CN109099827B - 一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，具体包括以下步骤：S1、首先通过电源模块分别使惯性测量系统、电容方位角检测系统、系统处理模块和电磁传感定位系统通电，然后在触控屏上安装多个传感电极，且每个传感电极之间均有一定的重叠部分，这些传感电极可组成一个电极传感单元，涉及电子技术领域。该通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，大大提高了定位精度，很好的实现对电容笔倾斜的方位角进行准确的计算和判断，达到根据倾角信息修正笔尖的位置和改变笔尖输入轨迹的粗细的目的，实现了快速改变主动电容笔的输入特性，从而很好的实现主动电容笔的书写效果更加接近于真实的书写笔。

Description

一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体为一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法。
背景技术
电容式触控技术已成为目前主流的触控技术，而主动电容笔作为与电容式触控屏配套使用的电容笔，其内配置有电源及相应的控制电路，可以主动发送信号，与只能接收信号的被动电容笔相比，具有笔尖细、定位精度高、可交互等优点，并且相比手指书写更加符合人们使用笔这种输入工具的使用习惯，在使用主动电容笔书写的过程中，可以检测主动电容笔的姿态，即其与触控屏接触表面之间的方位角和倾角，根据检测得到的姿态信息确定并调整主动电容笔的位置信息，例如，根据倾角信息修正笔尖的位置、改变笔尖输入轨迹的粗细进而改变主动电容笔的输入特性等等，从而使主动电容笔的书写效果更加接近于真实的书写笔。
目前在对电容笔的姿态进行检测时，大多是直接使用IMU检测系统对电容笔的倾斜角和位置进行检测，然而，这样的定位精度较低，且不能实现对电容笔倾斜的方位角进行准确的计算和判断，无法达到根据倾角信息修正笔尖的位置和改变笔尖输入轨迹的粗细的目的，不能实现快速改变主动电容笔的输入特性，从而不能实现主动电容笔的书写效果更加接近于真实的书写笔。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，解决了现有的定位精度较低，且不能实现对电容笔倾斜的方位角进行准确的计算和判断，无法达到根据倾角信息修正笔尖的位置和改变笔尖输入轨迹的粗细的目的，不能实现快速改变主动电容笔的输入特性，从而不能实现主动电容笔的书写效果更加接近于真实书写笔的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，具体包括以下步骤：
S1、首先通过电源模块分别使惯性测量系统、电容方位角检测系统、系统处理模块和电磁传感定位系统通电，然后在触控屏上安装多个传感电极，且每个传感电极之间均有一定的重叠部分，这些传感电极可组成一个电极传感单元，电极传感单元可向系统处理模块内发送传感数据信息，同时通过触控屏坐标分析单元可将电极传感单元在触控屏上形成平面坐标关系；
S2、同时在主动电容笔的内部安装相应的惯性测量系统组件，分别将第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和CPU微型处理器安装在主动电容笔内，并且设计主动电容笔的中心位置与惯性测量系统的中心位置进行重合；
S3、当人们使用主动电容笔时，人们可通过主动电容笔触碰触控屏，主动电容笔的笔尖触碰到触控屏且对触控屏的表面产生一定的压力时，触控屏上相应的传感电极会对人们的触碰操作进行电信号转化和传输，此时坐标原点重建模块会根据传感电极在触控屏上的位置来重建坐标原点；
S4，然后电磁传感定位系统内的触感压力检测模块会对S3中新建的坐标原点上的压力进行检测，并将检测的压力值传送至触感压力对比模块与触感压力对比模块内的响应压力值进行比较，若达到响应压力值时，定位分析模块会对新建的坐标原点的位置进行分析，并确定该位置即为主动电容笔所在的位置；
S5、之后系统处理模块会控制电容方位角检测系统内的重建原点确认模块对新建立坐标原点的位置进行识别和确认，然后触控电极压力分析模块可对该位置的相应多个传感电极的电平数据信息进行分析，分析出与之相关的电平信息数据之间的关联关系，再通过方位角计算模块可根据与之相关的电平信息数据之间的关联关系和压力数据进行主动电容笔的方位角进行判断和计算；
S6、同时主动电容笔内部安装的第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器会对主动电容笔的运动情况进行检测，并将检测的数据信息传送至对应的第一A/D转换器和第二A/D转换器内进行数据转换，然后传送至CPU微型处理器内进行数据处理，从而实现对主动电容笔的倾角进行测量；
S7、最后系统处理模块将S4中确认的主动电容笔的位置信息，S5中计算得到主动电容笔的方位角和S6中测量得到的主动电容笔倾角进行整合，并将整个的数据信息传送至智能笔控制单元来确认主动电容笔的整体姿态情况。
优选的，所述电磁传感定位系统包括触感压力检测模块、触感压力对比模块和定位分析模块，所述触感压力检测模块的输出端与触感压力对比模块的输入端连接，且触感压力对比模块的输出端与定位分析模块的输入端连接。
优选的，所述电容方位角检测系统包括重建原点确认模块、触控电极压力分析模块和方位角计算模块，所述重建原点确认模块的输出端与触控电极压力分析模块的输入端连接，且触控电极压力分析模块的输出端与方位角计算模块的输入端连接。
优选的，所述惯性测量系统包括第一A/D转换器和第一A/D转换器，所述第一A/D转换器的输入端分别与第一加速度传感器和第二加速度传感器的输出端连接，且第二A/D转换器的输入端分别与第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器的输出端连接，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出端均与CPU微型处理器的输入端连接。
优选的，所述系统处理模块与电极传感单元实现双向连接，且电极传感单元是由N个传感电极组成。
优选的，所述系统处理模块分别与坐标原点重建模块、电磁传感定位系统、触控屏坐标分析单元、惯性测量系统、智能笔控制单元和电容方位角检测系统实现双向连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，具体包括以下步骤：S1、首先通过电源模块分别使惯性测量系统、电容方位角检测系统、系统处理模块和电磁传感定位系统通电，然后在触控屏上安装多个传感电极，S2、同时在主动电容笔的内部安装相应的惯性测量系统组件，分别将第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和CPU微型处理器安装在主动电容笔内，S3、当人们使用主动电容笔时，人们可通过电容笔触碰触控屏，主动电容笔的笔尖触碰到触控屏且对触控屏的表面产生一定的压力时，S4，然后电磁传感定位系统内的触感压力检测模块会对S3中新建的坐标原点上的压力进行检测，S5、之后系统处理模块会控制电容方位角检测系统内的重建原点确认模块对新建立坐标原点的位置进行识别和确认，大大提高了定位精度，且很好的实现了对电容笔倾斜的方位角进行准确的计算和判断，实现了利用笔尖周围的多个朝向不同的感应器件来发送信号，达到了根据倾角信息修正笔尖的位置和改变笔尖输入轨迹的粗细的目的，实现了快速改变主动电容笔的输入特性，从而很好的实现主动电容笔的书写效果更加接近于真实的书写笔。
附图说明
图1为本发明系统的工作原理框图；
图2为本发明电容方位角检测系统的工作原理框图；
图3为本发明惯性测量系统的工作原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，具体包括以下步骤：
S1、首先通过电源模块分别使惯性测量系统、电容方位角检测系统、系统处理模块和电磁传感定位系统通电，然后在触控屏上安装多个传感电极，且每个传感电极之间均有一定的重叠部分，这些传感电极可组成一个电极传感单元，电极传感单元可向系统处理模块内发送传感数据信息，同时通过触控屏坐标分析单元可将电极传感单元在触控屏上形成平面坐标关系；
S2、同时在主动电容笔的内部安装相应的惯性测量系统组件，分别将第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和CPU微型处理器安装在主动电容笔内，并且设计主动电容笔的中心位置与惯性测量系统的中心位置进行重合；
S3、当人们使用主动电容笔时，人们可通过主动电容笔触碰触控屏，主动电容笔的笔尖触碰到触控屏且对触控屏的表面产生一定的压力时，触控屏上相应的传感电极会对人们的触碰操作进行电信号转化和传输，此时坐标原点重建模块会根据传感电极在触控屏上的位置来重建坐标原点；
S4，然后电磁传感定位系统内的触感压力检测模块会对S3中新建的坐标原点上的压力进行检测，并将检测的压力值传送至触感压力对比模块与触感压力对比模块内的响应压力值进行比较，若达到响应压力值时，定位分析模块会对新建的坐标原点的位置进行分析，并确定该位置即为主动电容笔所在的位置；
S5、之后系统处理模块会控制电容方位角检测系统内的重建原点确认模块对新建立坐标原点的位置进行识别和确认，然后触控电极压力分析模块可对该位置的相应多个传感电极的电平数据信息进行分析，分析出与之相关的电平信息数据之间的关联关系，再通过方位角计算模块可根据与之相关的电平信息数据之间的关联关系和压力数据进行主动电容笔的方位角进行判断和计算；
S6、同时主动电容笔内部安装的第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器会对主动电容笔的运动情况进行检测，并将检测的数据信息传送至对应的第一A/D转换器和第二A/D转换器内进行数据转换，然后传送至CPU微型处理器内进行数据处理，从而实现对主动电容笔的倾角进行测量；
S7、最后系统处理模块将S4中确认的主动电容笔的位置信息，S5中计算得到主动电容笔的方位角和S6中测量得到的主动电容笔倾角进行整合，并将整个的数据信息传送至智能笔控制单元来确认主动电容笔的整体姿态情况。
本发明中，电磁传感定位系统包括触感压力检测模块、触感压力对比模块和定位分析模块，所述触感压力检测模块的输出端与触感压力对比模块的输入端连接，且触感压力对比模块的输出端与定位分析模块的输入端连接。
本发明中，电容方位角检测系统包括重建原点确认模块、触控电极压力分析模块和方位角计算模块，所述重建原点确认模块的输出端与触控电极压力分析模块的输入端连接，且触控电极压力分析模块的输出端与方位角计算模块的输入端连接。
本发明中，惯性测量系统包括第一A/D转换器和第一A/D转换器，所述第一A/D转换器的输入端分别与第一加速度传感器和第二加速度传感器的输出端连接，且第二A/D转换器的输入端分别与第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器的输出端连接，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出端均与CPU微型处理器的输入端连接。
本发明中，系统处理模块与电极传感单元实现双向连接，且电极传感单元是由N个传感电极组成。
本发明中，系统处理模块分别与坐标原点重建模块、电磁传感定位系统、触控屏坐标分析单元、惯性测量系统、智能笔控制单元和电容方位角检测系统实现双向连接。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、首先通过电源模块分别使惯性测量系统、电容方位角检测系统、系统处理模块和电磁传感定位系统通电，然后在触控屏上安装多个传感电极，且每个传感电极之间均有一定的重叠部分，这些传感电极可组成一个电极传感单元，电极传感单元可向系统处理模块内发送传感数据信息，同时通过触控屏坐标分析单元可将电极传感单元在触控屏上形成平面坐标关系；
S2、同时在主动电容笔的内部安装相应的惯性测量系统组件，分别将第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和CPU微型处理器安装在主动电容笔内，并且设计主动电容笔的中心位置与惯性测量系统的中心位置进行重合；
S3、当人们使用主动电容笔时，人们可通过主动电容笔触碰触控屏，主动电容笔的笔尖触碰到触控屏且对触控屏的表面产生一定的压力时，触控屏上相应的传感电极会对人们的触碰操作进行电信号转化和传输，此时坐标原点重建模块会根据传感电极在触控屏上的位置来重建坐标原点；
S4，然后电磁传感定位系统内的触感压力检测模块会对S3中新建的坐标原点上的压力进行检测，并将检测的压力值传送至触感压力对比模块与触感压力对比模块内的响应压力值进行比较，若达到响应压力值时，定位分析模块会对新建的坐标原点的位置进行分析，并确定该位置即为主动电容笔所在的位置；
S5、之后系统处理模块会控制电容方位角检测系统内的重建原点确认模块对新建立坐标原点的位置进行识别和确认，然后触控电极压力分析模块可对该位置的相应多个传感电极的电平数据信息进行分析，分析出与之相关的电平信息数据之间的关联关系，再通过方位角计算模块可根据与之相关的电平信息数据之间的关联关系和压力数据进行主动电容笔的方位角进行判断和计算；
S6、同时主动电容笔内部安装的第一速度传感器、第二速度传感器、第三速度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器会对主动电容笔的运动情况进行检测，并将检测的数据信息传送至对应的第一A/D转换器和第二A/D转换器内进行数据转换，然后传送至CPU微型处理器内进行数据处理，从而实现对主动电容笔的倾角进行测量；
S7、最后系统处理模块将S4中确认的主动电容笔的位置信息，S5中计算得到主动电容笔的方位角和S6中测量得到的主动电容笔倾角进行整合，并将整个的数据信息传送至智能笔控制单元来确认主动电容笔的整体姿态情况。
2.根据权利要求1所述的一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：所述电磁传感定位系统包括触感压力检测模块、触感压力对比模块和定位分析模块，所述触感压力检测模块的输出端与触感压力对比模块的输入端连接，且触感压力对比模块的输出端与定位分析模块的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：所述电容方位角检测系统包括重建原点确认模块、触控电极压力分析模块和方位角计算模块，所述重建原点确认模块的输出端与触控电极压力分析模块的输入端连接，且触控电极压力分析模块的输出端与方位角计算模块的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：所述惯性测量系统包括第一A/D转换器和第一A/D转换器，所述第一A/D转换器的输入端分别与第一加速度传感器和第二加速度传感器的输出端连接，且第二A/D转换器的输入端分别与第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器的输出端连接，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出端均与CPU微型处理器的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：所述系统处理模块与电极传感单元实现双向连接，且电极传感单元是由N个传感电极组成。
6.根据权利要求1所述的一种通过电容跟电磁定位双传感器检测笔身姿态的方法，其特征在于：所述系统处理模块分别与坐标原点重建模块、电磁传感定位系统、触控屏坐标分析单元、惯性测量系统、智能笔控制单元和电容方位角检测系统实现双向连接。
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