數(shù)字筆及噴筆仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字筆及噴筆仿真方法，可在pc上仿真鉛筆頭、蠟筆、粉筆、噴槍等。
【專利說明】數(shù)字筆及噴筆仿真方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)字筆及噴筆仿真方法，可在pc上仿真鉛筆頭、蠟筆、粉筆、噴槍 等。

【背景技術(shù)】：
[0002] 現(xiàn)有的數(shù)位板系統(tǒng)可以仿真鉛筆、鋼筆、毛筆，但對于鉛筆頭、蠟筆、粉筆、噴槍等 的仿真還有待改進(jìn)。通過研究發(fā)現(xiàn)繪畫是一種筆方位、高低、傾斜程度控制的技術(shù)，筆在相 對穩(wěn)定的情況下，自由度越高則越表現(xiàn)力越強(qiáng)，繪畫功底越強(qiáng)則控制力越強(qiáng)，控制力越強(qiáng)則 穩(wěn)定性需求越低。
[0003] 另一方面作畫有時會用到噴槍，而現(xiàn)有的噴槍仿真系統(tǒng)如專利號為991069773"坐 標(biāo)輸入記錄筆及圖形坐標(biāo)輸入系統(tǒng)"提出了噴槍的仿真方案，其使用時要將筆尖與數(shù)位板 接觸才能使用，與真實(shí)噴槍的使用方法相差太遠(yuǎn)，不符合使用習(xí)慣；并且筆體笨重、設(shè)計(jì)生 產(chǎn)復(fù)雜。
[0004] 本發(fā)明的數(shù)字筆解決了上述問題。并進(jìn)一步改善了現(xiàn)有數(shù)字筆的自由度。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種數(shù)字筆，是一種新的仿真鉛筆頭、蠟筆、粉筆、噴槍等 繪圖工具的解決方案；
[0006] 增加自由度等。
[0007] 為了達(dá)到上述目的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出以下方案，
[0008] 技術(shù)方案1的發(fā)明為一種數(shù)字筆，其特征在于：所述數(shù)字筆短于100mm。使數(shù)字筆 不受虎口的限制，增加了自由度。
[0009] 技術(shù)方案2的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1所述的數(shù)字筆，其特征在于：所述數(shù)字筆的上 端配置壓力傳感器；使用時所述上端壓力傳感器的伸出部分與手掌面或者手指內(nèi)側(cè)接觸產(chǎn) 生壓力。將壓力傳感器配置在筆的頂端，使得數(shù)字筆可以在懸空的狀態(tài)下產(chǎn)生壓感輸入，相 比將壓力傳感器配置在筆的側(cè)面更符合人體工學(xué)。
[0010] 技術(shù)方案3的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2所述的數(shù)字筆，其特征在于：所述數(shù)字筆的 上端開始向下端方向越來越細(xì)。防止上端操作時滑動。
[0011] 技術(shù)方案3的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2所述的數(shù)字筆，其特征在于：所述數(shù)字筆的上 端伸出部呈球冠狀。減小對手的接觸面的壓強(qiáng)。
[0012] 技術(shù)方案5的發(fā)明為一種噴筆仿真方法，使用根據(jù)技術(shù)方案2所述的數(shù)字筆，包括 步驟：檢測數(shù)字筆上端壓力傳感器受到的壓力；根據(jù)所述壓力計(jì)算墨水的噴出量。
[0013] 技術(shù)方案6的發(fā)明為一種噴筆仿真方法，使用根據(jù)技術(shù)方案2所述的數(shù)字筆，包括 步驟：檢測數(shù)字筆高度。
[0014] 技術(shù)方案7的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案6所述的噴筆仿真方法，包括步驟：根據(jù)所述數(shù) 字筆高度計(jì)算噴灑范圍大小。
[0015] 技術(shù)方案8的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案6所述的噴筆仿真方法，包括步驟：檢測數(shù)字筆 傾斜角度。
[0016] 技術(shù)方案9的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案8所述的噴筆仿真方法，包括步驟：根據(jù)所述數(shù) 字筆傾斜角度計(jì)算噴灑范圍、形狀。
[0017] 技術(shù)方案10的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案6、技術(shù)方案7、技術(shù)方案8、技術(shù)方案9所述的 噴筆仿真方法，其特征在于包括步驟：多個分割虛擬噴嘴的筆跡疊加。
[0018] 透過上面的技術(shù)方案，可以看到本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。特別是一體機(jī)數(shù) 位板中，與真實(shí)的鉛筆頭、蠟筆、噴筆相比仿真效果逼真；符合人體工學(xué)。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0019] 圖1本發(fā)明使用時放在手中的位置
[0020] 圖2本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)外形圖
[0021] 圖3本發(fā)明的實(shí)施例上端結(jié)構(gòu)圖
[0022] 圖4本發(fā)明的實(shí)施例下端結(jié)構(gòu)圖
[0023] 圖5本發(fā)明的上端配置力-電感傳感器電路的原理圖
[0024] 圖6本發(fā)明的上端配置力-電阻傳感器電路的原理圖
[0025] 圖7不同高度、傾斜度下的噴灑范圍示意圖
[0026] 圖8本發(fā)明的軟件控制流程圖 圖9本發(fā)明的虛擬噴嘴排列示意圖
[0027] 圖中標(biāo)號列表
[0028] 1 :數(shù)字筆
[0029] 11 :數(shù)字筆上端壓力傳感器
[0030] 111 :上端壓力傳感器的伸出部
[0031] 12 :數(shù)字筆下端壓力傳感器
[0032] 13 :數(shù)字筆桿最細(xì)處
[0033] 2 :手
[0034] 21:虎口
[0035] 22 :手指
[0036] 23 :手掌面
[0037] 3 :預(yù)設(shè)噴嘴
[0038] 31 :虛擬噴嘴
[0039] C1、C3:電容
[0040] C2 :力-電容傳感器
[0041] L1:電感線圈
[0042] L2 :力-電感傳感器
[0043] R1 :損耗等效電阻
[0044] R2:力-電阻傳感器
[0045] S1 :開關(guān)
[0046] dl、d2、d3 :噴射范圍
[0047] A:噴射角輪廓線

【具體實(shí)施方式】：
[0048] 下面使用本發(fā)明的實(shí)施例說明系統(tǒng)原理、實(shí)現(xiàn)方法。
[0049] 如圖1所示是本發(fā)明使用時放在手中的位置示意圖，數(shù)字筆的兩端配置壓力傳感 器，一個在筆的下端，一個在筆的上端，使用時筆的上端傳感器不接觸手，筆尖接近數(shù)位板、 數(shù)位屏?xí)r，則形成了鉛筆頭、蠟筆、粉筆的仿真狀態(tài)（當(dāng)然在這個狀態(tài)也可以仿真鋼筆等其 他現(xiàn)有筆的形式）由于筆桿設(shè)計(jì)的比較短，筆桿長度小于1〇〇_，所以使用狀態(tài)與實(shí)際的筆 的使用狀態(tài)基本相同，下端配置可以識別側(cè)向壓力的傳感器，筆尖碰觸到數(shù)位板、數(shù)位屏?xí)r 可以繪制線條；當(dāng)筆遠(yuǎn)離數(shù)位板、數(shù)位屏一定距離時進(jìn)入懸空筆仿真狀態(tài)，前面的手指捏住 數(shù)字筆向掌心方向運(yùn)動時，上端的壓力傳感器受到掌面或者手指內(nèi)側(cè)的擠壓，則根據(jù)當(dāng)前 的位置、高度、傾斜、壓力產(chǎn)生筆跡，顯示屏上顯示對應(yīng)的圖形，懸空筆仿真狀態(tài)可以仿真噴 筆、橡皮等，仿真橡皮時與現(xiàn)有的反轉(zhuǎn)使用相比更快捷，即便是反轉(zhuǎn)使用也比現(xiàn)有系統(tǒng)更靈 活，噴筆仿真較現(xiàn)有系統(tǒng)性能提升是顯而易見的主要有小巧、快捷方便、靈活、生動、真實(shí)感 強(qiáng)等。
[0050] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)外形圖，筆桿設(shè)計(jì)成兩頭粗中間細(xì)的結(jié)構(gòu)，特別地，從 筆的上端向下越來越細(xì)，這樣可以在不增加手指握力的情況下增加軸向壓力，使用時手感 好；上端壓力傳感器的伸出部分配置成球冠狀，減小對手的接觸面的壓強(qiáng)，使用時手感好； 如圖3所示本發(fā)明的實(shí)施例上端結(jié)構(gòu)圖，上端壓力傳感器的伸出端，是可拆卸結(jié)構(gòu)，用戶可 以選擇配置不同長度的伸出部以便適應(yīng)不同長度的手指，調(diào)節(jié)手感；如圖4所示本發(fā)明的 實(shí)施例下端結(jié)構(gòu)圖是可檢測側(cè)向壓力的壓力傳感器，下端伸出項(xiàng)配置成可拆卸，其中一種 伸出項(xiàng)如圖所示較粗，增加可操作角度。
[0051] 如圖5是本發(fā)明的上端配置壓力-電感傳感器電路原理圖，L1與C1形成諧振電 路，L2是壓力-電感傳感器配置在筆上端，C2是壓力-電容傳感器配置在筆下端，S1是開 關(guān)連接有C3配置在筆的側(cè)面，L1接收來自位置檢測電路的電磁感應(yīng)信號，并產(chǎn)生回波，檢 測電路根據(jù)不同天線上回波的大小判斷筆的空間位置、姿態(tài)、諧振頻率。
[0052] 如圖6是本發(fā)明的上端配置力-電阻傳感器電路原理圖，L1與C1形成諧振電路， R2是壓力-電阻傳感器配置在筆上端，C2是壓力-電容傳感器配置在筆下端，S1是開關(guān)連 接有C3配置在筆的側(cè)面，L1接收來自位置檢測電路的電磁感應(yīng)信號，并產(chǎn)生回波，檢測電 路根據(jù)不同天線上回波的大小判斷筆的空間位置、姿態(tài)、諧振頻率、諧振電路的Q值。
[0053] 圖7是不同高度、傾斜度下的噴灑范圍示意圖，如圖7所示的是噴嘴是圓形的情 況的不同高度、傾斜度的噴灑范圍示意圖，dl是筆在堅(jiān)直狀態(tài)下噴灑范圍為圓形，并且筆的 高度越高則噴灑范圍越大、噴灑濃度越低，d2是筆在傾斜狀態(tài)下的噴灑范圍，形成近似橢圓 形，并且筆的高度越高則噴灑范圍越大、噴灑濃度越低，形成d3噴灑范圍的筆的傾斜度等 于d2情況下筆的傾斜度，形成d3噴灑范圍的筆的高度大于d2情況下筆的高度；整個噴灑 范圍計(jì)算方法可以描述為，將噴筆看成手電筒、圓形噴嘴是透光開孔、點(diǎn)光源在筆中發(fā)光、 壓力傳感器控制點(diǎn)光源的亮度、噴灑范圍是光源照射到的部分，噴灑濃度的分布對用光照 強(qiáng)度的分布，稱此方法之為手電筒法。噴灑的濃度可以配置成受上端壓力傳感器的壓力控 制調(diào)節(jié)，可以是線性比例也可以是其他對應(yīng)關(guān)系。并且上述手電筒法的輸入?yún)?shù)可有選擇 的組合，比如使用高度、傾斜、壓力的其中一個參數(shù)，其他參數(shù)預(yù)設(shè)，或者使用其中的兩兩組 合，或者三個都使用。噴灑可以是均勻噴灑，也可以是宏觀上服從上訴手電筒法濃度分布的 噴灑點(diǎn)。
[0054] 噴灑范圍的計(jì)算方法步驟如圖8所示首先指定噴嘴的形狀、大小，指定噴射角度 輪廓線（A)，接下來檢測噴筆的高度、傾斜角度，根據(jù)噴筆的高度不同確定是否是懸空仿真 狀態(tài)；當(dāng)筆的高度小于設(shè)定閾值時為接觸仿真狀態(tài)，當(dāng)筆的高度大于設(shè)定閾值時為懸空仿 真狀態(tài)，在接觸仿真狀態(tài)下是以下端傳感器的壓力、筆的平面位置、筆的傾斜角為輸入變量 計(jì)算筆跡，在懸空仿真狀態(tài)，上端壓力傳感器的壓力、筆的空間位置、筆的傾斜角為輸入變 量計(jì)算筆跡，當(dāng)壓力傳感器沒有檢測到按壓時則沒有操作。接觸狀態(tài)下的筆跡計(jì)算是現(xiàn)有 技術(shù)，下面說明懸空狀態(tài)下筆跡的計(jì)算方法，由于噴嘴的形狀不只有圓形，首先如圖9將噴 嘴形狀分割成小的圓形虛擬噴嘴，根據(jù)預(yù)設(shè)的噴灑角度、計(jì)算得出的小圓形噴灑高度、傾斜 角使用手電筒法計(jì)算噴灑范圍、噴灑濃度，根據(jù)上端的壓力傳感器的壓力修正噴灑濃度，將 所有小圓形計(jì)算的筆跡在有效范圍內(nèi)疊加則得到噴筆的當(dāng)前噴灑范圍。
[0055] 本發(fā)明的可替換配置實(shí)施例有，筆中設(shè)置電源、振蕩電路主動發(fā)射電磁感應(yīng)信號； 上端力傳感器和下端力傳感器配置成現(xiàn)有的力傳感器的任意組合；使用其他方式切換接觸 仿真、懸空仿真狀態(tài)，比如筆上按鍵；如果計(jì)算單元的計(jì)算速度允許，可以將使用手電筒法 計(jì)算噴灑范圍的方法中的點(diǎn)光源替換成指定形狀的光源（比如圓形）；虛擬噴嘴可配置成 其他任意形狀的噴嘴比如方形、正六邊形等；筆桿外部配置硅膠皮套增加手感、增加摩擦 力；噴射角受上端壓力控制，壓力越大噴射角越大；使用其他與電磁感應(yīng)式筆位置傳感器 原理不相同的可以檢測高度、傾斜、壓力等參數(shù)的數(shù)位板系統(tǒng)。
[0056] 注：說明書記載的【具體實(shí)施方式】，是優(yōu)選的實(shí)施方案，其可以整體上說明發(fā)明的目 的、手段和效果，并不是發(fā)明實(shí)例窮舉。
【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)字筆，其特征在于： 所述數(shù)字筆短于100mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，其特征在于： 所述數(shù)字筆的上端配置壓力傳感器； 使用時所述上端壓力傳感器的伸出部分與手掌面或者手指內(nèi)側(cè)接觸產(chǎn)生壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字筆，其特征在于： 所述數(shù)字筆的上端開始向下端方向越來越細(xì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字筆，其特征在于： 所述數(shù)字筆的上端伸出部呈球冠狀。
5. -種噴筆仿真方法，使用根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字筆，包括步驟： 檢測數(shù)字筆上端壓力傳感器受到的壓力； 根據(jù)所述壓力計(jì)算墨水的噴出量。
6. -種噴筆仿真方法，使用根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字筆，包括步驟： 檢測數(shù)字筆高度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴筆仿真方法，包括步驟： 根據(jù)所述數(shù)字筆高度計(jì)算噴灑范圍大小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴筆仿真方法，包括步驟： 檢測數(shù)字筆傾斜角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴筆仿真方法，包括步驟： 根據(jù)所述數(shù)字筆傾斜角度計(jì)算噴灑范圍、形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6、權(quán)利要求7、權(quán)利要求8、權(quán)利要求9所述的噴筆仿真方法，其特征 在于包括步驟： 多個分割虛擬噴嘴的筆跡疊加。
【文檔編號】G06F3/0354GK104142737SQ201310184888
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】崔偉 申請人:崔偉