物品种类识别装置及方法与流程

1.本发明涉及磁传感器的应用领域，具体涉及一种物品种类识别装置及方法。


背景技术：

2.电子棋盘兼具线下实体棋盘与线上app棋盘的优势，既能给用户以实体棋盘的体验，又能应用app中的各类智能玩法，广泛应用于远程教学、单人闯关等应用场合。
3.以象棋/国际象棋为例，常见的电子棋盘包括以下两种：一种方案在棋盘设置霍尔传感器，在棋子设置永磁体，采用霍尔传感器感知永磁体的方式来感知落棋位是否具有棋子，并通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子的类型，相关的公开专利文献如cn101721804b、cn201889059u、cn205042085u、cn205730273u、cn105709409a。
4.另一种方案额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型，例如cn102872586b采用光编码识别棋子类型，cn111617462a/cn202983151u采用射频技术识别棋子类型，cn2523473y采用反光识别棋子类型，cn110478887a采用磁编码阵列的方式识别棋子类型。
5.此外，公开号为cn106730401a的中国发明专利申请公开了一种快速识别手具治疗头类别的手具装置及抗干扰识别方法，该方案采用编码器感应永磁体安装角度的方式来识别手具治疗头的类别。
6.另外，公开号为cn106405454a的中国发明专利申请公开了一种磁角度传感系统，该方案通过磁角度传感器感知磁体的磁场来检测磁体的角位置，并且该方案的图1与图4示分别出了磁角度传感器与磁体的两种不同的相对位置关系。
7.对于通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子类型的方案，该方案的往往只适用于棋子初始位置确定的情况，这一方面对用户使用电子棋盘作出了较大限制，导致用户不能自主摆放残局，另一方面该方案也不适用于棋子初始位置不确定的棋类。
8.对于额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型的方案，该类方案需要采用几倍于落棋位数量的传感器，传感器数量较多，导致电子棋盘的成本较高，且结构较为复杂；例如采用射频识别的方案往往还需要设置磁传感器感知棋子是否位于落棋位，每个落棋位下既需要设置射频识别模块又需要设置磁传感器，该类电子棋盘采用的传感器/识别模块数量较多，导致电子棋盘的成本较高，结构较为复杂。
9.对于采用编码器感应永磁体安装角度的方式来识别手具治疗头类别的方案，该方案的手具治疗头与手具柄在配合时互相固定，且手具治疗头与手具柄的相对位置确定，在手具治疗头相对手具柄转动一定角度后，手具治疗头与手具柄便不能完成安装，也不能实现对手具治疗头的类别识别，该方案的手具柄与手具治疗头之间必须有严格的限定位结构。因而在互相配合的两个实体（例如手具柄和治疗头，或者例如后述的基体与物品）可以相对转动时，由于转动会导致永磁体的安装角度发生变化，因而cn106730401a公开的方案不能通过“其中一个实体上的磁编码器识别另一个实体上的永磁体的安装角度”的方式来
识别另一个实体的类别/种类，该方案的适用范围较窄。


技术实现要素：

10.本发明的目的之一是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种能识别物品种类且传感器用量较少、结构简单、物品与识别位配合操作简便的物品种类识别装置。
11.本发明提供的物品种类识别装置包括基体和物品，基体具有至少一个识别位，物品可分离地配合于识别位，每个识别位至多同时与一个物品配合；物品具有永磁体，基体在识别位对应的位置设有能够用于检测磁场的方向的磁传感器，磁传感器与对应的识别位沿第一方向分布；永磁体产生的磁场在对应的磁传感器处的方向为第二方向；物品的种类数量为至少两种，对于同一识别位而言，任意两种物品在与该识别位配合时对应的第二方向与第一方向的夹角均具有差异。
12.由上可见，由于任意两种物品在与该识别位配合时对应的第二方向与第一方向的夹角均具有差异，因而一方面，本发明在识别位配合有物品时，能够根据磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的夹角来对应得出对应识别位处的物品的种类；另一方面，本发明对物品种类识别的识别准确度不会随着永磁体的磁性减弱而下降；再一方面，本发明的物品在配合于识别位时，不论物品相较于基体绕平行于第一方向且过磁传感器的轴线如何旋转，均不会对第一方向与第二方向的夹角产生过大影响，均不会影响对物品种类的正常识别，本发明对物品与基体的配合要求较低，有利于降低物品与基体的配合操作难度；此外，本发明的每个识别位仅需对应设置一个磁传感器就能实现对物品种类的识别，有利于简化物品种类识别装置的结构。
13.需要说明的是，本发明对于物品与识别位配合、物品配合于识别位的相关表述，除特别说明配合异常或配合处于异常状态的含义之外，均指物品与对应的识别位在能够通过对应的磁传感器来识别物品种类时的配合状态。
14.一个优选的方案是，永磁体的从南极至北极的方向为第三方向，任意两种物品在与该识别位配合时对应的第三方向与对应的第一方向的夹角均具有差异。
15.由上可见，通过各种物品对应的第三方向与第一方向的夹角的差异，使得各种物品对应的第二方向与第一方向的夹角产生差异，有利于设计制造环节把握第二方向与第一方向的夹角，有利于提升对第二方向与第一方向的夹角的可控性。
16.另一个优选的方案是，各种物品对应的永磁体的形状尺寸相同，对于同一识别位而言，任意两种物品在与该识别位配合时对应的永磁体至少在安装位置、姿态和数量中的一个方面具有差异。
17.由上可见，这样各物品使用的永磁体相同，更有利于批量化生产。
18.需要说明的是，在第一方向与第二方向均为矢量方向的方案中，南极和北极对调的两个永磁体也应认定为姿态不同；并且，在物品绕平行于第一方向且过磁传感器的轴线可旋转的方案中，能够旋转至同一位置的两个以上永磁体应认定为安装位置相同，能够旋转至同一姿态的两个以上永磁体应当认定为安装姿态相同。
19.再一个优选的方案是，物品还具有主体，主体具有插孔，永磁体插装于对应的插孔中。
20.由上可见，这样有利于简化物品的生产加工，降低物品的生产难度，提升永磁体的
安装准确性，便于物品的批量化生产。
21.又一个优选的方案是，每个识别位对应一个磁传感器，磁传感器包括磁传感芯片。
22.由上可见，每个识别位仅对应设置一个磁传感器就能实现对物品种类的识别，有利于简化物品种类识别装置的结构。
23.又一个优选的方案是，沿第一方向，磁传感器与对应的识别位的中心位置正对。
24.由上可见，在物品相较于基体绕平行于第一方向且过对应磁传感器的轴线旋转时，不仅不会影响对物品种类的正常识别，而且不会导致物品相对识别位的中心位置的发生位置变化。
25.磁传感器与对应的识别位的中心位置沿第一方向正对，即过识别位的中心位置且平行于第一方向的直线经过对应的磁传感器。
26.又一个优选的方案是，物品沿第一方向可分离地配合于对应的识别位。
27.又一个优选的方案是，磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场矢量所在的直线方向，第一方向与第二方向的至少一个为直线方向；磁传感器能够检测其所在位置的磁场矢量方向，第一方向为矢量方向，第二方向为矢量方向。
28.又一个优选的方案是，物品相对基体可转动，物品的转动轴线过磁传感器，物品的转动轴线平行于第一方向。
29.又一个优选的方案是，物品种类识别装置为益智文具，物品为代表字母的活动块，或物品为代表数字/运算符的活动块。
30.由上可见，这样本发明在结合运算处理以及语音播报/数字显示后，可以用于小朋友学习算术/英语/拼音，这种方式相较于采用平板电脑等学习方式而言，既有利于增加小朋友对算术学习本身的乐趣，有利于小朋友快乐学习，又能够避免小朋友过早接触电脑/手机，避免小朋友沉迷于电脑/手机的虚拟世界中，有利于小朋友的健康成长。
31.又一个优选的方案是，物品种类识别装置为工具库，工具库包括工具和用于储放工具的储放架，基体为储放架，物品为工具。
32.由上可见，这样各个工具的放置位置可以随意打乱置于任意识别位上，而不必遵循工具与识别位的特定对应关系，只要各工具均对应置于识别位，就能快速找到目标工具的位置，本发明适用于现代制造业中，例如工具库位加工中心/数控机床的刀库，工具为不同种类/型号的刀具，这样换刀机构能够在刀库中快速找到目标刀具。
33.又一个优选的方案是，基体与物品的配合具有自动回位结构和/或限定位结构；自动回位结构用于使相对识别位偏置的物品向对应的识别位回位；限定位结构用于将物品限制在对应的识别位。
34.由上可见，这样能够从物理角度避免物品偏离对应识别位的中心位置距离过远，便于实现对物品种类的正常识别。
35.还一个优选的方案是，物品种类识别装置具有与识别位对应的状态提示单元，状态提示单元与对应的磁传感器通信连接。
36.由上可见，这样便于操作人员（例如后述的棋手）掌握物品与识别位是否处于配合状态，以及掌握物品是否处于偏离识别位的中心位置，以至于不能正常进行种类识别的状态。
37.进一步的方案是，基体具有工作面，识别位位于工作面，工作面的法线沿第一方
向，识别位由工作面上的可视定位标识标出。
38.更进一步的方案是，状态提示单元包括沿对应的识别位的外边缘延伸/分布的状态指示灯，状态指示灯构成对应的识别位的可视定位标识。
39.由上可见，这样状态指示灯既用于指示对应识别位是否配合有物品、是否具有配合异常的物品，又用于辅助操作人员将物品准确置于对应的识别位，有利于基体的结构简洁。
40.再进一步的方案是，物品种类识别装置为棋具，棋具的棋盘为基体，棋具的棋子为物品，棋盘的落棋位为识别位，工作面上具有网格线，落棋位的中心位于网格线的交叉位置，网格线围成多个方形区域，方形区域的中心具有状态指示灯。
41.由上可见，这样本实施例的象棋能够应用于残局练习，有利于扩大本实施例象棋的适用场合范围，便于用户自由使用本实施例的象棋；并且，由于状态指示灯位于方形区域的中心，因而同一个落棋位的外围对应有多个状态指示灯（例如四个），通过同一落棋位外围的四个状态指示灯共同点亮/闪烁，来指示该落棋位的状态；并且同一状态指示灯可以对应于多个（例如四个）落棋位，这使得状态指示灯的数量与落棋位的数量相当，而不用设置四倍于落棋位数量的状态指示灯，有利于结构简单。
42.本发明的目的之二是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种应用于前述物品种类识别装置的方法。
43.本发明提供的物品种类识别方法包括：物品种类识别装置根据磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的夹角来对应得出对应的识别位处的物品的种类。
44.一个优选的方案是，各物品种类分别对应有预设夹角区间，各物品种类对应的预设夹角区间之间具有间距；对应于各物品种类的预设夹角区间，为对应种类的物品配合于识别位时，对应的磁传感器检测到的磁场方向与第一方向之间的夹角的可能范围；方法包括：获取磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的实际夹角；确定实际夹角所处的预设夹角区间；将实际夹角所处的预设夹角区间对应的物品种类确定为对应的识别位处的物品的种类。
45.本发明的目的之三是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种应用于前述物品种类识别装置的方法。
46.磁传感器能够用于检测磁场的大小；本发明提供的物品种类识别方法包括：物品种类识别装置根据磁传感器检测到的磁场的大小，以及根据磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的夹角，判断对应的识别位处是否配合有物品，以及对应得出配合于对应的识别位处的物品的种类。
47.由上可见，磁场的大小，即磁场的大小绝对值，这样能够避免因为物品偏离识别位的中心位置过远而导致种类识别出错，有利于提升对物品种类识别的准确性。
48.一个优选的方案是，各物品种类分别对应有预设夹角区间，各物品种类分别对应有预设大小区间；对应于各物品种类的预设夹角区间，为对应种类的物品配合于识别位时，对应的磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向之间的夹角的可能范围，任意两个物品种类对应的预设夹角区间之间具有间距；对应于各物品种类的预设大小区间，为对应种类的物品在配合于识别位时，对应的磁传感器检测到的磁场的大小的可能范围；方法包括：获取磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的实际夹角，获取磁传感器检测到的磁场的实际
大小；在实际夹角与实际大小依次位于同一物品种类对应的预设夹角区间与预设大小区间内时，确定识别位处配合有物品，且确定对应的识别位处的物品属于该实际夹角与实际大小所处区间对应的物品种类。
49.进一步的方案是，物品种类识别装置具有与识别位对应的状态提示单元，状态提示单元与对应的磁传感器通信连接；在确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示状态正常；和/或，在实际大小大于或等于预设的大小阈值，且未确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示状态异常。
50.由上可见，这样便于操作人员（例如后述的棋手）掌握物品与识别位是否处于配合状态，以及掌握物品是否处于偏离识别位的中心位置，以至于不能正常进行种类识别的状态，便于提醒操作人员将物品配合于对应的识别位。
51.更进一步的方案是，状态提示单元为状态指示灯/声音提示装置；在确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示为第一正常状态；在实际大小小于预设的大小阈值时，对应的状态提示单元提示为第二正常状态。
附图说明
52.图1是本发明物品种类识别装置第一实施例的部分结构图。
53.图2是本发明物品种类识别装置第一实施例的部分结构分解图。
54.图3是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红帅”配合于落棋位的剖视示意图。
55.图4是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红士”配合于落棋位的剖视示意图。
56.图5是本发明物品种类识别装置第一实施例中棋子“红相”配合于落棋位的剖视示意图。
57.图6是本发明物品种类识别装置第一实施例的变形方案中棋子“红相”配合于落棋位的剖视示意图。
58.图7是本发明物品种类识别装置第二实施例中基体的结构图。
59.图8是本发明物品种类识别装置第二实施例的结构图。
具体实施方式
60.第一实施例本实施例的图1及图2采用统一的空间直角坐标系（右手系），以表示各特征之间的相对位置关系，其中z轴正向为竖直向上，z轴正向为第一方向的实例。
61.本实施例的物品种类识别装置为能够用于线上线下联动的象棋，请参照图1及图2，图1为象棋的部分结构图，图2为图1的分解图，象棋包括棋盘1（基体的实例）和棋子2（物品的实例），棋盘1包括底壳11、面板13和电路板12，面板13位于底壳11的上侧（z轴正向侧），底壳11与面板13围成安装腔15，电路板12固定在安装腔15中。
62.具体地，棋盘1还具有可充电电池（图中未示出），可充电电池为电路板供电。
63.请参照图1及图2，面板13的上侧主面为工作面131，即面板13的z轴正向侧主面为工作面131，工作面131的法线沿z轴方向，工作面131上具有沿x轴方向分布的九列落棋位
132（识别位的实例），每列落棋位132具有沿y轴方向分布的十个，共九十个落棋位132按十排九列的方式阵列分布，落棋位132即在正常下棋过程中，棋盘1上用于落棋的位置。
64.具体地，工作面131上具有网格线133，网格线133的具体方案可以参照现有技术进行设置，这里不再赘述，网格线133的交叉位置即落棋位132的中心位置，在进行下棋活动时，棋子2沿z轴方向可分离地置于对应的落棋位132。
65.请参照图2，电路板12上具有按十排九列阵列分布的九十个磁传感器121，各磁传感器121与各落棋位132一一对应，磁传感器121位于对应落棋位132的正下方，具体地，磁传感器121位于对应落棋位132的中心位置的z轴负向侧。
66.本实施例的磁传感器121能够用于检测其所在位置的磁场矢量方向和磁场矢量大小，具体地，磁传感器121检测其敏感元件处的磁场矢量方向和磁场矢量大小。
67.具体地，磁传感器121为三轴磁传感器121，三轴磁传感器121能够用于检测磁场矢量在互相垂直的三个方向上的矢量分量，例如能够检测磁场在x轴方向、y轴方向和z轴方向上的矢量分量，从而能够通过计算得出磁传感器121处的磁场矢量方向和磁场矢量大小。三轴磁传感器121可以参照现有技术进行设置，例如参照公开号为cn108205119a的中国发明专利申请中的三轴磁传感器进行设置，或者参照公开号为cn103913709a或cn103105592a的中国发明专利申请中的单芯片三轴磁场传感器进行设置，或者参照公开号为cn103954920a的中国发明专利申请中的三轴线性磁传感器进行设置。三轴磁传感器具有磁传感芯片，例如cn103105592a的磁场传感器芯片，该磁传感芯片具有对磁场信号敏感的敏感元件。
68.棋子2的法线沿z轴方向的截面外轮廓呈圆形，棋子2包括图1及图2示出的红士、红车、红兵，以及包括图1及图2未示出的红帅、红相、红马、红炮、红兵、黑将、黑士、黑象、黑马、黑車、黑炮、黑卒，棋子2的种类数量共十四种，棋子2上的“帅”、“士”等标记的内容和颜色为棋子2的可视种类标识。
69.棋子2内置有永磁体，永磁体的从南极指向北极的方向为第三方向，各棋子2内置的永磁体的形状尺寸及磁场强度均相同，但任意两种棋子2的永磁体相对棋子2的摆放角度互不相同，也即，棋子2在置于落棋位132时，同种类的各棋子2对应的第三方向与z轴正向的夹角相同，任意两种棋子2对应的第三方向与z轴正向的夹角均具有差异。
70.具体地，永磁体呈圆盘状，永磁体的第三方向沿圆盘径向，永磁体的盘面与z轴方向的夹角等于永磁体的第三方向与z轴方向的夹角，永磁体的圆盘中心与对应棋子2的圆盘中心重合，在棋子2置于落棋位132时，对应的磁传感器121位于该棋子2的圆盘中心的正下方（即z轴负向侧），且对应的磁传感器121位于该棋子2对应的永磁体的中心的正下方。当然，永磁体也可以呈条状、环状等。
71.例如图3所示的“红帅”2a的永磁体21a、图4所示的“红士”2b的永磁体21b和图5所示的“红相”2c的永磁体21c等，永磁体21a的第三方向沿z轴正向，也即永磁体21a的第三方向与z轴正向的夹角为0
°
，永磁体21b的第三方向a2与z轴正向的夹角为90
°
，永磁体21c的第三方向a3与z轴正向的夹角为45
°
，
……
，由于棋子2的种类数量为十四种，因而优选任意两种棋子2对应的第三方向与z轴正向之间的夹角之间至少具有12.5
°
的差异。
72.对应地，棋子2在与落棋位132配合时对应的永磁体在对应的磁传感器121处的磁场矢量方向为第二矢量方向（第二方向的实例），对于同一落棋位132而言，同种类的各棋子2对应的第二矢量方向与z轴正向的夹角相同，任意两种棋子2对应的第二矢量方向与z轴正
向之间的夹角均具有差异，也即不同种类的棋子2对应的第二矢量方向与z轴正向之间的夹角互不相同，因而本实施例能够通过磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角来得出对应落棋位132处的棋子2种类。
73.当然，优选同种棋子在配合于各落棋位132时，对应的各第二矢量方向与z轴正向的夹角的可能范围相同。
74.可选择地，在本发明的其它实施例中，棋子2的主体上具有插孔，对应的永磁体21插装于该插孔中，各种棋子2的永磁体21的形状尺寸相同，通过改变永磁体21在对应棋子2上的插装位置、姿态或数量来改变棋子2在与落棋位132配合时对应的第二矢量方向与z轴正向的夹角。这样棋子2的生产加工简便，有利于提升永磁体的安装位置的准确性，有利于实现棋子的批量化生产。
75.电路板12上还具有处理器，磁传感器及状态指示灯均与处理器通信连接，处理器中存储有计算机程序以执行物品种类识别方法，从而实现对棋子2的种类的识别，具体而言，在根据磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角来确定对应落棋位132处的棋子2的种类的方案中，物品种类识别方法的步骤可以是：步骤一、获取磁传感器121检测到的磁场矢量的方向与z轴正向之间的实际夹角；步骤二、对比判断该实际夹角是否等于某一种类棋子2对应的预设夹角，如是则执行步骤三、确定对应落棋位132处的棋子2属于该预设夹角对应的棋子2种类；棋子2对应的预设夹角即该种类棋子2配合于落棋位132时，对应磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角。
76.例如请参照图3及图4，“红帅”2a对应的第二矢量方向与对应的第三方向同向，且均沿z轴正向，也即“红帅”2a对应的第二矢量方向与z轴正向的夹角为0
°
，“红士”2b对应的第二矢量方向b2与对应的第三方向a2相反，“红士”2b对应的第二矢量方向b2与z轴正向的夹角为90
°
，当对应的磁传感器121检测到磁场矢量方向与z轴正向的夹角为0
°
时即能确定对应的棋子2为“红帅”2a，当对应的磁传感器121检测到磁场矢量方向与z轴正向的夹角为90
°
时即能确定对应的棋子2为“红士”2b，其他棋子2对应的第二矢量方向与z轴正向之间的夹角能够通过实验的方式得到，这里不再一一列举说明，当然，考虑到安装配合和制造误差，本实施例为每种棋子2对应设置预设夹角区间，该预设夹角区间即该种类棋子2配合于落棋位132时，对应磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角的可能范围，任意两种棋子2对应的预设夹角区间之间具有间距，例如“红帅”2a的预设夹角区间为[0
°
，3
°
]，这样在磁传感器121检测到磁场矢量方向与z轴正向的夹角处于[0
°
，3
°
]的范围之内时均确定对应落棋位处的棋子2为“红帅”2a，再例如“红士”2b的预设夹角区间为[87
°
，93
°
]，这样在磁传感器121检测到磁场矢量方向与z轴正向的夹角处于[87
°
，93
°
]的范围之内时均确定对应落棋位处的棋子2为“红士”2b，这样在棋子2的中心线适当偏离落棋位132的中心位置的情况下，本发明仍然能检测出该棋子2的种类，也即本实施例允许棋子2的中心线与对应落棋位132的中心位置在一定范围内可以具有位置偏差，这样棋手在落子时不必将棋子2的中心线与落棋位132的中心位置严格对准，有利于降低棋子2与落棋位132的配合难度，有利于提升棋手的下棋体验。
[0077]
由于本实施例能够检测落棋位132处的棋子2的种类，因而本实施例的象棋能够应用于实现线上线下联动的残局练习，有利于扩大本实施例象棋的适用场合范围，便于用户自由使用本实施例的象棋；并且，本实施例的每个落棋位132仅需对应设置一个磁传感器
121就能实现对棋子2种类的识别，有利于简化象棋的结构。
[0078]
并且，由于本实施例通过磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角来得出对应落棋位132处的棋子2种类，并且在棋子2位于对应落棋位132的情况下，不论棋子2绕平行于z轴方向的轴线如何旋转，均不会改变对应永磁体的第三方向与z轴正向之间的夹角，也不会改变对应的第二矢量方向与z轴正向之间的夹角，因而不会影响物品种类识别装置对棋子2种类的识别，也即，本实施例能够在不对棋子2进行周向限定位的情况下识别棋子2的种类，有利于降低棋子2与落棋位132的配合难度，有利于提升棋手的下棋体验。
[0079]
可选择地，在本发明的其它实施例中，请参照图6，在棋子2配合于落棋位时，棋子2的永磁体21的中心位置也可以与对应的磁传感器121在z轴方向上错开设置，也即永磁体21的中心位置不与对应的磁传感器121在z轴方向上正对，这样棋子2在落棋位绕平行于z轴方向的轴线旋转时，仍然不会改变对应的第二磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角，本发明就仍然能够在不对棋子2进行周向限定位的情况下识别棋子2的种类，仍然有利于提升棋手的下棋体验。
[0080]
可选择地，在本发明的其它实施例中，永磁体的形状、结构、第三方向、摆放姿态等均可以调整，并且对应的磁传感器的位置也可以调整，只要不同种类棋子2对应的第二矢量方向与z轴正向之间的夹角互不相同，本发明就能够在不对棋子2进行周向限定位的情况下识别棋子2的种类。
[0081]
由以上说明可知，本实施例能够在棋子2位于落棋位132时，通过对应磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向的夹角来对应得出该落棋位132处的棋子2种类，然而，在棋子2的中心线偏离落棋位132的中心位置距离较远时，可能导致对应磁传感器121检测到的磁场矢量方向发生较大变化，导致磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角发生较大变化，导致本实施例对棋子2种类的识别出现错误。
[0082]
为了避免因为棋子2的中心偏离落棋位132的中心位置距离过远而导致识别出错，在本发明的其它实施例中，可以为棋子2与对应落棋位132的配合设置限定位结构，限定位结构将棋子2限定在对应的落棋位132，并且优选限定位结构不限制棋子2相对棋盘1旋转；例如，将落棋位132设为凹槽状，凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓形状为圆形，凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓与棋子2的法线沿竖直方向的截面轮廓相匹配，棋子2置于对应落棋位132的凹槽中；当然，限定位结构也可以采用磁体定位结构，例如参照公开号为cn210582466u的实用新型专利中的磁铁定位吸附结构进行设置。
[0083]
可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以为棋子2与对应落棋位132的配合设置自动回位结构，自动回味结构例如可以参考公开号为us20210099027a1的美国专利的磁对准系统（magnetic alignment systems），通过自动回位结构将相对落棋位132偏置的棋子2向对应的落棋位132回位，有利于棋子2与对应的落棋位132的配合位置准确，有利于确保对棋子种类的识别准确。
[0084]
然而，凹槽的设置可能导致棋手的下棋体验不佳，并且，在象棋制作完成后，各种类的棋子2在置于落棋位132时，对应的磁传感器121检测到的磁场矢量大小，以及对应的磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向的夹角均已确定，因而为了避免因为棋子2的中心偏离落棋位132的中心位置距离过远而导致对棋子2的种类识别出错，本实施例优选根
据磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角，以及根据磁传感器121检测到的磁场矢量大小，判断对应的落棋位132出是否配合有棋子2，以及对应得出对应落棋位132处的棋子2的种类。
[0085]
具体地，每种棋子2具有对应的预设大小区间，该预设大小区间即该种棋子2配合于落棋位132时，对应磁传感器121检测到的磁场矢量大小的可能范围；当磁传感器121检测到磁场矢量时，首先获取磁传感器121检测到的磁场矢量的方向与z轴正向的实际夹角，以及获取磁传感器121检测到的磁场矢量的实际大小；然后对比判断该实际夹角与实际大小是否依次位于同种棋子2对应的预设夹角区间与预设大小区间内，如是，则确定对应落棋位132处的棋子2属于该实际夹角与实际大小所处区间对应的棋子2种类，否则，确定对应落棋位132处此时无配合的棋子2。
[0086]
本实施例中，落棋位132处配合有棋子2，仅指棋子2位于对应落棋位132的能够正常进行种类识别的情形；如棋子2部分位于落棋位132，导致棋子2的种类不能被识别的情形，不属于棋子2配合于落棋位132。
[0087]
当然，这样不利于将落棋位132上有棋子2，但棋子2的中心线偏离落棋位132中心位置的距离过大的情况向棋手反馈，棋手的体验欠佳；因而优选地，本实施例为每个落棋位132均对应设置状态指示灯（状态提示单元的实例，例如后述的环形灯14），状态指示灯与对应的磁传感器121通信连接，状态指示灯与对应的落棋位132相邻设置，状态指示灯可被点亮为绿色或红色，在确定实际夹角与实际大小依次位于同种棋子2对应的预设夹角区间与预设大小区间内时，状态指示灯被点亮为绿色；在确定实际大小大于或等于预设的大小阈值，且未确定实际夹角与实际大小依次位于同种棋子2对应的预设夹角区间与预设大小区间内时，状态指示灯被点亮为红色；在确定实际大小小于预设的大小阈值时，状态指示灯熄灭。
[0088]
在磁传感器检测到的磁场矢量的实际大小大于或等于大小阈值时，表示距离对应落棋位足够近的区域内具有棋子2，当然该区域大于对应落棋位132的区域，此时棋子2可能配合于落棋位132，也可能超出了落棋位132以至于不能对棋子2的种类进行正常识别，具体地，大小阈值的值可以通过实验的方式选定，这里不再赘述。
[0089]
状态指示灯被点亮为绿色即状态指示灯的显示状态为第一正常状态，也即状态提示单元提示状态正常，表示对应落棋位132上配合有棋子2，也即：对应的落棋位132具有棋子2，且对应棋子2的中心线与对应落棋位132的中心位置的距离处于能够正常进行种类识别的范围内，此时对应棋子2的种类能够被正常识别；状态指示灯被点亮为红色即状态指示灯的显示状态为异常状态，也即状态提示单元提示状态异常，表示对应的落棋位132处具有配合异常的棋子2，也即：对应棋子2的中心线偏离对应落棋位132的中心位置过远，棋子2的中心线与对应落棋位132的中心位置的距离超出了能够正常进行种类识别的范围，此时棋子2的种类不能被正常识别；状态指示灯熄灭即状态指示灯的显示状态为第二正常状态，表示对应的落棋位132不具有棋子2。
[0090]
这样本实施例能够通过状态指示灯被点亮为红色来提醒棋手将棋子2调整至中心线靠近对应落棋位132中心位置的状态，从而确保棋子2的种类能够被正常识别。
[0091]
可选择地，在本发明的其它实施例中，状态提示单元也可以包括喇叭、蜂鸣器等声音提示装置，声音提示装置与状态指示灯可同时使用，也可择一使用，在棋子2的中心线偏
离对应落棋位132的中心位置过远时，通过声音提示装置发出声音的方式来提醒棋手；和/或在棋子2与对应落棋位132处于配合状态，能够对棋子2的种类进行正常识别时，通过声音提示装置发出声音的方式来提示棋手知晓。
[0092]
本实施例的每个落棋位132分别对应一个状态提示单元，当然，在本发明的其它实施例中，也可以由多个落棋位132共用一个状态提示单元，在棋子2落子异常时，由同一状态提示单元来提示状态异常。
[0093]
具体而言，在根据磁传感器121检测到的磁场矢量方向与z轴正向之间的夹角，以及根据磁传感器121检测到的磁场矢量大小共同来确定对应落棋位132处的棋子2的种类的方案中，物品种类识别方法的步骤可以是：步骤一、获取磁传感器检测到的磁场矢量的实际大小，以及获取磁传感器检测到的磁场矢量的方向与z轴正向之间的实际夹角；步骤二、判断实际大小是否大于或等于预设的大小阈值，如是则执行步骤三、对比判断该实际夹角与实际大小是否依次位于同种棋子2对应的预设夹角区间与预设大小区间内，如是则执行步骤四、确定对应落棋位132处的棋子2属于该实际夹角与实际大小所处区间对应的棋子2种类，将状态指示灯点亮为绿灯，否则执行步骤五、将状态指示灯点亮为红灯。
[0094]
当然，状态指示灯除了可以用于指示对应的落棋位是否配合有棋子、对应的落棋位是否具有配合异常的棋子之外，还可以用于为下棋人员发出操作提示，例如在本实施例的象棋应用于象棋教学的过程中，某一落棋位对应的状态指示灯闪烁，即表示下棋人员接下来应该移动该落棋位处配合的棋子，或者表示下棋人员接下来应该将其它位置的棋子移动至与该落棋位配合。
[0095]
在本实施例中，网格线133可以作为落棋位132的可视定位标识，通过网格线133的交叉位置来指示落棋位132的中心，以便棋手将棋子2准确落于落棋位132，并且，通过状态指示灯来指示棋子2的位置状态；由于棋子2在落于落棋位132时会将网格线133的对应交叉位置覆盖，因而不利于棋手直观把握棋子2中心线偏离落棋位132中心的情况；优选地，可视定位标识例如也可以为沿对应落棋位132的外缘延伸的环形标识（参照后述的环形灯14设置），或者可视定位标识还可以为沿对应落棋位132的外缘分布的多个离散标识，在棋子2位于对应的可视定位标识围绕的区域内时，状态指示灯被点亮为绿色，棋子2的种类能够被正常识别；在棋子2超出对应可视定位标识围绕的区域外时，状态指示灯被点亮为红色，棋子2的种类不能被正常识别；这样由于棋子2在置于落棋位132时不会将对应的可视定位标识覆盖，因而更有利于辅助棋手将棋子2准确落入对应的落棋位132。
[0096]
可视定位标识对应的圆环略大于棋子2的法线沿z轴方向的截面的外圆轮廓，可视定位标识的具体位置可以通过实验进行确定，这里不再赘述。
[0097]
本实施例中，棋子2位于某一落棋位对应的环形标识内时，即认为棋子2配合于该落棋位。
[0098]
优选地，将状态指示灯设置为前述的可视定位标识状，请参照图1至图5，例如将状态指示灯设为环形灯14，或者沿对应落棋位132的外缘分布的两个以上状态指示灯，此时状态指示灯既用于指示棋子2的位置状态，又用于辅助棋手将棋子2准确落于对应的落棋位132，有利于棋盘1的结构简洁。
[0099]
在本发明的其它优选实施例中，网格线133围成的方形区域的中心位置设有状态指示灯，由于状态指示灯位于方形区域的中心，因而同一个落棋位的外围对应有四个状态
指示灯，通过同一落棋位外围的四个状态指示灯共同点亮/闪烁，来指示该落棋位的状态；并且同一状态指示灯可以对应于四个落棋位，这使得状态指示灯的数量与落棋位的数量相当，而不用设置四倍于落棋位数量的状态指示灯，有利于结构简单。
[0100]
本实施例的磁传感器能够用于检测磁场矢量方向，且第一方向（z轴正向）与第二方向（第二矢量方向）均为矢量方向，可选择地，在本发明的其它实施例中，磁传感器仅用于检测磁场矢量所在的直线方向，第一方向与第二方向均为直线方向，此时不对平行于第一方向的两个矢量方向（z轴正向和z轴负向）作区分，也不对平行于第二方向的两个矢量方向作区分，且对于同一落棋位而言，任意两种棋子在与该落棋位配合时对应的第二方向与第一方向的夹角均具有差异，这样也能够通过磁传感器检测到的磁场的方向与第一方向的夹角来得出棋子的种类，当然，该方案中第一方向与第二方向的夹角的可能范围为0
°
至90
°
，各种棋子对应的第一方向与第二方向的夹角的差异会比较小，这对磁传感器的检测精度要求较高，且检测结果出错的可能性较大，因而，优选采用本实施例的方案，这样磁传感器能够用于检测磁场矢量方向，且第一方向与第二方向均为矢量方向，第一方向与第二方向的夹角范围为0
°
至180
°
，各种棋子对应的第一方向与第二方向的夹角的差异可以设置较大，对磁传感器的检测精度要求较低，并且有利于降低检测结果出错的可能性。
[0101]
可选择地，在本发明的其它实施例中，本发明的物品种类识别装置也可以是军棋、国际象棋、动物棋等其它棋类，尤其是本发明的物品种类识别装置还可以是棋子的初始摆放位置不确定的棋类，同样能够实现线上和线下联动下棋，实现远程协同下棋。
[0102]
第二实施例本实施例的图7及图8采用统一的空间直角坐标系（右手系），以表示各特征之间的相对位置关系，其中z’轴正向为竖直向上，且z’轴正向为第一矢量方向。
[0103]
请参照图7及图8，本实施例的物品种类识别装置为益智玩具，益智玩具包括基体1’和多种物品2’，基体1’具有法线沿竖直方向且朝上的工作面11’，工作面11’上具有五个凹槽12’，凹槽12’的法线沿竖直方向的截面形状呈圆形，各凹槽12’沿x’轴方向依次间隔分布，每个凹槽12’所处的位置均为识别位。
[0104]
具体地，基体1’上还具有识别开关3’，以开启或关停识别功能。
[0105]
工作面11’下方具有电路板，电路板的主面法线沿竖直方向，电路板上具有五个磁传感器，五个磁传感器与五个凹槽12’一一对应，磁传感器位于对应凹槽12’的中心位置的正下方。
[0106]
本实施例的物品2’的种类数量为十五种，每种物品2’代表一种数字/运算符，十五种数字/运算符分别为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“ ”、“－”、
“×”
、
“÷”
和“=”，例如图8示出了物品“1”、“ ”、“3”、“=”和“4”，每个物品2’的上表面具有对应数字/运算符的标识，该数字/运算符标识为物品2’的可视种类标识。
[0107]
物品2’呈圆柱状，物品2’的法线沿z’轴方向的截面轮廓呈圆形，各物品2’的总体形状尺寸相同，物品2’具有法线沿z’轴方向的下表面，物品2’可分离地配合于凹槽12’中，每个凹槽12’至多同时与一个物品2’配合。
[0108]
在物品2’配合于凹槽12’时，根据对应的磁传感器检测到的磁场矢量方向与z’轴正向之间的夹角来识别物品2’的种类。
[0109]
这样本实施例在结合运算处理以及语音播报/数字显示后，可以用于小朋友学习
算术，这种方式相较于采用平板电脑等学习方式而言，既有利于增加小朋友对算术学习本身的乐趣，有利于小朋友快乐学习，又能够避免小朋友过早接触电脑/手机，避免小朋友沉迷于电脑/手机的虚拟世界中，有利于小朋友的健康成长。
[0110]
可选择地，在本发明的其它实施例中，凹槽12’的数量可以为四个、六个、七个等，以匹配不同难度等级的运算学习需求，并且，各凹槽12’也可以设置为沿弧线分布、沿曲线分布等，以满足对外观的审美需求。
[0111]
可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以将代表不同数字/运算符的物品2’替换为代表不同字母的物品，例如代表不同字母的物品包括代表“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“h”......“v”、“w”、“x”、“y”、“z”的共二十六种，根据磁传感器感知到的磁场矢量方向与z’轴正向的夹角来得出物品的种类，这样在结合运算处理以及语音播报/数字显示（例如现有的计算器）后，可以用于小朋友学习英语/拼音。
[0112]
为了避免物品2’的中心线偏离识别位的中心位置距离过远，本实施例将识别位设为凹槽12’状，通过凹槽12’来限制物品2’的中心线偏离识别位的中心位置过远，可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以为每个识别位均对应设置可视标识，该可视标识用于指示对应识别位的位置，以便小朋友在使用本实施例的益智玩具时，能够使物品2’准确对准对应的识别位的中心位置；本实施例的可视标识可以参照第一实施例中网格线交叉及可视定位标识进行设置；当然优选将识别位设为凹槽12’状，这样更有利于避免物品2’的中心线偏离识别位的中心位置距离过远，更有利于确保对物品2’种的类识别准确。
[0113]
本实施例的其他部分同第一实施例的记载。
[0114]
例如，本实施例中识别位、对应的磁传感器及该识别位上配合的物品2’之间的位置关系可以参照第一实施例中落棋位、对应的磁传感器及该落棋位上配合的棋子之间的位置关系进行设置，这里不再赘述。
[0115]
本实施例的磁传感能够用于检测其所在位置的磁场矢量方向和磁场矢量大小，磁传感器的具体方案可以参照第一实施例的记载。
[0116]
再例如，也可以为识别位配套设置状态指示灯，以指示对应识别位处配合有物品2’的情形，以及指示对应识别位处有配合异常的物品2’的情形；状态指示灯的具体方案可以参照第一实施例。
[0117]
第三实施例本实施例的物品种类识别装置用于加工中心，加工中心具有刀库、主轴和换刀机构，刀库用于储存刀具，刀库例如可以是斗笠式刀库、圆盘式刀库或链条式刀库，刀库具有多个安装位。
[0118]
本实施例的刀库为物品种类识别装置，且本实施例的刀库为工具库，本实施例的刀具为物品，本实施例的安装位为识别位，本实施例的主轴在安装有刀具后用于对工具进行机加工，为了满足不同的机加工需求，例如不同精度的切削加工、磨削加工和铣削加工，主轴在不同加工阶段需要配合不同的刀具。
[0119]
换刀机构用于执行刀具交换的动作，例如换刀机构将主轴上的刀具取放至刀库，然后再从刀库取出另一刀具安装至主轴上，换刀机构例如可以是机械手。
[0120]
加工中心的刀库、主轴及换刀机构的协同运行的方案可以参照现有技术进行设置，这里不再赘述。
[0121]
刀具的种类数量具有多个，例如不同型号/参数的车刀分别为不同种类的刀具，不同型号/参数的磨刀分别为不同种类的刀具，不同型号/参数的铣刀分别为不同种类的刀具。
[0122]
本实施例的第一矢量方向例如为与刀具的轴线方向平行的其中一个方向。
[0123]
本实施例的刀具内置有永磁体，刀库的安装位对应设置有磁传感器，在本实施例的刀具配合于安装位时，根据磁传感器检测到的磁场矢量方向与第一矢量方向之间的夹角来识别刀具的种类，也即识别该安装位处的刀具的型号和参数。
[0124]
本实施例的其余部分同第一实施例的记载。
[0125]
例如，本实施例在刀具配合于安装位时，刀具、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系可以参照第一实施例中棋子、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系进行设置，这里不再赘述。
[0126]
并且，不同种类刀具中永磁体的设置方式也可以参照第一实施例的不同种类棋子中永磁体的设置方式，具体地，任意两种刀具的永磁体的第三方向与第一矢量方向之间的夹角具有差异。
[0127]
可选择地，在本发明的其它实施例中，物品种类识别装置的实例也可以是加工中心/数控机床的主轴，主轴内置有磁传感器，刀具内置有永磁体，在刀具安装于主轴上时，第一矢量方向平行于主轴的轴线方向，通过主轴内置的磁传感器检测到的磁场矢量方向与第一矢量方向之间的夹角来识别主轴上安装的刀具的种类，即识别刀具的型号和参数；同理，在刀具配合于主轴时，该实施例中刀具、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系可以参照第一实施例中棋子、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系进行设置。
[0128]
可选择地，在本发明的其它实施例中，物品种类识别装置还可以是其它种类的工具库，工具库具有储放架和工具，工具内置有永磁体，储放架具有储放位（识别位的实例）和磁传感器，工具置于储放位时根据对应的磁传感器来检测该储放位处的工具的种类，当然，该实施例中工具、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系可以参照第一实施例中棋子、对应的永磁体及对应的磁传感器之间的相对位置关系进行设置，这里不再赘述。
[0129]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。