技术领域
[0001] 本实用新型涉及文具领域，特别是涉及一种智能笔。
背景技术
[0002] 目前市面上还没有普及和应用在平面书写并同步传输书写笔迹到移动端的智能笔。虽然存在一些辅助书写绘画的智能笔，但是存在以下两点不足：
[0003] 1、功能单一，没有实现智能化；
[0004] 据调查，市面上智能笔的功能简单，其中矫正坐姿功能占37.5％，
电子设备触控功能占29％，查询字典功能占16.5％，同步传输标记占11.4％，其他占5.4％。大部分智能笔只具备其中一两种功能，且不具备智能性。
[0005] 2、价格较高，不具备普遍性。
[0006] 少部分实现智能化的智能笔尽管能够很好的满足教育数字化和手写输入的需求，但因为这些品牌都没有自己的核心研发技术，大部分以外购为主，高昂的价格无法适用于大多数人，特别是占最大比例的教育产业。实用新型内容
[0007] 为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种智能笔，可以在多种不透光物体的表面书写，并能够同步书写轨迹到移动通讯终端的功能。
[0008] 基于此，本实用新型提供了一种智能笔，所述智能笔包括：
[0010] 所述功能电路包括激光传感模
块、WIFI模块、
中央处理器、电源模块和显示模块，所述功能电路位于所述笔本体内部；
[0011] 所述中央处理器分别与所述激光传感模块、WIFI模块、电源模块和显示模块均相连；
[0012] 位于笔尖
位置的所述激光传感模块发射出激光后照射到不透光物体表面，所述激光传感模块接收反射而来的激光并识别运动笔迹发送给所述中央处理器，所述WIFI模块用于将所述中央处理器中的运动笔迹同步传输到外部移动通讯终端，所述树莓派底座用于语音交互和为笔充电。
[0013] 其中，所述激光传感模块包括激光发射器、聚光镜、凸透镜、激光传感芯片和串行外设
接口；
[0014] 所述激光发射器发射激光后经聚光镜聚光后照射到不透光物体表面，从所述不透光线的物体表面反射的光经凸透镜，在所述激光传感芯片内部的CMOS图像
传感器上的
像素矩阵区域内产生一个倒立缩小的实像。
[0015] 其中，所述智能笔移动时，所述激光传感芯片内部的CMOS图像传感器和所述激光传感芯片内部的数字
信号处理器比对分析前后像素矩阵区域内实像的不同，来判断出所述智能笔X、Y方向移动数值，再将所述移动数值转换为
数字信号通过串行外设接口传送给所述中央处理器。
[0016] 其中，所述WiFi模块包括ESP8266芯片。
[0017] 其中，所述WiFi模块接收到所述中央处理器处理后的数据发送至移动通讯终端。
[0018] 其中，所述中央处理器包括型号为STM32F103C8T6的
单片机。
[0019] 其中，所述笔本体包括3D打印的笔本体。
[0020] 其中，所述树莓派底座预设Python编译环境，所述编译环境中调用第三方接口，所述树莓派底座还包括拾音模块和喇叭模块，所述拾音模块用于采集用户语音，所述喇叭模块用于播放语音。
[0021] 其中，所述拾音模块将采集到的声音信息通过所述第三方接口转化为文字信息，所述第三方接口将所述文字信息传送给图灵
机器人接口，所述图灵机器人接口用于进行文字信息分析比对处理后，将回复文字信息传回给所述第三方接口，所述第三方接口用于将所述回复文字信息转化为声音信息并通过喇叭模块播放。
[0022] 其中，所述采集到的用户语音的格式包括：WAV格式。
[0023] 本实用新型使得笔的书写不再局限于纸张，只要不透光物体表面都可以作为书写背景，并且所述书写轨迹可以同步到移动通讯终端，书写轨迹同步传输的功能加快了信息的传播速度，满足当代人们对于信息极速更新换代的需求，语音交互让人的意愿得到更好的表达，更加便捷高效。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1是本实用新型实施例提供的智能笔的示意图；
[0026] 图2是本实用新型实施例提供的功能电路的结构示意图；
[0027] 图3是本实用新型实施例提供的树莓派底座的结构示意图；
[0028] 图4是本实用新型实施例提供的智能笔的工作
流程图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030] 图1是本实用新型实施例提供的智能笔的示意图，所述智能笔包括：笔本体10、功能电路20和树莓派底座30；
[0031] 图2是本实用新型实施例提供的智能笔的结构示意图，请参考图2，所述智能笔包括激光传感模块201、WIFI模块202、中央处理器203、电源模块204和显示模块205，所述功能电路20位于所述笔本体10内部。
[0032] 所述中央处理器203的输入端分别与所述激光传感模块201、WIFI模块202、电源模块204和显示模块205均相连；
[0033] 位于笔尖位置的所述激光传感模块201发射出激光后照射到不透光物体表面，所述激光传感模块201接收反射而来的激光并识别运动笔迹发送给所述中央处理器203，所述WIFI模块202用于将所述中央处理器203中的运动笔迹同步传输到外部移动通讯终端，所述树莓派底座30用于语音交互和为笔充电。
[0034] 所述笔本体10包括3D打印的笔本体10。
[0035] 所述中央处理器203采用了72MHz的型号为STM32F103C8T6的64K flash的单片机。
[0036] 所述激光传感模块201包括激光发射器、聚光镜、凸透镜、激光传感芯片和串行外设接口。
[0037] 所述激光发射器发射激光经所述聚光镜聚光后照射到不透光物体表面，所述激光照射到不透光物体表面会发生反射，从所述不透光线的物体表面反射来的的光经所述凸透镜，在所述激光传感芯片内部CMOS图像传感器上的像素矩阵区域内产生一个倒立缩小的实像。所述激光传感芯片内部的CMOS图像传感器和所述激光传感芯片内部的数字
信号处理器比对分析前后像素矩阵区域内实像的不同，来判断出所述智能笔X、Y方向移动数值，再将所述移动数值转换为数字信号通过串行外设接口传送给所述中央处理器203。所述CMOS图像传感器包括型号为ADNS9500的图像传感器。所述激光传感芯片包括型号为ADNS9500的激光传感芯片。
[0038] 其中，所述WIFI模块202包括ESP8266芯片，所述WIFI模块202是一款低功耗的UART-WIFI透传模块，所述WIFI模块202采用AP模式，并且可以开启透传模式将自身作为热点，手机、电脑或者其他移动通讯终端连接WIFI就可与所述WIFI模块进行通信,实现局域网的无线控制。通过实现TCP/IP协议栈，所述WIFI模块可作为客户端使用AT指令向服务端发起TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接。所述WIFI模块连接TCP
服务器后，所述WIFI模块的串口收到的所述中央处理器处理后的数据就会通过TCP连接透传到移动通讯终端，所述移动通讯终端安装了APP服务端，这样就完成了数据从
硬件串口通过网络到程序
进程的传输。接收的数据经过APP服务端的解析，通过移动通讯终端draw+canvas模块转换后就可将笔迹显示在移动通讯终端上，通过调用移动通讯终端系统如安卓系统的截屏工具以图片JPG的格式生成。用户可以在移动端上对书写内容进行订正和删补，
修改笔画的
颜色和大小，一键分享给别人，实现在各平台上的同步传输。
[0039] 所述显示模块包括0.96寸的IPS彩色屏，所述彩色屏的
分辨率可以是80*160，用于显示时间。
[0040] 所述电源模块204包括可充电
电池和USB接口，所述USB接口与所述可充电电池相连，可通过所述USB接口为所述可充电电池充电。
[0041] 图3是本实用新型实施例提供的树莓派底座的结构示意图，请参考图3，其中，所述树莓派底座预设编译环境如python编译环境，所述编译环境中调用第三方接口如百度API，所述树莓派底座还包括拾音模块301和喇叭模块302，所述拾音模块301用于采集用户语音，所述喇叭模块用于播放语音。
[0042] 其中，所述拾音模块301将采集到的用户声音信息通过第三方接口转化为文字信息，所述第三方接口将所述文字信息传送给图灵机器人接口，所述图灵机器人接口用于进行文字分析比对处理后，将回复文字信息传回给第三方接口，所述第三方接口用于将所述回复文字信息转化为声音文件并通过喇叭模块播放。
[0043] 其中，所述采集到的用户语音的格式可以但并不局限于WAV格式。
[0044] 所述智能笔可以在多种不透光物体的表面书写，并能够同步书写轨迹到移动通讯终端的功能，用户可以在移动终端上对书写内容进行订正和删补，修改笔画的颜色和大小，确认无误后可以保存为JPEG图片格式，一键分享给别人，实现在各平台上的同步传输。
[0045] 所述智能笔是一款能在多种不透光物体表面书写的智能笔，书写者能在多种不透光物体表面上进行文字输入或是涂画记录，满足书写需求的同时摆脱纸张使用，实现节能环保。书写痕迹可以实时传输到与所述智能笔相连接的手机，平板等任何支持WIFI的移动通讯终端上。与此同时，所述智能笔还配套相应的智能化底座，可通过语音交互执行用户指令，并为笔进行充电。所述智能笔可以运用在多领域，发展对象为艺术家，景观，时尚和图形设计师，学生，新闻采访者，公司白领等需求人群。其赋予了纸笔新的未来，传承书写艺术，低
碳节能，环保生活。
[0046] 图4是本实用新型实施例提供的智能笔的工作流程图，请参考图4，所述智能笔的工作流程包括：
[0047] S401、位于笔尖位置的所述激光传感模块发射出激光后照射到不透光物体表面。
[0048] 所述智能笔的激光传感模块201发射出激光，所述激光的
波长可以为用650nm，所述激光可通过光学聚光镜聚光照射到多种不透光物体表面，经过所述激光传感模块201的聚光镜而形成的光斑点(入射光)经过与不透光物体表面产生漫反射。
[0049] S402、所述激光传感模块接收反射而来的激光并识别运动笔迹发送给所述中央处理器。
[0050] 经过所述激光传感模块201的聚光镜而形成的光斑点(入射光)经过与不透光物体表面产生漫反射，再通过所述激光传感模块201的凸透镜，所述凸透镜的规格为1-2倍焦距的像距，2倍以上的物距的凸透镜，即能在ADNS9500芯片即激光传感芯片内部CMOS上的像素矩阵区域内产生一个倒立缩小的实像，由
光电效应转化为
电信号。通过行列选址，像素中被选中像素的信号经列级
放大器和模拟多路选择电路输出。当笔移动的时候，所述激光传感芯片内部的CMOS图像传感器和所述激光传感芯片内部的
数字信号处理器比对分析前后像素矩阵区域内的不同，以判断笔X，Y方向移动数值，最后再将数字信号通过SPI即串行外设接口传送给所述中央处理器203，使得所述智能笔更加便捷和高效。
[0051] S403、所述WIFI模块用于将所述中央处理器中的运动笔迹同步传输到外部移动通讯终端。
[0052] 所述WIFI模块202包括型号为ESP8266的单片机，所述WIFI模块202采用AP模式，并开启透传模式将自身作为热点，移动通讯终端如手机或者电脑连接WIFI就可与所述WIFI模块202进行通信,实现局域网的无线控制。通过实现TCP/IP协议栈，所述WIFI模块202作为客户端就可使用AT指令向服务端发起TCP连接。连接TCP服务器后，所述WIFI模块202串口收到的所述中央处理器203处理后的数据就会通过TCP连接透传到APP服务端，这样就完成了数据从硬件串口通过网络到程序进程的传输。接收的数据经过手机端的解析，如通过安卓draw+canvas模块转换后就可将笔迹显示在移动通讯终端上，通过调用所述移动通讯终端的安卓系统或其他系统的截屏工具使得图片JPG的格式生成。用户可以在移动通讯终端上对书写内容进行订正和删补，修改笔画的颜色和大小，实现一键分享给别人和在各平台上的同步传输。
[0053] 本
申请还拥有语音交互系统，一个友好的语音交互系统不仅能体现产品的智能化，更是
人机交互的必备条件。所述智能笔不同于其他普通智能硬件，语音交互系统已经成为其基本设计需求。为了更好地体现智能化，所述智能笔配套一个由Raspberry Pi即树莓派为主控的智能底座，其中，所述树莓派底座预设编译环境如python编译环境，所述编译环境中调用第三方接口，所述树莓派底座还包括拾音模块301和喇叭模块302，所述拾音模块301用于采集用户语音，所述喇叭模块302用于播放语音。
[0054] 其中，所述拾音模块301将采集到的用户声音信息通过第三方接口转化为文字信息，所述第三方接口将文字信息传送给图灵机器人接口，所述图灵机器人接口用于进行文字信息分析比对处理后将回复文字信息传回给第三方接口，所述第三方接口用于将所述回复文字信息转化为声音信息并通过喇叭模块302播放。
[0055] 所述树莓派底座30还可以为所述智能笔充电。
[0056] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
