CN102508580A - 一种红外定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外定位方法，包括以下步骤：(1)将多个红外发射模块和红外接收模块安装在触摸屏边框的长边上；(2)初始化；(3)每组红外发射模块以依次点亮该组内所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的n个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序；(4)分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方法计算触摸点坐标。本发明公开了一种定位装置。本发明有效解决了大屏幕的触摸点有效定位的问题，而且适用范围广，处理速度快，成本低。

Description

一种红外定位方法及装置

技术领域

本发明涉及红外定位技术，特别涉及一种适用大屏幕的红外定位方法和装置。

背景技术

红外线触摸屏以结构简单、不受电流、电压和静电干扰，并适宜在某些恶劣的环境条件下工作，以及具有高稳定性、高分辨率、安装方便、可用在各档次的计算机，外壳加上一块钢化玻璃就能实现防尘、防暴、防水等诸多优点，使得红外线触摸屏异军突起，越来越成为触摸屏市场的主流产品。

现有红外触摸装置，采用四个边均分布红外接收元件和红外发射元件，然后通过综合纵横方向的扫描结果，综合分析计算出触摸点的坐标。当需要搭建的触摸屏长度较大时，受红外发射元件功率限制，造成红外光无法被相应的红外接收元件感应到，从而无法有效的实现触摸点识别。

同时，现有的红外触摸装置的红外发射和红外接收元件按照一一对应的方式组成发射接收对，沿着触摸屏四个边框构成一个相互垂直的发射接收阵列，通过检测每一对红外发射和接收元件之间的红外光线是否被阻断，判断是否有触摸事件发生。这种方式有一个很大的缺点就是只能检测一个触摸点，若同时有两个或两个以上触摸点时，就会无法辨别实际触摸点。

因此，急需提供一种适用于大触摸屏且能有效的实现触摸点识别的红外定位装置及其定位方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于大触摸屏且能有效的实现触摸点识别的红外定位方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种红外定位方法，包括以下步骤：

(1)安装红外发射模块和红外接收模块：将两组或两组以上红外发射模块依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上；将两组或两组以上红外接收模块依次紧密排列在触摸屏边框的另一个长边上；

所述红外发射模块包括多个红外发射元件，所述红外接收模块包括多个红外接收元件，

所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系：每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2；

(2)对红外发射模块上的红外发射元件和红外接收模块上的红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值；

(3)每组红外发射模块以依次点亮该组内所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的n个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻红外发射模块采用相反方向的扫描时序；

(4)控制模块分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方法计算触摸点坐标。

步骤(3)中相邻红外发射模块的扫描周期的开始时间相差Δt，Δt＞0。

步骤(1)中所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系，每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2，具体为：

每个红外发射元件对应5个红外接收元件，所述5个红外接收元件由该红外发射元件垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。

步骤(1)中所述安装红外发射模块和红外接收模块，还满足以下要求：位于屏幕边框长边的两端的红外发射模块有若干个红外发射元件的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框长边的两端的红外接收模块有若干个红外接收元件的位置超出屏幕的长边。

步骤(4)所述根据设定的计算方法计算触摸点坐标，具体为：

(4-1)定义垂直参考方向；

(4-2)在定位装置中预先设定对比角度值，所述对比角度值定义为：任一红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角；

(4-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角为连线的角度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交点的各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点，该交点的坐标即为触摸点坐标。

一种红外定位装置，包括控制模块、两组或两组以上的红外发射模块、两组或两组以上的红外接收模块；所述红外发射模块包括多个红外发射元件，所述红外接收模块包括多个红外接收元件，每组红外发射模块依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上；

每组红外接收模块依次紧密排列在触摸屏边框的另一个长边上；

所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系：每个红外发射元件对应n个红外接收元件；

每组红外发射模块以依次点亮所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外发射元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的n个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序。

位于屏幕边框的长边两端的红外发射模块有若干个红外发射元件的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框的长边两端的红外接收模块有若干个红外接收元件的位置超出屏幕的长边。

所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系，每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2，具体为：

每个红外发射元件对应5个红外接收元件，所述5个红外接收元件由该红外发射元件垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。

与现有技术相比，本发明的具有以下优点和有益效果：

(1)只在一个边上设置了红外发射模块，相应的一边上设置红外接收模块，因此，当屏幕长度较大时，将红外发射模块和红外接收模块安装在距离较短的两边，有效实现触摸点识别。避免了触摸屏长度较大时，受红外发射元件功率限制，造成红外光无法被相应的红外接收元件感应到，从而无法有效的实现触摸点识别的情况，使得触摸屏的长度不受限制。

(2)本发明相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序，可以避免一个发射模块扫描到相邻边缝处，而相邻的发射模块则扫描到了相反的另一端，在两相邻发射模块间的区域无法有效识别触摸点的情况。

(3)相邻发射模块间每个扫描周期的开始扫描时间错开，即分先后顺序进行，使得在相邻的两发射模块处在边缝附近尽管一个红外接收元件对应着相邻两个发射模块中的红外发射元件，也能不受干扰地识别出触摸点情况。

(4)采用一个红外发射元件对多个红外接收元件的方式，大大提高进行多点定位的精确度，有效识别多个触摸点。

(5)不需要对现有的红外触摸装置进行很大改动，适用范围广，处理速度快，成本低。

附图说明

图1为本发明红外定位装置的第一个实施例的示意图。

图2为第一个实施例计算计触摸点坐标时的示意图。

图3为第一个实施例的扫描时序图。

图4为本发明红外定位装置的第二个实施例的示意图。

图5为本发明红外定位装置的第三个实施例的示意图。

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1

如图1所示，本发明的红外定位装置包括控制模块101、红外发射模块102～103和红外接收模块104～105；红外发射模块102、103依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上106；红外接收模块104、105依次紧密排列在触摸边框的另一个长边107上。每组红外发射模块包括N个红外发射元件，每组红外接收模块包括N个红外接收元件，红外发射元件与红外接收元件满足以下关系：每个红外发射元件对应5个红外接收元件，该5个红外接收元件由其垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。以红外发射模块102的最后一个红外发射元件102--N及红外发射模块103的第一个红外发射元件103-1为例，红外发射元件102--N对应红外接收模块104上的红外接收元件104--N-2、104--N-1、104--N和红外接收模块105上的105--1、105--2，其中红外接收元件104--N位于红外发射元件102--N的垂直正对位置，104--N-1、105--1为红外接收元件104--N的最近邻的红外接收元件；红外接收元件104--N-2、105--2为红外接收元件104--N的最近邻的红外接收元件；红外发射模块103上的第一个红外发射元件103--1对应红外接收模块104上的104--N-1、104--N和红外接收模块上的105--1、105--2、105--3；其中红外接收元件105--1位于红外发射元件103--1的垂直正对位置，104--N、105--2为红外接收元件105--1的次近邻的的红外接收元件；104--N-1、105--3的最近邻的红外接收元件。

上述红外定位装置的定位方法包括以下步骤：

(1)安装红外发射模块和红外接收模块：将红外发射模块依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上；将红外接收模块依次紧密排列在触摸屏边框的另一个长边上；

(2)对红外发射模块上的红外发射元件和红外接收模块上的红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值；

(3)每组红外发射模块以依次点亮该组内所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外发射元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的5个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序；且相邻发射模块的每个扫描周期的开始时间相差Δt，Δt＞0，如红外发射模块102在t时刻开始扫描，红外发射模块103在t+Δt时刻开始扫描。

扫描的时序图如图2所示，红外发射模块102按从第N个红外发射元件102--N至第1个红外发射元件102--1的扫描顺序。在红外发射元件102--N点亮期间，依次读取红外接收元件104-N--2、104-N--1、104--N、105--1、105--2的输出值；在红外发射元件102-N--1点亮期间，依次读取红外接收元件104-N--3、104-N--2、104-N--1、104--N、105--1的输出值；红外发射模块103从第1个红外发射元件103--1开始扫描，在红外发射元件103--1点亮期间，依次读取红外接收元件104--N-1、104--N、105--1、105--2、105--3，在红发射外元件103--2点亮期间，依次读取红外接收元件104--N、105--1、105--2、105--3、105--4的输出值。其他元件的依次此类推。采用相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序的作用在于避免一个发射模块扫描到相邻边缝处，而相邻的发射模块则扫描到了相反的另一端，这样，当触摸物在边缝处快速运动时，依然能够综合在一个周期的扫描中得到的遮挡数据来计算出触摸物的坐标。若相邻发射模块间采用相同方向的扫描时序，如当触摸物还在红外发射模块102的边缝处，红外发射模块102能扫描到，但由于邻发射模块间采用相同方向的扫描时序，此时，红外发射模块103已经扫描到了远离触摸点的另一边，因此在两相邻发射模块间的区域无法有效识别触摸点的情况。

(4)控制模块分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方法计算触摸点坐标，具体包括以下步骤：

(4-1)定义垂直向上的方向为垂直参考方向；

(4-2)在定位装置中预先设定对比角度值(本实施例中为图1的B1、B2、B3、B4、B5)，所述对比角度值定义为：任一垂直安装的红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角；

(4-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角为连线的角度；如图3所示，有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点M，检测通过交点的各个连线的角度，分别为b1、b2、b3、b4、b5。

若测得的角度值包括了所有的对比角度值，即b1、b2、b3、b4、b5的值包括了所有的对比角度(B1、B2、B3、B4、B5)的值，则认为该交点M为触摸点，该交点的坐标即为触摸点坐标。

实施例2

如图4所示，本实施例除下述特征外，其余与实施例1同：

位于屏幕边框的长边106左端的红外发射模块102有两个红外发射元件(102--1、102--2)的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框的长边106右端的红外发射模块103有两个红外发射元件(103--N-1、103--N)的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框的长边107左端的红外接收模块104有两个红外接收元件(104--1、104--2)的位置超出屏幕的长边；位于屏幕边框的长边107右端的红外接收模块105有两个红外接收元件(105--N-1、104--N)的位置超出屏幕的长边。超出的元件能有效避免屏幕边上的扫描盲区，这几个超出的元件用外部结构件108进行遮挡，以保持外观。

实施例3

如图5所示，本实施例除红外发射模块为三组(图5中的202～204)、红外接收模块为三组(图5中的205～207)外，其余与实施例1同。

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 (8)

1.一种红外定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)安装红外发射模块和红外接收模块：将两组或两组以上红外发射模块依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上；将两组或两组以上红外接收模块依次紧密排列在触摸屏边框的另一个长边上；

所述红外发射模块包括多个红外发射元件，所述红外接收模块包括多个红外接收元件，

所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系：每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2；

(2)对红外发射模块上的红外发射元件和红外接收模块上的红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值；

(3)每组红外发射模块以依次点亮该组内所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的n个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻红外发射模块采用相反方向的扫描时序；

(4)控制模块分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方法计算触摸点坐标。

2.根据权利要求1所述的红外定位方法，其特征在于，步骤(3)中相邻红外发射模块的扫描周期的开始时间相差Δt，Δt＞0。

3.根据权利要求1所述的红外定位方法，其特征在于，步骤(1)中所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系，每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2，具体为：

每个红外发射元件对应5个红外接收元件，所述5个红外接收元件由该红外发射元件垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。

4.根据权利要求1所述的适用于大屏幕的红外定位方法，其特征在于，步骤(1)中所述安装红外发射模块和红外接收模块，还满足以下要求：位于屏幕边框长边的两端的红外发射模块有若干个红外发射元件的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框长边的两端的红外接收模块有若干个红外接收元件的位置超出屏幕的长边。

5.根据权利要求1所述的红外定位方法，其特征在于，步骤(4)所述根据设定的计算方法计算触摸点坐标，具体为：

(4-1)定义垂直参考方向；

(4-2)在定位装置中预先设定对比角度值，所述对比角度值定义为：任一红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角；

(4-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角为连线的角度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交点的各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点，该交点的坐标即为触摸点坐标。

6.一种红外定位装置，包括控制模块、两组或两组以上的红外发射模块、两组或两组以上的红外接收模块；所述红外发射模块包括多个红外发射元件，所述红外接收模块包括多个红外接收元件，其特征在于，

每组红外发射模块依次紧密排列在触摸屏边框的一个长边上；

每组红外接收模块依次紧密排列在触摸屏边框的另一个长边上；

所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系：每个红外发射元件对应n个红外接收元件；

每组红外发射模块以依次点亮所有红外发射元件为一个扫描周期；在某红外发射元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件对应的n个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；相邻发射模块间采用相反方向的扫描时序。

7.根据权利要求6所述的红外定位装置，其特征在于，位于屏幕边框的长边两端的红外发射模块有若干个红外发射元件的位置超出触摸屏的长边；位于屏幕边框的长边两端的红外接收模块有若干个红外接收元件的位置超出屏幕的长边。

8.根据权利要求6所述的红外定位装置，其特征在于，所述红外发射元件与红外接收元件满足以下关系，每个红外发射元件对应n个红外接收元件，n大于或等于2，具体为：

每个红外发射元件对应5个红外接收元件，所述5个红外接收元件由该红外发射元件垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。

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