[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
[0028] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030] 此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0031] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0033] 请参照图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种书写装置100的结构示意图，所述书写装置100包括工作台110、书写笔运动机构120以及卷筒机构130，所述书写笔运动机构120与所述工作台110连接，所述书写笔运动机构120上设置有用于固定书写笔20的书写笔夹持机构121，所述卷筒机构130与所述工作台110固定连接，所述卷筒机构130用于承载书写纸10，所述卷筒机构130包括进料卷筒131、进料导纸辊132、出料导纸辊133和出料卷筒134，所述书写纸10挂载在所述进料卷筒131上，穿过所述进料导纸辊132并由所述出料导纸辊133和所述出料卷筒134导出，在所述书写装置100处于工作状态时，在所述书写笔运动机构120的运动下带动所述书写笔夹持机构121运动，以使所述书写笔20在所述书写纸10上进行书写。
[0034] 具体地，工作台110用于承载卷筒机构130，即卷筒机构130设置在工作台110上，工作台110两边可用支撑架进行支撑。书写装置100上可设置有开关按钮，用于启动该书写装置100，例如，启动开关按钮开启该书写装置100后，使得该书写装置100处于工作状态，书写笔运动机构120和卷筒机构130可以采用步进电机进行控制从而实现运动。
[0035] 卷筒机构130设置在工作台110上，用于承载书写纸10，在卷筒机构130的工作中带动书写纸10进行移动，书写笔运动机构120可设置在工作台110的上方，与工作台110之间可通过一支架进行滑动连接，书写笔运动机构120上设置的书写笔夹持机构121用于固定书写笔20，书写笔运动机构120可相对于工作台110进行移动。例如，在用户需要进行书写时，可开启该书写装置100，通过自定义的书写模式，例如预先定义的汉字及书法，控制书写笔运动机构120进行运动，并带动书写笔夹持机构121运动，从而使得书写笔20也跟着运动，按照自定义的书写模式使得书写笔20在所述书写纸10上进行书写。
[0036] 在书写装置100进行书写时，将书写纸10放置于卷筒机构130的进料卷筒131上，然后在书写装置100处于工作状态时，卷筒机构130进行运动，将书写纸10传送至书写位置，然后书写笔20根据预先设定的运动轨迹(即书写模式)进行运动，带动书写笔20在书写纸10上完成书写。
[0037] 其中，常用的汉子信息等可以预先集成在书写装置100中，用于可在书写装置100上进行自动设置书写模式，例如，书写纸10的长度、字页边距、书写字数、分布情况、书写字体的大小及种类等信息，在开启书写装置100后，选择相应的书写模式，然后使得书写笔运动机构120带动书写笔夹持机构121运动，从而使得书写笔20完成书写操作，以模拟并带动人工书写。
[0038] 特别地，对于春联来说，目前大多春联都采用印刷，手写的春联因为其字体具体灵气深受大家的喜爱，但是现在目前越来越少的人采用手写春联，不是所有人都能写出一手好字，且书法无法速成，练习书法不仅耗费大量的时间，且没有较好的指导老师的情况下学习质量和效果大打折扣，无法书写出与书法大家形神相似的字体春联，所以，采用上述的书写装置100进行春联的书写，并且可以设定多种书写模式，即采用多种书法，可以使得用户无需学习书法，只需在书写装置100上进行操作后即可写出与书法大家形神相似的春联字体，达到较好的视觉效果。
[0039] 其中，如图2所示，整个卷筒机构130固定在工作台110上，书写纸10采用卷状成品纸，挂载在卷筒机构130的进料卷筒131上，穿过进料导纸辊132在工作台110上的书写区台拉紧，再由出料导纸辊133和出料卷筒134导出，进而在书写时，卷筒机构130可带动书写纸10移动，在使得书写纸10到达合适的书写区域时停止移动，然后完成书写。
[0040] 作为一种实施方式，请参照图3和图4，所述书写笔运动机构120包括X轴运动机构122和Y轴运动机构123，所述X轴运动机构122与所述工作台110垂直连接且设置在所述工作台110的两端，所述Y轴运动机构123与所述X轴运动机构122连接且与所述工作台110平行设置，所述Y轴运动机构123上设有所述书写笔夹持机构121，所述书写笔夹持机构121与所述Y轴运动机构123滑动连接。
[0041] 具体地，Y轴运动机构123上设置有Y轴导轨1231，X轴运动机构122设置有X轴导轨1221及X轴框架1222，所述X轴框架1222与所述X轴导轨1221滑动连接，Y轴导轨1231与X轴框架1222滑动连接，书写笔夹持机构121可沿Y轴导轨1231滑动，为了实现书写笔夹持机构121的高度可调，Y轴运动机构123可沿X轴框架1222滑动，也就是如图3所示，Y轴导轨1231可沿X轴框架1222上下滑动，书写笔夹持机构121沿Y轴导轨1231滑动，X轴框架1222可沿X轴导轨
1221滑动，即书写笔夹持机构121可以相对于工作台110进行上下左右前后滑动，即沿XYZ方向滑动，从而带动书写笔20运动，以在书写纸10上可以书写出各种不同书法的汉字。
[0042] 当然，Y轴运动机构123可由Y轴电机进行驱动，X轴运动机构122可由X轴电机进行驱动，卷筒机构130的驱动电机、Y轴电机以及X轴电机均可由一控制模块进行控制，以驱动电机工作，该控制模块可设置在书写装置100上，也可设置在书写装置100外。
[0043] X轴运动机构122包括一支撑架140，该支撑架140与所述X轴导轨1221固定连接，X轴导轨1221可通过该支撑架140进行支撑固定，支撑架140用于支撑所述书写笔运动机构120，支撑架140可设置于地面，用于支撑整个书写笔运动机构120，X轴框架1222与Y轴导轨
1231设置为相互垂直，从而在电机的驱动下，可以进行滑动。
[0044] X轴运动机构122采用X轴电机进行驱动，Y轴运动机构123采用Y轴电机进行驱动，X轴电机以及Y轴电机均可以采用80ST-M02430交流伺服电机，并配套有相应的电机驱动器与控制模块连接，可以实现长宽750×1025mm平面运动，精度可达0.01mm，重复定位精度可达±0.05mm，能够实现低速平稳、准确的运动控制，可实现书写笔20在工作台110上的平面运动，从而实现在书写纸10上的不同位置写字的模拟。
[0045] 卷筒机构130可采用步进电机进行驱动，配备最高512细分数的细分驱动器，可实现秒级的转角精度控制。此外，出料卷筒134配置总线型14位差分位置编码器，可实现高精度转角反馈。
[0046] 书写笔运动机构120可采用丝杠步进电机，同时配备最高512细分驱动器，可以实现长宽200mm的上下运动，精度可达0.01mm。
[0047] 作为一种实施方式，为了便于书写纸10更好的贴附于工作台110上的书写区域，在工作台110上的书写区域设置的书写台上内嵌有电极吸附阵列，电极吸附阵列采用“筛型”电极，可用于实现书写纸10的均匀吸附。另外，电极吸附阵列可通过一高压产生电路进行控制，高压产生电路用于将正常输出的+5V电源变换为±12V电源，进而再升压为±3000V电源，以供电极吸附阵列使用。
[0048] 电极吸附阵列可采用柔性PCB印刷工艺，将电极形状转印在柔性的PI(聚酰亚胺)薄膜上从而形成电极阵列，每个电极可独立控制上电或掉电。
[0049] 另外，所述书写笔夹持机构121上设有书写笔夹持件1211，用于固定所述书写笔20。
[0050] 书写笔夹持机构121上还设有定位装置1212，所述定位装置1212用于检测所述书写纸10在所述工作台110上的位置。
[0051] 作为一种实施方式，定位装置1212为互补金属氧化物半导体CMOS视频传感器，即采用高分辨率高像素的面阵CMOS相机，其可以检测书写纸10在移动过程中是否发生倾斜，以及实现书写过程中的视频监控。例如，若在发现书写纸10发生倾斜时，可进行调整，使得书写纸10处于合适书写位置，避免由于位置发生倾斜造成书写效果不理想的情况。
[0052] 作为一种实施方式，所述X轴运动机构122上设有切纸刀1213以及用于固定所述切纸刀1213的切纸刀运动机构1214，切纸刀运动机构1214可以沿Y轴方向上下运动，从而完成切割动作，在书写完成后，再进行切割，即可将书写完成的书写纸10切割下来。
[0053] 具体地，切纸刀运动机构1214包括一横向滑轨、竖向滑轨以及切纸刀固定件，所述横向滑轨与所述竖向滑轨垂直滑动连接，横向滑轨可在竖向滑轨上上下滑动，竖向滑轨与X轴导轨1221垂直滑动连接，竖向滑轨可在X轴导轨1221上滑动，切纸刀固定件用于固定切纸刀1213，可与切纸刀1213可拆卸连接，切纸刀固定件与横向滑轨滑动连接，即切纸刀固定件可在横向滑轨上滑动。
[0054] 所述切纸刀运动机构1214需要实现三个自由度的运动，即Y轴方向移动，Z轴方向上下运动和绕Z轴的转动，其中Y轴和Z方向上采用丝杠步进电机，绕Z轴转动也采用步进电机，所有电机均配置最高512细分的细分驱动器，从而实现X轴、Y轴以及Z轴运动的准确控制，完成切割动作。
[0055] 作为一种实施方式，所述工作台110还设置有工作台转台150，所述工作台转台150用于调整所述工作台110的位置，工作台110用于为整个书写装置100的书写、传送和切割提供支撑，整个卷筒机构130固定在工作台110上，工作台110下方设置有工作台转台150，在工作台转台150的带动下，整个工作台110连带两侧的卷筒机构130可进行±25°的旋转运动，以满足在书写纸10发生倾斜时，可通过工作台转台150进行旋转校正。
[0056] 所述工作台转台150采用步进电机进行驱动，采用涡轮蜗杆传动，通过精密轴系设计，驱动采用最高512细分驱动器，可实现秒级转动角度精度。
[0057] 请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种书写装置控制系统300的结构框图，该书写装置控制系统300包括控制终端200以及上述的书写装置100，控制终端200可与书写装置100通信连接。
[0058] 控制终端200可以采用独立的电子设备实现，例如PC机，也可以采用嵌入式的方式实现，例如，单片机，控制设备具有人机交互界面，方便用户对书写装置100进行控制以及管理。
[0059] 例如，常用汉字的书写信息已经集成在控制终端200软件中，操作人员通过控制终端200设置书写纸10的长度、字页边距、书写字数及分布情况、书写字体的大小及种类等信息后，操作人员在控制终端200输入控制指令，即控制书写装置100开始运行，书写装置100实时调用控制终端200汉字信息库的汉字信息，并通过驱动X轴运动机构122和Y轴运动机构123以及书写笔运动机构120，按照设定完成所需书写内容的书写操作，以模拟并替代人工书写，同时，在书写完成，控制切纸刀运动机构1214进行切割。如果书写纸10存在偏斜时，书写装置100通过定位装置1212采集书写纸10图像，进而采取边缘检测、直线检测等算法计算出倾斜的角度，最后进行偏转运动，直到书写纸10与书写装置100中的X轴导轨1221平行。
[0060] 书写装置100上可设置有控制模块，用于实时接收来自控制终端200的命令数据，从而实现各种字体的模拟书写。写作过程，搭配实时视频输出，控制终端200还可设置书写速度、书写间隔跳转速度等信息。整个书写纸10采用卷装，挂载在进料卷筒131上，另外一头经过进料导纸辊132后铺在工作台110上设置的书写台上，控制终端200控制书写台上的吸附电极可以紧紧地吸附书写纸10，并通过卷筒机构130的运动实现书写纸10的传动。待书写完成后，由定位装置1212识别出待切割处所对应的书写纸10位置以计算切割点的物理坐标，从而驱动X轴运动机构122、Y轴运动机构123以及切纸刀运动机构1214实现书写纸10的完整切割。整个系统只需要在控制终端200进行相关设置后，即可完成自动书写与自动切割，从而实现书写的自动化。
[0061] 书写装置100进行书写的具体过程如下：
[0062] 第一步：设置及准备工作。
[0063] (1)操作人员在控制终端200上输入工作台110书写区书写纸10尺寸(长、宽)及书写内容(内容相同或者具有周期相同性)。此时书写装置100会自动匹配书写纸10，生成书写纸10页边距、书写字体、书写字号、书写字体间间隔等内容，操作人员可直接使用生成信息，也可另行设置。
[0064] (2)在控制终端200设置书写速度、书写笔20空闲时的跳转速度、蘸取墨水的时间间隔、蘸取墨水的时间等信息，也可默认系统初始设定值。
[0065] (3)对进料卷筒131进行装料。由操作人员将成书写纸10安装在进料卷筒131上，将空白的书写纸10绕过进料导纸辊132，经过工作台110拉直后，缠绕出料导纸辊133，再经由出料卷筒134拉紧，使得书写纸10平铺在工作台110上。设置一次卷动的距离(工作台110书写纸10的长度尺寸)，并由人工操作试卷料，同时调试好预紧力，防止书写纸10扯断等现象存在。设置完成之后，对出料卷筒134的旋转编码器进行归零。
[0066] (4)复位X轴运动机构122和Y轴运动机构123，调整定位装置1212的镜头焦距，设置曝光参数等相关参数，从而使采集的图像中书写纸10边缘清晰可见。
[0067] (5)在控制终端200上设置一幅需书写内容的字体，从而为书写纸10切割提供数据；同时操作使切纸刀1213下移到切割位，观察刀头是否与切割区台面贴合。
[0068] 第二步：卷筒机构130卷动一次，从而完成当前书写区域的一次传送。
[0069] 切断吸附电源，释放吸附电极对春联书写纸10的吸附，同时，驱动卷筒机构130对书写纸10进行一次传送，控制终端200接收来自出料卷筒134选择编码器的数据，以进行传送距离的精确卷动，待将空白书写纸10传送至书写区域后，则进行第三步。
[0070] 第三步：向电极吸附阵列加电，吸附固定书写纸10。
[0071] 启动吸附电极高压产生电路，产生正负3000V高压，则此时，系统进行自动工作状态。吸附电极阵列在进行加压后，产生吸附力，从而吸附书写纸10。筛型静电吸附电极分布示意图如图6所示，其设计单面PCB电路板，其上绘制成有两种图案(工厂沉铜工艺)，田字格图案接正电源，斜线格图案接负电源，当通上电源时，在工作台110平面上建立起静电场，当其上方的书写纸10(不导电)敷设时，由于静电感应原理，书写纸10上感生出极性相反的电荷，从而在书写纸10和电极之间建立起静电场，产生静电吸附现象。
[0072] 第四步：书写纸10自动倾斜检测并根据情况调整工作台110。
[0073] 控制终端200自动调取定位装置1212图像，针对该图像进行预滤波、边缘检测和直线检测算法后，检测出书写纸10边缘直线，并计算出该直线相对于定位装置1212视场Y轴(即本发明的装置框架X轴)的夹角β。如图7所示，若|β|≤0.5°，则认为书写纸10不存在偏斜；否则，启动转台电机，进行反向的角度调整，直至书写纸10边缘直线与定位装置1212视场Y轴近乎平行，且满足夹角要求，则可进行下一步。
[0074] 第五步：驱动X轴运动机构122和Y轴运动机构123，以及书写笔运动机构120运动，完成书写模拟操作。
[0075] 控制终端200实时调取所需书写汉字的信息，并通过XY轴与Z轴运动机构相互配合，实现在书写纸10平面上的汉字书写，Z轴运动在一定程度上代表了书写力信息，在控制终端200的自动控制下，所需汉字得到了逐个的书写，直至完成。
[0076] 同时，系统会自动预判出料卷筒134传送出的书写纸10是否完整，如果不是，则继续转第二步运行，否则进入第六步运行。
[0077] 第六步：驱动切纸刀运动机构1214运动，完成书写纸10的切割。
[0078] 系统首先对切纸刀1213进行复位，驱动切纸刀运动机构1214，并取第四步中的书写纸10倾斜角β，依靠该数据旋转切纸刀1213头，驱动Z轴运动机构下移刀头，并驱动Y轴移动机构进行一次切割。
[0079] 第七步：卸料、重新上料并返回。
[0080] 预判整卷书写纸10书写是否完成，如果完成，则待所有汉字书写完成之后，自动切断静电吸附电极电源，并复位设备，取下进料导纸辊132、书写台面以及出料导纸辊133上的书写纸10。同时，如果需要继续书写，则重新上料返回至第一步开始执行。
[0081] 综上所述，本发明实施例提供一种书写装置100及控制系统，所述书写装置100包括工作台110、书写笔运动机构120以及卷筒机构130，所述书写笔运动机构120与所述工作台110连接，所述书写笔运动机构120上设置有用于固定书写笔20的书写笔夹持机构121，所述卷筒机构130与所述工作台110固定连接，所述卷筒机构130用于承载书写纸10，所述卷筒机构130包括进料卷筒131、进料导纸辊132、出料导纸辊133和出料卷筒134，所述书写纸10挂载在所述进料卷筒131上，穿过所述进料导纸辊132并由所述出料导纸辊133和所述出料卷筒134导出，在所述书写装置100处于工作状态时，在所述书写笔运动机构120的运动下带动所述书写笔夹持机构121运动，以使所述书写笔20在所述书写纸10上进行书写，该书写装置100可模仿人工进行书写，用户无需学习书法，即可在书写装置100上进行操作，自动进行书写，写出与书法大家形似的字体，从而实现书写的自动化及智能化。
[0082] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
