌合时可以形成一个完整通孔并将所述学习端画笔5夹持在所述夹持块605内，使用时将学习端画笔5的上下两端分别对应固定夹持在相互平行的两个所述升降平台603的所述夹持块605内。

优选的，所述电子水平仪103包括电子倾角器，电子倾角器采用力平衡式伺服系统电子倾角器，电子倾角器输出的含有高次谐波的模拟电压与倾斜角度的正弦成正比，通过二阶低通滤波器保留输出信号的低频分量，可以精确测量正负90°内的倾角，电子倾角器采用串行输出，采用三根传输线将所述电子信号传输至微处理器。

优选的，所述电子水平仪103还包括调平座，所述调平座上设置有调整线以及沿所述调整线设置的调平器，所述调平器包括带有水准泡的调平集液腔，所述调平集液腔中的水准泡在所述远程教学端画笔1的笔体101处于垂直状态时，位于调平集液腔中央，通过检测所述水准泡的位置可以快速检测所述笔体101是否处于垂直状态，用于校准所述第一位置传感器104以及所述第二位置传感器105的相对位置。

优选的，所述学习端画笔5包括学习端画笔笔体501以及设置在所述学习端画笔笔体501上空心筒状结构的轴心位置处靠近学习端画笔5笔头的一端设置的第三位置传感器，在所述学习端画笔笔体501上筒状结构的轴心位置处远离学习端画笔5笔头的一端设置有第四位置传感器以及距离传感器，所述操作中心7可以远程接收所述第三位置传感器以及所述第四位置传感器的无线电信号用于判断学习端画笔5在学习端画板6上的位置以及所述学习端画笔5的空间三维形态，当所述学习端画笔5的位置或者空间三维形态轨迹偏离生成的所述远程教学端画笔1的位置或者空间三维形态轨迹时，所述操作中心7可以对所述学习端画笔5的位置或者空间三维形态轨迹进行精确轨迹矫正。

优选的，所述学习端画笔5包括握持部以及夹持部，所述夹持部具有两处并分别设置在所述学习端画笔笔体501的两端，所述握持部位于两处所述夹持部的中央，学生可以手握所述握持部进行绘画练习。

优选的，所述夹持部上设置有凸起，所述凸起可以与所述左夹持块6051以及右夹持块6052上半通孔内的凹槽相配合，以便于将所述学习端画笔5更好的固定在所述夹持块605内。

优选的，所述远程教学端画板2上四周均设置有夹纸板201，所述夹纸板201固定连接在所述远程教学端画板2的四个边界的壁面上，在所述夹纸板201上还设置有可以供纸张通过的过纸口202，所述过纸口202的位置与远程教学端画板2的画板上平面配合使通过所述过纸口202的纸张可以接触所述远程教学端画板2并平铺在所述远程教学端画板2上。

优选的，所述扫描设备3设置在远程教学端画板2正上方用于实时扫描教师的画作，所述控制中心4可以将画作存储并同所述控制中心4生成的所述远程教学端画笔1笔体10的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔1的笔头102的空间三维形态轨迹一起远程无线传送给所述操作中心7。

优选的，在使用所述远程指导教学用国画临摹设备时，所述操作中心7可以根据所述控制中心4发送的所述远程教学端画笔1笔体101的空间三维形态轨迹以及所述远程教学端画笔1的笔头102的空间三维形态轨迹指导所述垂直轨道6032在所述水平轨道6031上的滑动位置以及所述固定块604在所述垂直轨道6032上的滑动位置以便于指导学生的落笔位置，所述操作中心7可以控制每个所述升降平台603进行升降运动以便于指导学生的落笔力度，所述操作中心7可以控制每个所述升降平台603的所述夹持块605相对于所述固定块604按一定角度进行配合转动，以便于指导学生的落笔方式(笔体倾斜角度)，通过所述操作中心7的上述控制操作可以使学生更直观的感受到教师的行笔以及笔力变化，进行远程绘画指导时犹如教师亲临。

优选的，所述学生端的学习端画笔5、学习端画板6和操作中心7可以设置有多套，方便教师同时远程指导多名学生，提高了授课效率。

本发明的本发明的远程指导教学用国画临摹设备，具有远程指导方便教师授课的普通远程指导设备的功能，同时针对国画的教授特点进行了相应的设置，通过操作中心的控制可以直接指导学生的落笔位置、落笔力度以及落笔方式，通过操作中心的上述控制操作可以使学生更直观的感受到教师的行笔以及笔力变化，同时还可以提高授课效率，增加一对多的授课人数。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。