CN105093013B - 触摸屏检测装置 - Google Patents

Abstract

一种触摸屏检测装置，该装置由底座、检测平台、防尘盖板、支撑臂、横向运动装置、纵向运动装置、竖向运动装置、机械手指、旋转机构、控制器、数据采集卡、转接板、计算机等组成。本发明具有测试效率好、精度更高、自动化程度高、更友好的特点，可对电阻式、电容式触摸屏进行单指、双指或多指测试。

Description

触摸屏检测装置

技术领域

本发明涉及触摸屏，特别是一种触摸屏检测装置。

背景技术

如今，触摸屏的应用已经非常的广泛，手持设备、嵌入式设备及各种PDA设备、计算机等都使用了大量的触摸屏，触摸屏的种类包括电容式、电阻式、表面声波式、红外线式主要的四种，其中最常用的是电阻式及电容式触摸屏。

电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来生产屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压，电阻式触摸屏在工作时每次只能判断一个触摸点。

电容式触摸屏是利用人体电场，当手指接触在触摸屏上时，用户和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸收走一个很小的电流，这个电流从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置，电容式触摸屏支持多点触控，它可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作，完成对复杂动作的判断，这种触摸屏也是目前主流的触摸屏。

触摸屏的应用非常的广泛，大量的触摸屏的需求就要求我们必须严格把控触摸屏的质量，而触摸屏的质量分为两种：一是触摸屏的生产工艺质量把控，主要表现为触摸屏的物理缺陷；二是触摸屏的电气性能特性，主要表现为触摸屏实际触摸点与触摸屏的实际响应点的对比。

发明内容

本发明的目的是提供一种触摸屏检测装置，本装置具有测试效率好、精度更高、自动化程度高、更友好的特点，可对电阻式、电容式触摸屏进行单指、双指或多指测试。。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种触摸屏检测装置，其特点在于该装置包括底座、检测平台、盖板、支撑臂、X向运动装置、Y向运动装置、Z向运动装置、支撑板、中空旋转平台、旋转轴、旋转部分、触摸屏引脚接口、拖链、控制器、驱动器、数据采集卡、转接板和计算机，上述各部件的位置关系如下：

所述的Y向运动装置水平地安装于所述的底座的中间位置，所述的检测平台水平地安装在所述Y向运动装置的滑块上，所述底座对称的两端靠后方竖直地安装两根所述的支撑臂，所述的X向运动装置水平地固定在两根支撑臂的顶端，所述的X向运动装置与Y向运动装置的运动方向垂直，所述的Z向运动装置竖直地安装在所述的X向运动装置的运动滑块上，所述的支撑板安装在所述Z向运动装置的底端，该支撑板随Z向运动装置的运动作上下运动，所述的中空旋转平台安装在所述的支撑板上，所述的中空旋转平台的旋转轴朝下，所述的中空旋转平台上安装着提供旋转动力的第一电机，所述的旋转部分安装于中空旋转平台上，跟随中空旋转平台的旋转而旋转，所述的数据采集卡的一端通过转接板与触摸屏引脚接口间接相连，所述的拖链用于将触摸屏引脚接口的线材引到底座内部以与转接板相连接，所述控制器的一端连接至所述的驱动器，所述的数据采集卡和控制器的另一端均连接至计算机，所述的旋转部分包括框架、连接架、第二电机、导轨、丝杠、金属架和多个机械手指装置，所述的导轨与丝杠平行且水平安装在框架上，所述的金属架安装在导轨与丝杠之上，所述的第二电机安装在框架的左侧，并对所述的丝杠驱动推动所述的金属架作直线运动，从而安装在金属架上的机械手指装置跟随着做直线运动，所述的机械手指装置由导线接地的可更换不同直径的铜质测试头、金属圆柱杆、用于Z方向行程缓冲及压力控制的弹簧和用于固定在旋转结构的非金属固定架组成。

所述的多个机械手指装置位于同一高度，且为可拆卸、可更换不同直径、不同手指数的机械手指。

所述的驱动电机为伺服电机，各伺服电机通过驱动器统一连接至控制器，控制器连接至计算机，计算机通过发送指令到控制器从而控制各个伺服电机，以达到控制各个直线模组和中空旋转平台运动的目的，直线模组和中空旋转平台的运动带动机械手指和触摸屏的运动，从而使得机械手指在触摸屏上作出一系列的测试动作。

所述待检测的触摸屏模组放置在检测平台上，将触摸屏模组的引脚连接至转接板，转接板用于将触控芯片的引脚引出以提供电源，所述数据采集卡通过I2C或SPI接口连接至转接板，并将采集到的数据通过RS-232串口传入所述计算机用于统计与分析。

利用上述的触摸屏检测装置自动测试触摸屏，包括以下步骤：

1)将待测触摸屏模组置于检测平台上，将触摸屏引脚连接至检测平台上的触摸屏引脚接口；

2)在计算机应用程序中设置并保存测试参数，测试参数包括测试模式、测试项目、测试顺序、速度设置、测试图形设置、项目名称、保存路径，测试模式包括单指测试、双指测试、多指测试，测试项目包括灵敏度、线性度、准确度、抖动、报点率、最小分辨距离、响应高度，测试顺序为测试项目的测试顺序，速度设置是X、Y、Z轴运动装置、中空旋转平台和两指分离的运动速度，测试图形设置是机械手指测试时所描绘的图形，有米字形、回形、圆形、直线可选，也可自定义图形，项目名称是保存时的文件名，完成设置选择保存路径；

3)启动测试，在计算机的控制下，所述的控制器将从计算机接收到的动作指令解释后发送给各伺服电机，伺服电机根据指令做旋转运动，并带动X、Y、Z、中空旋转平台(简称R轴)、机械手指运动装置(简称L轴)这五个轴的运动，这五个轴的综合运动使得机械手指在触摸屏上描绘出各测试项目轨迹；

4)测试装置依次完成测试工作，测试过程中，数据采集卡实时采集触摸屏的信号(报点坐标信息)并传入计算机，将采集到的报点坐标与机械手指运动位置坐标作对比，分析二者的契合度，经过计算机的处理给出测试结果并将测试数据及结果保存至存储设备以备随时调出查看。

以上测试步骤中所述的测试项目包括：

机械手指点击触摸屏位置与触摸屏实际报点位置的一致性的准确度，具体测试方法是机械手指轻压触摸屏，每次接触时间50-100ms，获取机械手指位置坐标及触摸屏报点坐标，计算二者的距离；

手指划线动作与实际响应的一致性的线性度，具体测试方法是控制机械手指在触摸屏上划直线，获取机械手指位置坐标及触摸屏报点坐标，用最小二乘法拟合报点坐标线与机械坐标线之差的最大值；

手指静态接触触摸屏时的报点位置误差范围的抖动，具体测试方法是机械手指轻压触摸屏，每次接触5s以上，获取报点坐标，计算任意两组坐标之间的偏差的最大值；

触摸屏模组响应速度的报点率，具体测试方法是机械手指轻压触摸屏，并保持接触状态5s以上，获取报点的频率；

正常使用时的灵敏度，具体测试方法是控制机械手指在触摸屏上划线，获取机械手指位置坐标及触摸屏报点坐标，对比二者坐标找出是否有缺失的触摸屏报点坐标；

两根手指在触摸屏上同时操作时能够被侦测为两个独立手指的最小距离的最小分辨距离，具体测试方法是控制机械手指在触摸屏上划线，记录两个独立机械手指的报点坐标表现为一个坐标时两机械手指之间的距离；

能使触摸屏响应的手指与触摸屏的最近距离的响应高度，具体测试方法是将机械手指以低速缓慢下降，当系统捕获到触摸屏的报点坐标时记录机械手指与屏体的距离。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明底座的结构示意图；

图3为本发明中旋转部分的放大结构示意图；

图4为本发明双机械手指结构的放大示意图；

图5为本发明中多机械手指结构放大示意图；

图6为本发明的整体架构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：

图1是本发明较佳实施例的结构示意图，图2为本发明底座的结构示意图，由图可见，本发明触摸屏检测装置由底座1、检测平台2、盖板11、支撑臂3、X向运动装置4、Y向运动装置103、Z向运动装置6、支撑板10、中空旋转平台16、旋转轴9、旋转部分8、触摸屏引脚接口12、拖链18、控制器13、驱动器108、数据采集卡14、转接板107、计算机15组成，上述各部件的位置关系如下：

所述的Y向运动装置103水平安装于底座1内部的中间位置，所述的检测平台2水平安装于所述Y向运动装置103的滑块109上，随滑块109的运动而运动，所述底座1对称的两端靠后方竖直安装着所述的支撑臂3，所述X向运动装置4水平侧向固定安装于所述支撑臂3的顶端上，X向运动装置与Y向运动装置的运动方向垂直，所述Z向运动装置6竖直且垂直安装于所述X向运动装置4的运动滑块上，随X向运动装置上滑块的运动而运动，所述支撑板10安装于所述Z向运动装置6的底端，随Z向运动装置的运动而运动，所述中空旋转平台16安装于支撑板10上，中空旋转平台16的旋转轴朝下，旋转部分8安装于中空旋转平台16上，跟随中空旋转平台16的旋转而旋转，所述的中空旋转平台上安装着提供旋转动力的电机17，所述的数据采集卡14通过转接板107与触摸屏引脚接口12间接相连，所述的拖链18用于将触摸屏引脚接口12的线材引到底座内部以与转接板107相连接，所述控制器13连接至驱动器108，所述数据采集卡14和控制器13的另一端均连接至计算机15。

利用上述的触摸屏检测装置自动测试触摸屏的方法，包括以下步骤：

1)将待测触摸屏置于所述的检测平台2上，将触摸屏引脚依次连接至检测平台上的触摸屏引脚接口12；

2)在计算机15的应用程序中设置并保存测试参数，测试参数包括测试模式、测试项目、测试顺序、速度设置、测试图形设置、项目名称、保存路径，测试模式包括单指测试、双指测试、多指测试，测试项目包括灵敏度、线性度、准确度、抖动、报点率、最小分辨距离、响应高度，测试顺序为测试项目的测试顺序，速度设置是X向运动装置4、Y轴运动装置103、Z轴运动装置6、中空旋转平台和两指分离的运动速度，测试图形设置是机械手指测试时所描绘的图形，有米字形、回形、圆形、直线可选，也可自定义图形，项目名称是保存时的文件名，完成设置选择保存路径；

3)启动测试，在计算机15的控制下，所述的控制器13将从计算机15接收到的动作指令解释后发送给驱动器108，驱动器108驱动相应的伺服电机做旋转运动，并带动X向运动装置4、Y轴运动装置103、Z轴运动装置6、中空旋转平台(简称R轴)16、机械手指运动装置(简称L轴)8这五个轴的运动，这五个轴的综合运动使得机械手指87在触摸屏上描绘出各测试项目轨迹；

4)测试装置依次完成测试工作，测试过程中，数据采集卡14实时采集触摸屏的信号(报点坐标信息)并传入计算机15，将采集到的报点坐标与机械手指运动位置坐标作对比，分析二者的契合度，经过计算机15的处理给出测试结果并将测试数据及结果保存至存储设备以备随时调出查看。

本实施例含五个自由度的运动装置，包括X向运动装置4、Y轴运动装置103、Z轴运动装置6、中空旋转平台(简称R轴)16、机械手指运动装置(简称L轴)XYZ三轴运动系统、R轴旋转系统，机械手指运动系统(L轴)，所述的XYZ三轴运动系统采用直线模组，直线模组是丝杠、导轨、滑块、伺服电机的组成，丝杠将伺服电机的旋转运动转化为滑块的直线运动，而伺服电机的旋转由控制器精确控制，R轴旋转机构采用中空旋转平台，其旋转运动由伺服电机的旋转运动经减速机减速后提供，旋转角度在0-360°之间，机械手指运动装置L轴运动系统如图3所示，由丝杆82、导轨81、联轴器、轴承组成，丝杠82将第二电机84的旋转运动转化为机械手指87的直线运动，机械手指装置87如图4，包括由导线接地的可更换不同直径的铜质测试头871、金属圆柱杆872、用于Z方向行程缓冲及压力控制的弹簧873和固定架874组成，机械手指的运动由五自由度运动系统联合提供，运动速度、运动轨迹均由软件通过控制器来控制。

如图6所示，伺服控制系统将计算机15发送过来的控制指令送入驱动器，驱动器驱动电机旋转，各个电机的旋转运动经直线模组或中空旋转平台带动机械手指87的运动，机械手指87的测头871接触触摸屏并在触摸屏上划出一系列线条，这些线条的形状由用户在软件上选择或定义，其压力由Z向运动装置6及缓冲弹簧873控制，运动过程中，机械手指87的位置信息由反馈系统实时发送至计算机15，机械手指87作用在触摸屏上时，触摸屏会实时报出当前触摸坐标，并经数据采集系统将此报点坐标处理后发送至计算机15，最后，将机械手指的位置坐标与触摸屏的报点坐标作对比，分析计算二者的契合度，从而给出触摸屏的测试指标，判断触摸屏的优劣。

Claims (1)

1.一种利用触摸屏检测装置自动测试触摸屏的方法，所述的触摸屏检测装置，由底座(1)、检测平台(2)、盖板(11)、支撑臂(3)、X向运动装置(4)、Y向运动装置(110)、Z向运动装置(6)、支撑板(10)、中空旋转平台(16)、旋转轴(9)、旋转部分(8)、触摸屏引脚接口(12)、拖链(18)、控制器(13)、驱动器(108)、数据采集卡(14)、转接板(107)和计算机(15)组成，所述的Y向运动装置(103)水平地安装于所述的底座(1)的中间位置，所述的检测平台(2)水平地安装在所述Y向运动装置(103)的滑块(109)上，所述底座(1)对称的两端靠后方竖直地安装两根所述的支撑臂(3)，所述的X向运动装置(4)水平地固定在两根支撑臂(3)的顶端，所述的X向运动装置与Y向运动装置的运动方向垂直，所述的Z向运动装置(6)竖直地安装在所述的X向运动装置(4)的运动滑块上，所述的支撑板(10)安装在所述Z向运动装置(6)的底端，该支撑板(10)随Z向运动装置的运动作上下运动，所述的中空旋转平台(16)安装在所述的支撑板(10)上，所述的中空旋转平台(16)的旋转轴(9)朝下，所述的中空旋转平台上安装着提供旋转动力的第一电机(17)，所述的旋转部分(8)安装于中空旋转平台(16)上，跟随中空旋转平台(16)的旋转而旋转，所述的数据采集卡(14)的一端通过转接板(107)与触摸屏引脚接口(12)间接相连，所述的拖链(18)用于将触摸屏引脚接口(12)的线材引到底座内部以与转接板(107)相连接，所述控制器(13)的一端连接至所述的驱动器(108)，所述的数据采集卡(14)和控制器(13)的另一端均连接至计算机(15)，所述的旋转部分(8)包括框架(83)、中空旋转平台连接架(86)、第二电机(84)、导轨(81)、丝杠(82)、金属架(85)和多个机械手指装置(87)，所述的导轨(81)与丝杠(82)平行且水平安装在框架(83)上，所述的金属架(85)安装在导轨(81)与丝杠(82)之上，所述的第二电机(84)安装在框架(83)的左侧，对所述的丝杠(82)驱动推动所述的金属架(85)作直线运动，从而安装在金属架上的机械手指装置(87)跟随着做直线运动，所述的机械手指装置(87)由导线接地的可更换不同直径的铜质测试头(871)、金属圆柱杆(872)、用于Z方向行程缓冲及压力控制的弹簧(873)和用于固定在旋转结构的非金属固定架(874)组成；其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将待测触摸屏置于所述的检测平台上，将触摸屏引脚依次连接至检测平台上的触摸屏引脚接口；

2)在计算机的应用程序中设置并保存测试参数，测试参数包括测试模式、测试项目、测试顺序、速度设置、测试图形设置、项目名称、保存路径，测试模式包括单指测试、双指测试、多指测试，测试项目包括灵敏度、线性度、准确度、抖动、报点率、最小分辨距离、响应高度，测试顺序为测试项目的测试顺序，速度设置是X向运动装置、Y轴运动装置、Z轴运动装置、中空旋转平台和两指分离的运动速度，测试图形设置是机械手指测试时所描绘的图形，有米字形、回形、圆形、直线可选，也可自定义图形，项目名称是保存时的文件名，完成设置选择保存路径；

3)启动测试，在计算机的控制下，所述的控制器将从计算机接收到的动作指令解释后发送给驱动器，驱动器驱动相应的伺服电机做旋转运动，并带动X向运动装置、Y轴运动装置、Z轴运动装置、中空旋转平台、机械手指运动装置，这五个轴的运动，这五个轴的综合运动使得机械手指在触摸屏上描绘出各测试项目轨迹；

4)测试装置依次完成测试工作，测试过程中，数据采集卡实时采集触摸屏的信号并传入计算机，将采集到的报点坐标与机械手指运动位置坐标作对比，分析二者的契合度，经过计算机的处理给出测试结果并将测试数据及结果保存至存储设备以备随时调出查看。