CN112965623B - 一种触控板按压力度检测方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

一种触控板按压力度检测方法、装置和存储介质，其中，所述方法包括：通过安置于触控板下方的弹性波传感器检测对触控板的按压操作并得到电压信号；基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值。本申请能够使按压力度检测更加便捷。

Description

一种触控板按压力度检测方法、装置和存储介质

技术领域

本文涉及机电交互技术，尤指一种触控板按压力度检测方法、装置和存储介质。

背景技术

触控板是便携手机、平板电脑等电子设备上不可或缺的一个重要组件，可以实现触摸定位用于操控笔记本光标实现类似于鼠标的功能。触控板通常采用电容定位识别技术实现对于手指或者导电体的定位，该定位信息包含X,Y的相对坐标。

为了提高触控板的使用体验及为用户提供更丰富的功能，电子设备厂商都在试图增加第三维的触摸信息，也即Z向的压力信息。苹果公司率先推出带有压力检测的MacBookPro产品，可以实现在触控板区域的压力检测，支持压力输入识别。其采用的方案是在触控板下方增加四个支撑点，该支撑点固定在四个悬臂梁式结构上，所述四个悬臂梁式结构上粘贴有四个应变片式传感器。当有触摸操作时，按压力迫使四个悬臂梁式结构发生弹性变形，应变片式传感器可以检测到变形量，通过对该变形量的分析，可以检测到按压力度。

该方案要求所有按压力度都要通过四个支撑点传导到所述四个悬臂梁式结构上，因此触控板必须与四个支撑点以外的其它结构完全分离，此外四个支撑点和四个悬臂梁式结构会占用很大空间，进而造成电子设备体型大且笨重，整体成本也比较高，这与电子设备日益轻薄的设计趋势相悖。同时，该方案采用应变片式传感器，其处理电路相对复杂，成本较高，组装上需要将四个悬臂梁式结构上的应变片式传感器和其处理电路引出连接到触控板相关电路上，并且需要采用粘贴工艺，给生产带来很大困难。

发明内容

本申请提供了一种触控板按压力度检测方法、装置和存储介质，能够使按压力度检测更加便捷。

本申请提供了一种触控板按压力度检测方法，包括：

通过安置于触控板下方的弹性波传感器检测对触控板的按压操作并得到电压信号；

基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值。

本申请能够使按压力度检测更加便捷。

作为一种示例，当所述弹性波传感器有多个时，基于所述电压信号的电压值进行累加运算，包括：

基于其中一个所述弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值进行累加运算；或；

对多个所述弹性波传感器中部分或全部检测得到的相同时刻的电压信号的电压值进行叠加，基于叠加后的电压信号的电压值进行累加运算，叠加时不同弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值赋予相同或不同的权值。

作为一种示例，基于电压信号的电压值进行累加运算，包括：

对设定时长内的电压信号进行采样，得到有效电压信号的电压值；

将有效电压信号的电压值减去设置的基准值，将得到的差值或者将对差值进行修正得到的差值修正值累加再取绝对值，得到所述累加结果；

其中，所述设定时长以当前时刻为结束时刻；设定时长内采样得到的电压信号均为有效电压信号，或者设定时长内采样得到的电压值与所述基准值之差在预定范围内的电压信号为有效电压信号。

作为一种示例，所述对差值进行修正得到的差值修正值，包括：

将所述差值取绝对值后进行数学处理并保留所述差值的正负性，作为所述差值修正值；或，

将每个差值减去其前一个差值与设定比例的乘积后得到的差作为所述差值修正值。

作为一种示例，所述设置的基准值为静态基准值或根据所述设定时长内的电压信号的电压值确定的动态基准值。

作为一种示例，所述静态基准值设置为所述电压信号的电压范围的中间值；

所述动态基准值通过以下方式确定：

当所述设定时长内电压信号在预设范围内，将所述设定时长内电压信号的电压值取平均值后的结果作为在所述设定时长内的基准值；或

将所述设定时长内形成电压信号移动平均线的电压值作为在所述设定时长内的基准值。

作为一种示例，根据累加结果确定按压的力度值，包括：

使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值。

作为一种示例，使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：

使用校正系数对确定的所述按压的力度值进行校正。

作为一种示例，确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：

当所述按压的力度值大于第一阈值，触发第一指定动作；

当所述按压的力度值小于第二阈值，触发第二指定动作；

所述第二阈值小于或等于所述第一阈值。

本申请实施例还提供了一种计算机可读写存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前实施例所述的触控板按压力度检测方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种触控板按压力度检测系统，所述系统包括：弹性波传感器和处理模块；

所述弹性波传感器，安置于触控板下方，用于在所述触控板被按压后产生相应的检测信号；

所述处理模块包括：

转换电路，与所述弹性波传感器相连，用于将所述检测信号转换为电压信号；

运算电路，与所述转换电路相连，用于按照前述实施例所述的方法执行以下运算：基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的触控板按压力度检测方法流程图；

图2为本申请应用示例提供的一种计算触控板按压力度的方法示意图；

图3为本申请应用示例提供的另一种计算触控板按压力度的方法示意图；

图4为本申请实施例提供的触控板按压力度检测系统结构图；

图5为本申请实施例提供的另一种触控板按压力度检测系统结构图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本申请实施例提供了一种触控板按压力度检测方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101通过安置于触控板下方的弹性波传感器检测对触控板的按压操作并得到电压信号；

本申请实施例中记载的触控板被按压，也可以称为触控板被触摸；

步骤S102基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值。

本申请实施例中的弹性波传感器数量可为单个或多个，其具体数量可根据实际需要选择使用，本发明在此并不做任何限制。所述触控板也可为现有的电容屏、电阻屏等触控面板，本发明在此并不做任何限定。本申请的弹性波传感器包括可以检测按压操作以得到电压信号的任何类型的传感器。例如，可以是压电传感器，通过捕捉按压操作产生的弹性波而得到相应的电压信号，也可以是应变传感器，在按压时发生形变而得到相应的电压信号。

当所述弹性波传感器有多个时，基于所述电压信号的电压值进行累加运算，包括：

基于其中一个所述弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值进行累加运算；或；

对多个所述弹性波传感器中部分或全部检测得到的相同时刻的电压信号的电压值进行叠加，基于叠加后的电压信号的电压值进行累加运算，叠加时不同弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值赋予相同或不同的权值。如，对来自三个弹性波传感器的电压信号的电压值进行叠加后的电压值为V(t)＝a*v1(t)+b*v2(t)+c*v3(t)，其中，a，b和c为权值，彼此可相同或不同；v1(t)、v2(t)和v3(t)为来自三个不同弹性波传感器的电压信号的电压值；选取多个所述弹性波传感器中的部分是考虑到若有些距离触点较远的弹性波传感器检测得到的电压信号低于预设阈值，可以不参与累加运算。本申请中的累加运算也可以视为一种积分运算。

在一示例性实施例中，基于电压信号的电压值进行累加运算，包括：

对设定时长内的电压信号进行采样，得到有效电压信号的电压值；

将有效电压信号的电压值减去设置的基准值，将得到的差值或者将对差值进行修正得到的差值修正值累加再取绝对值，得到所述累加结果，其中，所述设定时长以当前时刻为结束时刻；设定时长内采样得到的电压信号均为有效电压信号，或者设定时长内采样得到的电压值与所述基准值之差在预定范围内的电压信号为有效电压信号。所述设置的基准值可以存在为0的情况。实际按压触控板时，力度通常存在变化，设置基准值可以更好地采集电压波形的正负变化，使累加结果更加符合实际情况。本申请设定的时长通常能够包含正负变化的电压波形。例如，在按压力度变小时，电压值为负可以反应这种变化。作为一种应用示例，每对差值或差值修正值累加一次，就会取一次绝对值用于输出力度，下一次累加时可采用上一次未取绝对值的累加结果。

在一示例性实施例中，所述对差值进行修正得到的差值修正值，包括：

将所述差值取绝对值后进行数学处理并保留所述差值的正负性，作为所述差值修正值，所述数学处理包括幂运算，如进行平方或者开方运算。对差值取绝对值后进行数学处理，可以使后续根据累加结果确定的按压的力度值满足所需的规律，如使按压力度值与参与累加计算的差值呈现线性关系。

在一示例性实施例中，所述修正后的差值，包括：

将每个差值减去其前一个差值与设定比例的乘积后得到的差作为差值修正值。

所述设置的基准值包括：静态基准值，或根据所述设定时长内的电压信号的电压值产生的动态基准值；

所述静态基准值指的是每次计算采用的基准值均相同，例如，触控板在第一设定时长内被执行持续按压动作，在第二设定时长内被执行多次点击动作，分别利用所述第一设定时长和所述第二设定时长内的电压信号的电压值进行累加计算时采用的基准值相同；所述静态基准值可以设置为所述电压信号的电压范围的中间值。例如，电压范围为-1.5V到1.5V时,基准值可设置为0V，电压范围为0到3.3V时,基准值可设置为1.65V。在实际运算时,当对电压信号的采样值直接进行累加运算时,该基准值为电压范围对应的采样值范围的中间值。将基准值设置为中间值可以使正负电压响应范围对称。

所述动态基准值指的是每次计算采用的基准值均跟当前电压信号的状态有关，即每次计算采用的基准值不一定相同；

所述动态基准值的设置方式包括：

当所述设定时长内电压信号在预设范围内时，将所述设定时长内电压信号的电压值取平均值后的结果作为在所述设定时长内的基准值；或

将所述设定时长内形成电压信号移动平均线的电压值作为在所述设定时长内的基准值。

在实际电路上，很多电压的信号采集范围是0到3.3V这种，也就是负值电压是采不到的，本申请实施例为了采集电压波形的正负变化，设置了基准值，当电压值高于基准值时该电压值为正，当电压值低于基准值时该电压值为负。因为有了电压的正负值，在对电压信号进行累加运算时，才可能出现正负电压值相互抵消的情况。比如，触控板在预设时长内被多次点击，由于每次点击包含对触控板施力和释放力的过程，如果系统稳定，理论上每次点击都会产生正负相等的电压信号，对预设时长内的电压信号进行累加运算时，正负相等的电压信号会相互抵消，最后得到的力度值只反映最后一次按压的力度。系统不够稳定时，会根据情况，在确定没有按压行为时，对历史数据进行清除，重新开始计算力度值。当然，如果电路结构能够支持采集的电压为负值，所述基准值也可以等于0，此时，将当前时刻为结束时刻的设定时长内的电压信号作为有效电压信号。

本申请实施例所述的触控板按压力度检测方法可通过数字信号处理芯片完成，此时参与累加运算的电压信号可为取样后的离散信号。

在一示例性实施例中，根据累加结果确定所述按压的力度值，包括：

使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值。

在一示例性实施例中，使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：使用校正系数对确定的所述按压的力度值进行校正。校正系数是针对触控板的不同位置的不均衡，即对相同力度产生不同的电压而增加的，使得校正后的力度更加准确。

在一示例性实施例中，确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：

当所述按压的力度值大于第一阈值，触发第一指定动作，如触发一次按压动作；

当所述按压的力度值小于第二阈值，触发第二指定动作，如触发一次释放动作；

所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，所述第一阈值和第二阈值可以调节，如当对触控板的操作动作较快，即电压信号的波形变化较快时，可以将阈值调高或者调低，可根据实际情况进行设置。

为更清楚的说明本发明所提供的触控板按压力度检测方法，以下将以具体的应用示例为例，对上述实施例做进一步说明，本领域相关技术人员当可知，该说明仅为帮助理解本发明所提供的触控板按压力度检测方法，并不对其做任何限定。

应用示例一

如图2所示，T为当前时刻(即结束时刻)，T时刻数据VT为有效电压信号的压力值减去设置的基准值后的差值，其大小为T时刻位置处竖线长度所代表的值；VT1、VT2、VT3分别为设定时长选中的T1、T2和T3时刻的有效电压信号的压力值减去设置的基准值后的差值；z为电压信号的压力值与力度的转换系数；基准值为设定时长内的电压信号的电压值取平均值后的结果。则T时刻所述触控板被按压产生的压力值Force为：

Force＝z*|VT+VT1+VT2+VT3|；或

Force＝z*|(VT-VT1*k)+(VT1-k*VT2)+(VT2-k*VT3)|；k为设定的比例。

应用示例二

如图3，与图2不同之外在于将设定时长内形成电压信号移动平均线的值作为在所述设定时长内的基准值，对应的VT1、VT2、VT3的取值也与图2中VT1、VT2、VT3的取值不同。则T时刻所述触控板被按压产生的压力值Force为：

Force＝z*|VT+VT1+VT2+VT3|；或

Force＝z*|(VT-VT1*k)+(VT1-k*VT2)+(VT2-k*VT3)|；k为设定的比例。

本申请实施例还提供了一种计算机可读写存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前实施例所述的触控板按压力度检测方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种触控板按压力度检测系统，如图4所示，所述系统包括：弹性波传感器401和处理模块402；

所述弹性波传感器401安置于触控板下方，用于在所述触控板被按压后产生相应的检测信号；

弹性波传感器401可以包括压电传感器和应变传感器，所述压电传感器产生的检测信号是电荷信号，应变传感器产生的检测信号是形变信号；

处理模块402包括：

转换电路4021，与所述弹性波传感器401相连，用于将所述检测信号转换为电压信号；所述转换电路将压电传感器产生的电荷信号转换为电压信号；将应变传感器产生的形变信号通过相应的转换电路转换为电压信号；

运算电路4022，与所述转换电路4021相连，用于按照前述方法实施例所述的方法执行以下运算：基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值

本申请实施例所述弹性波传感器401的个数可以为一个或多个；当有多个弹性波传感器401时，所述多个弹性波传感器401可以分别通过信号线相连至处理模块402；或所述多个弹性波传感器401中至少两个弹性波传感器401经串联后通过信号线连接至处理模块402。

本申请实施例中的所述弹性波传感器401和处理模块402中至少之一通过焊接方式安置于触控板下方；所述弹性波传感器401和处理模块402相连的信号线为触控板上的走线。由于所述弹性波传感器与处理模块都是通过焊接方式焊接在触控板上，两者之间相连的信号线也是设计在触控板上，因此有效减小了组装难度，降低了成本。

本申请实施例还提供了一种触控板按压力度检测系统，如图5所示，包括图4所示的系统，此外，还包括触控板控制模块。处理单元402获得实际按压力度后，通过I2C/SPI接口将按压力度传输到触控板控制单元，并由触控板控制单元整合触摸信息(包括触摸位置、触发的动作等)后报送给操作系统，由操作系统执行缩放、预览、选中等操作。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (8)

1.一种触控板按压力度检测方法，包括：

通过安置于触控板下方的弹性波传感器检测对触控板的按压操作并得到电压信号；

基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值；

基于电压信号的电压值进行累加运算，包括：

对设定时长内的电压信号进行采样，得到有效电压信号的电压值；

将有效电压信号的电压值减去设置的基准值，将得到的差值或者将对差值进行修正得到的差值修正值累加再取绝对值，得到所述累加结果；所述设置的基准值为静态基准值或根据所述设定时长内的电压信号的电压值确定的动态基准值；

所述静态基准值设置为所述电压信号的电压范围的中间值；

所述动态基准值通过以下方式确定：

当所述设定时长内电压信号在预设范围内，将所述设定时长内电压信号的电压值取平均值后的结果作为在所述设定时长内的基准值；或

将所述设定时长内形成电压信号移动平均线的电压值作为在所述设定时长内的基准值；

其中，所述设定时长以当前时刻为结束时刻；设定时长内采样得到的电压信号均为有效电压信号，或者设定时长内采样得到的电压值与所述基准值之差在预定范围内的电压信号为有效电压信号。

2.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测方法，其特征在于，

当所述弹性波传感器有多个时，基于所述电压信号的电压值进行累加运算，包括：

基于其中一个所述弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值进行累加运算；或；

对多个所述弹性波传感器中部分或全部检测得到的相同时刻的电压信号的电压值进行叠加，基于叠加后的电压信号的电压值进行累加运算，叠加时不同弹性波传感器检测得到的电压信号的电压值赋予相同或不同的权值。

3.根据权利要求2所述的触控板按压力度检测方法，其特征在于，所述对差值进行修正得到的差值修正值，包括：

将所述差值取绝对值后进行数学处理并保留所述差值的正负性，作为所述差值修正值；或，

将每个差值减去其前一个差值与设定比例的乘积后得到的差作为所述差值修正值。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的触控板按压力度检测方法，其特征在于，根据累加结果确定按压的力度值，包括：

使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值。

5.根据权利要求4所述的触控板按压力度检测方法，其特征在于，使用电压信号的压力值与力度的转换系数对所述累加结果进行转换后确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：

使用校正系数对确定的所述按压的力度值进行校正。

6.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测方法，其特征在于，确定所述按压的力度值后，所述方法还包括：

当所述按压的力度值大于第一阈值，触发第一指定动作；

当所述按压的力度值小于第二阈值，触发第二指定动作；

所述第二阈值小于或等于所述第一阈值。

7.一种计算机可读写存储介质，其特征在于，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的触控板按压力度检测方法的步骤。

8.一种触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述系统包括：弹性波传感器和处理模块；

所述弹性波传感器，安置于触控板下方，用于在所述触控板被按压后产生相应的检测信号；

所述处理模块包括：

转换电路，与所述弹性波传感器相连，用于将所述检测信号转换为电压信号；

运算电路，与所述转换电路相连，用于按照权利要求1至6中任一项所述的方法执行以下运算：基于所述电压信号的电压值进行累加运算，根据累加结果确定按压的力度值。

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