CN102866793B - 一种光电式摇杆及其坐标原点确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电式摇杆，包括摇杆杆体、可伸缩连杆、光电鼠标模块、四根导轨轴、X轴导向轴、Y轴导向轴、处理器、X轴激光发射器、X轴激光接收器、Y轴激光发射器、Y轴激光接收器。本发明通过导轨轴和导向轴的约束，将摇杆杆体的摇动转化成光电鼠标模块的平面运动，通过处理器获取光电鼠标芯片的信号，得到坐标变化量，实现数字式的测量，克服了现有的二维电位器式摇杆中精度不高的缺点；克服了现有的光电编码盘式摇杆随着精度的提高，成本会较明显上升的缺点。

Description

一种光电式摇杆及其坐标原点确定方法

技术领域

本发明涉及摇杆，特别涉及一种光电式摇杆及其坐标原点确定方法。

背景技术

现有的摇杆主要应用了二维电位器的实现方法，摇杆摇动时，电位器的阻值发生变化，通过阻值来确定摇杆的摇动量。目前的电位器式摇杆，容易受环境如温度影响而产生漂移，精度不高，且存在触点机械磨损等问题。

申请号为CN96102685.5的专利公开了一种光电式数位摇杆，应用了光电编码盘的原理，将摇杆的摇动量转化成两个维上的光电编码盘的转动量，检测此转动量并反向折算得到摇杆的摇动量。随着光电编码盘精度的提高，成本会较明显的上升，因此限制了精度的进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于光电鼠标模块的光电式摇杆，精度高且成本低廉。

本发明的另一目的在于提供上述光电式摇杆的坐标原点确定方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种光电式摇杆，包括摇杆杆体、可伸缩连杆、光电鼠标模块、四根导轨轴、X轴导向轴、Y轴导向轴、处理器、X轴激光发射器、X轴激光接收器、Y轴激光发射器、Y轴激光接收器；

所述摇杆杆体通过所述可伸缩连杆与光电鼠标模块连接；所述可伸缩连杆包括止杆和推杆，所述止杆和推杆通过压缩弹簧连接；

所述四根导轨轴首尾相接围成矩形；每根导轨轴上设有一个沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块；

所述X轴导向轴、Y轴导向轴的中心分别与光电鼠标模块固定连接；每根导向轴的两端各设有一个沿该导向轴滑动的导向轴滑块；

每个导轨轴滑块与一个导向轴滑块固定连接；

所述可伸缩连杆的推杆为方柱状，垂直于X轴和垂直于Y轴的侧面设有强反射部位；

所述光电鼠标模块与处理器电连接。

所述可伸缩连杆的下端设有万向球，通过设于光电鼠标模块上表面的万向球支承底座与光电鼠标模块连接。

所述强反射部位为设置于可伸缩连杆侧面上的白线。

所述光电鼠标模块包括外壳、光电鼠标芯片、鼠标透镜和LED；所述光电鼠标芯片位于鼠标透镜上方；所述LED位于光电鼠标芯片一侧，用于向下提供照明光线；所述光电鼠标芯片、鼠标透镜、LED固定于外壳内；所述万向球支承底座设于外壳的上表面。

上述光电式摇杆的坐标原点确定方法，X轴激光发射器8、Y轴激光发射器10处于常亮状态，正常情况下X轴激光接收器9、Y轴激光接收器11接收到的光线强度不足以引起X轴激光接收器、Y轴激光接收器的输出引脚电平发生变化。当X轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于Y轴的侧面的强反射部位反射后，被X轴激光接收器接收，X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的横坐标设为零；

当Y轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于X轴的侧面的强反射部位反射后，被Y轴激光接收器接收，Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的纵坐标设为零。

本发明的原理如下：摇杆杆体通过可伸缩连杆连接至光电鼠标模块，在导轨轴等的约束下，将摇杆杆体的摇动转化成光电鼠标模块的平面运动。所述处理器获取光电鼠标模块中的光电鼠标芯片的信号，得到坐标变化量；同时，在初始化及摇杆使用过程中，在X轴激光发射器、X轴激光接收器、Y轴激光发射器、Y轴激光接收器的配合下，实现坐标原点的标定，将坐标变化量转化成坐标值。通过映射表的修正，可将坐标值转化为随摇动量较均匀变化的输出量，送给后续的待输入设备，从而实现一种基于光电鼠标原理的新型摇杆。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明通过使用普遍应用的光电鼠标模块，通过导轨轴和导向轴的约束，将摇杆杆体的摇动转化成光电鼠标模块的平面运动，通过处理器获取光电鼠标芯片的信号，得到坐标变化量，实现数字式的测量，克服了现有的二维电位器式摇杆中，电位器阻值容易受环境如温度影响而产生漂移、精度不高、且存在触点机械磨损等问题的缺点；而且由于光电鼠标芯片已发展成熟并被普遍使用，成本较低，克服了光电编码盘式摇杆随着精度的提高，成本会较明显上升的缺点。

附图说明

图1为本发明的实施例的光电式摇杆的示意图。

图2为本发明的实施例的导轨轴及导向轴的结构示意图。

图3为本发明的实施例的可伸缩连杆的结构示意图。

图4为本发明的实施例的可伸缩连杆与光电鼠标模块的连接示意图。

图5位本发明的实施例的可伸缩连杆上用于坐标原点标定的结构示意图。

图中示出：

1—摇杆杆体，2—可伸缩连杆，3—光电鼠标模块，4—导轨轴，5—导轨轴，6—导轨轴，7—导轨轴，8—X轴激光发射器，9—X轴激光接收器，10—Y轴激光发射器，11—Y轴激光接收器，12—导轨轴滑块，13—导向轴滑块，14—导轨轴滑块，15—导向轴滑块，16—导轨轴滑块，17—导向轴滑块，18—导轨轴滑块，19—导向轴滑块，20—X轴导向轴，21—Y轴导向轴，22—止杆，23—推杆，24—压缩弹簧，25—万向球，26—万向球支承底座，27—白线，28—白线

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

如图1所示，本实施例光电式摇杆，包括摇杆杆体1、可伸缩连杆2、光电鼠标模块3、导轨轴4~7、X轴导向轴20、Y轴导向轴21、处理器、X轴激光发射器8、X轴激光接收器9、Y轴激光发射器10、Y轴激光接收器11；所述摇杆杆体1通过所述可伸缩连杆2与光电鼠标模块3连接；所述光电鼠标模块3与处理器电连接。

如图2所示，本发明所述直角坐标系以平行于导轨轴4的方向为X轴方向，平行于导轨轴6的方向为Y轴方向。所述导轨轴4~7首尾相接围成矩形；导轨轴4上设有沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块12，导轨轴5上设有沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块14，导轨轴6上设有沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块16，导轨轴7上设有沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块18。所述X轴导向轴20、Y轴导向轴21的中心分别与光电鼠标模块固定连接；X轴导向轴20的两端分别设有沿该导向轴滑动的导向轴滑块17、导向轴滑块19；Y轴导向轴21的两端分别设有沿该导向轴滑动的导向轴滑块15、导向轴滑块13；导轨轴滑块12与导向轴滑块13固定连接；导轨轴滑块14与导向轴滑块15固定连接；导轨轴滑块16与导向轴滑块17固定连接；导轨轴滑块18与导向轴滑块19固定连接。当光电鼠标模块3在导轨轴4~7所在平面内运动时，X轴导向轴20可沿X轴方向在导向轴滑块17、19中滑动，并可通过导向轴滑块17、19推动导轨轴滑块16、18分别在导轨轴6、7上沿Y轴方向滑动；Y轴导向轴21可沿Y轴方向在导向轴滑块13、15中滑动，并可通过导向轴滑块13、15推动导轨轴滑块12、14分别在导轨轴4、5上沿X轴方向滑动。导轨轴4~7、导向轴20~21的约束，使光电鼠标模块3只能在导轨轴4~7所在平面内移动，且不发生旋转。

如图3所示，所述可伸缩连杆2包括止杆22和推杆23，所述止杆22和推杆23通过压缩弹簧24连接，压缩弹簧24始终处于被压缩状态，在压缩弹簧24的张力作用下，可伸缩连杆2在摇杆杆体1和光电鼠标模块3之间处于伸直状态。

如图4所示，可伸缩连杆2的下端设有万向球25，通过设于光电鼠标模块3上表面的万向球支承底座26与光电鼠标模块3连接。万向球25可以在万向球支承底座26内自由旋转活动。可伸缩连杆2做一定角度的摇动或平动时，保证光电鼠标模块3始终只在接触面所在平面上移动，不与接触面发生角度倾斜。所述光电鼠标模块包括外壳、光电鼠标芯片、鼠标透镜、LED，所述光电鼠标芯片位于鼠标透镜上方；所述LED位于光电鼠标芯片一侧，用于向下提供照明光线。所述光电鼠标芯片、鼠标透镜、LED固定于外壳内；所述万向球支承底座设于外壳的上表面。

如图5所示，所述可伸缩连杆2的推杆为方柱状，垂直于X轴和垂直于Y轴的侧面设有强反射部位；本实施例的强反射部位为设置于可伸缩连杆2侧面上的白线27~28。

本实施的光电式摇杆的工作过程如下：摇杆杆体1通过可伸缩连杆2连接至光电鼠标模块3，在导轨轴等的约束下，将摇杆杆体的摇动转化成光电鼠标模块的平面运动。处理器获取光电鼠标模块中的光电鼠标芯片的信号，得到坐标变化量；同时，在初始化及摇杆使用过程中，在激光发射器、激光接收器的配合下，实现坐标原点的标定，将坐标变化量转化成坐标值。通过映射表的修正，可将坐标值转化为随摇动量较均匀变化的输出量，送给后续的待输入设备。

上述的坐标原点确定方法如下：

X轴激光发射器8、Y轴激光发射器10处于常亮状态，正常情况下X轴激光接收器9、Y轴激光接收器11接收到的光线强度不足以引起X轴激光接收器、Y轴激光接收器的输出引脚电平发生变化；

当X轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于Y轴的侧面的强反射部位反射后，被X轴激光接收器接收，X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的横坐标设为零；

当Y轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于X轴的侧面的强反射部位反射后，被Y轴激光接收器接收，Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的纵坐标设为零。

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 (4)

1.一种光电式摇杆，其特征在于，包括摇杆杆体、可伸缩连杆、光电鼠标模块、四根导轨轴、X轴导向轴、Y轴导向轴、处理器、X轴激光发射器、X轴激光接收器、Y轴激光发射器、Y轴激光接收器；

所述摇杆杆体通过所述可伸缩连杆与光电鼠标模块连接；所述可伸缩连杆的下端设有万向球，通过设于光电鼠标模块上表面的万向球支承底座与光电鼠标模块连接；所述可伸缩连杆包括止杆和推杆，所述止杆和推杆通过压缩弹簧连接；

所述四根导轨轴首尾相接围成矩形；每根导轨轴上设有一个沿该导轨轴滑动的导轨轴滑块；

所述X轴导向轴、Y轴导向轴的中心分别与光电鼠标模块固定连接；每根导向轴的两端各设有一个沿该导向轴滑动的导向轴滑块；

每个导轨轴滑块与一个导向轴滑块固定连接；

所述可伸缩连杆的推杆为方柱状，垂直于X轴和垂直于Y轴的侧面设有强反射部位；

所述光电鼠标模块与处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的光电式摇杆，其特征在于，所述强反射部位为设置于可伸缩连杆侧面上的白线。

3.根据权利要求1所述的光电式摇杆，其特征在于，所述光电鼠标模块包括外壳、光电鼠标芯片、鼠标透镜和LED；所述光电鼠标芯片位于鼠标透镜上方；所述LED位于光电鼠标芯片一侧，用于向下提供照明光线；所述光电鼠标芯片、鼠标透镜、LED固定于外壳内；所述万向球支承底座设于外壳的上表面。

4.如权利要求1所述光电式摇杆的坐标原点确定方法，其特征在于，

X轴激光发射器、Y轴激光发射器处于常亮状态，正常情况下X轴激光接收器、Y轴激光接收器接收到的光线强度不足以引起X轴激光接收器、Y轴激光接收器的输出引脚电平发生变化；

当X轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于Y轴的侧面的强反射部位反射后，被X轴激光接收器接收，X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到X轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的横坐标设为零；

当Y轴激光发射器发出的光线经可伸缩连杆的推杆上垂直于X轴的侧面的强反射部位反射后，被Y轴激光接收器接收，Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化；处理器检测到Y轴激光接收器的输出引脚发生电平变化后，将摇杆此时位置的纵坐标设为零。