CH712634A2 - Dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice e suo metodo di controllo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice, comprendente: una scocca dotata corpo cilindrico tubolare cavo in cui sono definite una parte anteriore (15) ed una parte posteriore (17), detta scocca essendo dotata anteriormente di un’apertura per il passaggio di un pennino (33) scorrevole assialmente, che fuoriesce parzialmente da detta apertura; un telaio (21) ospitato all’interno della scocca tubolare in cui sono definite una sede anteriore assiale (23) rivolta verso l’apertura della scocca ed una sede laterale (25) rivolta verso la parete interna (27) della scocca; un elemento elastico (29) ospitato nella sede assiale (23) del telaio (21); un cursore (34) in ferrite suscettibile di trasmettere il movimento assiale del pennino (33) all’elemento elastico (29) ospitato nella sede assiale (23) del telaio (21); un manicotto (35) che circonda il cursore (34) sul quale è avvolto un filo di materiale conduttore; un circuito stampato (39) ospitato nella seconda sede laterale (25) del telaio (21), comprendente un circuito L–C al quale sono collegate le due estremità del filo di materiale conduttore avvolto sul manicotto (35). L’invenzione riguarda anche un metodo di controllo comprendente una fase di ricerca della posizione approssimativa del dispositivo, una fase di ricerca della posizione precisa del dispositivo ed una fase di misura della pressione esercitata dal dispositivo sulla superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice.

Description

Descrizione Settore della tecnica [0001] La presente invenzione riguarda un dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice. L’invenzione riguarda inoltre un metodo di controllo di detto dispositivo.

Arte nota [0002] Nel campo delle tecnologie informatiche è diffuso l’impiego di apparati cosiddetti digitalizzatori, ossia in grado di trasformare un dato generato in forma analogica in un dato digitale interpretabile da un elaboratore elettronico. Fra questi dispositivi digitalizzatori si possono menzionare le tavolette digitalizzatrici. Le tavolette digitalizzatrici sono suscettibili di ricevere un input di dati in forma analogica mediante sfioramento e compressione della superficie della tavoletta e di trasformare detti dati in un insieme di valori numerici, tipicamente codici binari, interpretabili da una macchina su cui opera un apposito software.

[0003] Le tavolette digitalizzatrici sono oggi utilizzate in molteplici applicazioni, ad esempio per apporre la firma di un utilizzatore in occasione di transazioni bancarie.

[0004] Nella pratica, nell’esempio suddetto, un utilizzatore esegue tale operazione tracciando la propria firma sulla superficie della tavoletta con uno strumento di scrittura apposito, comunemente noto come penna digitalizzatrice. Si tratta sostanzialmente di uno strumento di scrittura digitale comprendente un dispositivo indicatore di posizione, ossia un dispositivo suscettibile di indicare al software che opera sulla macchina collegata alla tavoletta, le coordinate geografiche via via intercettate dal pennino del dispositivo indicatore sulla superficie della tavoletta.

[0005] A questo scopo le tavolette sono equipaggiate con una matrice di antenne o sensori suscettibili di modificare un parametro elettrico, tipicamente ampiezza e frequenza, in un segnale da esse generato o modificato. Le antenne sono in genere eccitate con un segnale noto. Inoltre le antenne sono dotate di circuiti in grado di variare un parametro di un segnale elettrico, allorché il pennino dello strumento di scritturasi approssima o entra in contatto con la superficie del digitalizzatore. Un microcontrollore elabora il segnale riflesso dalle antenne alla ricerca di eventuali alterazioni nei parametri ampiezza e/o frequenza, dovuti all’interazione con un dispositivo indicatore di posizione che si trovi a contatto o in prossimità delle antenne. Associando le alterazioni eventualmente riconosciute con le antenne dalle quale proviene il segnale portatore di tali alterazioni, il microcontrollore è in grado di determinare le coordinate di posizione del dispositivo indicatore di posizione, rispetto alla superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice.

[0006] Gli apparati digitalizzatori devono essere in grado di rilevare la presenza dello strumento di scrittura, anche quando questo non tocca ancora la tavoletta digitalizzatrice, ma si trova in prossimità delle antenne. Il vero e proprio «tocco» del pennino dello strumento di scrittura sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice, corrisponde sostanzialmente ad un «click» del mouse secondo tecnica nota in informatica e dà origine a un valore di pressione esercitata dallo strumento di scrittura sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice.

[0007] Il corretto ed ottimale funzionamento di questi apparati digitalizzatori necessita in genere anche di comunicare al software, che opera sulla macchina collegata alla tavoletta, un valore indicativo della pressione esercitata dall’utilizzatore sullo strumento di scrittura e, conseguentemente, esercitata da quest’ultimo sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice tramite detto strumento.

[0008] I circuiti adottati nelle tavolette digitalizzatrici sono pertanto in grado in genere di variare un parametro di un segnale elettrico, in funzione della pressione esercitata dal pennino sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice. Il funzionamento di questi circuiti è noto al tecnico del settore e può essere basato ad esempio sul principio fisico dell’induzione elettromagnetica.

[0009] La variazione del parametro del segnale elettrico, ad esempio la sua energia o ampiezza, in funzione del contatto 0 della pressione esercitata, è di entità ridotta e richiede in genere di essere amplificata per poter essere interpretata correttamente dal software che opera sulla macchina collegata alla tavoletta digitalizzatrice. Inoltre, il segnale elettrico prodotto dalla tavoletta dovrà essere convertito da analogico in digitale per poter essere interpretato dalla macchina.

[0010] Gli strumenti di scrittura per tavolette digitalizzatrici conosciutisi distinguono in due gruppi principali, a seconda che necessitino di alimentazione oppure no. Si parla nel primo caso di dispositivi attivi e nel secondo caso di dispositivi passivi. 1 dispositivi attivi sono in genere in grado di determinare variazioni nel segnale di entità maggiore e quindi di consentire una risoluzione più fine dei valori misurati. I dispositivi attivi sono tuttavia costosi, avidi di energia elettrica e complessi da realizzare. I dispositivi passivi per contro, non necessitando di alimentazione elettrica, sono esenti dagli inconvenienti sopra menzionati. Tali dispositivi passivi consentono tuttavia di produrre una variazione nel segnale misurato di entità inferiore rispetto a quelli attivi e conseguentemente non sono in grado di raggiungere la stessa precisione. I dispositivi passivi sono in genere equipaggiati con un circuito elettrico di tipo L-C in cui variando almeno uno dei due parametri, induttanza o capacità, al variare della pressione esercitata dal pennino sulla tavoletta, è possibile ottenere una variazione della frequenza di oscillazione e, conseguentemente, di variare un parametro nel segnale elettrico generato dalla tavoletta con la quale il dispositivo entra in contatto.

[0011] Nei dispositivi noti, la variazione della frequenza di oscillazione è in genere determinata dalla variazione della grandezza impedenza del circuito L-C di cui il dispositivo è equipaggiato. Per ottenere questa variazione il dispositivo è pertanto in genere dotato di pennino scorrevole assialmente, associato ad un’induttanza variabile collegata al circuito L-C. Un esempio di dispositivo di tipo noto basato su questo principio è descritto in EP 1 331 547 B1. Nei dispositivi noti, il movimento del pennino scorrevole è in genere contrastato da elementi elastici suscettibili di riportare il pennino in configurazione di riposo, quando il dispositivo viene allontanato dalla superficie della tavoletta e non si esercita pertanto più alcuna pressione su di esso.

[0012] I dispositivi noti comprendono in genere due elementi elastici rappresentati ad esempio da corrispondenti molle elicoidali. I due elementi elastici presentano una resistenza alla compressione diversa fra loro. Una prima molla con una resistenza alla compressione inferiore, determina la variazione della grandezza elettrica a partire da quando la punta del dispositivo intercetta la superficie della tavoletta digitalizzatrice fino a quando non interviene la seconda molla, che oppone una resistenza maggiore alla compressione. In tal modo, la prima molla soddisfa sostanzialmente l’esigenza di segnalare l’avvenuto contatto del dispositivo contro la superficie del digitalizzatore, mentre la seconda molla soddisfa all’esigenza di segnalare la pressione esercitata dal dispositivo sulla superficie tavoletta digitalizzatrice.

[0013] La previsione di una molteplicità di elementi elastici o molle rende tuttavia il dispositivo complicato da realizzare e pertanto inevitabilmente costoso. Inoltre, la presenza di più elementi elastici rende il dispositivo maggiormente esposto al rischio di deterioramento delle prestazioni e di variazione col tempo del suo comportamento elettromeccanico.

[0014] Alcuni di questi inconvenienti sono accentuati dal fatto che questi dispositivi vengono spesso utilizzati da utenti e pertanto da «mani» diverse. Parliamo ad esempio del caso in cui la tavoletta digitalizzatrice e lo strumento di scrittura ad essa associato, vengano utilizzati all’interno di una banca o altra struttura per raccogliere le firme di molteplici utilizzatori.

[0015] Un primo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice che non presenti gli inconvenienti dell’arte nota.

[0016] Un altro scopo dell’invenzione è quello di provvedere un dispositivo semplificato ed economico, che permetta tuttavia un’elevata precisione e che risulti affidabile anche dopo un utilizzo prolungato da parte di utilizzatori diversi.

[0017] Uno scopo ulteriore dell’invenzione è quello di provvedere un dispositivo del tipo suddetto, che risulti di semplice realizzazione e che possa pertanto essere fabbricato industrialmente a costi contenuti in numeri elevati.

[0018] Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di provvedere un metodo di controllo di un dispositivo indicatore di posizione, che permetta di riconoscere rapidamente e in modo affidabile le coordinate spaziali del dispositivo rispetto alla tavoletta digitalizzatrice e la pressione esercitata su di essa, anche quando detto dispositivo comprende un unico elemento elastico.

Descrizione dell 'invenzione [0019] Questi ed altri scopi sono ottenuti con il dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice e suo metodo di controllo, come rivendicati nelle annesse rivendicazioni.

[0020] Il dispositivo secondo l’invenzione è in grado di interagire con la tavoletta digitalizzatrice per modificare almeno un parametro, ad esempio ampiezza e frequenza, di un segnale elettrico generato da un circuito previsto nella tavoletta. Vantaggiosamente, secondo l’invenzione, questo risultato viene raggiunto con un dispositivo che incorpora un solo elemento elastico. Vantaggiosamente l’adozione di un solo elemento elastico semplifica notevolmente la costruzione del dispositivo.

[0021] Ulteriori vantaggi dell’invenzione derivano dall’adozione di un numero ridotto di componenti realizzati mediante stampaggio di materie plastiche. I componenti sono inoltre configurati per poter essere assemblati facilmente.

[0022] Sempre secondo l’invenzione, è vantaggiosamente previsto un metodo di controllo del dispositivo, suscettibile di migliorare la velocità di risposta del software che interpreta i segnali provenienti dalla tavoletta digitalizzatrice e di raggiungere elevate precisioni di lettura.

[0023] Il metodo di controllo secondo l’invenzione analizza le due coordinate spaziali separatamente. Prima con una lettura approssimativa, che determina la localizzazione approssimativa o grossolana del dispositivo indicatore di posizione rispetto alle antenne della tavoletta digitalizzatrice e poi con una lettura specifica e precisa delle antenne all’interno della regione identificata nella prima lettura. Una terza lettura determina il valore di pressione esercitata dal dispositivo sulla tavoletta.

[0024] Più precisamente, secondo l’invenzione, il metodo di controllo comprende le fasi di: - generare uno o più segnali noti, atti ad eccitare in modo controllato e secondo uno schema predeterminato un’antenna di una pluralità di antenne di una tavoletta digitalizzatrice suscettibile di interagire con un dispositivo indicatore di posizione, dette antenne comprendendo un gruppo di antenne associate alle coordinate «x» ed un gruppo di antenne associate alle coordinate «y» sul piano cartesiano; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare una posizione approssimativa del dispositivo indicatore di posizione rispetto ad una superfìcie di scrittura di una tavoletta digitalizzatrice secondo uno schema noto; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare una posizione precisa del dispositivo indicatore di posizione rispetto ad una superficie di scrittura di una tavoletta digitalizzatrice secondo uno schema noto; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare il valore di pressione esercitata dal dispositivo su detta superficie di scrittura secondo uno schema noto.

[0025] Il metodo di controllo secondo l’invenzione comprende una prima fase di ricerca approssimativa delle coordinate di posizionamento del pennino del dispositivo indicatore di posizione, rispetto alle antenne della tavoletta digitalizzatrice. In questa prima fase, sostanzialmente di ricerca grossolana della posizione, i valori delle coordinate sono ottenuti basandosi sull’ampiezza del segnale proveniente dalle antenne e processato da un microcontrollore.

[0026] In accordo con l’invenzione, l’obiettivo di questa prima fase è quello di ricercare la posizione approssimativa del dispositivo indicatore di posizione nel minor tempo possibile. Per questo motivo vantaggiosamente, secondo l’invenzione, vengono letti i segnali provenienti solo da alcune antenne, ad esempio ad intervalli di tre. In altre parole in questo esempio vengono lette le antenne di posizione 1,4,7,10,... mentre non vengono lette le antenne di posizione 2,3,5,6,8, 9,.... Per velocizzare ulteriormente la ricerca della posizione approssimativa del pennino del dispositivo indicatore di posizione, le antenne sono eccitate con segnali di eccitazione brevi (»short burst»), ossia più brevi rispetto a quanto sarebbe necessario per una misura precisa e ottimale delle coordinate. Secondo l’invenzione infatti lo scopo di questa prima fase è solo quello di riconoscere la presenza del dispositivo indicatore di posizione, mentre la posizione precisa sarà ricercata in una fase successiva.

[0027] In accordo con una forma preferita di realizzazione dell’invenzione, vengono prima letti i segnali provenienti dalle antenne verticali associate alle coordinate poste sull’asse «x» e, successivamente, le antenne orizzontali associate alle coordinate poste sull’asse «y». Viene inoltre eseguita una singola lettura per ogni antenna. La lettura avviene con l’invio di un segnale di eccitazione all’antenna e con la conseguente lettura del segnale riflesso. Durata di eccitazione e tempo di lettura saranno brevi («short burst and read time») e comunque più brevi di quelli utilizzati nella fase successiva di ricerca precisa della posizione.

[0028] A questa fase di scanning dei segnali riflessi dalle antenne segue la ricerca della posizione effettiva del pennino, che avviene confrontando fra loro i valori di energia, ossia di ampiezza, del segnale ricevuto dalle antenne e determinando le due antenne con il valore più alto, rispettivamente appartenenti al gruppo associato all’asse delle «x» e delle «y».

[0029] Questa prima fase di ricerca si conclude con il confronto del valore di ampiezza del segnale delle antenne con il valore di ampiezza più altro, con una soglia predeterminata. Se i valori di ampiezza misurati non superano la soglia predeterminata, la prima fase viene rieseguita per ricercare nuovamente la presenza del dispositivo indicatore di posizione.

[0030] Il metodo secondo l’invenzione comprende una seconda fase di ricerca precisa delle coordinate di posizionamento del pennino del dispositivo indicatore di posizione, rispetto alle antenne della tavoletta digitalizzatrice. I valori delle coordinate per questa seconda fase sono ottenuti basandosi sull’ampiezza del segnale proveniente dalle antenne e processato dal microcontrollore.

[0031] L’obiettivo di questa seconda fase è quello di determinare con precisione la posizione esatta della penna nel piano «x,y». Per questa ragione, la durata del segnale di eccitazione delle antenne ed i tempi di lettura dei segnali riflessi (»long burst and read time») sono più lunghi rispetto alla prima fase di ricerca approssimativa. Le singole antenne vengono lette più volte per aumentare la precisione del risultato.

[0032] In questa seconda fase, le antenne sono lette nel modo seguente. Supponendo di aver localizzato il pennino nella prima fase approssimativamente sopra le antenne di coordinate «Xm» e «Yn», vengono letti i segnali delle antenne adiacenti e, preferibilmente delle due antenne che precedono e delle due che seguono le antenne di posizione «m,n». Inoltre viene letto nuovamente il segnale proveniente dalle antenne di posizione «m,n». Vengono letti pertanto i segnali delle antenne «Xm - 2», «Xm -1 », «Xm», «Xm + 1 », «Xm + 2», dove «Xm» è l’antenna con il valore più alto di ampiezza del segnale, trovato nella prima fase di ricerca approssimativa. La procedura è ripetuta sull’asse «y» con la lettura delle antenne «Yn - 2», «Yn - 1», «Yn», «Yn + 1 », «Yn + 2», dove «Yn» è l’antenna con il valore più alto di ampiezza trovato nella prima fase di ricerca approssimativa. La lettura dei segnali delle antenne viene inoltre effettuata più volte, ad esempio cinque volte, per aumentare il grado di precisione ed eliminare errori di lettura dovuti a tremolìi di fondo e imprecisioni.

[0033] In questa seconda fase, i valori di ampiezza dei segnali vengono elaborati attraverso un algoritmo di interpolazione polinomiale. In questo modo, dai valori ottenuti viene costruita una curva a campana e ne viene calcolato il massimo effettivo, il quale corrisponde all’esatta posizione di una coordinata, ad esempio sull’asse delle «x». Allo stesso modo si procede per la seconda coordinata, ad esempio sull’asse delle «y». Le coordinate finali «x» e «y» saranno una media dei risultati ottenuti dalle letture, ad esempio cinque letture.

[0034] In una terza fase del metodo secondo l’invenzione, viene misurata la pressione esercitata dal pennino del dispositivo indicatore di posizione sulla superficie di scrittura, ossia quella associata alle antenne della tavoletta digitalizzatrice.

[0035] I valori di pressione per questa terza fase sono ottenuti basandosi sulla frequenza del segnale proveniente dalle antenne e processato dal microcontrollore.

[0036] L’ obiettivo di questa terza fase è quello di determinare se la penna sta toccando la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice ed il valore effettivo della pressione esercitata su detta superficie. Per aumentare la velocità di ricerca del valore di pressione questa fase viene effettuata sulle antenne di una singola coordinata, ad esempio sull’asse delle «x» o su quello delle «y». Si è visto infatti che l’altra coordinata fornisce informazioni ridondanti e non contribuisce pertanto alla precisione della misura.

[0037] In questa terza fase viene elaborato più volte, con le modalità descritte nel seguito, il segnale proveniente dall’antenna che nella seconda fase ha fornito il valore più alto di ampiezza.

[0038] La terza fase prevede una fase di ricerca dello sfasamento fra il segnale di eccitazione dell’antenna e quello riflesso elaborato dal microcontrollore. Più precisamente, vengono determinati due picchi nella curva del segnale riflesso e ne viene quindi calcolata la frequenza. L’algoritmo determina quindi se la penna tocca la superficie del digitalizzatore in funzione dello sfasamento misurato fra la frequenza del segnale riflesso e quella, nota, del segnale di eccitazione.

[0039] La pressione che il pennino del dispositivo indicatore di posizione esercita sulla superficie della tavoletta digitaliz-zatrice, è proporzionale allo spostamento di fase fra i due segnali, riflesso e di eccitazione.

[0040] Con un’elettronica dedicata questo cambiamento viene fatto corrispondere ad un valore analogico che una volta misurato permette di ottenere direttamente il valore effettivo della pressione. Per aumentare il grado di affidabilità e di precisone, la misura viene fatta più volte.

[0041] Il metodo di controllo secondo l’invenzione prevede inoltre alcune funzioni di ottimizzazione.

[0042] Una prima funzione di ottimizzazione riguarda il blocco del salto di posizione con dispositivo indicatore di posizione sempre presente. Per evitare salti di posizione da destra a sinistra e viceversa, ossia falsi positivi, fisicamente impossibili, viene fatto un controllo rispetto all’ultima posizione rilevata. Per esempio: se la posizione precedente corrisponde all’antenna di coordinate «X5» e la nuova posizione misurata corrisponde all’antenna di coordinate «X31 », il valore della nuova posizione viene scartato.

[0043] Una seconda funzione di ottimizzazione riguarda il blocco del salto di posizione con penna che esce dal campo di sensibilità della tavoletta digitalizzatrice. Questa funzione prevede che quando il dispositivo identificatore di posizione esce dall’area di misurazione utile della tavoletta digitalizzatrice, e rientra in un’altra posizione, la funzione di ottimizzazione esegue una fase di scansione della posizione, resettando ossia azzerando i valori corrispondenti all’ultima lettura.

[0044] Una terza funzione di ottimizzazione riguarda la riduzione degli effetti del tremolio. A questo scopo la funzione prevede un sistema di «sliding window» basato sugli ultimi valori rilevati. Così facendo si aumenta la linearità del tratto tracciato dal pennino dello strumento di scrittura, pur mantenendo la velocità di trasmissione dei dati.

[0045] Una quarta funzione ottimizzazione riguarda la riduzione dei «falsi positivi» per evitare che vengano trasmesse delle false coordinate con tocco attivato. In particolare quando il pennino si trova molto vicino alla superficie del tablet, si aspetta un certo numero di letture prima di attivare il «tocco» del dispositivo identificatore di posizione.

[0046] Più in generale, il dispositivo ed il metodo secondo l’invenzione permettono di ridurre notevolmente l’incidenza di falsi segnali di presenza del dispositivo in posizione di scrittura sulla tavoletta digitalizzatrice, dovuti ad esempio al tremolio della mano dell’utilizzatore che impugna il dispositivo o al fatto che il dispositivo di scrittura è avvicinato al piano della superficie della tavoletta digitalizzatrice in direzione obliqua.

[0047] Il metodo di controllo secondo l’invenzione permette vantaggiosamente di superare il limite meccanico dovuto alla presenza di un solo elemento elastico preferibilmente dotato di modulo elastico sostanzialmente costante al variare della lunghezza dell’elemento elastico.

Descrizione sintetica delle figure [0048] Alcune forme preferite di realizzazione dell’invenzione saranno fornite a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse in cui: la fig. 1 è una vista laterale in pianta del dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice secondo una forma preferita di realizzazione dell’invenzione; la fig. 2 è una sezione lungo il piano A-A del dispositivo di fig. 1 ; la fig. 3 è un esploso del dispositivo di fig. 1 ; le fig. da 4A a 4C sono diagrammi di flusso di altrettante procedure del metodo di controllo secondo una forma preferita di realizzazione dell’invenzione; la fig. 5 è una vista schematica della disposizione spaziale delle antenne in una tavoletta digitalizzatrice.

Descrizione dettagliata di alcune forme preferite di realizzazione dell’invenzione [0049] Con riferimento alle fig. da 1 a 3 è illustrato un dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice, realizzato secondo l’invenzione e complessivamente indicato con il riferimento 11.

[0050] Il dispositivo 11 comprende sostanzialmente una scocca 13 realizzata mediante un corrispondente corpo cilindrico tubolare cavo. Nella scocca 13 sono definite una prima parte anteriore 15 ed una seconda parte posteriore 17. La scocca 13 è inoltre dotata anteriormente di un’apertura 19. Preferibilmente l’estremità anteriore della prima parte 15 del corpo tubolare della scocca 13 è rastremata.

[0051] All’interno della scocca 13 è ospitato un telaio 21. Preferibilmente, la scocca 13 ed il telaio 21 sono realizzati in plastica. Sempre in accordo con una forma preferita di realizzazione dell’invenzione le due parti 15, 17 della scocca 13 sono unite fra loro mediante saldatura a caldo al fine di creare un corpo unico dotato della necessaria solidità. Nell’esempio illustrato l’estremità posteriore della seconda parte 17 del corpo tubolare della scocca 13 comprende un’apertura 17a preferibilmente chiusa da un tappo.

[0052] Nel telaio 21 sono definite una prima sede anteriore assiale 23, rivolta verso l’apertura 19 della scocca 13 ed una seconda sede laterale 25, rivolta verso la parete interna 27 della scocca 13.

[0053] Nella prima sede anteriore assiale 23 è un previsto un elemento elastico 29. Nell’esempio illustrato l’elemento elastico 29 comprende una molla elicoidale. Il dispositivo 11 comprende inoltre un pennino 33 che fuoriesce parzialmente attraverso l’apertura 19. Un cursore in ferrite 34 è previsto fra il pennino 33 e l’elemento elastico 29. Il cursore 34 è suscettibile di trasmettere il movimento assiale del pennino 33 all’elemento elastico 29 ospitato nella sede assiale 23 del telaio 21. Detto movimento assiale del pennino 33 si determina quando sul pennino 33 viene esercitata una compressione assiale, ad esempio quando il dispositivo 11 è portato con il pennino 33 a contatto con la superficie di scrittura di una tavoletta digitalizzatrice.

[0054] Nel corpo tubolare della scocca 13 è ospitato inoltre un manicotto 35 che circonda il cursore in ferrite 34. Attorno al manicotto 35 è avvolto un filo 37 di materiale conduttore elettrico. Un circuito stampato 39 è ospitato nella seconda sede laterale 25 del telaio 21. Detto circuito stampato 39 incorpora un circuito elettronico al quale sono collegate le due estremità 37a, 37b del filo 37 di materiale conduttore avvolto sul manicotto 35. Nell’esempio illustrato il manicotto 35 comprende sostanzialmente un rocchetto dotato di anima centrale e di due ali discoidali poste alle estremità, che impediscono al filo 39 di materiale conduttore di sfilarsi dall’anima del rocchetto.

[0055] In accordo con la forma preferita di realizzazione dell’Invenzione illustrata la scocca 13 comprende internamente una sporgenza radiale 41. Nell’esempio illustrato detta sporgenza 41 è collocata circa a metà della lunghezza della parte posteriore 17 della scocca 13. Corrispondentemente, il telaio 21 comprende una base posteriore 43 a sbalzo suscettibile di cooperare con la sporgenza radiale 41 della scocca 13 per mantenere detto telaio 21 stabilmente associato alla scocca 13. Anteriormente, il telaio 21 comprende una base 45 dotata di rientranza 47 in cui si impegna l’ala posteriore discoidale del manicotto 35.

[0056] Sempre con riferimento all’esempio illustrato, il pennino 33 comprende una parte anteriore 33a passante attraverso l’apertura 19 della parte anteriore 15 del corpo tubolare della scocca 13 ed una parte posteriore 33b di sezione maggiore scorrevolmente ospitata in una sede cilindrica assiale 49 prevista nel corpo tubolare, posteriormente all’apertura 19 per il pennino 33 e ricavata nella parete di detto corpo tubolare.

[0057] Secondo l’invenzione, il cursore 34 rappresenta il nucleo di un’induttanza variabile definita dal cursore 34 e dal filo 37 avvolto attorno al manicotto 35. Il cursore 34 potendo scorrere assialmente all’Interno del manicotto 35 determina la variazione della frequenza di oscillazione del circuito L-C al quale l’induttanza variabile è associata. Lo scorrimento del cursore 34 è limitato in un verso posteriore dall’elemento elastico 29 che si trova in battuta con l’estremità opposta a quella a contatto con il cursore 34 contro il fondo della sede assiale 23 e nell’altro verso anteriore dal pennino 33.

[0058] Il pennino 33, il cursore 34 in ferrite, il manicotto 35 e l’elemento elastico 29 devono essere assemblati assicurando l’allineamento assiale ottimale e la sostanziale assenza di gioco fra le parti per garantire il corretto funzionamento e la necessaria fluidità di movimento durante la scrittura.

[0059] Riferendoci ora alle fig. 4A, 4B, 4C e 5 saranno descritte le fasi del metodo di controllo di un dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice secondo l’invenzione.

[0060] Con riferimento in particolare alla fig. 5 sono rappresentati schematicamente due gruppi ciascuno di quattro antenne 71,73 associate, rispettivamente, all’asse delle «x» ed a quello delle «y». Le antenne illustrate sono rappresentative di una parte di antenne presenti una comune tavoletta digitalizzatrice di tipo di per sé noto al tecnico del settore e che non sarà pertanto descritta in dettaglio. Ciascuna antenna 71,73 è identificata sul piano di scrittura della tavoletta digitalizzatrice da una corrispondente coordinata spaziale «X1», «X2», «X3», «X4», e «Y1 », «Y2», «Y3», «Y41».

[0061] Con riferimento alla fig. 4A il passo 101 rappresenta la fase di «start» della procedura di riconoscimento della presenza del dispositivo indicatore di posizione 11 in posizione di scrittura e della pressione da esso eventualmente esercitata sulla superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice. Per posizione di scrittura del dispositivo 11 si intende una configurazione del dispositivo 11 rispetto alla tavoletta digitalizzatrice, in cui il pennino 33 è prossimo o a contatto con la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice. Detta superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice è associata ad antenne 71, 73. E’ evidente che quando il pennino 33 è a contatto con la superficie della tavoletta digitalizzatrice, esso eserciterà su di essa una certa pressione.

[0062] Al passo 103 è indicata schematicamente la procedura di scansione per il riconoscimento approssimativo della presenza del dispositivo 11, che sarà meglio descritta con riferimento alla fig. 4B.

[0063] Se al passo 105 la procedura di scansione della posizione approssimativa ha prodotto un segnale indicativo della presenza del dispositivo 11, al passo 107 viene eseguita la procedura di scansione di precisione per l'identificazione delle coordinate sugli assi «x», «y». Questa procedura sarà meglio descritta con riferimento alla fig. 4C. Al passo 109 viene eseguita la procedura per l'identificazione della pressione con la quale il dispositivo 11 è premuto contro la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice che verrà meglio descritta nel seguito. Se invece al passo 105 la procedura di scansione della posizione approssimativa non ha prodotto un segnale indicativo della presenza del dispositivo 11, viene eseguita nuovamente al passo 103 la procedura di scansione della posizione approssimativa.

[0064] Se al passo 109 la procedura di scansione di precisione ha prodotto un segnale indicativo della pressione esercitata dal dispositivo 11 contro la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice, al passo 111 la frequenza del segnale proveniente dall’antenna che ha prodotto il segnale di maggiore ampiezza nella procedura di scansione di precisione viene confrontata con una frequenza predeterminata corrispondente al segnale di eccitazione dell’antenna. Se invece al passo 109 la procedura di scansione di precisione ha prodotto un segnale non indicativo della pressione esercitata dal dispositivo 11 contro la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice, si verifica una condizione di «presenza senza tocco» del pennino 33 e al passo 113 vengono raccolti solamente i dati relativi alle coordinate sugli assi «x», «y», e il controllo viene riassegnato al passo 105.

[0065] Al passo 115 se la frequenza del segnale riflesso dall’antenna che nella procedura di scansione di precisione ha manifestato un segnale riflesso di maggiore ampiezza ha superato la soglia predeterminata confrontata al passo 113, ossia è stato riconosciuto il «tocco» del pennino del dispositivo 11 sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice, viene misurata la pressione applicata dal dispositivo 11 contro la superficie della tavoletta digitalizzatrice. Detta misura avviene confrontando molteplici letture di una singola antenna, definita in modo ottimale, convolute e comparate con lo spostamento di fase rispetto a un segnale noto.

[0066] Al passo 117 le coordinate «X,Y» di posizione del dispositivo 11 identificate ed il valore «P» di pressione vengono trasmessi ad un’unità di elaborazione o microcontrollore elettronico. Al termine della procedura, il controllo viene assegnato nuovamente al passo 105.

[0067] Riferendoci alla fig. 4B è illustrata la procedura di scansione approssimativa della presenza del dispositivo 11 in posizione di scrittura.

[0068] Detta procedura prevede inizialmente al passo 201 l’uso di parametri di tempo ristretti (»short burst e read time») al fine di ottimizzare i tempi necessari alla localizzazione approssimativa del dispositivo 11. Ai passi 205, 207 avviene, in successione secondo uno schema predefinito, la scansione delle antenne associate alle coordinate «x» (X1,..., X23) e alle coordinate «y» (Y1.....Y19). Ad esempio la scansione avviene preferibilmente ogni due antenne: x1, x3, x5,... e y1, y3, y5,...

[0069] Al passo 209 viene identificata l’antenna che ha prodotto il segnale con l’ampiezza, ossia l’energia, più elevata.

[0070] Al passo 211 l’ampiezza del segnale dell’antenna con energia più elevata è confrontato con una soglia predeterminata. Se al passo 211 l’ampiezza del segnale dell’antenna con energia più elevata è inferiore a detta soglia predeterminata, il controllo è assegnato al passo 213 corrispondente alla condizione di non presenza del dispositivo 11 e da qui al passo 205. Se invece al passo 211 l’ampiezza del segnale dell’antenna con energia più elevata è maggiore di detta soglia predeterminata, il controllo è assegnato al passo 215 corrispondente alla condizione di presenza del dispositivo 11 in posizione di scrittura. Al termine della procedura, il controllo viene assegnato al passo 107 per effettuare la procedura di scansione di precisione, che consente di perfezionare l’identificazione delle coordinate di posizione del dispositivo 11 sulla superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice.

[0071] Riferendoci alla fig. 4C è illustrata la procedura di scansione di precisione della presenza del dispositivo 11 in posizione di scrittura.

[0072] Detta procedura prevede inizialmente al passo 301 l’uso di parametri di tempo allungati («long burst e read time») al fine di ottimizzare la precisione per la localizzazione precisa del dispositivo 11. Al passo 303 viene letta per alcune volte consecutive l’ampiezza del segnale riflesso proveniente dall’antenna che ha prodotto il segnale con la maggiore energia nei passi precedenti e l’ampiezza proveniente dalle quattro antenne attorno all’antenna che ha prodotto il segnale con la maggiore energia su un ognuno dei due assi di coordinate del piano. Se Xm e Yn sono le antenne che hanno prodotto il segnale con la maggiore energia per le rispettive coordinate, verranno analizzate le ampiezze delle antenne Xm - 2, Xm - 1, Xm, Xm + 1, Xm + 2 per determinare la coordinata sull’asse delle «x» (passo 303) e parimenti Yn - 2, Yn - 1, Yn, Yn + 1, Xn + 2 per determinare la coordinata «y» (passo 305).

[0073] I valori di ampiezza, ossia di energia, ottenuti definiscono una curva gaussiana il cui massimo matematico corrisponde alle coordinate che vengono utilizzate per determinare la posizione del dispositivo di scrittura 11. Al termine della procedura, il controllo viene assegnato al passo 109.

[0074] Si descriverà ora la terza fase del metodo secondo l’invenzione, in cui viene misurata la pressione esercitata dal pennino 33 del dispositivo indicatore di posizione 11 sulla superficie di scrittura, ossia quella associata alle antenne 71, 73, della tavoletta digitalizzatrice.

Claims (10)

[0075] I valori di pressione per questa terza fase sono ottenuti basandosi sulla frequenza del segnale proveniente dalle antenne 71,73 e processato dal microcontrollore. [0076] L’obiettivo di questa terza fase è quello di determinare se la penna sta toccando la superficie di scrittura della tavoletta digitalizzatrice ed il valore effettivo della pressione esercitata su detta superficie. Per aumentare la velocità di ricerca del valore di pressione questa fase viene effettuata sulle antenne di una singola coordinata, ad esempio sull’asse delle «x» o su quello delle «y». Si è visto infatti che l’altra coordinata fornisce informazioni ridondanti e non contribuisce pertanto alla precisione della misura. [0077] In questa terza fase viene elaborato più volte, con le modalità descritte nel seguito, il segnale proveniente dall’antenna che nella seconda fase ha fornito il valore più elevato di ampiezza. [0078] La terza fase prevede una fase di ricerca dello sfasamento fra il segnale di eccitazione dell’antenna che nella seconda fase ha fornito il valore più elevato di ampiezza e quello riflesso elaborato dal microcontrollore. Più precisamente, vengono determinati due picchi nella curva del segnale riflesso e ne viene quindi calcolata la frequenza. La procedura determina quindi se il dispositivo 11 è a contatto con la superficie del digitalizzatore, in funzione dello sfasamento misurato fra la frequenza del segnale riflesso e quella, nota, del segnale di eccitazione. [0079] La pressione che il pennino del dispositivo indicatore di posizione esercita sulla superficie della tavoletta digitalizzatrice, è proporzionale allo spostamento di fase fra i due segnali, riflesso e di eccitazione. [0080] In una forma preferita di realizzazione dell’Invenzione, una specifica unità elettronica dedicata permette di assegnare a questo sfasamento un valore analogico, che una volta misurato permette di ottenere direttamente il valore effettivo della pressione. Per aumentare il grado di affidabilità e di precisone, la misura viene fatta più volte. [0081] Vantaggiosamente, grazie a questo metodo di controllo si ottiene una notevole velocità di trattamento dei segnali ed una rapida risposta. Inoltre, il metodo suddetto permette di eliminare i falsi segnali positivi corrispondenti a disposizioni in cui il dispositivo di scrittura non si trova in posizione di scrittura. Rivendicazioni

1. Dispositivo (11) indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice, comprendente: -una scocca (13) dotata di un corpo cilindrico tubolare cavo in cui sono definite una prima parte anteriore (15) ed una seconda parte posteriore (17), detta scocca (13) essendo dotata anteriormente di un’apertura (19) per il passaggio di un pennino (33) scorrevole assialmente, che fuoriesce parzialmente da detta apertura (19); - un telaio (21) ospitato all’interno della scocca tubolare (13) in cui sono definite una prima sede anteriore assiale (23) rivolta verso l’apertura (19) della scocca ed una seconda sede laterale (25) rivolta verso la parete interna (27) della scocca; - un elemento elastico (29) ospitato nella sede assiale (23) del telaio (21); - un cursore (34) in ferrite suscettibile di trasmettere il movimento assiale del pennino (33) all’elemento elastico (29) ospitato nella sede assiale (23) del telaio (21); - un manicotto (35) che circonda il cursore (34) sul quale è avvolto un filo (37) di materiale conduttore; - un circuito stampato (39) ospitato nella seconda sede laterale (25) del telaio (21), detto circuito stampato (39) comprendendo un circuito elettrico di tipo L-C al quale sono collegate le due estremità (37a, 37b) del filo (37) di materiale conduttore avvolto sul manicotto (35).

2. Dispositivo secondo la riv. 1, in cui detto elemento elastico (29) comprende un’unica molla elicoidale.

3. Dispositivo secondo la riv. 1 o 2, in cui la scocca (13) comprende internamente una sporgenza radiale (41) ed in cui il telaio (21) comprende una base posteriore (43) a sbalzo suscettibile di cooperare con la sporgenza radiale (41) della scocca (13) per mantenere detto telaio (21) stabilmente associato alla scocca.

4. Dispositivo secondo la riv. 1 o 2 o 3, in cui l’estremità anteriore della prima parte (15) del corpo tubolare della scocca (13) è rastremata.

5. Dispositivo secondo la riv. 1, in cui il manicotto (35) comprende un rocchetto dotato di anima centrale e di due ali circolari discoidali che impediscono al filo di materiale conduttore (37) di sfilarsi dall’anima.

6. Dispositivo secondo la riv. 1, in cui il pennino (33) comprende una parte anteriore (33a) passante attraverso l’apertura (19) dell’estremità anteriore del corpo tubolare della scocca (13) ed una parte posteriore (33b) di sezione maggiore scorrevolmente ospitata in una sede cilindrica assiale (49) prevista nel corpo tubolare posteriormente all’apertura (19) per il pennino (33) e ricavata nella parete (27) di detto corpo.

7. Metodo di controllo di un dispositivo indicatore di posizione per una tavoletta digitalizzatrice comprendente le fasi di: - generare uno o più segnali noti, atti ad eccitare in modo controllato e secondo uno schema predeterminato un’antenna di una pluralità di antenne di una tavoletta digitalizzatrice suscettibile di interagire con un dispositivo indicatore di posizione, dette antenne comprendendo un gruppo di antenne associate alle coordinate «x» ed un gruppo di antenne associate alle coordinate «y» sul piano cartesiano; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare una posizione approssimativa del dispositivo indicatore di posizione rispetto ad una superficie di scrittura di una tavoletta digitalizzatrice secondo uno schema noto; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare una posizione precisa del dispositivo indicatore di posizione rispetto ad una superficie di scrittura di una tavoletta digitalizzatrice secondo uno schema noto; - analizzare la risposta a detto segnale di eccitazione per determinare il valore di pressione esercitata dal dispositivo su detta superficie di scrittura secondo uno schema noto.

8. Metodo secondo la riv.7, in cui la fase di determinare la posizione approssimativa del dispositivo comprende una fase di scansione con l’uso di parametri di tempo ristretti (»short burst e read time») delle antenne associate alle coordinate «x» (X1.....X23) e alle coordinate «y» (Y1.....Y19) ogni due antenne ed una fase di determinare per ciascuna coordinata l’antenna che ha prodotto il segnale con l’ampiezza, ossia l’energia, più elevata.

9. Metodo secondo la riv.7 o 8, in cui la fase di determinare la posizione precisa del dispositivo comprende una fase di lettura con parametri di tempo allungati (»long burst e read time») l’ampiezza del segnale riflesso proveniente dall’antenna che ha prodotto il segnale con la maggiore energia nei passi precedenti e l’ampiezza proveniente dalle quattro antenne attorno all’antenna che ha prodotto il segnale con la maggiore energia su un ognuno dei due assi di coordinate del piano cartesiano.

10. 10. Metodo secondo la riv. 7 o 8 o 9, in cui è prevista una fase di misura della pressione esercitata dal dispositivo indicatore di posizione sulla superficie di scrittura, comprendente una fase di confronto della frequenza del segnale riflesso proveniente dalle antenne con quello di eccitazione delle antenne di una singola coordinata, detta misura della pressione essendo proporzionale allo sfasamento fra il segnale di eccitazione dell’antenna che nella seconda fase ha fornito il valore più elevato di ampiezza e quello riflesso.