CN217424278U - 一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，包括测试平台、三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统、角度旋转机构、测头夹持机构和数据采集处理控制系统；三轴直线位移机构搭设在测试平台的上方，测试平台上放置有触摸屏，触屏视觉系统和所述角度旋转机构均安装在所述三轴直线位移机构的Z轴上，测头夹持机构安装在角度旋转机构上，测头夹持机构上安装有测头；测试平台上设置有透光孔，测头视觉系统设置在测试平台的下方并朝向透光孔；压力传感采集系统与测头相连。优点是：能够简化测试设备对位操作流程和提升测试设备整体的测试精度。

Description

一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置

技术领域

本实用新型涉及触摸屏测试技术领域，尤其涉及一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置。

背景技术

触摸屏为人们在使用电子设备时带来方便，通过触摸屏的操作方式和相应的产品已经融入到人们的日常生活中了，比如智能手机、平板电脑等。人们在用手指对触摸屏产品进行点击、滑动等基本操作时是非常方便的，但是需要精细或者很小的图形进行操作时会出现点击不上或错误等情况，触控笔就是为了很好地解决这个问题的，特别是近几年，随着苹果的Pencil和微软的surface pen的推广，主动电容笔正逐渐开始普及，随着主动电容笔的技术进步，其报点率高、压感级别大、支持笔倾斜角度等特点，越来越多的人开始使用，特别适合有书写或者绘画等应用的人群。

无论是电容触摸屏还是主动电容笔，其精度、响应速度等性能产数是在产品开发过程中、以及生产过程中都需要进行测试的。目前市场上已有一些针对触摸屏及产品的测试方法和设备，但是这些设备存在以下问题：一是只能使用铜棒或者可伸缩的笔头治具来模拟人手指对触摸屏进行测试，还没有可以兼容主动电容笔或者针对主动电容笔的测试设备；二是定位的方式一般是手动控制运动机构通过人眼观察或者采用相机放大成像协助观察来定位被测品测试区起点位置和终点位置的，这种操作方式比较复杂并且依赖于操作人员，不同的人进行操作可能结果就会有差异；三是对测试用触头(一般是铜棒)没有校准功能，随着设备的长时间运行，或者安装位置的偏差，这些偏差会影响测试结果的准确性；四是缺少倾斜角度测试功能。

如图1所示，现有的触控屏测试装置，如图1所示，101为铜柱，102为铜柱测头触头，101和102组成测试铜柱，103为被测品整机，104为被测品触屏有效区(简称为VA区)。

利用现有的触控屏测试装置进行测试之前需要先进行对位，即将触头的下触面中心与触摸屏VA区的4个边角对齐，来确定触摸屏VA区的起点、终点的坐标和触摸屏VA区尺寸；使用现有的触控屏测试装置进行定位的方式有两种，1、手动控制测试机台移动，带动铜棒移动到触摸屏VA区起点，通过人工眼睛观察，将铜棒触头与屏体起点对齐，并人工确认该点为触摸屏VA区测试的起点，然后再找到另外的3个点；2、在机台上安装对位相机，相机和铜棒都固定在机台上，同时动作，且两者之间的相对坐标是不变的，手动控制移动机台，通过相机成像对齐相机中心与触摸屏VA区起点，确认该点为触摸屏VA区测试的起点，由于铜棒和相机之间的间距是固定不变的，所以可以换算为铜棒的坐标点。

通过上述测试过程可以看出，利用现有的触摸屏测试装置进行测试存在的问题如下：

1、需要人工观察，受使用者主观因素影响较大，如观察角度、是否对准的判断等，定位的精度很低。

2、只适合测试铜棒不变，或者只是更换测头，测头中心不会发生变化的使用场景。若要兼容铜棒、电容笔、电磁笔等产品，夹持机构没办法保证测头或者电容笔/电磁笔笔头中心完全一致，若测头中心发生变化，则测头与相机中心的相对位置关系也会发生变化，这种情况下导致定位存在偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，包括测试平台、三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统、角度旋转机构、测头夹持机构和数据采集处理控制系统；所述三轴直线位移机构搭设在所述测试平台的上方，所述测试平台上放置有触摸屏，所述触屏视觉系统和所述角度旋转机构均安装在所述三轴直线位移机构的Z轴上并可沿其上下滑动，所述测头夹持机构安装在角度旋转机构上，所述测头夹持机构上安装有测头；所述测试平台上设置有贯穿其上下两侧的透光孔，所述测头视觉系统设置在所述测试平台的下方并朝向所述透光孔；所述压力传感采集系统与所述测头相连；所述三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统和角度旋转机构均与所述数据采集处理控制系统相连。

优选的，所述触屏视觉系统包括第一工业相机和第一工业镜头。

优选的，所述测头视觉系统包括第二工业相机、第二工业镜头和光源。

优选的，所述测头夹持机构包括夹持座和锁紧螺杆，所述夹持座上设置有贯穿其上下两侧的安装孔，所述夹持座的一侧设置有与所述安装孔连通的锁紧孔，所述锁紧孔的轴线与所述安装孔的轴线垂直，所述锁紧孔中设置有螺纹，所述锁紧螺杆伸入所述锁紧孔中并与其啮合，所述测头伸入所述安装孔中，所述锁紧螺杆的一端抵触在所述测头上，令所述测头锁紧在所述测头夹持机构上。

优选的，所述测头为铜棒测头或触控笔。

优选的，所述三轴直线位移机构包括X轴、Y轴和Z轴；所述测试平台周向相对的两侧分别设置有一Y轴，两个Y轴上搭设有能够沿其滑动的X轴，所述X轴上设置有能够沿其滑动的Z轴。

本实用新型的有益效果是：1、本装置通过触摸屏视觉系统实现准确快速定位触摸屏的4个边角点位置，并自动计算出触摸屏VA区大小和位置，为整个装置测试触摸屏的精度、抖动、线性度和灵敏度等触控性能参数提供坐标和数据。2、本装置通过测头视觉系统实现准确快速定位铜柱测头或触控笔笔尖的中心点位置，补偿不同测头安装后的位置偏差，补偿测头反复安装后测头位置偏差，补偿触控笔安装后笔头中心位置偏差。3、测头夹持机构能够兼容铜柱测头和触控笔的装夹，可兼容触控笔5mm-15mm的直径，从而解决目前大多测试装置无法同时兼容铜柱测头和触控笔的问题。4、本装置能够简化测试设备对位操作流程和提升测试设备整体的测试精度。

附图说明

图1是现有的触摸屏测试装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例中装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中装置的侧视图；

图4是本实用新型实施例中测头夹持机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中触摸屏的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中触摸屏VA区边角点定位示意图；

图7本实用新型实施例中触摸屏VA区边角点定位成功效果图；

图8本实用新型实施例中触摸屏的边角为圆弧形时定位示意图

图9本实用新型实施例中触摸屏VA区成像区中有一定旋转角度的定位示意图

图10本实用新型实施例中测头定位示意图。

图中：201、Y轴；202、X轴；203、Z轴；204、透光孔；205、夹持座；206、测头；207、锁紧螺杆；208、第一工业相机；209、测试平台；210、第一工业镜头；211、角度旋转机构；212、第二工业相机；213、第二工业镜头、214、光源；301、触摸屏VA区；302、触摸屏边框；303、边角点；304、VA区外区域；305、图像中心点；306、上边直线段；307、左边直线段；401、测头视觉系统的视场范围；402、测头中心；403、测头视觉系统的相机视场中心。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图2至图4所示，本实施例中，提供了一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，包括测试平台209、三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统、角度旋转机构211、测头夹持机构和数据采集处理控制系统；所述三轴直线位移机构搭设在所述测试平台209的上方，所述测试平台209上放置有触摸屏，所述触屏视觉系统和所述角度旋转机构211均安装在所述三轴直线位移机构的Z轴203上，所述测头夹持机构安装在角度旋转机构211上，所述测头夹持机构上安装有测头206；所述测试平台209上设置有贯穿其上下两侧的透光孔204，所述测头视觉系统设置在所述测试平台209的下方并朝向所述透光孔204；所述压力传感采集系统与所述测头206相连；所述三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统和角度旋转机构211均与所述数据采集处理控制系统相连。

所述触屏视觉系统用于对触摸屏VA区301的四个边角进行自动定位，所述测头视觉系统用于对测头中心点进行自动定位，所述压力传感采集系统用于监控定位和检测测头的压力；所述角度旋转机构211用于调整测头206的角度；所述测头夹持机构用于夹持测头206。

本实施例中，所述测头206为铜棒测头或触控笔。具体可以根据实际情况进行选择，以便满足实际需求。

参见图2，三轴直线位移机构包括X轴202、Y轴201和Z轴203，测试平台209的周向相对两侧分别设置有一个Y轴201，两个Y轴201上搭设有一个可沿其滑动的X轴202，所述X轴202上设置有可沿其滑动的Z轴203。即X轴202可沿Y轴201移动，Z轴203可沿X轴202移动，Z轴203上设置的触屏视觉系统和所述角度旋转机构211可在Z轴203上上下移动，进而调整其与测试平台209之间的位置。

触屏视觉系统安装与Z轴203上，可以在XYZ三轴方向运动，这样可以兼容不同厚度和不同尺寸的触控产品。测头视觉系统安装在测试平台209的下方，在测试平台209上设置有透光孔204，使测头视觉系统能够通过透光孔204从下往上照拍摄测头206位置；由于测头视觉系统是固定不动的，触屏视觉系统是安装在Z轴203上的，移动距离相对于整个机构的零点位置是可以通过数据处理控制系统进行相关处理得到，这样就可以通过两套视觉系统找到测头206和触控屏的精确位置，实现精确定位功能。

本实施例中，所述触屏视觉系统包括第一工业相机208和第一工业镜头210。第一工业相机208与数据采集处理控制系统相连。触屏视觉系统也包括光源，由于触摸屏可点亮发光，因此，触屏视觉系统的光源不设置。

本实施例中，所述测头视觉系统包括第二工业相机212、第二工业镜头213和光源214。第二工业相机212与数据采集处理控制系统相连。测头视觉系统安装在测试平台209下方，从下往上照射，光线穿过透光孔照射到触摸屏上。为了测头206对焦清晰，要求安装测试用的铜棒测头或者触控笔时，要保证测头206高度是一定的。通过标准高度量块和标尺指示，来保证测头与相机之间的距离是固定的。

如图4所示，本实施例中，所述测头夹持机构包括夹持座205和锁紧螺杆207，所述夹持座205上设置有贯穿其上下两侧的安装孔，所述夹持座205的一侧设置有与所述安装孔连通的锁紧孔，所述锁紧孔的轴线与所述安装孔的轴线垂直，所述锁紧孔中设置有螺纹，所述锁紧螺杆207伸入所述锁紧孔中并与其啮合，所述测头206伸入所述安装孔中，所述锁紧螺杆207的一端抵触在所述测头206上，令所述测头206锁紧在所述测头夹持机构上。图4中，左图为测头夹持机构的俯视图，右图为测头夹持机构的侧视图。

安装孔的形状可以根据实际的情况进行选择，包括但不限于圆形、三角形或其他多边形，以保证装置能够兼容不同形状尺寸的铜棒和触控笔，装夹简单快捷。为了防止损伤测头206，锁紧螺杆207选用塑料材料，触控笔或者铜柱测头插入安装孔内后，通过旋紧锁紧螺杆207进行锁紧即可实现对测头206的固定。锁紧螺杆207的数量和方式也可以进行调整，目的是实现对测头206的兼容装夹和锁紧。

本实施例中，利用上述装置可以实现触摸屏VA区视觉定位以及测头视觉定位；具体如下：

1、触摸屏VA区视觉定位；触摸屏点亮，触屏视觉系统沿三轴直线位移机构的X轴202、Y轴201、Z轴203移动到设定的初始位置，启动拍照，图像处理，识别图像中触摸屏VA区301的一个边角点303，并计算出该边角点303的坐标以及该边角点303与图像中心的偏差；若偏差不为零，表示触屏视觉系统的视场中心与该边角点303不重合，则触屏视觉系统根据当前的偏差沿三轴直线位移机构的X轴202、Y轴201、Z轴203自动移动到位后停止，启动拍照，图像处理，识别图像中触摸屏VA区301的边角点303，直到边角点303的坐标与图像中心的偏差为零，表示触屏视觉系统的视场中心与该边角点303重合，则该角点的定位完成，记录当前触屏视觉系统的坐标即为该边角点303的坐标；重复上述过程，直到触摸屏VA区301的四个边角点303全部识别完毕；

触屏视觉系统在移动的时候，可以先沿X轴202和Y轴201先移动到设定的初始位置(初始位置参数是根据设置的被测产品大概尺寸等信息计算出来的)，然后沿Z轴203下降到设定高度(下降高度需要预先设定好，因为不同厚度的产品，下降高度是不同的)。移动顺序可以根据实际情况进行选择，可以先沿Z轴203移动再沿X轴202和Y轴201移动，或者同时沿X轴202、Y轴201和Z轴203移动，目的是带动视觉系统移动到设定位置。

如图5所示，触摸屏包括触摸屏VA区301、触摸屏边框302和上下左右4个边角点303。

在触摸屏VA区视觉定位中，以其中左上边角点的一种情况为例说明，如图6和图7所示，301图像中触摸屏VA区，由于屏幕点亮，所以图像中成像是白色，304为VA区外区域，305为图像中心点，303为边角点，本实施例是通过图像处理的方法是来找VA区的上边直线段306和左边直线段307，306和307的交点即为边角点303。图像中心点305和边角点303的坐标偏差即为三轴直线位移机构要移动的距离，按照上述处理流程，定位完成后的图像效果示例如图7所示，图像中心点305和边角点303重合。

本实施例中，图6和图7所示的VA边角是直角的情况，在实施过程中不局限于直角的情况，有些触摸屏边角是圆弧形边角，如图8所示，同样适用该方法来完成定位。图8中，左图为开始识别的示意图，右图为识别完成的示意图。

另外，在实施过程中，若VA区在成像区中有一定旋转角度如图9所示，同样适用于本实施例中的流程和方法。图9中，左图为开始识别的示意图，右图为识别完成的示意图。

2、测头视觉定位：光源214点亮，三轴直线位移机构带动测头206移动到测头视觉系统的视场范围401内，测头视觉系统启动拍照，图像处理，自动识别出测头206并计算出测头中心402的位置坐标，计算测头中心402的位置与图像中心点305的偏差，若偏差不为零，则表示测头视觉系统的视场中心403与测头中心402的位置坐标不重合，三轴直线位移机构根据当前偏差带动测头206自动移动到位后停止，测头视觉系统启动拍照，图像处理，自动识别出测头206并计算出测头中心402的位置坐标，直到图像中心点305与测头中心402的位置坐标之间的偏差为零，则表示测头视觉系统的视场中心403与测头中心402的位置坐标重合，测头中心402定位完毕。如图10所示，左图为开始定位的示意图，右图为定位完成的示意图。

本实施例中，在装置首次使用之前，需要先对触屏视觉系统和测头视觉系统进行标定，具体过程为，在测试平台209上标识Mark点(圆点直径2mm)，在测头夹持机构上固定测头206(直径2mm)，将触屏视觉系统移动到Mark点位置处，拍照并处理精确定位到Mark点的位置坐标；将测头206移动到测头视觉系统的上方，拍照并处理精确定位到测头206的位置坐标；将测头206移动到Mark点位置处，调整Mark点的位置坐标与测头206的位置坐标之间的偏差，直到两点完全重合，表示触屏视觉系统与测头视觉系统标定完成。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本实用新型提供了一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，本装置通过触摸屏视觉系统实现准确快速定位触摸屏的4个边角点位置，并自动计算出触摸屏VA区大小和位置，为整个装置测试触摸屏的精度、抖动、线性度和灵敏度等触控性能参数提供坐标和数据。本装置通过测头视觉系统实现准确快速定位铜柱测头或触控笔笔尖的中心点位置，补偿不同测头安装后的位置偏差，补偿测头反复安装后测头位置偏差，补偿触控笔安装后笔头中心位置偏差。测头夹持机构能够兼容铜柱测头和触控笔的装夹，可兼容触控笔5mm-15mm的直径，从而解决目前大多测试装置无法同时兼容铜柱测头和触控笔的问题。本装置能够简化测试设备对位操作流程和提升测试设备整体的测试精度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：包括测试平台、三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统、角度旋转机构、测头夹持机构和数据采集处理控制系统；所述三轴直线位移机构搭设在所述测试平台的上方，所述测试平台上放置有触摸屏，所述触屏视觉系统和所述角度旋转机构均安装在所述三轴直线位移机构的Z轴上并可沿其上下滑动，所述测头夹持机构安装在角度旋转机构上，所述测头夹持机构上安装有测头；所述测试平台上设置有贯穿其上下两侧的透光孔，所述测头视觉系统设置在所述测试平台的下方并朝向所述透光孔；所述压力传感采集系统与所述测头相连；所述三轴直线位移机构、触屏视觉系统、测头视觉系统、压力传感采集系统和角度旋转机构均与所述数据采集处理控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：所述触屏视觉系统包括第一工业相机和第一工业镜头。

3.根据权利要求1所述的触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：所述测头视觉系统包括第二工业相机、第二工业镜头和光源。

4.根据权利要求1所述的触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：所述测头夹持机构包括夹持座和锁紧螺杆，所述夹持座上设置有贯穿其上下两侧的安装孔，所述夹持座的一侧设置有与所述安装孔连通的锁紧孔，所述锁紧孔的轴线与所述安装孔的轴线垂直，所述锁紧孔中设置有螺纹，所述锁紧螺杆伸入所述锁紧孔中并与其啮合，所述测头伸入所述安装孔中，所述锁紧螺杆的一端抵触在所述测头上，令所述测头锁紧在所述测头夹持机构上。

5.根据权利要求1所述的触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：所述测头为铜棒测头或触控笔。

6.根据权利要求1所述的触摸屏和触控笔测试设备中自动精确定位的装置，其特征在于：所述三轴直线位移机构包括X轴、Y轴和Z轴；所述测试平台周向相对的两侧分别设置有一Y轴，两个Y轴上搭设有能够沿其滑动的X轴，所述X轴上设置有能够沿其滑动的Z轴。

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