CN102750050A - 位置检测装置及位置检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置坐标，该位置检测方法包括：一部件，该部件能支撑及传播弯曲波振动；该部件上设有至少二个或以上的振动传感器，各个振动传感器分别量测该部件上的弯曲波振动的信号；一处理器，该处理器连接各个振动传感器，且该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号，以计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

Description

位置检测装置及位置检测方法

技术领域

本发明涉及一种位置检测装置及位置检测方法，特别是涉及当碰触一部件时会产生弯曲波振动，再利用振动传感器量测弯曲波振动的信号，弯曲波振动的信号会传输至一处理器，该处理器会计算出碰触该部件时的碰触位置坐标。

背景技术

随着电子产品轻、薄、短、小以及功能复杂的发展趋势，产品可供放置输入装置的空间十分有限，而触控面板的使用可以完全不占空间，除可同时具有键盘、鼠标的功能之外，且可提供手写输入等人性化的操作方式，因此成为人机接口的最佳选择。

触控面板直接以手指或触控笔直接碰触触控面板，利用触控面板上的碰触位置检测装置计算碰触位置坐标，达成人性化的指令输入。触控面板的碰触位置检测装置，目前可分为电阻式、电容式、光学式三种方式，然而，前述碰触位置的检测方式均有其缺点：

1）电阻式的触控面板具有透光率差的缺点，若以显示屏幕为碰触接口，则会降低显示屏幕的亮度与对比。

2）电容式的触控面板易受温度、湿度或接地情况不同而产生变化，稳定性较差。

3）光学式的触控面板的分辨率由红外线发射接收对的数目决定，分辨率会受到限制。

由于前述的碰触位置检测方式均有其缺点，因此，本发明要利用振动传感器量测弯曲波振动方式，提供新的碰触位置检测装置，改善目前检测方式的缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种位置检测装置及位置检测方法，以便提供一种新的检测碰触位置的方法及装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置坐标，该位置检测方法包括以下实施步骤：1）碰触一部件，该部件经碰触后产生一弯曲波振动；2）该弯曲波振动信号由二个或二个以上的振动传感器接收；3）由与各个振动传感器连接的处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号，以便计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

优选地，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号计算该弯曲波振动与振动传感器形成的夹角，以计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

优选地，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号量测该弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角后，与该处理器预设的弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角作辨识确认，基于该辨识数据，从该处理器预设数据库中选择出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

优选地，该位置检测方法包括以下实施步骤：1’）该弯曲波振动信号由三个或三个以上的振动传感器接收；2’）由与各个振动传感器连接的处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号为：

该处理器假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离；

该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离；

累加每个振动传感器产生的第一距离减去第二距离后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标。

优选地，该部件包括：一显示器，该显示器与该处理器连接。

优选地，该振动传感器为一压电传感器。

优选地，该显示器设于该部件上。

优选地，该振动传感器为一压电传感器。

如上所述，本发明的位置检测方法，具有以下有益效果：1）不会降低显示屏幕的亮度与对比；2）不受温度、不受湿度，不受接地情况不同而产生变化；3）不受分辨率的限制。

附图说明

图1显示为本发明的位置检测装置的立体结构示意图。

图2显示为本发明的位置检测装置的仰视图。

图3显示为本发明的位置检测装置的利用手指碰触部件产生弯曲波振动的示意图。

图4显示为本发明的位置检测装置的利用触控笔碰触部件产生弯曲波振动的示意图。

图5显示为本发明的位置检测装置的计算碰触位置的(X,Y)坐标方法的示意图。

图6显示为本发明的位置检测装置的计算碰触位置的(X,Y)坐标一种优选方法的示意图。

图7显示为本发明的位置检测装置的计算碰触位置的(X,Y)坐标又一种优选方法的示意图。

元件标号说明

1            部件

11           触控板

2            振动传感器

21           压电传感器

3            手指

31           弯曲波振动

4            触控笔

41           弯曲波振动

S            第一距离

A            弯曲波振动与振动传感器形成的夹角

B            弯曲波振动与振动传感器形成的夹角

X            碰触位置的X坐标

Y            碰触位置的Y坐标

50           位置检测装置

A1、B1、C1   振动传感器

Ra           与A1点的距离（A1为圆心）

Rb           与B1点的距离（B1为圆心）

Rc           与C1点的距离（C1为圆心）

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本实施方式说明中，单数形式记载且以用语「一」或「一个」开头的组件或步骤并非特定排除该组件或步骤的复数形式，除非另说明而予以排除。同时，参照本发明的「实施例」时，其不应被解释为排除其它具体实施例也含有所载特征。参照本发明的「实施例」时，本案的实施并非可由以下实施案例而被限制其实施型态。

如图1至图7所示的位置检测装置

本实施例中，碰触位置（X,Y）的计算方法可参考：

（I）：2008知识社群与系统发展研讨会的「Zigbee整合定位系统之研究」所公开的被定位目标（X,Y）计算方法：

例如，二点定位法是利用碰触位置（X,Y）到量测点（振动传感器）的距离，来计算出碰触位置的坐标。如图6中，A1、B1是二个量测点（振动传感器），碰触位置送出碰触信号后便可计算出以A1点为圆心的距离为Ra，依此法做出圆B1，而二个圆相交位置可得碰触位置所在的坐标。但实际的情况，都存在有一定程度的误差，二个圆相交不会交于一点上，那可使用最小误差法来计算碰触位置的坐标，说明如下：

$\mathrm{Error}=|\sqrt{{(X-\mathrm{Xa})}^2+{(Y-\mathrm{Ya})}^2}-\mathrm{Ra}|+|\sqrt{{(X-\mathrm{Xb})}^2+{(Y-\mathrm{Yb})}^2}-\mathrm{Rb}|$

上式中：

(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分别为A1、B1点的坐标。

Ra、Rb分别为碰触位置（X,Y）坐标与A1、B1点的距离。

当Error的值为最小误差时，则计算出（X,Y）的坐标。

又如，三点定位法是利用碰触位置（X,Y）到量测点（振动传感器）的距离，来计算出碰触位置的坐标。如图7中，A1、B1、C1是三个量测点（振动传感器），碰触位置送出碰触信号后便可计算出以A1点为圆心的距离为Ra，依此法做出圆B1及圆C1，而三个圆相交位置可得碰触位置所在的坐标。但实际的情况，都存在有一定程度的误差，三个圆相交不会交于一点上，那可使用最小误差法来计算碰触位置的坐标，说明如下：

$\mathrm{Error}=|\sqrt{{(X-\mathrm{Xa})}^2+{(Y-\mathrm{Ya})}^2}-\mathrm{Ra}|+|\sqrt{{(X-\mathrm{Xb})}^2+{(Y-\mathrm{Yb})}^2}-\mathrm{Rb}|+$

$|\sqrt{{(X-\mathrm{Xc})}^2+{(Y-\mathrm{Yc})}^2}-\mathrm{Rc}|$

上式中：

(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分别为A1、B1、C1点的坐标。

Ra、Rb、Rc分别为碰触位置（X,Y）坐标与A1、B1、C1点的距离。

当Error之值为最小误差时，则计算出（X,Y）的坐标。

（II），参见图5，碰触位置（X,Y）的计算方式，说明如下：

X=Y*Tan[B]            (1)

X=(S-Y)*Tan[A]         (2)

解方程式(1)及(2)，可得：

$X=\frac{S*\mathrm{Tan}\left[A\right]*\mathrm{Tan}\left[B\right]}{\mathrm{Tan}\left[A\right]+\mathrm{Tan}\left[B\right]}$

$Y=\frac{S*\mathrm{Tan}\left[A\right]}{\mathrm{Tan}\left[A\right]+\mathrm{Tan}\left[B\right]}$

由（I），当该处理器处理来自各个振动传感器A1、B1、C1的弯曲波振动的信号时：

假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离S；

该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离Y（碰触位置的Y坐标）；

累加每个振动传感器产生的第一距离S减去第二距离Y后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标（X,Y）。

由(II)，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号是计算该弯曲波振动与振动传感器形成的夹角，由此，计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

如图1至图4所示，本发明提供一种位置检测装置50，该位置检测装置50用以确认碰触一部件1时的碰触位置，该位置检测装置50包括：

一部件1，该部件1能支撑及传播弯曲波振动（31、41）；

该部件1上设有至少二个或以上的振动传感器2，各个振动传感器2分别量测该部件1上的弯曲波振动（31、41）的信号；

一处理器，该处理器连接各个振动传感器2，且该处理器处理来自各个振动传感器2的弯曲波振动（31、41）的信号，由此，计算出当碰触该部件1时的碰触位置坐标。（该处理器未揭示于各图中）

例如，该处理器处理来自各个振动传感器2的弯曲波振动的信号是计算该弯曲波振动（31、41）与振动传感器形成的夹角（A、B），由此，计算出当碰触该部件1时的碰触位置坐标。（计算方式请参阅图5）

又如，该处理器处理来自各个振动传感器2的弯曲波振动的信号是量测该弯曲波振动（31、41）的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角（A、B）后，与该处理器预设的弯曲波振动（31、41）的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角（A、B）作辨识确认，基于该辨识数据，从该处理器预设数据库中选择出当碰触该部件1时的碰触位置坐标。（计算辨识及处理器内建数据库均未揭示于各图中）

优选地，本例中，该振动传感器2为一压电传感器21。

优选地，本例中，该位置检测装置50包括：一显示器，该显示器与该处理器连接。（该显示器未揭示于各图中）

优选地，本例中，各个振动传感器2是使用一黏合剂黏结于该部件1上。

优选地，本例中，各个振动传感器2是焊接于该部件1上。

优选地，本例中，该显示器设于该部件1上。（该显示器未揭示于各图中）

优选地，本例中，例如该处理器处理来自四个振动传感器A1、B1、C1的弯曲波振动的信号的方式为：

假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离S；

该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离Y（碰触位置的Y坐标）；

累加每个振动传感器产生的第一距离S减去第二距离Y后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标。

本发明还提供一种位置检测方法的方案。参见图1至图7。

本例中，（I）碰触位置（X,Y）的计算方法可参考：

2008知识社群与系统发展研讨会的「Zigbee整合定位系统之研究」所示的被定位目标（X,Y）计算方法：

例如，二点定位法是利用碰触位置（X,Y）到量测点（振动传感器）的距离，来计算出碰触位置的坐标。如图6所示，A1、B1是二个量测点（振动传感器），碰触位置送出碰触信号后便可计算出以A1点为圆心的距离为Ra，依此法做出圆B1，而二个圆相交位置可得碰触位置所在的坐标。但实际的情况，都存在有一定程度的误差，二个圆相交不会交于一点上，那可使用最小误差法来计算碰触位置的坐标，说明如下：

$\mathrm{Error}=|\sqrt{{(X-\mathrm{Xa})}^2+{(Y-\mathrm{Ya})}^2}-\mathrm{Ra}|+|\sqrt{{(X-\mathrm{Xb})}^2+{(Y-\mathrm{Yb})}^2}-\mathrm{Rb}|$

上式中：

(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分别为A1、B1点的坐标。

Ra、Rb分别为碰触位置（X,Y）坐标与A1、B1点的距离。

当Error之值为最小误差时，则计算出（X,Y）坐标。

又如，三点定位法是利用碰触位置（X,Y）到量测点（振动传感器）的距离，来计算出碰触位置坐标。如图7所示，A1、B1、C1是三个量测点（振动传感器），碰触位置送出碰触信号后便可计算出以A1点为圆心的距离为Ra，依此法做出圆B1及圆C1，而三个圆相交位置可得碰触位置所在的坐标。但实际的情况，都存在有一定程度的误差，三个圆相交不会交于一点上，那可使用最小误差法来计算碰触位置坐标，说明如下：

$\mathrm{Error}=|\sqrt{{(X-\mathrm{Xa})}^2+{(Y-\mathrm{Ya})}^2}-\mathrm{Ra}|+|\sqrt{{(X-\mathrm{Xb})}^2+{(Y-\mathrm{Yb})}^2}-\mathrm{Rb}|+$

$|\sqrt{{(X-\mathrm{Xc})}^2+{(Y-\mathrm{Yc})}^2}-\mathrm{Rc}|$

上式中：

(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分别为A1、B1、C1点的坐标。

Ra、Rb、Rc分别为碰触位置（X,Y）坐标与A1、B1、C1点的距离。

当Error之值为最小误差时，则计算出（X,Y）坐标。

（II），如图5所示，碰触位置（X,Y）的计算方式，说明如下：

X=Y*Tan[B]            (1)

X=(S-Y)*Tan[A]        (2)

解方程式(1)及(2)，可得：

$X=\frac{S*\mathrm{Tan}\left[A\right]*\mathrm{Tan}\left[B\right]}{\mathrm{Tan}\left[A\right]+\mathrm{Tan}\left[B\right]}$

$Y=\frac{S*\mathrm{Tan}\left[A\right]}{\mathrm{Tan}\left[A\right]+\mathrm{Tan}\left[B\right]}$

由(I)，当该处理器处理来自各个振动传感器A1、B1、C1的弯曲波振动的信号时：

假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离S；

该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离Y（碰触位置的Y坐标）；

累加每个振动传感器产生的第一距离S减去第二距离Y后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标；

由(II)，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号是计算该弯曲波振动与振动传感器形成的夹角，由此，计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

由上可知，本发明提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置，该位置检测方法包括以下实施步骤：

碰触一部件（该部件上可设有一显示器）；

该部件经碰触后产生一弯曲波振动；

该弯曲波振动信号由至少二个或以上的振动传感器接收（该振动传感器可为一压电传感器）；

一处理器（该处理器可与一显示器连接），该处理器连接各个振动传感器；

该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号，由此，计算出当碰触该部件时的碰触位置，该碰触位置为一碰触位置坐标。

优选地，本发明还提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置，该位置检测方法包括以下实施步骤：

碰触一部件（该部件上可设有一显示器）；

该部件经碰触后产生一弯曲波振动；

该弯曲波振动信号由至少二个或以上的振动传感器接收（该振动传感器可为一压电传感器）；

一处理器（该处理器可与一显示器连接），该处理器连接各个振动传感器；

该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号计算该弯曲波振动与振动传感器形成的夹角，由此，计算出当碰触该部件时的碰触位置，该碰触位置为一碰触位置坐标。

优选地，本发明还提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置，该位置检测方法包括以下实施步骤：

碰触一部件（该部件上可设有一显示器）；

该部件经碰触后产生一弯曲波振动；

该弯曲波振动信号由至少二个或以上的振动传感器接收（该振动传感器可为一压电传感器）；

一处理器（该处理器可与一显示器连接），该处理器连接各个振动传感器；

该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号是量测该弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角后，与该处理器预设的弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角作辨识确认，基于该辨识数据，从该处理器预设的数据库中选择出当碰触该部件时的碰触位置，该碰触位置为一碰触位置坐标。

更为优选地，本发明还提供一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置，该位置检测方法包括以下实施步骤：

碰触一部件（该部件上可设有一显示器）；

该部件经碰触后产生一弯曲波振动；

该弯曲波振动信号由至少三个或以上的振动传感器接收（该振动传感器可为一压电传感器）；

一处理器（该处理器可与一显示器连接），该处理器连接各个振动传感器，其中：该处理器假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离S；该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离Y（碰触位置的Y坐标）；累加每个振动传感器产生的第一距离S减去第二距离Y后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标。

综上所述，本发明的位置检测方法，具有以下有益效果：1）不会降低显示屏幕的亮度与对比；2）不受温度、不受湿度，不受接地情况不同而产生变化；3）不受分辨率的限制。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种位置检测方法，该位置检测方法用以确认碰触一部件时的碰触位置坐标，其特征在于，该位置检测方法包括以下实施步骤：

碰触一部件；

该部件经碰触后产生一弯曲波振动；

该弯曲波振动信号由二个或二个以上的振动传感器接收；

一处理器，该处理器连接各个振动传感器；

该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号，以计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

2.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号是计算该弯曲波振动与振动传感器形成的夹角，以计算出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

3.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号量测该弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角后，与该处理器预设的弯曲波振动的振幅及弯曲波振动与振动传感器形成的夹角作辨识确认，基于该辨识数据，从该处理器预设数据库中选择出当碰触该部件时的碰触位置坐标。

4.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，该位置检测方法包括以下实施步骤：

该弯曲波振动信号由三个或三个以上的振动传感器接收；

该处理器连接各个振动传感器；

该处理器处理来自各个振动传感器的弯曲波振动的信号为：

该处理器假设一碰触位置，且计算该假设碰触位置与任一个振动传感器为第一距离；

该处理器计算部件的碰触位置与该任一振动传感器的真正距离为第二距离；

累加每个振动传感器产生的第一距离减去第二距离后的绝对值，再把累加后的累加值求最小误差便计算出碰触位置坐标。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的位置检测方法，其特征在于，该位置检测装置包括：一显示器，该显示器与该处理器连接。

6.根据权利要求5所述的位置检测方法，其特征在于，该振动传感器为一压电传感器。

7.根据权利要求5所述的位置检测方法，其特征在于，该显示器设于该部件上。

8.根据权利要求7所述的位置检测方法，其特征在于，该振动传感器为一压电传感器。

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