CN101976158A - 一种超声波与红外结合的定位装置及其定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波与红外结合的定位装置,包括触摸屏和触摸笔,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。本发明还公开了一种超声波与红外结合的定位方法,包括以下步骤:S1、触摸屏被触摸,超声波发射器发出超声波;S2、超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0;S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X0;S4、微处理器求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。本发明具有定位准确、结构简单和成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及超声波定位与红外结合的技术领域,特别涉及一种超声波与红外结合的定位装置及其定位方法,其特别应用于电子显示设备或者其它书写平面实现书写板功能及智能输入。
背景技术
目前市场上的红外触摸屏产品,其基本原理是:在没有触摸的情况下,红外发射管发出的红外线经过显示区域到达红外接收管,由红外接收管接收红外线并将其转换为可用的电信号;在有触摸的情况下,通过检测显示区域内的红外线栅格被障碍物遮挡的情况来计算触摸点的位置。现有的红外定位技术,如图1所示:通过两组红外发射管和红外接收管发射或接收红外线,在X方向和丫方向形成垂直交叉的红外线阵列来实现触摸屏上的红外定位,当X方向的距离较长时,则X方向的红外接收管会距离红外发射管较远,由于红外线传输距离较短,因此在X方向上红外接收管只能接收到很弱的红外线,如果距离太远,甚至接收不到红外线,导致定位装置在X方向上定位不准甚至无法定位。
公告号CN 101441543的专利《一种红外定位方法及其实现装置》,提供了一种红外定位方法及其实现装置,该方法特点是在形成的相互交叉的红外线阵列中,至少有一组红外线与横向的X轴或纵向的Y轴之间的夹角为一锐角。实现上述方法的装置,包括两组红外发射管和红外接收管,其发射和接收的红外线形成定位的红外线阵列,特点是,至少有一组红外发射管沿横向的X轴或纵向的Y轴偏转一锐角,与其相对应的红外接收管沿横向的X轴或纵向的Y轴也偏转一锐角,使其能接收到与之相对应的红外发射管所发出的红外光。该发明一定程度上可实现横向长距离红外准确定位。
无论是图1所示的传统红外定位方法,还是公告号为CN 101441543的专利公开的红外定位方法,这两种方法都需要大比较多的红外发射管和红外接收管,结构也相对复杂。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的缺点和不足,提供一种超声波与红外结合的定位装置,本装置具有适用范围广、定位准确、结构简单和成本低等优点。
本发明的目的之二在于提供一种超声波与红外结合的定位方法。
本发明的目的之一是通过下述技术方案实现的,一种超声波与红外结合的定位装置,包括触摸屏和触摸笔,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。
为更好的实现本发明,所述红外发射管安装在触摸屏的上边框,红外接收管安装在触摸屏的下边框;或红外发射管安装在触摸屏的下边框,红外接收管安装在触摸屏的上边框;所述红外发射管发射的红外线与Y轴平行,所述红外接收管接收的红外线与Y轴平行。
优选的,所述触摸屏的部分边框上安装有红外发射管,触摸屏的其它边框上安装有红外接收管,红外发射管发射红外线到红外接收管,所述红外发射管发射的红外线与纵向Y轴或横向X轴之间的夹角成锐角。
优选的,所述夹角为45度。
优选的,所述超声波接收器有单个,所述超声波接收器安装在触摸屏的左上角。
优选的,所述超声波接收器有多个,所述超声波接收器分别安装在触摸屏的角落上。
本发明的目的之二是通过下述技术方案实现的,一种超声波与红外结合的定位方法,包括以下步骤:
S1、触摸屏被触摸,触摸笔上的超声波发射器发出超声波;
S2、超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0;
S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X0,并将触摸点的X坐标信息发送至微处理器;
S4、微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S0,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X0,求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。
为更好的实现本发明,所述S2中超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0,具体是指根据超声波发射器发射超声波的时间刻T1,以及超声波接收器接收超声波的时间刻T2,先求出超声波在空气中传送的时间T0=T2-T1,并通过下式计算触摸点到超声波接收器的距离:S0=V0T0,其中V0代表超声波在空气中传播的速度。
优选的,所述步骤4中微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S0,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X0,求出触摸点的Y轴坐标,具体是指通过下式求出触摸点的Y轴坐标其中F表示超声波接收器所在位置的纵坐标。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
第一、适用范围广、定位准确:本发明结合超声波与红外技术,通过超声波检测触摸点到超声波接收器的距离,通过红外线检测触摸点的横坐标,再通过上述两者求出触摸点的纵坐标,有效的解决了红外线射程距离较短的问题。本发明特别适用于大尺寸屏幕,由于一般的大尺寸屏幕,其长度较长,红外线的传输距离较短,不能有效的检测出触摸点的纵坐标,因此采用超声波接收器来测触摸点到屏幕的距离;而由于屏幕的宽度不是很大,可通过红外定位技术求出触摸点的横坐标。;
第二、结构简单,成本低:本发明结合超声波与红外技术,与现有的红外触摸屏装置相比,减少了红外发射管和红外接收管的数量,可以仅仅增加一个或多个超声波接收器和超声波发射器,就能够实现本发明,降低了成本,使定位装置结构更简单、定位更准确。
附图说明
图1是现有技术中红外定位装置的应用示意图;
图2是实施例一中一种超声波与红外结合的定位装置的应用示意图;
图3是本发明一种超声波与红外结合的定位方法的流程图;
图4是实施例二中一种超声波与红外结合的定位装置的应用示意图;
图5是实施例三中一种超声波与红外结合的定位装置的应用示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
一种超声波与红外结合的定位装置,如图2所示,包括触摸屏和触摸笔,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。
所述触摸屏为矩形,红外发射管安装在触摸屏的上边框,红外接收管安装在触摸屏的下边框。
所述红外发射管发射的红外线与Y轴平行,所述红外接收管接收的红外线与Y轴平行。以触摸屏的最左下角为坐标原点,建立坐标系。
所述超声波接收器有单个,所述超声波接收器安装在触摸屏的左上角。
上述一种超声波与红外结合的工作流程,如图3所示,包括以下步骤:
S1、触摸屏被触摸,触摸笔上的超声波发射器发出超声波;
S2、超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0;
见图2中的弧线,弧线是超声波发射器到超声波接收器的等时间线,超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,根据超声波在空气中传送的时间,确定触摸点到超声波接收器的距离S0,以超声波接收器为圆心,以S0为半径,超声波接收器可以确定S0所在等时间线上的触摸点,即图2所示的A点;
S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X0,并将触摸点的X坐标信息发送至微处理器;
见图2中的虚线,虚线是红外线从红外发射管发射到红外接收管的路径,红外发射管及红外接收管根据发出的红外线,可以检测到触摸点即A点的X轴坐标X0;
S4、微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S0,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X0,求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。
所述步骤S1中触摸笔上的超声波发射器发出超声波,具体是指触摸笔的笔头受力被挤压时,触摸笔上的超声波发射器被触发并发出超声波。
所述S2中超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0,具体是指根据超声波发射器发射超声波的时间刻T1,以及超声波接收器接收超声波的时间刻T2,先求出超声波在空气中传送的时间T0=T2-T1,并通过下式计算触摸点到超声波接收器的距离:S0=V0T0,其中V0代表超声波在空气中传播的速度。
所述步骤4中微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S0,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X0,求出触摸点的Y轴坐标,具体是指通过下式求出触摸点的Y轴坐标其中F表示超声波接收器所在位置的纵坐标。
实施例二
一种超声波与红外结合的定位装置,如图4所示,包括触摸屏和触摸笔,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。
所述触摸屏为矩形,红外接收管安装在触摸屏的上边框和右边框,红外发射管安装在触摸屏的下边框和左边框。
所述红外发射管发射的红外线与纵向Y轴或横向X轴之间的夹角成锐角,所述夹角为45度。以触摸屏的最左下角为坐标原点,建立坐标系。
所述超声波接收器有单个,所述超声波接收器安装在触摸屏的左上角。
上述一种超声波与红外结合的定位方法,包括以下步骤:
S1、触摸屏被触摸,触摸笔上的超声波发射器发出超声波;
S2、超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S1;
S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X1,并将触摸点的X坐标信息发送至微处理器;
S4、微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S1,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X1,求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。
所述步骤S1中触摸笔上的超声波发射器发出超声波,具体是指触摸笔与触摸屏接触时,触摸笔上的超声波发射器被触发并发出超声波。
所述S2中超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S1,具体是指根据超声波发射器发射超声波的时间刻T1,以及超声波接收器接收超声波的时间刻T2,先求出超声波在空气中传送的时间T0=T2-T1,并通过下式计算触摸点到超声波接收器的距离:S1=V0T0,其中V0代表超声波在空气中传播的速度。
所述步骤4中微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S1,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X1,求出触摸点的Y轴坐标,具体是指通过下式求出触摸点的Y轴坐标其中F表示超声波接收器所在位置的纵坐标。
实施例三
一种超声波与红外结合的定位装置,如图5所示,包括触摸屏和触摸笔,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。
所述触摸屏为矩形,红外发射管安装在触摸屏的上边框,红外接收管安装在触摸屏的下边框。
所述红外发射管发射的红外线与Y轴平行,所述红外接收管接收的红外线与Y轴平行。以触摸屏的最左下角为坐标原点,建立坐标系。
所述超声波接收器有两个,所述超声波接收器分别安装在触摸屏的左上角和右上角
一种超声波与红外结合的定位方法,包括以下步骤:
S1、触摸屏被触摸,触摸笔上的超声波发射器发出超声波;
S2、超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到左上角超声波接收器的距离S3,和到右上角超声波接收器的距离S4;
S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X3,并将触摸点的X坐标信息发送至微处理器;
S4、微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S3和S4以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X3,求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超声波与红外结合的定位装置,包括触摸屏和触摸笔,其特征在于,其中所述触摸屏上安装有微处理器、红外发射管、红外接收管和超声波接收器,所述触摸笔上安装有超声波发射器;所述微处理器分别与红外发射管、红外接收管及超声波接收器信号相连。
2.根据权利要求1所述一种超声波与红外结合的定位装置,其特征在于,所述红外发射管安装在触摸屏的上边框,红外接收管安装在触摸屏的下边框;或者红外发射管安装在触摸屏的下边框,红外接收管安装在触摸屏的上边框;
所述红外发射管发射的红外线与Y轴平行,所述红外接收管接收的红外线与Y轴平行。
3.所述根据权利要求1所述一种超声波与红外结合的定位装置,其特征在于,所述触摸屏的各条边框上安装有红外发射管或红外接收管,所述红外发射管发射的红外线与纵向Y轴或横向X轴之间的夹角成锐角。
4.所述根据权利要求3所述一种超声波与红外结合的定位装置,其特征在于,所述夹角为45度。
5.根据权利要求1所述一种超声波与红外结合的定位装置,其特征在于,所述超声波接收器有单个,所述超声波接收器安装在触摸屏的左上角。
6.根据权利要求1所述一种超声波与红外结合的定位装置,其特征在于,所述超声波接收器有多个,所述超声波接收器分别安装在触摸屏的角落上。
7.一种超声波与红外结合的定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、触摸屏被触摸,触摸笔上的超声波发射器发出超声波;
S2、超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0;
S3、红外发射管发出红外线到红外接收管,检测出触摸点的X轴坐标X0,并将触摸点的X坐标信息发送至微处理器;
S4、微处理器根据步骤S2中触摸点到超声波接收器的距离S0,以及步骤S3中触摸点的X轴坐标X0,求出触摸点的Y轴坐标,结束本次定位操作,返回步骤S1。
8.根据权利要求7所述一种超声波与红外结合的定位方法,其特征在于,所述S2中超声波接收器接收超声波发射器发出的超声波,超声波接收器确定触摸点到超声波接收器的距离S0,具体是指根据超声波发射器发射超声波的时间刻T1,以及超声波接收器接收超声波的时间刻T2,先求出超声波在空气中传送的时间T0=T2-T1,并通过下式计算触摸点到超声波接收器的距离:S0=V0T0,,其中V0代表超声波在空气中传播的速度。
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