手写设备和绘画输入方法与流程

1.本发明涉及手写输入设备领域，尤其涉及一种手写设备和绘画输入方法。


背景技术：

2.手写板，又名数字板、数位板、绘图板、绘画板、手绘板等，是计算机、平板电脑、嵌入式系统等的输入设备的一种，通常是由一块手写板和一支压感手写笔组成，其主要针对设计类的办公人士，用作绘画创作方面，主要面向设计、美术相关专业师生、广告公司与设计工作室以及flash矢量动画制作等。手写板硬件上采用的是电磁式感应原理，在光标定位及移动过程中，完全是通过电磁感应来完成的。
3.在手写板运用于绘画创造时，常常涉及对绘制的图像或模型的旋转操作。该操作通过旋钮实现。现有设计中，旋钮内置有电池、光学传感器和蓝牙模块，电池为光学传感器和蓝牙模块提供电源，光学传感器感应旋转方向和角度，蓝牙模块将光学传感器感应到的旋转方向和角度信息传递至控制中心(计算器)，控制中心相应对绘制的图像或模型的旋转操作。该设置需要使用电池进行供电，重量较大，搭配蓝牙模块和光学传感器，结构复杂，成本高。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述重量大成本高的技术问题，提供一种手写设备和绘画输入方法。
5.一种手写设备，包括：
6.手写屏，内置有天线，所述天线能够发射第一电磁波并获取第一谐振信号，能够发射第二电磁波并获取第二谐振信号；
7.手写笔，内置有第一谐振电路，所述第一谐振电路具有第一谐振频率，所述第一谐振电路能够接收所述第一电磁波并产生所述第一谐振信号；
8.旋钮，包括基件、与所述基件转动连接的转件、设于所述基件的电感和设于所述转件的第一电容，所述第一电容有至少三个并环所述电感设置，多个所述第一电容中，至少有三个所述第一电容的电容值不同，各所述第一电容随所述转件转动而逐一与所述第一电容电连接而形成第二谐振电路，所述第二谐振电路具有第二谐振频率，所述第二谐振频率与所述第一谐振频率不相等，所述第二谐振电路能够在接收所述第二电磁波并产生所述第二谐振信号。
9.一种绘画输入方法，所述绘画输入方法基于上述的手写设备，包括：
10.通过所述天线以预设第一频率在第一发射周期发送第一电磁波，以预设第二频率在第二发射周期发送第二电磁波；
11.所述第一谐振电路接收所述第一电磁波并产生第一谐振信号；
12.所述第二谐振电路接收所述第二电磁波并产生第二谐振信号；
13.根据所述第一谐振信号确定所述手写笔的书写信息，根据所述第二谐振信号确定
所述旋钮的旋转信息。
14.一种绘画输入方法，所述绘画输入方法基于上述的手写设备，包括：
15.通过所述天线以预设第一频率在第一发射周期发送第一电磁波，以预设第二频率在第二发射周期发送第二电磁波，以第三频率在第三发射周期发送第三电磁波；
16.所述第一谐振电路接收所述第一电磁波并产生第一谐振信号；
17.所述第二谐振电路接收所述第二电磁波并产生第二谐振信号；
18.所述第三谐振电路接收所述第三电磁波并产生第三谐振信号；
19.根据所述第一谐振信号确定所述手写笔的书写信息，根据所述第二谐振信号确定所述旋钮的旋转信息，根据所述第三谐振信号确定所述旋钮的按压信息。
20.相较于现有技术，本发明的提供的手写设备，旋钮的旋转信号输入方式采用电磁感应的方式实现，由于手写笔和手写屏也采用电磁感应的方式实现笔迹的输入，旋钮和手写笔可以共用手写屏的天线而有利于简化电路和结构，也无需电池等方式供电，从而有利于降低设备成本。手写笔内置的第一谐振电路与旋钮内置的第二谐振电路，通过谐振频率的区分设置以避免两者产生干涉，确保两者能够同时使用。通过多个第一电容和电感的配合设置，使得旋钮具有多个调节角度的档位，提高旋转操作的精度。
附图说明
21.图1是本发明揭示的手写设备的结构示意图；
22.图2是本发明揭示的手写设备中天线与控制单元的关系示意图；
23.图3是图1中旋钮上的第一电容和电感的第一种布置示意图；
24.图4是本发明揭示的手写设备的检测程序流程；
25.图5是图1中旋钮上的第一电容和电感的第二种布置示意图。
具体实施方式
26.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。
27.实施例一
28.请参阅图1，是本发明揭示的手写设备的结构示意图。所述手写设备包括手写屏(未图示)、旋钮20和手写笔30。
29.所述手写屏包括天线11，所述天线11能够发射第一电磁波并获取第一谐振信号，能够发射第二电磁波并获取第二谐振信号。
30.所述手写笔30包括第一谐振电路，所述第一谐振电路具有第一谐振频率，所述第一谐振电路能够接收所述第一电磁波并产生所述第一谐振信号。
31.所述旋钮20包括第二谐振电路，所述第二谐振电路具有第二谐振频率，所述第二谐振电路接收所述第二电磁波并产生所述第二谐振信号。
32.本实施例中，所述天线11由环形铜箔走线构成，铜箔的宽度和形状决定所述天线11的电性能特性。铜箔可以呈x和y方向分布的，且两个方向上的所述天线11的形状一致，均
可采用“口”字型。所述天线11具有发射所述第一电磁波、所述第二电磁波的发射状态和接收对应的所述第一谐振信号、所述第二谐振信号的状态。
33.可以理解，所述天线发射的所述第一电磁波、所述第二电磁波具有预设的频率，可以有多个不同的频率并于不同的发射周期发射。比如，所述天线11以预设第一频率在第一发射周期发送所述第一电磁波，所述第一电磁波为预设的能够与所述第一谐振电路共振的电磁波。所述天线11以预设第二频率在第二发射周期发送所述第二电磁波，所述第二电磁波为能够与所述第二谐振电路共振的电磁波。所述第一发射周期区别于所述第二发射周期，所述第一频率不同于所述第二频率。
34.所述手写笔30内置有所述第一谐振电路，所述第一谐振电路与所述天线11构成第一电磁感应模块。具体的，所述天线11以预设第一频率在第一发射周期发送所述第一电磁波，所述第一谐振电路在置于所述第一电磁波覆盖范围内时能够与所述第一电磁波产生共振而产生所述第一谐振信号，该第一谐振信号反馈至所述天线11，控制单元mcu根据所述第一谐振信号在所述手写屏呈现与所述手写笔30的书写操作所对应的笔迹。控制单元mcu为数据处理芯片，一般设于笔记本或云端，但不排除内置于所述手写屏。
35.所述旋钮20内置有所述第二谐振电路，所述第二谐振电路与所述天线11构成第二电磁感应模块。具体的，所述天线11以预设第二频率在第二发射周期发送所述第二电磁波，所述第二谐振电路置于所述第二电磁波覆盖范围内时能够与所述第二电磁波产生共振而产生所述第二谐振信号，该所述第二谐振信号反馈至所述天线11，控制单元mcu根据所述第二谐振信号执行对所述手写屏上的图像进行对应的旋转操作。需要说明的是，图像(包括二维或三维图像)由笔迹构成。笔迹是绘制图像最基本的元素。旋转操作可以是对手写屏所绘制的整个图像、图像的局部或个别笔迹进行旋转操作。具体操作可以根据软件设计以限定。
36.请参照图2，所述手写屏还包括依次电连接设置的模拟开关、发射接收电路及控制单元。所述模拟开关与所述天线11电连接，所述发射接收电路与所述模拟开关及所述控制单元电连接。
37.所述发射接收电路包括放大器和检波器，所述放大器与所述模拟开关电连接，所述控制单元包括模数转换器adc。工作时，所述控制单元mcu控制所述模拟开关作业，以通过所述天线11发射所述第一电磁波或所述第二电磁波，所述第一谐振电路接收所述第一电磁波并产生所述第一谐振信号，所述第二谐振电路接收所述第二电磁波并产生所述第二谐振信号。所述控制单元mcu控制所述天线11处于接收信号状态，所述天线11接收所述第一谐振信号或所述第二谐振信号，第一谐振信号或第二谐振信号依次经所述模拟开关、所述放大器和所述检波器，传输至所述模数转换器adc，所述控制单元根据所述第一谐振信号判断所述手写笔30的书写信息，或根据所述第二谐振信号判断所述旋钮20的旋转位置、旋转角度及旋转速度。
38.本实施例中，所述第一谐振电路的第一谐振频率与所述第二谐振电路的第二谐振频率不同，该设置使得所述手写笔30的操作和所述旋钮20的操作不会发生干涉。
39.请参照图3，本实施例中，为了获取所述旋钮20转动方向和角度的信息，对第二谐振电路进行优化设计。具体的，所述旋钮20包括基件、与所述基件转动连接的转件、设于所述基件的所述电感21和设于所述转件的所述第一电容22，所述第一电容22至少有三个并环所述电感21设置，多个所述第一电容22中，至少有三个所述第一电容22的电容值不同，各所
述第一电容22随所述转件转动而逐一与所述第一电容22电连接而形成所述第二谐振电路。所述第二谐振电路具有第二谐振频率，所述第二谐振频率与所述第一谐振频率不相等，所述第二谐振电路能够接收所述第二电磁波并产生所述第二谐振信号。
40.请参照图3，所述旋钮20中心设有磁芯和线圈，以形成所述电感21。所述电感21的周围布多个所述第一电容22，各所述第一电容22中，至少有三个所述第一电容22的电容值不同。同一时刻只有一个所述第一电容22接入线圈，组成所述第二谐振电路(lc振荡电路)。不同电容值的所述第一电容22接入电路后，所述第二谐振电路的谐振频率不同。
41.根据f＝1/(2π√lc)，不同所述第一电容值的所述第一电容22与所述电感21电连接，对应产生不同的频率，为便于描述，将顺时针排列的三个所述第一电容22对应记为c1、c2、c3，对应的第一谐振频率记为f1、f2、f3，所述第一谐振信号为f1、f2、f3。请结合表一，在所述旋钮20旋转时，通过旋转前谐振频率和旋转后谐振频率的对比，可以判断旋钮20是顺时针还是逆时针旋转。
42.表一旋钮操作事件表一
43.频率变化
①f1-》f2f
3-》f2频率变化
②f2-》f3f
1-》f3频率变化
③f3-》f1f
2-》f1发生事件顺时针旋转逆时针旋转
44.在控制单元mcu获取所述第一谐振信号从f1变成f2、从f2变成f3，或者从f3变成f1时，可以判定所述旋钮20在顺时针转动，反之，如果所述第一谐振信号从f2变成f1、从f3变成f2，或者从f1变成f3时，可以判定所述旋钮20在逆时针转动。
45.由上，本实施例提供的手写设备，所述旋钮20的旋转信号输入方式采用电磁感应的方式实现，由于所述手写笔30和所述手写屏也采用电磁感应的方式实现笔迹的输入，所述旋钮20和所述手写笔30可以共用所述手写屏的天线11而有利于简化电路和结构，也无需电池等方式供电，从而有利于降低设备成本。所述手写笔30内置的第一谐振电路与旋钮20内置的第二谐振电路，通过谐振频率的区分设置以避免两者产生干涉，确保两者能够同时使用。至少有三个所述第一电容的电容值不同的设置，使得控制单元mcu可以根据旋转前后的第二谐振频率变化确认所述旋钮20的旋转方向。通过多个所述第一电容22和所述电感21的配合设置，使得旋钮20具有多个调节角度的档位，提高旋转操作的精度。
46.在其它实施例中，控制单元mcu也可以根据旋转前后相邻的两个第一电容22对应的位置判断所述旋钮20的旋转方向，相比于通过位置的识别，通过不同谐振频率对旋转角度进行识别更为简单有效。
47.本实施例中，所述第一电容22的数量和位置的调整改变旋钮20的旋转精度调节，图3所示结构中，所述第一电容22的数量为8个，则对应有8个旋转档位。如将8个所述第一电容22等间距设置，则旋转一个档位对应精度为45
°
。将第一电容22的数量设为30个，且各第一电容22环电感21等间距设置，则旋钮20有30个档位，旋转一个档位对应的精度为12度。本领域技术人员可以根据实际需要调整所述第一电容22的数量和排列方式，在此不作唯一限定。本实施例中，所述天线11还能够发射第三电磁波并获取第三谐振信号；所述旋钮20还包括所述第二电容，在所述旋钮20被按压时所述电感21与所述第二电容电连接而形成第三谐振电路，所述第三谐振电路具有第三谐振频率，所述第三谐振电路能够接收所述第三电磁
波并产生第三谐振信号。
48.第三谐振电路与所述天线11构成第三电磁感应模块。具体的，所述天线11以预设第三频率在第三发射周期发送第三电磁波，第三谐振电路置在第三电磁波覆盖范围内能够与第三电磁波产生共振而产生第三谐振信号，该第三谐振信号反馈至所述天线11，控制单元mcu根据所述第三谐振信号获知操作者进行按压操作。根据软件设置，结合所述旋钮20的旋转和按压操作，实现多种绘画操作，比如对画布缩放、旋转，笔刷大小、浓淡调节，音量控制等。
49.可以理解，所述第二电容的电容值不等于各所述第一电容22的电容值。第三谐振电路以对所述旋钮20进行按压的方式作为触发的条件，使得无论所述旋钮20处于任一档位上，均可通过按压方式输出按压信号。为便于区分，将所述第二电容命名为c4，对应的第三频率为f4，对应的第三谐振信号f4，结合表一，汇总所述旋钮20操作如下：
50.表二旋钮操作事件表二
[0051][0052]
在旋钮20位于c1档位情况下，按压旋钮20，则对应的频率变化从f1变成f4，对应的，控制单元mcu获取的谐振信号从f1变成f4，则认为操作人员在进行按压旋钮20的操作。在操作人员松开旋钮20后，对应的谐振频率从f4变成f1，控制单元mcu获取的谐振信号从f4变成f1，则认为结束对旋钮20的按压操作。同理，在旋钮20位于c2/c3档位情况下，按压旋钮20，则对应的频率变化从f2/f3变成f4，对应的，控制单元mcu获取的谐振信号从f2/f3变成f4，则认为操作人员在进行按压旋钮20的操作。在操作人员松开旋钮20后，对应的谐振频率从f4变成f2/f3，控制单元mcu获取的谐振信号从f4变成f2/f3，则认为结束对旋钮20的按压操作。
[0053]
请参照图4，图4示出手写设备的检测程序流程。mcu上电后进行adc、usb等模块初始化，先检测手写笔30，所有天线11分时扫描，逐一检测手写笔30的各个频点，如果手写笔30接近天线11，则可以得到手写笔的谐振信号(第一谐振信号)，计算出手写笔30的位置、压力及笔按键值，经过一系列防抖、滤波等数据处理，得到手写笔30的最终数据。然后检测旋钮20，原理类似，但需要记录每次检测到的频率，与上次检测到的频率做比较，以判断出旋钮20状态发生的变化，是否有转动、按压变化。一个周期完成后，将数据按格式上报给上位机操作系统。检测完成后，可进行具体的绘画操作。
[0054]
本实施例中，基件设有连接轴，转件套设于连接轴并能够绕所述连接轴转动，所述转件和基件之间设有弹性件，所述转件能够相对所述基件上下移动。所述转件背离所述基件的表面为按压操作面，所述弹性件在所述按压操作面受压时发生弹性形变，并在外力撤
销后复位，所述第二电容在所述按压操作面受压时与所述电感21电连接并形成所述第三谐振电路。
[0055]
所述转件背离基件的表面为按压操作面，人手作用于按压操作面时，转件受压而向基件方向移动，使得所述第二电容与所述电感21电连接而形成第三谐振电路。在外力解除后，转件在弹性件的弹性恢复力作用下背离基件移动而解除所述第二电容与所述电感21的电连接。
[0056]
需要说明的是，所述第二电容可以设于转件，并通过转件相对基件的移动而实现与所述电感21的抵接和分离，从而实现第三谐振电路的连通和断开。在其它实施例中，所述第二电容也可以设于基件，并电连接有触控开关，在所述按压操作面受压时，所述触动开关、所述第二电容与所述电感21电连接并形成所述第三谐振电路。触控开关可以为微动开关，在转件向基件方向移动时，微动开关打开而使第三谐振电路连通，在转件向背离基件的方向移动时，微动开关关闭而使第三谐振电路断开。
[0057]
本实施例中，所述旋钮20为独立件，即所述旋钮20与所述手写屏独立设置。在其它实施例中，所述旋钮20也可以与所述手写屏固定连接，或可拆卸连接。相对而言，所述旋钮20独立设置，操作人员可以根据需要移动所述旋钮20相对所述手写屏的位置，从而提高绘画操控的便利性。此外，所述旋钮20作为独立件，使得所述旋钮20和所述手写屏之间不需要另外设置连接固定结构，在显示尺寸固定的情况下能够减小手写屏整体的占地面积，提高美观。
[0058]
本实施例中，旋钮20朝向手写屏的表面贴附有保护胶层。优选为橡胶。橡胶层具有较大的静摩擦力，使得旋钮20置于手写屏或桌面上能够减少非人为的移动。
[0059]
实施例二
[0060]
本实施例提供的的手写设备，与实施例一的区别在于，旋钮20内的第一电容22的具体设置不同。实施例一中，请参照图3，旋钮20内各第一电容22的电容值不同。通过不同电容值的第一电容22的设置，使得旋钮20在任一档位所对应的第二谐振电路的谐振频率不同，根据谐振频率的变化确认旋钮20的转动方向。本实施例中，请参照图5，多个所述第一电容22均分成多个电容组，多个电容组绕电感21环形阵列设置，各所述电容组包括至少三个所述第一电容22，所述电容组内的各所述第一电容22的电容值不同。图5所示结构中，三个相邻的第一电容22形成一个电容组，多个电容组绕电感21环形阵列设置。各电容组内的三个第一电容22的电容值不同。以电容组有10组为例，即第一电容22有30个，30个第一电容22最少仅需要三种电容值即可完成30个档位的旋转设置要求。相比于30个不同的第一电容值，能够有效缩短第一谐振电路共振的频率范围。本领域技术人员可以根据需要将各组电容组内第一电容22的数量设为三个、四个、五个、六个等，在此不作唯一限定。
[0061]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。