[发明专利]一种可定位的红外书画笔及其定位方法

摘要

本发明公开了一种可定位的红外书画笔及其定位方法，画笔包括笔身(10)、容置在笔身(10)内部的红外光源组件(30)、设置在笔身(10)一端且用于将红外光源组件(30)发出的红外光传导出笔身(10)的笔头(20)，笔身(10)靠近笔头(20)一端设置有用于出射红外光的多个红外光出射机构(70)以定位红外书画笔的空间位置，多个红外光出射机构(70)沿笔身(10)周向外壁均匀布设，且每个红外光出射机构(70)出射的红外光的在朝向笔头(20)一侧的方向与笔身(10)的轴线的夹角均相同，且该夹角为锐角，因此根据其投影到书画板上的投射点，可定位红外书画笔的空间位置，进而判断画笔的倾斜度和笔头尖端离书画板的距离，有效地模拟起笔和收笔。

主权项

一种可定位的红外书画笔，包括笔身(10)、容置在所述笔身(10)内部的用于发出红外光的红外光源组件(30)、设置在笔身(10)一端且用于将所述红外光源组件(30)发出的红外光传导出所述笔身(10)的笔头(20)，其特征在于，所述笔身(10)靠近所述笔头(20)一端设置有用于出射红外光的多个红外光出射机构(70)以定位所述红外书画笔的空间位置，该多个红外光出射机构(70)沿所述笔身(10)周向外壁均匀布设，且每个红外光出射机构(70)出射的红外光的在朝向所述笔头(20)一侧的方向与所述笔身(10)的轴线的夹角均相同，且该夹角为锐角；所述红外书画笔可通过以下步骤S1‑S3确定所述多个红外光出射机构(70)出射的红外光的反向延长线的交点O到该交点O在书画板上的理论投射点O1之间的距离OO1，以及确定该交点O与理论投射点O1确定的线段OO1在竖直平面内的倾斜角度α：S1：识别出所述多个红外光出射机构(70)出射的红外光在书画板上的一组投射点，根据识别出的该一组投射点拟合一个椭圆；如果椭圆的长轴AB和短轴的长度差小于阈值，则执行步骤S2，否执行转步骤S3，其中，长轴AB的长度值记为AB，红外光出射机构(70)出射的红外光与所述笔身(10)轴线之间的所述夹角的角度值记为θ；S2：判定所述倾斜角度α为0，所述距离OO1等于(AB/2)*cotθ；S3：计算所述笔头(20)在书画板上的投射区域的重心坐标，并将该重心坐标进行校正以使其位于所述长轴AB上，并将校正后的重心坐标确定为所述理论投射点O1的坐标；确定离长轴AB的投射点汇聚端B最近的两个投射点C和D，并对投射点C和D进行校正以使校正后的投射点C和D构成的线段CD垂直于长轴AB，并以所述线段CD作为红外光投射的正棱锥与线段OO1垂直的截面正多边形的一个边；根据所述夹角的角度值θ、线段CD的长度、以及理论投射点O1的坐标，计算倾斜角度α和所述距离OO1；其中，所述步骤S3中对所述一组投射点进行校正以使校正后的投射点C和D构成的线段CD垂直于长轴AB包括：保持理论投射点O1与投射点C和D构成的∠CO1D的角度值不变，将投射点C和D在椭圆上进行移动，直至长轴AB成为∠CO1D的角平分线；所述步骤S3中计算倾斜角度α和所述距离OO1根据以下公式进行计算：α＝90°‑arcsin(PE/EO1)OO1＝PE*(cotω+cot(arctan(tanθ*cos(180°/n))))其中，PE为所述截面正多边形的中心与边之间的距离，EO1为校正后的线段CD与长轴AB之间的交点到所述理论投射点O1之间的距离，n是红外光出射机构(70)的个数。