本發(fā)明屬于益智玩具領(lǐng)域，尤其涉及一種利用磁鐵特性實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別的七巧板裝置。

背景技術(shù)：

1、七巧板是人們喜愛(ài)的拼圖游戲，使用這個(gè)由七塊小板組成的巧妙工具，人們可以拼湊出各種逼真的圖案，這種游戲玩具旨在培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考能力以及動(dòng)手能力。七巧板是一款簡(jiǎn)單易行的游戲，能夠激發(fā)玩家的創(chuàng)造力和思維靈活性。然而，傳統(tǒng)的七巧板缺乏對(duì)對(duì)游戲者的反饋，游戲者在拼接過(guò)程中會(huì)感到乏味和枯燥。

2、為此很多研究增強(qiáng)七巧板的趣味性，中國(guó)專(zhuān)利cn100544801c就公開(kāi)了一種七巧板，其包括可顯示拼接過(guò)程的顯示屏和控制顯示的鍵盤(pán)，下半部分為一內(nèi)凹的磁性拼盤(pán)，七巧板置于其中，外殼上半部分和下半部分鉸接連接，形成活頁(yè)式結(jié)構(gòu)。但此顯示屏僅僅顯示圖片的拼接方式，不能對(duì)游戲者擺放操作產(chǎn)生反饋。中國(guó)專(zhuān)利cn103349841a公開(kāi)了一種七巧板安裝有控制電路和揚(yáng)聲器，所述的模板槽的底部背面安裝有霍爾傳感器，當(dāng)有七巧板內(nèi)有磁鐵，當(dāng)放入模板槽時(shí)，會(huì)觸發(fā)霍爾傳感器從而揚(yáng)聲器發(fā)出提示聲音，但其模板槽只能感應(yīng)特定單一圖形，不具有可重復(fù)利用性。目前七巧板識(shí)別方式往往只能識(shí)別是否有小板放入，無(wú)法識(shí)別每種小板的形狀，并且需要額外的電子傳感器來(lái)感應(yīng)，增加制造成本。中國(guó)專(zhuān)利cn111079698a公開(kāi)一種利用視覺(jué)來(lái)檢測(cè)每種七巧板小板形狀的設(shè)計(jì)，但是需要依靠攝像頭以及處理數(shù)據(jù)的電腦，不利用便攜。

3、在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題：現(xiàn)有的七巧板無(wú)法對(duì)游戲者的每次擺放進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，游戲者會(huì)造成困惑等消極情緒，對(duì)每種小板無(wú)法做到便攜識(shí)別，往往需要額外的識(shí)別設(shè)備，增加使用成本。并且七巧板小板的擺放位置沒(méi)有準(zhǔn)確的定位，往往需要不斷調(diào)整，而且沒(méi)有吸合效果，小板的位置容易散亂，徒增了游戲者的操作次數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例的目的是提供一種利用磁鐵特性實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別的七巧板裝置，方便顯示教育，具有檢測(cè)所放置七巧板形狀和位置的功能，結(jié)構(gòu)精巧且成本相對(duì)較低。本發(fā)明具有讓兒童在拼圖游戲過(guò)程中，起到提示兒童快速拼出圖形的作用，促進(jìn)兒童大腦的發(fā)育，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種利用磁鐵特性實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別的七巧板裝置，包括基板與磁吸七巧板，所述基板內(nèi)嵌控制電路和基板磁鐵對(duì)，所述磁吸七巧板與所述基板通過(guò)磁吸相連；

3、所述磁吸七巧板包括七個(gè)板體，分別為第一大三角形、第二大三角形、正方形、平行四邊形、第一小三角形、第二小三角形、中三角形，各板體均由若干三角形單元組成，各三角形單元的內(nèi)接圓圓心處鑲嵌單元磁鐵，以通過(guò)所述基板磁鐵對(duì)和單元磁鐵的相互作用實(shí)現(xiàn)磁吸。

4、進(jìn)一步地，所述單元磁鐵為直徑大于基板磁鐵對(duì)直徑、厚度大于磁吸七巧板板體厚度的微型磁鐵。

5、進(jìn)一步地，所述單元磁鐵的直徑為6mm至8mm，厚度為4mm至4.5mm。

6、進(jìn)一步地，各板體由激光切割制成，厚度為1.5mm至2mm，其中鑲嵌所述單元磁鐵的孔通過(guò)貫穿方式切割，且所述孔的直徑小于所述單元磁鐵的直徑，以實(shí)現(xiàn)所述單元磁鐵與板體的過(guò)盈配合。

7、進(jìn)一步地，所述基板磁鐵對(duì)的直徑為1.5mm-2.5mm，厚度為1mm-1.5mm，且所述基板磁鐵對(duì)的厚度大于所述基板的厚度。

8、進(jìn)一步地，所述控制電路包括主控模塊、燈效矩陣模塊、磁按鍵矩陣模塊；

9、所述主控模塊為單片機(jī)及其外圍電路，包括若干行引腳、若干列引腳以及一個(gè)燈引腳；

10、所述基板按照所述磁吸七巧板的三角形單元?jiǎng)澐殖扇舾蓡卧獏^(qū)域，各單元區(qū)域上設(shè)置所述基板磁鐵對(duì)從而構(gòu)成所述磁按鍵矩陣模塊，每對(duì)所述基板磁鐵對(duì)的左邊單體通過(guò)二極管與主控模塊的行引腳電連接，右邊單體與主控模塊的列引腳電連接，其中所述基板磁鐵對(duì)的左邊單體與二極管的正極電電極，二極管的負(fù)極與所述主控模塊的行引腳電連接；

11、所述燈效矩陣模塊與所述主控模塊的燈引腳電連接，用于提供視覺(jué)反饋。

12、進(jìn)一步地，每個(gè)行引腳均與一個(gè)下拉電阻電連接。

13、進(jìn)一步地，所述燈效矩陣模塊包括位于每個(gè)單元區(qū)域的發(fā)光電子元件，其中所述發(fā)光電子元件為可發(fā)出不同顏色光的發(fā)光電子元件。

14、進(jìn)一步地，通過(guò)所述控制電路實(shí)現(xiàn)所述圖形識(shí)別，包括：

15、將目標(biāo)圖形的行列坐標(biāo)保存在所述主控模塊中；

16、若使用者將任一板體放在所述基板上，則所述基板磁鐵對(duì)與所述板體上的單元磁鐵吸合，使得對(duì)應(yīng)行引腳和列引腳被導(dǎo)通；

17、將被導(dǎo)通的行列坐標(biāo)與所述目標(biāo)圖形的行列坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，若所述被導(dǎo)通的行列坐標(biāo)包含于所述目標(biāo)圖像的行列坐標(biāo)，則判定正確，反之則判定錯(cuò)誤。

18、進(jìn)一步地，在通過(guò)所述控制電路實(shí)現(xiàn)所述圖形識(shí)別之前，所述主控模塊進(jìn)行引腳初始化：對(duì)于n行m列引腳，設(shè)置列引腳為輸出模式，行引腳為輸入模式，列引腳由列數(shù)從小到大逐次輸出高電平；

19、在通過(guò)所述控制電路實(shí)現(xiàn)所述圖形識(shí)別過(guò)程中，主控模塊進(jìn)行引腳狀態(tài)的掃描，從而確定被導(dǎo)通的行列坐標(biāo)：依次讀取列引腳0至m-1，若列引腳i輸出高電平，則依次讀取行引腳0至n-1的電平狀態(tài)，若行引腳j為高電平狀態(tài)，則將(i，j)作為被導(dǎo)通的行列坐標(biāo)。

20、本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

21、由上述實(shí)施例可知，本申請(qǐng)巧妙利用了磁鐵吸合和導(dǎo)電的物理特性，磁吸七巧板可以與基板很好的吸合，幫助七巧板小板穩(wěn)定位置，而減少調(diào)整七巧板小板的操作次數(shù)和時(shí)間，借助基板上的三角形格子陣列絲印，提供可視化輔助；當(dāng)磁吸七巧板和基板吸合時(shí)，基板上的控制電路可以獲取磁按鍵矩陣的按下信息，從而實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別，與預(yù)存的圖案庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，即可通過(guò)燈光方式給予游戲者反饋。克服了以往七巧板通常無(wú)法對(duì)所放置圖形進(jìn)行識(shí)別并向游戲者進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋的技術(shù)問(wèn)題。從而幫助他們快速拼出圖形，有效避免玩耍過(guò)程中的枯燥，增加他們對(duì)拼圖游戲的興趣，該裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，使其成為一種理想的教育工具，提供了更有趣、更互動(dòng)和更教育性的拼圖游戲體驗(yàn)。

22、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

技術(shù)特征：

1.一種利用磁鐵特性實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別的七巧板裝置，其特征在于，包括基板與磁吸七巧板，所述基板內(nèi)嵌控制電路和基板磁鐵對(duì)，所述磁吸七巧板與所述基板通過(guò)磁吸相連；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單元磁鐵為直徑大于基板磁鐵對(duì)直徑、厚度大于磁吸七巧板板體厚度的微型磁鐵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單元磁鐵的直徑為6mm至8mm，厚度為4mm至4.5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，各板體由激光切割制成，厚度為1.5mm至2mm，其中鑲嵌所述單元磁鐵的孔通過(guò)貫穿方式切割，且所述孔的直徑小于所述單元磁鐵的直徑，以實(shí)現(xiàn)所述單元磁鐵與板體的過(guò)盈配合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基板磁鐵對(duì)的直徑為1.5mm-2.5mm，厚度為1mm-1.5mm，且所述基板磁鐵對(duì)的厚度大于所述基板的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制電路包括主控模塊、燈效矩陣模塊、磁按鍵矩陣模塊；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，每個(gè)行引腳均與一個(gè)下拉電阻電連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述燈效矩陣模塊包括位于每個(gè)單元區(qū)域的發(fā)光電子元件，其中所述發(fā)光電子元件為可發(fā)出不同顏色光的發(fā)光電子元件。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，通過(guò)所述控制電路實(shí)現(xiàn)所述圖形識(shí)別，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在通過(guò)所述控制電路實(shí)現(xiàn)所述圖形識(shí)別之前，所述主控模塊進(jìn)行引腳初始化：對(duì)于n行m列引腳，設(shè)置列引腳為輸出模式，行引腳為輸入模式，列引腳由列數(shù)從小到大逐次輸出高電平；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用磁鐵特性實(shí)現(xiàn)圖形識(shí)別的七巧板裝置，包括基板與磁吸七巧板，所述基板內(nèi)嵌控制電路和基板磁鐵對(duì)，所述磁吸七巧板與所述基板通過(guò)磁吸相連；所述磁吸七巧板包括七個(gè)板體，分別為第一大三角形、第二大三角形、正方形、平行四邊形、第一小三角形、第二小三角形、中三角形，各板體均由若干三角形單元組成，各三角形單元的內(nèi)接圓圓心處鑲嵌單元磁鐵，以通過(guò)所述基板磁鐵對(duì)和單元磁鐵的相互作用實(shí)現(xiàn)磁吸。

技術(shù)研發(fā)人員：趙藝鈞,張思洲,程藝明,曹嘉誠(chéng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17