一種超聲波筆的筆跡定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波筆的筆跡定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化時(shí)代來(lái)臨，作為與電子平臺(tái)便捷交互的觸控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入到人們的日常生活中，很多的日常事務(wù)和商業(yè)事務(wù)以電子化方式自助辦理，例如常常需要人們以原筆跡手寫進(jìn)行數(shù)字簽名等，因此就需要提供一種數(shù)字化的手寫輸入裝置。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利號(hào)“200710026504.0”在2007年9月5日公開(kāi)了一種超聲波定位裝置及其定位方法，其技術(shù)方案為所述超聲波定位裝置包括具有超聲波發(fā)射模塊并可由輕觸開(kāi)關(guān)控制超聲波發(fā)射的信號(hào)筆、用于完成定位的至少四個(gè)超聲波接收模塊，以及主處理模塊，各接收模塊均包括可接收信號(hào)筆發(fā)射超聲波的超聲波換能器和放大輸出該超聲波信號(hào)至主處理模塊的超聲波放大處理電路，主處理模塊包括依次連接的可放大接收模塊輸出信號(hào)的自動(dòng)增益電路、將信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需波形信號(hào)的脈沖轉(zhuǎn)換電路、可選擇輸入各方向波形信號(hào)的信號(hào)選通電路以及可依據(jù)測(cè)量出的各方向接收超聲波時(shí)間和超聲波傳播速度確定信號(hào)筆坐標(biāo)的帶通用端口的微微控制器。但該專利在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于超聲波接收模塊設(shè)置在書寫平面相對(duì)的兩個(gè)邊緣上，導(dǎo)致整個(gè)定位裝置的邊框較寬和厚度較厚，不能滿足零邊框和降低整個(gè)裝置的厚度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種超聲波筆的筆跡定位方法，本發(fā)明能夠降低超聲波筆書寫裝置的厚度和邊框?qū)挾?，達(dá)到了裝置輕薄化和零邊框的目的。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種超聲波筆的筆跡定位方法，其特征在于:超聲波筆發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)經(jīng)衍射改變傳播路徑后傳遞給至少兩個(gè)超聲波接收器，超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)傳遞給主控制器單元；超聲波筆在書寫前，超聲波筆發(fā)出的超聲波信號(hào)在書寫板上形成光標(biāo)指引點(diǎn)，超聲波筆在書寫時(shí)，主控制器單元控制超聲波筆在書寫板上顯示書寫筆跡。
[0006]超聲波筆在書寫前，主控制器單元將超聲波筆開(kāi)始發(fā)射超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第一時(shí)間基準(zhǔn)，將接收到超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第二時(shí)間基準(zhǔn)，主控制器單元根據(jù)第二時(shí)間基準(zhǔn)和第一時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)間差，用已知的超聲波速度分別計(jì)算出超聲波發(fā)射點(diǎn)到至少兩個(gè)超聲波接收器的距離，再根據(jù)三點(diǎn)定位原理使超聲波筆發(fā)出的超聲波信號(hào)在書寫板上形成光標(biāo)指引點(diǎn)。
[0007]所述超聲波筆為通過(guò)信號(hào)線與主控制器單元連接的有線超聲波筆，所述的有線超聲波筆包括筆殼，所述筆殼內(nèi)固定設(shè)置有壓感單元、筆尖和超聲波發(fā)射單元，所述筆尖的一端與壓感單元連接，另一端伸出筆殼，所述壓感單元和超聲波發(fā)射單元均通過(guò)信號(hào)線與主控制器單元連接，壓感單元通過(guò)信號(hào)線向主控制器單元傳遞壓感信號(hào)；工作時(shí)，主控制器單元通過(guò)信號(hào)線控制超聲波筆的超聲波發(fā)射單元發(fā)射超聲波信號(hào)。
[0008]所述超聲波筆為通過(guò)紅外信號(hào)與主控制器單元連接的無(wú)線超聲波筆，所述的無(wú)線超聲波筆包括筆殼，所述筆殼內(nèi)固定設(shè)置有壓感單元、筆尖、超聲波發(fā)射單元、從控制器單元和紅外發(fā)射單元，所述筆尖的一端與壓感單元連接，另一端伸出筆殼，所述超聲波發(fā)射單元、紅外發(fā)射單元和壓感單元均與從控制器單元連接；所述書寫板上設(shè)置有與主控制器單元連接的紅外接收單元，壓感單元通過(guò)紅外發(fā)射單元和紅外接收單元向主控制器單元傳遞壓感信號(hào)；工作時(shí)，主控制器單元通過(guò)紅外接收單元和紅外發(fā)射單元確定超聲波筆開(kāi)始發(fā)射超聲波信號(hào)的時(shí)間。
[0009]所述書寫板上設(shè)置有用于衍射超聲波信號(hào)的孔。
[0010]所述孔為內(nèi)徑為0.1一4mm的小孔或內(nèi)徑大于4_的大孔，為小孔時(shí)，超聲波接收器固定在書寫板背面；為大孔時(shí)，超聲波接收器固定在大孔內(nèi)，且大孔內(nèi)設(shè)置有由微孔材料制成的衍射層。
[0011]所述大孔內(nèi)還設(shè)置有填充層。
[0012]采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
一、本發(fā)明主要是利用衍射原理進(jìn)行超聲波信號(hào)的傳遞，這樣的方式使得超聲波接收器位于書寫板的背面，書寫板的正面沒(méi)有安裝設(shè)備和部件，正面更加整潔美觀，有利于大幅降低超聲波筆書寫裝置的厚度和邊框?qū)挾?，從而達(dá)到裝置輕薄化和零邊框的目的。
[0013]二、本發(fā)明中的超聲波筆的懸浮高度能夠達(dá)到30cm，且在書寫前能夠在書寫板上形成光標(biāo)指引點(diǎn)，有利用引導(dǎo)人們快速且精確地書寫。
[0014]三、本發(fā)明中的超聲波筆可以采用有線超聲波筆或無(wú)線超聲波筆，相當(dāng)于壓感信號(hào)的傳輸可以采取有線傳輸和紅外線傳輸兩種方式，具有適用范圍廣、傳輸速度快和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足不同用戶的需要。
[0015]四、本發(fā)明中，通過(guò)書寫板上的孔衍射超聲波信號(hào)，改變了超聲波信號(hào)的傳播路徑，即能使超聲波筆發(fā)出的超聲波信號(hào)先沿書寫板正面?zhèn)鞑?，并在達(dá)到孔處時(shí)經(jīng)過(guò)衍射改變傳輸路徑到達(dá)位于孔背面的聲波接收器，這種方式既有利于超聲波信號(hào)的穩(wěn)定傳播和書寫筆跡的精確判定，又能達(dá)到書寫板純平和零邊框的目的。
[0016]五、本發(fā)明中，當(dāng)孔為小孔時(shí)，如果小孔的內(nèi)徑小于0.1mm，將不利于超聲波信號(hào)的引導(dǎo)，而如果小孔的內(nèi)徑大于4mm，首先導(dǎo)致經(jīng)小孔到達(dá)接收器的超聲波信號(hào)的信噪比很低，不滿足使用要求，其次也不利于防塵防水，因此，將小孔的內(nèi)徑設(shè)置為0.1—4_，既有利于超聲波信號(hào)的穩(wěn)定傳輸和超聲波信號(hào)的準(zhǔn)確接收，又具有較好的防塵和防水效果。而當(dāng)孔為大孔時(shí)，超聲波接收器固定在設(shè)置有衍射層的大孔內(nèi)，這樣的設(shè)置方式既具有較好的防塵和防水效果，又具有制造優(yōu)勢(shì)，即具有便于快速開(kāi)孔的優(yōu)點(diǎn)。另外，超聲波接收器固定在孔內(nèi)的結(jié)構(gòu)，還能夠進(jìn)一步降低書寫板的整體厚度。
[0017]六、本發(fā)明中，通過(guò)大孔內(nèi)的填充層能夠提高超聲波筆書寫裝置的防塵防水效果。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為實(shí)施例1中超聲波信號(hào)傳播的原理圖；
圖2為實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為實(shí)施例2中書寫板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例2中超聲波筆的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為實(shí)施例3的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為實(shí)施例3中超聲波筆的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中的標(biāo)記為:1、書寫板，2、超聲波筆，3、超聲波接收器，4、孔，5、背面，6、正面，7、信號(hào)線，8、主控制器單元，9、壓感單元，10、超聲波發(fā)射單元，11、從控制器單元，12、紅外發(fā)射單元，13、筆尖，14、筆殼，15、衍射層，16、填充層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
一種超聲波筆的筆跡定位方法，控制超聲波筆2發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)先沿書寫板I正面6傳播，再經(jīng)書寫板I上的孔4衍射改變傳播路徑后，傳遞給設(shè)置在書寫板I背面5上的至少兩個(gè)超聲波接收器3，超聲波接收器3將接收到的超聲波信號(hào)傳遞給主控制器單元8 ；
超聲波筆2在書寫前，超聲波筆2與書寫板I未接觸，主控制器單元8將超聲波筆2開(kāi)始發(fā)射超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第一時(shí)間基準(zhǔn)，主控制器單元8將接收到超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第二時(shí)間基準(zhǔn)，主控制器單元8先根據(jù)第二時(shí)間基準(zhǔn)和第一時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)算出兩者之間的時(shí)間差，再根據(jù)已知的超聲波速度，分別計(jì)算出超聲波發(fā)射點(diǎn)到至少兩個(gè)超聲波接收器3的距離，再根據(jù)三點(diǎn)定位原理確定超聲波筆2對(duì)應(yīng)懸浮在書寫板I上的坐標(biāo)，使超聲波筆2發(fā)出的超聲波信號(hào)在書寫板I上形成光標(biāo)指引點(diǎn)；
超聲波筆2在書寫時(shí)，超聲波筆2上的壓感單元9與書寫板I接觸并產(chǎn)生壓力，壓感單元9在壓力的作用下向主控制器單元8發(fā)出壓感信號(hào)，主控制器單元8接收到壓感信號(hào)后，根據(jù)壓感信號(hào)控制超聲波筆2在書寫板I上顯示書寫筆跡，同時(shí)光標(biāo)指引點(diǎn)消失。其中，壓力信號(hào)的強(qiáng)弱與書寫出的筆跡強(qiáng)度和筆鋒相關(guān)聯(lián)。
[0020]本實(shí)施例中，所述超聲波接收器3固定在書寫板I背面5的孔4旁，一個(gè)超聲波接收器3對(duì)應(yīng)至少一個(gè)孔4。
[0021]本實(shí)施例中，書寫板I上的孔4為內(nèi)徑為0.1mm的圓形小孔，且當(dāng)圓形小孔的內(nèi)徑為0.1mm時(shí)，超聲波頻率為3400khz。
[0022]本實(shí)施例中，超聲波筆2對(duì)應(yīng)懸浮在書寫板I上的坐標(biāo)是指超聲波筆2的筆尖13對(duì)應(yīng)懸浮在書寫板I上的坐標(biāo)。
[0023]實(shí)施例2
一種超聲波筆的筆跡定位方法，控制超聲波筆2發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)先沿書寫板I正面6傳播，再經(jīng)書寫板I上的孔4衍射改變傳播路徑后，傳遞給設(shè)置在書寫板I背面5上的至少兩個(gè)超聲波接收器3，超聲波接收器3將接收到的超聲波信號(hào)傳遞給主控制器單元8 ；
超聲波筆2在書寫前，超聲波筆2與書寫板I未接觸，主控制器單元8將超聲波筆2開(kāi)始發(fā)射超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第一時(shí)間基準(zhǔn)，主控制器單元8將接收到超聲波信號(hào)的時(shí)間作為第二時(shí)間基準(zhǔn)，主控制器單元8先根據(jù)第二時(shí)間基準(zhǔn)和第一時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)算出兩者之間的時(shí)間差，再根據(jù)已知的超聲波速度，分別計(jì)算出超聲波發(fā)射點(diǎn)到至少兩個(gè)超聲波接收器3的距離，再根據(jù)三點(diǎn)定位原理確定超聲波筆2對(duì)應(yīng)懸浮在書寫板I上的坐標(biāo)，使超聲波筆2發(fā)出的超聲波信號(hào)在書寫板I上形成光標(biāo)指引點(diǎn)；
超聲波筆2在書寫時(shí)，超聲波筆2上的