CN111913599B - 提高主动笔出墨精度的控制方法及电子设备 - Google Patents

提高主动笔出墨精度的控制方法及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高主动笔出墨精度的控制方法和电子设备，提高主动笔出墨精度的控制方法包括：获取主动笔的电压检测值‑克重的压敏曲线；获取主动笔的克重‑压力等级的压力曲线；获取主动笔的压力等级‑频率的压力频率曲线。获取主动笔的频率‑定时器设置值的频率定时曲线。根据压敏曲线、压力曲线、压力频率曲线以及频率定时曲线确定主动笔的压感曲线。主动笔根据压感曲线确定电压检测值对应的定时器设置值。显示屏按照定时器设置值对应的墨迹粗细出墨。本发明旨在提高显示屏显示墨迹的粗细的准确性。

Description

提高主动笔出墨精度的控制方法及电子设备
技术领域
本发明涉及主动笔的技术领域，特别涉及提高主动笔出墨精度的控制方法及电子设备。
背景技术
现有技术中，主动笔作为一种常用的电子绘画和书写工具，一般利用屏幕的电容检测来确定是否绘画，并辅助以位置传感器来确定主动笔的位置，以实现准确绘画。在使用时，主动笔的书写会有轻重的变化，而显示屏需要捕捉到这些压力的变化，并将压力反应成墨迹的粗细输出。但是现有技术中显示屏无法根据用户需求准确地显示墨迹的粗细。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种提高主动笔出墨精度的控制方法，旨在提高显示屏显示墨迹粗细的准确性。
为实现上述目的，本发明提出一种提高主动笔出墨精度的控制方法，所述主动笔用于在屏幕上进行书写，所述提高主动笔出墨精度的控制方法包括：
获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线；
获取主动笔的克重-压力等级的压力曲线；
获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线；
根据所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线确定主动笔的压感曲线；
主动笔根据所述压感曲线确定电压检测值对应的定时器设置值；
显示屏按照所述定时器设置值对应的墨迹粗细出墨。
可选地，所述获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线包括：
对同一批次的多支主动笔执行压力测试并测得多支主动笔的笔尖在承受不同克重下对应的电压检测值；
根据多支主动笔的笔尖不同克重下对应的电压检测值的平均值建立主动笔的压敏曲线，并作为所述同一批次的多支主动笔的压敏曲线。
可选地，所述对同一批次的多支主动笔执行压力测试包括：
准备多组不同克重砝码，每一组中的砝码克重相同，并通过测试设备分批次将多组不同克重砝码按组同时加载于同一批次的多支主动笔的笔尖上，以使得同一批次的多支主动笔的笔尖承受不同克重；
检测多支主动笔的输出电压，以得到多支主动笔的笔尖在承受不同克重下对应的电压检测值。
可选地，所述获取主动笔的克重-压力等级的压力曲线包括包括：
根据第一预设关系确定不同克重对应的压力等级；
根据不同克重与不同克重对应的压力等级建立克重-压力等级的压力曲线。
可选地，所述第一预设关系为y＝a-b×ln(x+c)；
其中，y为压力等级，x为施加到主动笔的笔尖砝码克重，a、b、c分别为3个拟合系数。
可选地，所述获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线包括：
按照第二预设关系获取到不同压力等级对应的频率；
根据压力等级和压力等级对应的频率确定主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线。
可选地，所述对同一批次的多支主动笔执行压力测试并测得多支主动笔的笔尖在承受多个压力等级下对应的电压检测值的步骤之后还包括：
按照第二预设关系将压力等级转换成对应的输出频率进行输出。
可选地，所述第二预设关系为n＝a1×exp(-y/t1)+y0；
其中，n为输出频率，y为压力等级，a1、y0为拟合系数，t1为固定周期。
可选地，所述获取主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线包括：
根据第三预设关系获取到不同频率对应的定时器设置值；
根据频率和频率对应的定时器设置值确定主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线。
为实现上述目的，本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的提高主动笔出墨精度的控制程序，所述提高主动笔出墨精度的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的提高主动笔出墨精度的控制方法的步骤。
可选地，所述电子设备还包括显示屏以及主动笔，所述显示屏和所述主动笔通过无线通讯传输信号。
本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的方案为：首先，获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线。然后，获取主动笔的克重-压力等级的压力曲线。随后，获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线，获取主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线，最后，据所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线确定主动笔的压感曲线。在上述方案中，通过对相关参数分别获取到对应的曲线，最后对多条曲线进行整合以获取到压感曲线，从而避免了由于将多个参数用于整合压感曲线时所需进行的复杂数据运算，而且，由于将不同参数分开进行整合到相关曲线，可以保证每一曲线的准确度，从而提高了主动笔的压感曲线的准确性，在后续显示过程中，主动笔根据确定的压感曲线去确定电压检测值对应的定时器设置值，显示屏按照定时器设置值对应的墨迹粗细出墨，从而可以提高显示屏显示墨迹粗细的准确性。进一步的，还可以减少获得压感曲线的复杂度，在提高显示屏显示墨迹粗细的准确性的同时大大降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的流程示意图；
图2为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的流程示意图；
图3为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的流程示意图；
图4为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的流程示意图；
图5为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法的流程示意图
图6为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法中克重-压力等级曲线示意图；
图7为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法中电压检测值-克重曲线示意图；
图8为本发明提高主动笔出墨精度的控制方法中压力等级-频率曲线示意图；
图9为本发明智能功率模块的压感示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明提出一种提高主动笔出墨精度的控制方法，以提高显示屏显示墨迹粗细的准确性。
如图1所示，在一实施例中，所述主动笔用于在屏幕上进行书写，所述提高主动笔出墨精度的控制方法包括：
S1、获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线；
通过多次获取的主动笔承受的不同克重以及与之对应的对应主动笔的电压检测值，将多个数据进行拟合，以获得主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线。
S2、获取主动笔的克重-压力等级的压力曲线；
通过多次获取的主动笔承受的不同克重以及与之对应的压力等级，将获取到的多个数据进行拟合，以获得主动笔的克重-压力等级的压力曲线。
S3、获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线；
通过多次获取的主动笔不同压力等级下以及与之对应的频率输出，将获取到的多个数据进行拟合，以获得主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线。
S4、获取主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线；
通过多次获取的主动笔不同频率下以及与之对应的定时器设置值，将获取到的多个数据进行拟合，以获得主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线。
S5、根据所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线确定主动笔的压感曲线。
基于之前三个步骤，拟合后的压敏曲线、压力曲线、压力频率曲线均有对应的公式，且均有相通的变量值，因此，可以通过参数代入的方式最后获取到主动笔的压感曲线，也即仅有电压检测值-频率的压感曲线。
S6、主动笔根据所述压感曲线确定电压检测值对应的定时器设置值；
S7、显示屏按照所述定时器设置值对应的墨迹粗细出墨。
在上述方案中，通过对相关参数分别获取到对应的曲线，最后对多条曲线进行整合以获取到压感曲线，从而避免了由于将多个参数用于整合压感曲线时所需进行的复杂数据运算，而且，由于将不同参数分开进行整合到相关曲线，可以保证每一曲线的准确度，也即分开拟合可以提高每一曲线拟合度，通过提高拟合的拟合度的方式去提高每一曲线的准确度，从而提高了主动笔的压感曲线的准确性，主动笔根据所述压感曲线确定电压检测值对应的定时器设置值，显示屏按照所述定时器设置值对应的墨迹粗细出墨，可以提高显示屏显示墨迹粗细的准确性。进一步的，由于每一曲线单独进行拟合，每次仅有两个变量，因此，可以大大减少获得压感曲线的运算量以及复杂度。若此过程在工厂中通过计算设备如计算机等进行数据拟合，通过上述方案可以降低对计算设备计算能力的要求，从而扩宽芯片的选用范围，在提高显示屏显示墨迹粗细的准确性的同时还能大幅度降低成本。
另一方面，对于一些主动笔来说，主动笔是直接感知的压力引起电压检测值的变化，输出的是通过频率表达的压力等级，这中间涉及到多次曲线转化。本发明的最终目的就是通过曲线拟合最终简化公式计算，从而实现用低性能单片机耗费较少时间和空间复杂度即可实现转化的目的。本发明压力曲线测定方法得到的是一种连续曲线，与此相对是是用离散点构成的压力曲线。连续曲线使得压力等级的过度更平滑，书写时笔画粗细变化更均匀。
在一实施例中，如图2所示，所述获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线包括：
S11、对同一批次的多支主动笔执行压力测试并测得多支主动笔的笔尖在承受多个不同克重下对应的电压检测值；
其中，以主动笔的笔尖材质为硅胶为例，硅胶具有导电性随形变变化的特点，硅胶承受不同的克重时会导致硅胶产生不同的形变，对应成不同的阻值。在采样电路里阻值变化会引起电压检测值的变化。笔尖可看作压敏电阻，也即可作为一种压力传感器。因此，通过对同一批次的多支主动笔执行压力测试并检测主动笔的笔尖的电压检测值，可以获取到不同克重对应的电压检测值。
S12、根据多支主动笔的笔尖不同克重下对应的电压检测值的平均值建立主动笔的压敏曲线，并作为所述同一批次的多支主动笔的压敏曲线。
本实施例中，其中，针对不同克重，测试每支主动笔的笔尖在当前克重下的电压检测值，将此时的电压检测值取平均值，从而可以排除单一异常数据对检测结果的影响，当采样的样本越多，其平均结果的准确度越高。从而可以获取到不同克重对应的电压检测值的平均值。多支主动笔拟合成电压检测值-克重曲线，并显示电压检测值-克重曲线。曲线会明显分为两段，垂直上升段和平缓上升段，我们只需要读取垂直上升段的顶端数据(因为硅胶会类似海绵，一定克重压上去会先产生一个与克重相关的大形变，随后还会随着时间缓慢继续形变，而我们需要的是与克重相关的瞬时变化)。
上述方案中，通过对同一批次的主动笔重新确定如图7所示的压敏曲线，避免了由于不同批次的主动笔所使用的笔尖所使用的材料存在区别，导致主动笔的笔尖的电压检测值变化，但是其对应的压感曲线还没有更新，从而使得最后输出的频率并不能代表实际主动笔的笔尖所承受的压力，从而影响显示屏显示墨迹的粗细的问题。本实施例通过对不同批次的主动笔基于上述方法进行压敏曲线的重置，从而可以重置压感曲线，即可以依据单一批次性能相近的笔尖材质重新确定对应的压感曲线，而非采用现有技术中的单一预置压感曲线来确定主动笔的出墨粗细，也即显示屏显示墨迹粗细。极大的排除了主动笔的笔尖材质对主动笔出墨的影响，提高了显示屏显示墨迹的准确度。值得注意的是，主动笔的出墨并不是“出水”，而是指其可以将电压检测值对应的压力等级以频率的方式传输给显示屏，从而显示屏依据频率得到对应的压力等级以进行墨迹粗细的显示。因此，通过对同一批次的主动笔重新确定如图7所示的压敏曲线，进一步提高了显示屏显示墨迹粗细的准确性。
在一实施例中，所述对同一批次的多支主动笔执行压力测试包括：
准备多组不同克重砝码，每一组中的砝码克重相同，并通过测试设备分批次将多组不同克重砝码按组同时加载于同一批次的多支主动笔的笔尖上，以使得同一批次的多支主动笔的笔尖承受不同克重；
其中，此过程可以通过测试设备并辅助以砝码实现，首先准备好测试设备：包括治具、砝码顶针、多组不同克重砝码、恒压电源、软件上位机，样品主动笔若干支。
按照实验设定好的砝码克重，从小到大通过砝码顶针依次去压笔尖，给笔尖一定的克重压力。短暂压过后即可将砝码取下，重复多次。然后更换主动笔在此重复从小到大通过砝码顶针依次去压笔尖，给笔尖一定的克重压力。短暂压过后即可将砝码取下，重复多次的测试过程。
检测多支主动笔的输出电压，以得到多支主动笔的笔尖在承受不同克重下对应的电压检测值。
通过主动笔上的检测口，上位机获取到在上述每个不同克重的砝码压笔尖时的电压检测值，并获取到多个主动笔的多组检测数据，包括每支主动笔在承受不同克重下对应的电压检测值。
以上为通过实际测量笔尖所用压敏材料特性和统计的方法获得电压检测值-克重的压敏曲线。具体曲线可如图7所示。
可选地，为了进一步保证测试过程中测试数据的准确性，在上述测试不同克重的砝码压笔尖时的电压检测值时，每个克重对同一只主动笔的测试次数为3-5次，然后取平均值，作为当前克重压于当前主动笔的笔尖所对应的电压检测值。然后测出多支笔数据。多支笔曲线范围即能反应同一批次的硅胶曲线范围。其中，x＝exp(e+d×n+f×n2)；
其中，x为施加到主动笔的笔尖砝码克重，n为电压检测值，e、d、f分别为3个拟合系数。在上述过程中，上位机可以为具有加载有程序的单片机，程序为MATLAB或Origin等数据拟合软件。
在一实施例中，如图3所示，为了增强后续检测数据的准确性，所述测得多支主动笔的笔尖在承受多个压力等级下对应的电压检测值包括：
S21、根据第一预设关系确定不同克重对应的压力等级；
其中，砝码克重通过标定的砝码获取，可以通过人工输入，也可以通过电子秤测定后输入。压力等级的设定方法由用户经过试验确立，是根据砝码的克重确定的一个参数，依据第一预设关系获取的每一不同克重砝码对应的压力等级。
可选地，所述第一预设关系为y＝a-b×ln(x+c)；
其中，y为压力等级，x为施加到主动笔的笔尖砝码克重，a拟合系数分别为3个取样点的砝码克重。值得注意的是，此刻施加到主动笔的笔尖的砝码克重为垂直于笔尖的克重。
S22、根据不同克重与不同克重对应的压力等级建立克重-压力等级的压力曲线。
此过程只需要将不同克重与不同克重对应的压力等级输入MATLAB或Origin等数据拟合软件进行拟合即可。值得注意的是，此时的不同克重与不同克重对应的压力等级可以由用户设定，也可以通过笔端与屏端厂商达成的协议标准获得。最终获取的克重-压力等级的压力曲线如图6所示。
在一实施例中，如图4所示，所述获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线的步骤之后还包括：
S31、按照第二预设关系获取到不同压力等级对应的频率；
其中，由于在主动笔使用过程中，主动笔需要根据电压检测值确定压力等级，在确定压力等级后，将压力等级转换为对应的输出频率输出。
S32、根据压力等级和压力等级对应的频率确定主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线。
此过程只需要将压力等级与压力等级对应的频率输入MATLAB或Origin等数据拟合软件进行拟合即可。
在一实施例中，为了保证压力等级转换成对应的输出频率的精确度，进而提高显示屏显示墨迹的精确度，所述第二预设关系为n＝a1×exp(-y/t1)+y0；其中，n为输出频率，y为压力等级，a1、y0为拟合系数，t1为固定周期。值得注意的是，此刻施加到主动笔的笔尖的砝码克重为垂直于笔尖的克重。值得注意的是，此时的不同压力等级与压力等级对应的频率可以由用户设定，也可以通过笔端与屏端厂商达成的协议标准获得。其中，压力等级-频率的压力频率曲线如图8所示。
在一实施例中，如图5所示，所述获取主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线包括：
S41、根据第三预设关系获取到不同频率对应的定时器设置值；
其中，第三预设关系为正比直线关系，即频率和定时器设置值为正比直线关系。值得注意的是，在进行第三预设关系获取时，也可以参考MCU的特性进行设置。
S42、根据频率和频率对应的定时器设置值确定主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线。
最后，根据所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线确定如图9所示的主动笔的压感曲线为：
将各个曲线公式互相代入计算得到：
8000000/(a1×exp(-((a-b×ln(exp(e+d×n+f×n2)+c)/16)/t1)+y0)
n＝intercept+b1×n+b2×n2
其中，n为定时器设置值，n为电压检测值，b1、b2为拟合系数。
在上述申请方案中，intercept为常用函数。
为实现上述目的，本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的提高主动笔出墨精度的控制程序，所述提高主动笔出墨精度的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的提高主动笔出墨精度的控制方法的步骤。
其中，值得注意的是，因为本发明电子设备包含了上述提高主动笔出墨精度的控制方法的全部实施例，因此本发明电子设备具有上述提高主动笔出墨精度的控制方法的所有有益效果，此处不再赘述。
在一实施例中，所述电子设备还包括显示屏以及主动笔，所述显示屏和所述主动笔通过无线通讯传输信号。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高主动笔出墨精度的控制方法，所述主动笔用于在屏幕上进行书写，其特征在于，所述提高主动笔出墨精度的控制方法包括：
对同一批次的多支主动笔执行压力测试并测得多支主动笔的笔尖在承受不同克重下对应的电压检测值；根据多支主动笔的笔尖不同克重下对应的电压检测值的平均值建立主动笔的压敏曲线，并作为所述同一批次的多支主动笔的压敏曲线，以获取主动笔的电压检测值-克重的压敏曲线；所述压敏曲线的公式为x＝exp(e+d×n+f×n2)，x为施加到主动笔的笔尖砝码克重，n为电压检测值，e、d、f分别为3个拟合系数，exp为自然常数e为底的指数函数；
根据第一预设关系确定不同克重对应的压力等级；根据不同克重与不同克重对应的压力等级建立克重-压力等级的压力曲线，以获取主动笔的克重-压力等级的压力曲线；所述第一预设关系为y＝a-b×ln(x+c)，y为压力等级，a、b、c分别为3个拟合系数；
按照第二预设关系获取到不同压力等级对应的频率；根据压力等级和压力等级对应的频率确定主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线，以获取主动笔的压力等级-频率的压力频率曲线；所述第二预设关系为n1＝a1×exp(-y/t1)+y0，n1为输出频率，a1、y0为拟合系数，t1为固定周期；
根据第三预设关系获取到不同频率对应的定时器设置值；根据频率和频率对应的定时器设置值确定主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线，以获取主动笔的频率-定时器设置值的频率定时曲线；所述第三预设关系为正比直线关系；
根据所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线确定主动笔的压感曲线；将各个所述压敏曲线、所述压力曲线、所述压力频率曲线以及所述频率定时曲线的公式互相代入计算得到：
n2＝intercept+b1×n+b2×n2，n2为定时器设置值，n为电压检测值，b1、b2为拟合系数，intercept为常用函数；
主动笔根据所述压感曲线确定电压检测值对应的定时器设置值；
显示屏按照所述定时器设置值对应的墨迹粗细出墨。
2.如权利要求1所述的提高主动笔出墨精度的控制方法，其特征在于，所述对同一批次的多支主动笔执行压力测试包括：
准备多组不同克重砝码，每一组中的砝码克重相同，并通过测试设备分批次将多组不同克重砝码按组同时加载于同一批次的多支主动笔的笔尖上，以使得同一批次的多支主动笔的笔尖承受不同克重；
检测多支主动笔的输出电压，以得到多支主动笔的笔尖在承受不同克重下对应的电压检测值。
3.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的提高主动笔出墨精度的控制程序，所述提高主动笔出墨精度的控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的提高主动笔出墨精度的控制方法的步骤。
4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括显示屏以及主动笔，所述显示屏和所述主动笔通过无线通讯传输信号。
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