CN112083819A - 无触控介质电子手写笔及其书写控制方法 - Google Patents

Abstract

无触控介质电子手写笔及其书写控制方法，应用于在无触控介质的工作表面上进行电子书写，包括光电引擎、加速度传感器、触发开关、处理器、通信模块、电源模块、壳体。本发明涉及电子书写领域，所述无触控介质电子手写笔具有类似普通签字笔的外形和尺寸，与所述书写控制方法相配合，能够在桌子或者鼠标垫上实现电子书写，而且书写过程中只需要像用普通签字笔书写一样，写完一笔后略微抬起笔，然后移动到下一笔的起始位置继续书写，就可以实现连续且流畅的电子书写，而无须频繁反复地按下和松开按键，同时通过专用触发器件捕捉触发信号实现对书写过程中笔迹移动与光标移动之间衔接位置和时刻的判断，可以实现更快的响应速度和更流畅的书写效果。

Description

无触控介质电子手写笔及其书写控制方法

技术领域

本发明涉及电子书写领域，具体涉及一种无触控介质电子手写笔及其书写控制方法。

背景技术

随着网课和数字化教学的普及，传统课堂中老师讲课时的黑板板书变成了在PPT上直接书写，学生写作业也开始习惯于在Word或PDF上进行作答。由于教师群体和学生群体规模庞大，在这一背景下，对于电子书写的需求越来越迫切。

现有的电子书写方案主要是电容或电磁笔配套一个可触控的板，比如电容、电磁笔配套一台触摸型平板电脑，或者是电容、电磁笔配套一个数位板。虽然平板电脑和数位板有其擅长的场景，比如说可以满足绘画需求。但如果只是为了教学上网课或者平时写作业记笔记而买一台平板电脑再配一支笔，成本是比较高昂的，数位板一套也要好几百元，且数位板除了写写画画之外没有其他用途，携带起来也很不方便。因此市场亟需一种低成本且便携的电子书写解决方案。

市面上的光电鼠标依靠光电引擎获取鼠标沿其工作表面移动的轨迹变化数据，从而控制光标的移动，随着技术的发展，目前最先进的光电引擎已经足以识别非常细微的轨迹变化，如果将高精度的光电引擎与书写功能相结合，就可以用鼠标书写或绘画出准确的笔迹。

然而，用现有的普通鼠标进行书写的方法通常为：按住鼠标左键，写下第一笔，写完第一笔之后松开鼠标左键，移动鼠标控制光标行至第二笔的起点，然后再按下鼠标左键，开始第二笔的书写，书写完第二笔之后松开鼠标左键，移动鼠标控制光标行至第三笔的起点，以此类推完成后续笔画的书写。这种鼠标书写方式最大的问题在于，每写一笔都需要完成两个动作，即按住鼠标左键和松开鼠标左键，当然将鼠标左键替换成其他触发方式也是一样的，比如将鼠标左键替换成触点开关，轻触开始书写，松开结束当前笔画的书写，但是这种替换本质上是没变的，即每写一笔都需要操作两次，这种书写方式显然无法满足正常的书写需求，只能作为某些特殊场合应急之用。

针对上述问题，申请人之前已经向国家专利局提交了专利名称为“一种鼠标连续书写方法”、专利号为“2020100593784”的中国发明专利以及专利名称为“一种笔状鼠标及其控制终端的方法”、专利号为“202010059377X”的中国发明专利，通过上述两个专利技术，可以实现在书写过程中只需要像用粉笔或者普通钢笔书写一样，写完一笔后略微抬起鼠标，然后移动到下一笔的起始位置继续书写，就可以用鼠标实现连续且流畅的书写，无须频繁反复地按下和松开按键，这将极大地满足人们在普通平面上进行书写的需求，不再需要借助数位板、触摸板、触摸屏之类能感知接触位置的特殊面板，因此这将成为一种全新且具备实用价值的电子书写方式，并会对整个电子书写方式的格局产生一定的影响。

在后续的配备书写功能的笔状鼠标产品开发过程中，申请人发现如果按照“一种鼠标连续书写方法”中的书写技术方案进行开发，在笔迹移动与光标移动的衔接位置处需要用软件算法做较为复杂的判断，这一判断过程会产生些许延迟，对书写的流畅性有轻微影响，为了消除这一影响，同时减少处理器的运算负担，申请人对书写过程中笔迹移动与光标移动的衔接位置和时刻的判断方式进行了改进，用专用触发器件的方法代替了软件算法处理，可以使得响应速度更快，书写过程更流畅。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种无触控介质电子手写笔，其具有类似于普通签字笔或钢笔的外形和尺寸，能够在桌子上或者鼠标垫上实现电子书写，而且书写过程中只需要像用粉笔或者普通钢笔书写一样，写完一笔后略微抬起笔，然后移动到下一笔的起始位置继续书写，就可以实现连续且流畅的电子书写，而无须频繁反复地按下和松开按键，同时通过专用触发器件捕捉触发信号实现对书写过程中笔迹移动与光标移动之间衔接位置和时刻的判断，可以实现更快的响应速度和更流畅的书写效果。

本发明的第二发明目的是提供一种无触控手写笔的书写控制方法，为利用上述无触控介质电子手写笔实现流畅书写提供了具体的控制方法和步骤，即通过光电引擎获取笔迹的位移数据，通过加速度传感器获取光标移动的位移数据，通过专用触发器件判断笔迹移动与光标移动之间的衔接位置和时刻，然后通过与终端之间的通讯将书写笔迹同步显示在终端的屏幕上。

本发明的第三发明目的是提供一种可操控书写模式的无触控手写笔的书写控制方法，此方法在第二发明目的基础上增加了一个书写模式操作控制，即通过按压点动开关的方式进入和退出书写模式，在按住点动开关进入书写模式时，其书写控制逻辑与第二发明目的一致。与第二发明目的的区别在于，在没有按住点动开关时，是通过光电引擎而不是加速度获取光标移动的位移数据，可以很好的利用光电引擎的高精度特性实现书写过程中远距离的精确移动。

实现第一发明目的的技术方案如下：

一种无触控介质电子手写笔，应用于在无触控介质的工作表面上进行电子书写，并可将书写笔迹同步显示在终端的屏幕上，包括光电引擎、加速度传感器、触发开关、处理器、通信模块、电源模块、壳体，所述光电引擎位于所述壳体的底面，与所述处理器连接，所述加速度传感器与所述处理器连接，所述触发开关包括触发器件和触发电路，所述触发器件安装在所述壳体的底面，用于感知所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态，此接触状态可通过触发电路反馈至所述处理器，所述通信模块与所述处理器连接，用于实现与所述终端之间的通讯，所述电源模块与所述处理器连接，用于为所述无触控介质电子手写笔供电。

进一步的，所述触发器件包括可回弹触发顶杆和导电触点，所述可回弹触发顶杆上设有导电体，所述导电体与所述导电触点的接触关系可以作为开关通断信号由所述触发电路反馈至所述处理器，所述可回弹触发顶杆安装在所述壳体的底面，且从壳体的底面伸出一小段，当壳体底面与所述工作表面完全接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面的部分受到工作表面的挤压后缩回壳体内部，此时所述导电体与导电触点之间的接触关系发生改变，当壳体底面离开所述工作表面后，可回弹触发顶杆发生回弹，恢复到受工作表面挤压之前的状态，且所述导电体与导电触点之间的接触关系也恢复到受工作表面挤压之前的状态。

壳体底面与所述工作表面之间的接触状态，和导电体与导电触点之间的接触关系，两者优选的对应关系为：当壳体底面与所述工作表面完全接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面的部分受到工作表面的挤压后缩回壳体内部，此时所述导电体与导电触点之间的接触关系由接触状态变为脱离接触状态，当壳体底面离开所述工作表面后，可回弹触发顶杆发生回弹，所述导电体与导电触点之间的接触关系由脱离接触状态变为接触状态。将此优选的对应关系称作第一对应关系。

需要说明的是，之所以将所述第一对应关系作为优选的实施方式，是因为如果采用相反的对应关系，将会产生控制逻辑不明确的问题。现将与第一对应关系相反的对应关系称作第二对应关系，所述第二对应关系为：当壳体底面与所述工作表面完全接触时，所述导电体与导电触点之间的接触关系由脱离接触状态变为接触状态，当壳体底面离开所述工作表面后，所述导电体与导电触点之间的接触关系由接触状态变为脱离接触状态。所述第二对应关系产生控制逻辑不明确问题的原因如下：

当壳体底面与工作表面接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面的部分受到工作表面的挤压后会缩回壳体内部，但具体的回缩量是不确定的。回缩量不确定的原因是，一方面所述工作表面上可能会有细微的凸起或者凹坑，这对回缩量会产生影响，如果此时可回弹触发顶杆的底端刚好接触到凸起，则回缩量会偏大，反之如果此时可回弹触发顶杆的底端刚好接触到凹坑，则回缩量会偏小；另一方面，所述工作表面材质的软硬也会对回缩量产生影响，在工作表面材质较软的情况下，回缩量也会偏小。无论是上述哪一种情况，只要回缩量是不确定的有波动的，采用所述第二对应关系都会导致所述导电体与导电触点之间的接触出现问题，当回缩量偏小时，所述导电体与导电触点之间会出现接触不良的情况，当回缩量偏大时，又会导致过接触，过接触的后果要么是挤压导电触点使其变形，要么是可回弹触发顶杆回弹不彻底，还留有一小段在壳体底面的外面，使壳体底面翘起，影响书写。总而言之，如果采用第二对应关系会出现很多问题，而如果采用第一对应关系，则不会存在这些问题。

除此之外，采用所述第一对应关系作为优选对应关系的优势还在于，接触这一状态是唯一的，即导电体与导电触点之间的最小距离为零，而脱离接触这一状态的可能性是无穷多的，也就是说，假如在所述可回弹触发顶杆不受工作表面挤压回缩的情况下，所述导电体与导电触点之间的初始距离为2mm，那么脱离接触状态下两者的距离可以是0~2mm之间的任意值。从唯一状态转变为无穷多状态中的任意一种是可靠且瞬时的，而从无穷多状态中的任意一种转变为唯一状态至少不是瞬时的，因为在这之间还有许许多多的中间态。因此，如果采用所述第一对应关系，在可回弹触发顶杆的底端接触工作表面的一瞬间，就可以从光标移动切换为笔迹书写，这既极大地提高了书写笔迹的响应准确度和速度，减少了书写笔迹的延迟，又可以将可回弹触发顶杆伸出壳体底面的长度设置得非常短，使得书写过程中需要抬笔的高度也大大降低，能够满足更复杂多样的书写习惯的要求。综上所述，第一对应关系为本发明中的优选对应关系。

进一步的，所述可回弹触发顶杆包括顶杆和弹簧，所述弹簧对顶杆的推力方向朝向顶杆的底端，所述导电体位于顶杆上，所述导电触点为金属棒，所述触发电路包括由金属棒、导电体组成的回路，当金属棒与所述导电体接触时，所述回路形成通路，当金属棒与所述导电体脱离接触时，所述回路形成断路，所述处理器通过判断所述回路是通路还是断路来判定壳体底面是否与所述工作表面之间发生了接触。

进一步的，所述无触控介质电子手写笔还包括点动开关，所述点动开关与所述处理器连接，位于所述壳体外表面的前侧偏下的位置，在普通的钢笔握笔姿势下，即无触控介质电子手写笔的工作状态下，所述点动开关位于食指指尖所覆盖的区域。

进一步的，所述无触控介质电子手写笔还包括DPI调节开关，所述DPI调节开关用于改变所述无触控介质电子手写笔沿所述工作表面实际移动的物理位移与终端屏幕上显示的光标及笔迹移动的屏显位移之间的比例。

实现第二发明目的的技术方案如下：

一种无触控手写笔的书写控制方法，基于上述无触控介质电子手写笔，包括以下步骤：

步骤1：判定所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态，所述接触状态有两种，即接触和未接触；

步骤2：当判定所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为接触时，由所述光电引擎获取所述壳体底面沿所述工作表面移动产生的第一位移数据；

步骤3：当判定所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为未接触时，由所述加速度传感器获取所述壳体底面沿所述工作表面移动产生的第二位移数据；

步骤4：将第一位移数据作为无触控介质电子手写笔书写过程中笔迹的输入数据，将第二位移数据作为书写过程中光标移动但不产生笔迹的输入数据，并在书写过程中将所述第一位移数据和所述第二位移数据实时传输给终端；

步骤5：将第n个第一位移数据的位置终点，作为第n个第二位移数据的位置起点，将第n个第二位移数据的位置终点，作为第n+1个第一位移数据的位置起点，并由终端对所述第一位移数据和第二位移数据进行处理显示。

进一步的，采用加速度传感器获取第二位移数据的方法包括如下步骤：

S1，确定积分下限：以所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态从接触变为未接触的时刻作为加速度二次积分获得第二位移数据的积分时间下限；

S2，通过对加速度积分获得第二位移数据：在确定了所述积分下限的基础上，通过对加速度传感器所检测到的加速度信号进行时域上的二次积分，即可得到第二位移数据；

S3，确定积分上限：以所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态从未接触变为接触的时刻作为此次加速度二次积分的时间上限，得到此次加速度积分的位移结果，即第二位移数据。

实现第三发明目的的技术方案如下：

一种可操控书写模式的无触控手写笔的书写控制方法，也是基于前文所述无触控介质电子手写笔，包括以下步骤：

步骤1：检测所述点动开关是否处于被按下的状态，当所述点动开关处于未按下状态时，即判定所述无触控介质电子手写笔处于非书写模式，当所述点动开关处于被按下状态时，即判定所述无触控介质电子手写笔处于书写模式；

步骤2：判定所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态，所述接触状态有两种，即接触和未接触；

步骤3：当无触控介质电子手写笔处于非书写模式时，

如果此时所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为接触，则由所述光电引擎获取所述壳体底面沿所述工作表面移动产生的第三位移数据，

如果此时所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为未接触，则所述光电引擎和所述加速度传感器均不工作；

步骤4：当无触控介质电子手写笔处于书写模式时，

如果此时所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为接触，则由所述光电引擎获取所述壳体底面沿所述工作表面移动产生的第四位移数据，

如果此时所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态为未接触，则由所述加速度传感器获取所述壳体底面沿所述工作表面移动产生的第五位移数据；

步骤5：将第四位移数据作为无触控介质电子手写笔书写过程中笔迹的输入数据，将第三位移数据和第五位移数据均作为光标移动但不产生笔迹的输入数据，并将所述第三位移数据、第四位移数据、第五位移数据实时传输给终端，由终端对第三位移数据、第四位移数据、第五位移数据进行处理或显示。

进一步的，当无触控介质电子手写笔处于书写模式时，采用加速度传感器获取第五位移数据的方法包括

S4，确定积分下限：以所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态从接触变为未接触的时刻作为加速度二次积分获得第五位移数据的积分时间下限；

S5，通过对加速度积分获得第五位移数据：在确定了所述积分下限的基础上，通过对加速度传感器所检测到的加速度信号进行时域上的二次积分，即可得到第五位移数据；

S6，确定积分上限：以所述壳体底面与所述工作表面之间的接触状态从未接触变为接触的时刻作为此次加速度二次积分的时间上限，得到此次加速度积分的位移结果，即第五位移数据。

采用光电引擎获取笔迹位移数据、采用加速度传感器获取光标位移数据的优势及原理：光电引擎的一个特性是具有静默距离，即光电引擎在检测其自身相对工作表面之间的位移数据时是有高度限制的，当其底面离工作表面的距离超过某个距离阈值时，光电引擎将无法获得相对移动的位移数据，该距离阈值称为光电引擎的静默距离。如果在书写的过程中不进行其他操作，写完一笔后抬笔，使其上移的高度超过静默距离，以此操作作为结束当前笔画的信号，确实也能完成当前笔画的书写，但是下一笔画的起点应该在哪里是不得而知的，因为当抬起的距离超过静默距离后，无论怎么移动，光标都只会停留在抬笔时刻光标所在的位置，因此这种情况下无法继续书写下一笔，而本发明中引入加速度传感器的作用正是为了解决这一问题，将抬笔后的位移通过对加速度信号进行二次积分计算出来，得到下一笔的起点位置。

对加速度进行二次积分计算位移的方法虽然精度上存在一些不足，但是如果只是用于确定下一笔的起点位置还是够用的，因为只需要计算这一个位移就可以满足要求，不会像计算实时轨迹那样因为多次的连续积分产生大量的累积误差，况且本身写字时起笔位置就不需要非常高的精确。同时由于只需要计算当前笔画的终点到下一笔画的起点之间的位移，其计算量也比较小，也更利于采用更精确的二次积分算法计算位移。

反之，如果书写笔迹本身的轨迹也采用加速度二次积分来进行获取的话，其产生的笔迹误差将不可接受，原因如下：我们知道，笔迹是由许多连续的轨迹点组成的，如果采用加速度二次积分计算笔迹，下一轨迹点的计算以上一个计算出的轨迹点为位置起点，而上一轨迹点本身就带有计算误差，误差会一点一点逐步叠加，因此其计算出的笔迹会产生精度上的连续漂移，这样计算出来的轨迹将会与真实的物理移动轨迹产生越来越大的偏差。另外，在该过程中巨大的实时计算量也是不可接受的。这也是本发明采用光电引擎获取笔迹位移数据，用加速度传感器获取光标位移数据的原因。

本发明的有益效果：

1．本发明所述的无触控介质电子手写笔具有类似于普通签字笔或钢笔的外形和尺寸，能够在桌子上或者鼠标垫上实现电子书写，而且书写过程中只需要像用粉笔或者普通钢笔书写一样，写完一笔后略微抬起笔，然后移动到下一笔的起始位置继续书写，就可以实现连续且流畅的电子书写，而无须频繁反复地按下和松开按键，同时通过优选第一对应关系的机械结构触发实现对书写过程中笔迹移动与光标移动之间衔接位置和时刻的判断，相比于专利“一种鼠标连续书写方法”中采用软件算法判断积分下限和积分上限的技术方案而言，更容易实现，响应也更快速准确，因此可以实现更快的响应速度和更流畅的书写效果；

2. 如果采用所述第一对应关系，在可回弹触发顶杆的底端接触工作表面的一瞬间，就可以从光标移动切换为笔迹书写，这既极大地提高了书写笔迹的响应准确度和速度，减少了书写笔迹的延迟，又可以将可回弹触发顶杆伸出壳体底面的长度设置得非常短，使得书写过程中需要抬笔的高度也大大降低，能够满足更复杂多样的书写习惯的要求；

3. 如果采用第三发明目的所对应的书写控制方法，还可以方便地切换书写模式和非书写模式，在非书写模式下由于光标移动的位移数据也是由高精度的光电引擎而不是低精度的加速度传感器获取的，因此可以很好的实现书写过程中远距离的精确移动。

附图说明

图1是无触控介质电子手写笔的侧后方外观三维示意图。

图2是无触控介质电子手写笔的侧前方外观三维示意图。

图3是无触控介质电子手写笔隐藏外壳后的内部结构示意图。

图4是无触控介质电子手写笔隐藏一半外壳后结构示意图。

图5是无触控介质电子手写笔半边外壳的结构示意图。

图6是无触控介质电子手写笔的顶杆第一实施例示意图。

图7是无触控介质电子手写笔的顶杆第二实施例示意图。

图8是无触控介质电子手写笔的工作状态示意图，其左上角的方向标记指定了本发明中所提及的方向，另外，本发明中所述的“底面”、“底端”、“底部”对应的都是方向标记中的“下”。

图9是本发明中所述书写控制方法的简易原理说明图，图中“木”字的空心笔画17指代的是本发明所述的笔迹；图中带有箭头的三根细线18指代的是本发明中所述的光标移动位移，即书写过程中抬笔后沿其工作表面移动的空行程。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例及附图，对本发明做进一步详细说明和描述，需要说明的是，所描述的实施例仅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，都属于本发明保护的范围。

实现第一发明目的的实施例：

如图1、图2、图3、图8所示，一种无触控介质电子手写笔，应用于在无触控介质的工作表面16上进行电子书写，并可将书写笔迹同步显示在终端的屏幕上。所述工作表面16可以是平整的桌子表面，也可以是鼠标垫表面，还可以是其他具有细微文理的平整表面。所述终端可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、智能电视、智能手表、智能投影仪、带显示功能的智能眼镜等。

所述无触控介质电子手写笔包括光电引擎6、加速度传感器13、触发开关、处理器10、通信模块、电源模块、壳体1，所述光电引擎6位于所述壳体1的底面101，与所述处理器10连接，所述加速度传感器13与所述处理器10连接，所述触发开关包括触发器件和触发电路，所述触发器件安装在所述壳体1的底面101，用于感知所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态，此接触状态可通过触发电路反馈至所述处理器10，所述通信模块与所述处理器10连接，用于实现与所述终端之间的通讯，所述电源模块与所述处理器10连接，用于为所述无触控介质电子手写笔供电。优选的，所述壳体1为笔状。

所述光电引擎6通常是成套的模组，包含透镜、鼠标传感器、光源在内。本发明要求光电引擎6的体积要比较小，经过实际测试和验证，原相公司生产的PAW3220LU-TJDU和PAW3204LU-DJTU这两款鼠标传感器及其配套的透镜和光源可以满足要求。

所述加速度传感器13可以是普通的六轴或三轴加速度传感器，例如常见的MPU6050六轴加速度传感器。

如果壳体1为笔状，则优选的，所述加速度传感器13和所述光电引擎6应当位于一块小电路板14上，所述小电路板14应当平行于所述壳体底面101，且所述光电引擎6应当位于所述小电路板14的下表面。如图5所示，所述光电引擎6的光路可以通过壳体1上的透镜安装孔102进行传播。

所述处理器10可以是常见的ARM芯片、51芯片、Arduino芯片、FPGA芯片、X86芯片、DSP芯片等。优选的，所述处理器10为NRF51822芯片。优选的，所述处理器10位于主板9上，所述小电路板14通过排线与主板9连接。

所述通信模块用于实现无触控介质电子手写笔与所述终端之间的数据通讯，可以是无线通信模块也可以是有线通信模块，其中无线通信模块可以是蓝牙、2.4Ghz、ZigBee、WiFi、NFC、移动通信网络等常见的无线通讯方式的标准化模组。

所述电源模块可以是有线电源模块也可以是电池供电模块，其中电池供电模块可以是可充电锂电池15，通过Type C或者Micro USB技术的充电接口2进行充电。优选的，所述可充电锂电池15位于壳体1上部的电池槽106中，所述充电接口2位于主板9上。优选的，所述主板9可以卡在壳体1的主板约束槽105中。

进一步的，如图3、图4、图6、图7所示，所述触发器件包括可回弹触发顶杆和导电触点，所述可回弹触发顶杆上设有导电体，所述导电体可以是可回弹触发顶杆上的金属拐角端805，也可以是安装在可回弹触发顶杆上的金属条19，所述导电体与所述导电触点的接触关系可以作为开关通断信号由所述触发电路反馈至所述处理器10，所述可回弹触发顶杆安装在所述壳体底面101，且从壳体底面101伸出一小段，当壳体底面101与所述工作表面16完全接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面101的顶杆底端801受到工作表面16的挤压后缩回壳体1内部，此时所述导电体与导电触点之间的接触关系发生改变，当壳体底面101离开所述工作表面16后，可回弹触发顶杆发生回弹，恢复到受工作表面16挤压之前的状态，且所述导电体与导电触点之间的接触关系也恢复到受工作表面16挤压之前的状态。

进一步的，所述可回弹触发顶杆包括顶杆8和弹簧12，所述弹簧12对顶杆8的推力方向朝向顶杆8的底端，所述导电体位于顶杆8上，所述顶杆8如果本身是金属材质，则只需要在顶杆8上设计一个金属拐角端805，所述金属拐角端805就可以作为所述导电体；如果顶杆8本身的材质是塑料，则需要在顶杆顶端806上安装一个金属条19作为导电体。所述导电触点优选为焊在主板上的金属棒11。所述触发电路包括由金属棒11、导电体组成的回路。要形成能够提供开关信号的触发回路，需要电路上具有两个开关端点，除了金属棒11可以作为一个开关端点外，还需要在主板上设有另外一个第二开关端点901，将一根软质导线一端焊在第二开关端点901上，另一端接在导电体上，这就形成了一个完整的触发回路。当金属棒11与所述导电体接触时，所述回路形成通路，当金属棒11与所述导电体脱离接触时，所述回路形成断路，所述处理器10通过判断所述回路是通路还是断路来判定壳体底面101是否与所述工作表面16之间发生了接触。

如图3-7所示，优选的，所述弹簧12安装在壳体1上的弹簧活动槽103中。优选的，所述顶杆8还包括凸缘802、直线段803、过渡段804，所述凸缘802也只能在所述弹簧活动槽103内活动，受弹簧12对其施加一个朝向斜下方的推力，所述直线段803与壳体1中的顶杆孔104配合，只能沿顶杆孔104的轴线方向移动。当顶杆8与导电体是如图6所示的一体式结构时，所述软质导线的另一端只需要绑在顶杆8的金属拐角端805的拐角处即可；当顶杆8与导电体是如图7所示的装配式结构时，则所述软质导线的另一端需要焊在所述金属条19上，或者绑在金属条19的接线孔1901上。

除了上述机械机构式的触发器件外，所述触发器件还可以是电子触发器件，例如可以直接感知壳体底面101和工作表面16之间距离的距离传感器，当壳体底面101和工作表面16之间的距离非常近时，认为两者发生了接触；所述触发器件还可以是能够判断在壳体底面101与工作表面16之间是否有环境光照射的感光元件，当两者之间有环境光时，则说明两者未完全接触，当两者之间没有环境光时，则说明两者之间已经接触，但采用感知环境光的方式来判断会受到外部光照强度变化的影响，例如晚上或者漆黑环境中本来就没有什么环境光，这就会导致误判。采用这两类电子触发器件作为本发明中所述的触发器件，也应当落入本发明的保护范围。

进一步的，所述无触控介质电子手写笔还包括点动开关5，所述点动开关5与所述处理器10连接，位于所述壳体1外表面的前侧偏下的位置，在普通的钢笔握笔姿势下，即无触控介质电子手写笔的工作状态下，所述点动开关5位于食指指尖所覆盖的区域。优选的，所述点动开关5包括点动按键501和按键套壳502。

进一步的，所述无触控介质电子手写笔还包括DPI调节开关3，所述DPI调节开关3用于改变所述无触控介质电子手写笔沿所述工作表面16实际移动的物理位移与终端屏幕上显示的光标及笔迹移动的屏显位移之间的比例。例如所述无触控介质电子手写笔沿所述工作表面16实际移动的物理位移为40mm，终端屏幕上显示的光标及笔迹移动的屏显位移为20mm，则所述比例即为2:1。该比例可以设置多种，例如1:2、1:1、2:1、3:1等，实际应用时根据需要进行灵活设置，并通过DPI调节开关3进行调节，按一次DPI调节开关3，所述比例按顺序切换一次。可将顺序设置为头尾衔接循环的模式，实现DPI的循环调节。优选的，所述DPI调节开关包括DPI点动按键301和DPI按键套壳302。

进一步的，所述无触控介质电子手写笔还包括电源开关4，所述电源开关4用于控制所述无触控介质电子手写笔的整机通断电。优选的，电源开关4包括拨动开关401和拨动推扭402。

如图8所示，优选的，所述无触控介质电子手写笔在工作状态下，其自身轴心线与所述工作表面16之间的夹角α在60°~90°之间。

实现第二发明目的的实施例：

一种无触控手写笔的书写控制方法，基于上述无触控介质电子手写笔，包括以下步骤：

步骤1：判定所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态，所述接触状态有两种，即接触和未接触；

步骤2：当判定所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态为接触时，由所述光电引擎6获取所述壳体底面101沿所述工作表面16移动产生的第一位移数据；

步骤3：当判定所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态为未接触时，由所述加速度传感器13获取所述壳体底面101沿所述工作表面16移动产生的第二位移数据；

步骤4：将第一位移数据作为无触控介质电子手写笔书写过程中笔迹的输入数据，将第二位移数据作为书写过程中光标移动但不产生笔迹的输入数据，并在书写过程中将所述第一位移数据和所述第二位移数据实时传输给终端；如图9所示，以书写的内容是一个“木”字为例，图9中的“木”字的空心笔画17所对应的轨迹就是本发明中所述的笔迹，图9中带有箭头的三根细线18所对应的轨迹，就是本发明中所述的书写过程中抬笔后光标移动但不产生笔迹的位移，也就是无触控介质电子手写笔的壳体底面101与工作表面16脱离接触后沿工作表面16移动的空行程；

步骤5：将第n个第一位移数据的位置终点，作为第n个第二位移数据的位置起点，将第n个第二位移数据的位置终点，作为第n+1个第一位移数据的位置起点，并由终端对所述第一位移数据和第二位移数据进行处理显示。如图9所示， 仍以“木”字的书写为例，第一笔也就是AB段的位置终点B，作为第一条细线18的位置起点；第一条细线18的位置终点C，作为第二笔CD段的位置起点；后续笔画以此类推，不再赘述。

进一步的，采用加速度传感器13获取第二位移数据的方法包括如下步骤：

S1，确定积分下限：以所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态从接触变为未接触的时刻作为加速度二次积分获得第二位移数据的积分时间下限；

S2，通过对加速度积分获得第二位移数据：在确定了所述积分下限的基础上，通过对加速度传感器13所检测到的加速度信号进行时域上的二次积分，即可得到第二位移数据；

S3，确定积分上限：以所述壳体底面101与所述工作表面16之间的接触状态从未接触变为接触的时刻作为此次加速度二次积分的时间上限，得到此次加速度积分的位移结果，即第二位移数据。

实现第三发明目的的实施例：

与实现第二发明目的的实施例相比，实现第三发明目的只是增加了对点动开关5的按压，其他基本不变，这部分内容在发明内容中已经撰写得比较详细，因此不再赘述。

Claims (10)

1.一种无触控介质电子手写笔，应用于在无触控介质的工作表面（16）上进行电子书写，并可将书写笔迹同步显示在终端的屏幕上，其特征在于，包括光电引擎（6）、加速度传感器（13）、触发开关、处理器（10）、通信模块、电源模块、壳体（1），

所述光电引擎（6）位于所述壳体（1）的底面，与所述处理器（10）连接，

所述加速度传感器（13）与所述处理器（10）连接，

所述触发开关包括触发器件和触发电路，所述触发器件安装在所述壳体（1）的底面，用于感知所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态，此接触状态可通过触发电路反馈至所述处理器（10），

所述通信模块与所述处理器（10）连接，用于实现与所述终端之间的通讯，

所述电源模块与所述处理器（10）连接，用于为所述无触控介质电子手写笔供电。

2.根据权利要求1所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，所述触发器件包括可回弹触发顶杆和导电触点，所述可回弹触发顶杆上设有导电体，所述导电体与所述导电触点的接触关系可以作为开关通断信号由所述触发电路反馈至所述处理器（10），

所述可回弹触发顶杆安装在所述壳体（1）的底面，且从壳体底面（101）伸出一小段，当壳体底面（101）与所述工作表面（16）完全接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面（101）的部分受到工作表面（16）的挤压后缩回壳体（1）内部，此时所述导电体与导电触点之间的接触关系发生改变，当壳体底面（101）离开所述工作表面（16）后，可回弹触发顶杆发生回弹，恢复到受工作表面（16）挤压之前的状态，且所述导电体与导电触点之间的接触关系也恢复到受工作表面（16）挤压之前的状态。

3.根据权利要求2所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，当壳体底面（101）与所述工作表面（16）完全接触时，可回弹触发顶杆伸出壳体底面的部分受到工作表面（16）的挤压后缩回壳体（1）内部，此时所述导电体与导电触点之间的接触关系由接触状态变为脱离接触状态，当壳体底面（101）离开所述工作表面（16）后，可回弹触发顶杆发生回弹，所述导电体与导电触点之间的接触关系由脱离接触状态变为接触状态。

4.根据权利要求2所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，所述可回弹触发顶杆包括顶杆（8）和弹簧（12），所述弹簧（12）对顶杆（8）的推力方向朝向顶杆（8）的底端，所述导电体位于顶杆（8）上，所述导电触点为金属棒（11），所述触发电路包括由金属棒（11）、导电体组成的回路，当金属棒（11）与所述导电体接触时，所述回路形成通路，当金属棒（11）与所述导电体脱离接触时，所述回路形成断路，所述处理器（10）通过判断所述回路是通路还是断路来判定壳体底面（101）是否与所述工作表面（16）之间发生了接触。

5.根据权利要求1所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，还包括点动开关（5），所述点动开关（5）与所述处理器（10）连接，位于所述壳体（1）外表面的前侧偏下的位置，在普通的钢笔握笔姿势下，即无触控介质电子手写笔的工作状态下，所述点动开关（5）位于食指指尖所覆盖的区域。

6.根据权利要求1所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，还包括DPI调节开关（3），所述DPI调节开关（3）用于改变所述无触控介质电子手写笔沿所述工作表面（16）实际移动的物理位移与终端屏幕上显示的光标及笔迹移动的屏显位移之间的比例。

7.一种无触控手写笔的书写控制方法，基于权利要求1-6任一所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，所述方法包括

步骤1：判定所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态，所述接触状态有两种，即接触和未接触；

步骤2：当判定所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为接触时，由所述光电引擎（6）获取所述壳体底面（101）沿所述工作表面（16）移动产生的第一位移数据；

步骤3：当判定所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为未接触时，由所述加速度传感器（13）获取所述壳体底面（101）沿所述工作表面（16）移动产生的第二位移数据；

步骤4：将第一位移数据作为无触控介质电子手写笔书写过程中笔迹的输入数据，将第二位移数据作为书写过程中光标移动但不产生笔迹的输入数据，并在书写过程中将所述第一位移数据和所述第二位移数据实时传输给终端；

步骤5：将第n个第一位移数据的位置终点，作为第n个第二位移数据的位置起点，将第n个第二位移数据的位置终点，作为第n+1个第一位移数据的位置起点，并由终端对所述第一位移数据和第二位移数据进行处理显示。

8.根据权利要求7所述的无触控手写笔的书写控制方法，其特征在于，采用加速度传感器（13）获取第二位移数据的方法包括

S1，确定积分下限：以所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态从接触变为未接触的时刻作为加速度二次积分获得第二位移数据的积分时间下限；

S2，通过对加速度积分获得第二位移数据：在确定了所述积分下限的基础上，通过对加速度传感器（13）所检测到的加速度信号进行时域上的二次积分，即可得到第二位移数据；

S3，确定积分上限：以所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态从未接触变为接触的时刻作为此次加速度二次积分的时间上限，得到此次加速度积分的位移结果，即第二位移数据。

9.一种可操控书写模式的无触控手写笔的书写控制方法，基于权利要求1-6任一所述的无触控介质电子手写笔，其特征在于，所述方法包括

步骤1：检测所述点动开关（5）是否处于被按下的状态，当所述点动开关（5）处于未按下状态时，即判定所述无触控介质电子手写笔处于非书写模式，当所述点动开关（5）处于被按下状态时，即判定所述无触控介质电子手写笔处于书写模式；

步骤2：判定所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态，所述接触状态有两种，即接触和未接触；

步骤3：当无触控介质电子手写笔处于非书写模式时，

如果此时所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为接触，则由所述光电引擎（6）获取所述壳体底面（101）沿所述工作表面（16）移动产生的第三位移数据，

如果此时所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为未接触，则所述光电引擎（6）和所述加速度传感器（13）均不工作；

步骤4：当无触控介质电子手写笔处于书写模式时，

如果此时所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为接触，则由所述光电引擎（6）获取所述壳体底面（101）沿所述工作表面（16）移动产生的第四位移数据，

如果此时所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态为未接触，则由所述加速度传感器（13）获取所述壳体底面（101）沿所述工作表面（16）移动产生的第五位移数据；

步骤5：将第四位移数据作为无触控介质电子手写笔书写过程中笔迹的输入数据，将第三位移数据和第五位移数据均作为光标移动但不产生笔迹的输入数据，并将所述第三位移数据、第四位移数据、第五位移数据实时传输给终端，由终端对第三位移数据、第四位移数据、第五位移数据进行处理或显示。

10.根据权利要求9所述的可操控书写模式的无触控手写笔的书写控制方法，其特征在于，当无触控介质电子手写笔处于书写模式时，采用加速度传感器（13）获取第五位移数据的方法包括

S4，确定积分下限：以所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态从接触变为未接触的时刻作为加速度二次积分获得第五位移数据的积分时间下限；

S5，通过对加速度积分获得第五位移数据：在确定了所述积分下限的基础上，通过对加速度传感器（13）所检测到的加速度信号进行时域上的二次积分，即可得到第五位移数据；

S6，确定积分上限：以所述壳体底面（101）与所述工作表面（16）之间的接触状态从未接触变为接触的时刻作为此次加速度二次积分的时间上限，得到此次加速度积分的位移结果，即第五位移数据。

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