一种智能绘画板的制作方法

本发明涉及教育用品，尤其是涉及到一种智能绘画板。

背景技术：

绘画板顾名思义就是用于画画的一种媒介，传统的绘画板，一般是用笔在纸上进行绘画。随着科技的发展，磁性的写字、绘画板也出现，可以通过磁性笔吸引磁性颗粒的排布，进行显示笔的轨迹。当然，随着电子技术的飞快发展，我们有了平板电脑，我们可以在平板电脑上按照绘图软件进行绘画，五彩缤纷，十分酷炫。然而，现在的绘画板很难绘画出真实的3D的图像，而且经常用电脑，绘图软件画图，一则不方便，二则伤孩子的眼睛，人们也迫切希望新的、多功能的智能绘画板。

技术实现要素：

本发明针对绘画板向着功能化、立体化的发展趋势，提供一种智能绘画板，集成了压力传感器、加热单元、热致变色材料、形状记忆聚合物等，可以将手指、笔等在画板上的移动轨迹通过热致变色材料记录下来，并且通过形状记忆聚合物可以实现图画的真实3D绘画，功能强、设计新颖，具有很大的吸引力和科技感。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种智能绘画板，包括画板基底、像素单元、传输线缆、控制电路、压力传感器、加热单元、形状记忆聚合物、热致变色材料，其中，像素单元以阵列的形式镶嵌在画板基底上，且通过传输线缆与控制电路相连接；像素单元从下到上由压力传感器、加热单元、形状记忆聚合物、热致变色材料依次组成，且压力传感器、加热单元与控制电路相连接。

上述技术方案中：

所述的压力传感器是由导电金属/弹性聚合物/导电金属构成的电容式传感器；

所述的形状记忆聚合物为聚氨酯材料；

所述的热致变色材料为变色油墨；

所述的热致变色材料变色所需的温度小于形状记忆聚合物发生形变所需的温度；

所述的控制电路由压力传感器信号检测电路、信号放大电路、加热电路、逻辑芯片、电源构成，且压力传感器与压力传感器信号检测电路、信号放大电路、逻辑芯片、电源依次相连接；加热单元与加热电路、逻辑芯片、电源依次相连接；

所述的压力传感器设定两个依次增加的阈值，加热电路加热的温度也对应两个依次增加的阈值温度，分别对应热致变色材料变色所需的温度和形状记忆聚合物形变所需的温度，当压力传感器的输出达到第一个阈值时，逻辑芯片检测到该变化，电源通过加热电路达到第一个阈值温度，热致变色材料变色，将压力的轨迹信息记录下来，当压力传感器的输出达到第二个阈值时，逻辑芯片检测到该变化，电源通过加热电路达到第二个阈值温度，形状记忆聚合物发生形变，形成3D立体的图像。

综上所示，本发明提供了一种智能绘画板，当我们用手指或笔等在其上面写字、画画的时候，绘画板可以智能感知出外力的大小，根据力的大小，实现力轨迹的二维平面显示，甚至是三维立体的显示。可以想象，如果我们想绘制一个立体的大树，可以在需要呈现立体的部分用更大的力，那么形状记忆聚合物则可以把该部分的像素立体化，形成生动的绘画。本发明将传感、显示、功能材料融合在一起，实现了对绘画的二维，甚至三维显示，功能强、设计新颖，具有很大的吸引力和科技感。

附图说明

图1是本发明一种智能绘画板的示意图；

图2是本发明像素单元的示意图。

图中：1画板基底、2像素单元、3传输线缆、4控制电路、5压力传感器、6加热单元、7形状记忆聚合物、8热致变色材料。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明一种智能绘画板的示意图；图2是本发明像素单元的示意图，图中，画板基底1、像素单元2、传输线缆3、控制电路4、压力传感器5、加热单元6、形状记忆聚合物7、热致变色材料8，其中，像素单元2以阵列的形式镶嵌在画板基底1上，且通过传输线缆3与控制电路4相连接；像素单元2从下到上由压力传感器5、加热单元6、形状记忆聚合物7、热致变色材料8依次组成，且压力传感器5、加热单元6与控制电路4相连接。

在本实施例中：

所述的压力传感器5是由银纳米线网络/聚二甲基硅氧烷PDMS/银纳米线网络构成的电容式传感器；

所述的形状记忆聚合物7为日本三菱重工公司的聚氨酯材料，其形变温度为55度；

所述的热致变色材料8为变色油墨，采用钴铵盐CoCl2·2C6H12N4·10 H2O，其热致变色温度为35度，35度以下为粉色，35度以上为天蓝色，并与橡胶树脂混合构成变色油墨；

在本实施例中，热致变色材料8变色所需的温度35度，小于形状记忆聚合物7发生形变所需的温度55度；

所述的控制电路4由压力传感器信号检测电路、信号放大电路、加热电路、逻辑芯片（采用集成性单片机，比如：STM32F103C8T6等）、电源构成，且压力传感器5与压力传感器信号检测电路、信号放大电路、逻辑芯片、电源依次相连接；加热单元6与加热电路、逻辑芯片、电源依次相连接；

所述的压力传感器5设定两个依次增加的阈值，比如5 N和15 N，加热电路加热的温度也对应两个依次增加的阈值温度，分别对应热致变色材料8变色所需的温度35度和形状记忆聚合物7形变所需的温度55度，当压力传感器5的输出达到第一个阈值5 N时，逻辑芯片检测到该变化，电源通过加热电路达到第一个阈值温度35度之上，热致变色材料8变色，将压力的轨迹信息记录下来，当压力传感器的输出达到第二个阈值15 N时，逻辑芯片检测到该变化，电源通过加热电路达到第二个阈值温度55度，形状记忆聚合物发生形变，形成3D立体的图像。本发明提供了一种智能绘画板，当我们用手指或笔等在其上面写字、画画的时候，绘画板可以智能感知出外力的大小，根据力的大小，实现力轨迹的二维平面显示，甚至是三维立体的显示。当绘画结束后，想擦除画板，可以首先升高温度，并配合刮板涂覆，使得形状记忆聚合物7恢复形状，进一步进行降温，并回到室温，使得热致形变材料8恢复原来的颜色，本发明将传感、显示、功能材料融合在一起，实现了对绘画的二维，甚至三维显示，功能强、设计新颖，具有很大的吸引力和科技感。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。