DE102017215756B3 - Bestimmung der Schreibrichtung mittels Inertialsensorik - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schreibstift (100) mit Schreibstiftpositionserkennung, umfassend eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Recheneinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul sowie eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes, wobei der elektronische Schreibstift (100) konfiguriert ist, für eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y (107, 108) auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat (106) und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass die inertiale Positionsbestimmungssensorik konfiguriert ist zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen des elektronischen Schreibstiftes entlang der X-Achse (107) und entlang der Y-Achse (108) für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat (106), wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse (107) und die Achsrichtung der Y-Achse (108) orthogonal zueinander sind, und wobei die digitale Recheneinheit konfiguriert ist, eine Schreibrichtung zu bestimmen basierend auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles (312).

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schreibstift der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
  • Die ständig zunehmende Verwendung von elektronischen Informations- und Kommunikationssystemen, insbesondere von Personal Computern (PCs), Laptops, Tablets und Smartphones in Alltag, Freizeit und Arbeitswelt macht es sinnvoll, Verbesserungen von Mensch-Maschine-Schnittstellen zu entwickeln.
  • Als Mensch-Maschine-Schnittstellen sind dabei neben Eingabevorrichtungen wie Tastatur, Maus oder berührungsempfindlichen Oberflächen insbesondere elektronische Schreibstifte von Interesse. Elektronische Schreibstifte haben dabei unter anderem den Vorteil, dass sie die Funktionalität und Einfachheit des Schreibens mit einem Stift auf einem Schreibsubstrat mit den vielfältigen Möglichkeiten elektronischer Datenverarbeitung verbinden können. Dabei ist es wünschenswert, dass sich der elektronische Schreibstift einem konventionellen Stift so weit wie möglich in Erscheinung und Handhabung ähnelt.
  • In der WO02/07424A2 wird beispielsweise ein elektronisches Informationssystem zur Handschriftenerfassung beschrieben, welches einen Stift und ein Tablett mit druck- bzw. induktionsempfindlicher Oberfläche aufweist und bei der die Bewegungen des Stiftes bzw. der Stiftspitze wahlweise von der druck- bzw. induktionsempfindlichen Oberfläche des Tabletts oder von Beschleunigungssensoren oder optischen Sensoren erfasst werden.
  • Die Sensordaten können dann an einen PC drahtlos übermittelt werden, der basierend auf den empfangenen Stiftbewegungsdaten eine Handschriftenerfassung durchführen kann.
  • Nachteilig bei bekannten elektronischen Schreibstiften und elektronischen Informationssystemen zur Schrifterfassung ist jedoch die Notwendigkeit einer externen Positionsreferenz, wie beispielsweise ein vorgegebenes Referenzmuster auf dem Schreibsubstrat, welches über eine Kamera im elektronischen Schreibstift ausgewertet und zur Positionsbestimmung verwendet wird. Will man ohne diese externe Referenz auskommen, können bisher die Bewegungs- und Positionsdaten des elektronischen Schreibstiftes, insbesondere in Bezug auf ein Schreibsubstrat, nicht immer hinreichend genau erfasst werden, was beispielsweise zu einer fehlerhaften Bestimmung der Schreibstiftbewegung führen kann.
  • Stellvertretend für bekannte elektronische Schreibstifte seien insbesondere die in DE 10 2014 106 837 A1 , DE 10 2014 106 839 A1 , US 5 902 968 A und DE 196 36 835 A1 beschriebenen elektronischen Schreibstifte genannt. Darüber hinaus findet sich in „Computer-Aided Analysis of Handwriting Movements (TEULINGS, H.-L.; THOMASSEN, A.J.W.M., Visible Language Vol. 13, 1979, S.218-231) eine beispielhafte Beschreibung einer computergestützten Analyse von Schreibbewegungen.
  • Aufgabe
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Schreibstift zu verbessern, z.B. hinsichtlich der Genauigkeit, sodass Bewegungen und Positionen des elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat erfasst werden können, und insbesondere z.B. die Schreibrichtung des elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat erfasst werden kann, selbst wenn keine externe Referenz zu Hilfe genommen wird.
  • Lösung
  • Dies wird erfindungsgemäß durch einen elektronischen Schreibstift nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Es sei dabei zunächst vorangestellt, dass unter dem Begriff der Schreibrichtung beispielsweise eine Linie verstanden werden kann, welche verschiedene aufeinanderfolgende Schreibmuster, z.B. Zeichen, Buchstaben, Wörter, verbinden kann, und wobei sich die Richtung der Schreibrichtung auf die chronologische Reihenfolge beziehen kann, in der die aufeinanderfolgenden Schreibmuster mit dem elektronischen Schreibstift geschrieben wurden.
  • Ein beispielhafter erfindungsgemäßer elektronischer Schreibstift kann dabei eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Recheneinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul sowie eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes umfassen.
  • Dabei kann der elektronische Schreibstift konfiguriert sein für eine initiale Festlegung eines dreidimensionalen Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat. Mit anderen Worten liegen die zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y in der zweidimensionalen Schreibsubstratebene.
  • Die inertiale Positionsbestimmungssensorik kann dabei konfiguriert sein zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen, insbesondere von ein-dimensionalen Beschleunigungsprofilen, des elektronischen Schreibstiftes entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat, wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse und die Achsrichtung der Y-Achse orthogonal zueinander sind.
  • Die inertiale Positionsbestimmungssensorik kann zudem konfiguriert sein zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen im dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem des Stiftkörpers, worin die Längsachse des elektronischen Schreibstiftes eine Achse des Stiftkörperkoordinatensystems festlegen kann.
  • Das Stiftkörperkoordinatensystem kann dabei unter anderem z.B. wie folgt in ein Schreibkoordinatensystem transformiert werden.
  • Beispielsweise kann durch eine Auswertung der durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik gewonnenen Beschleunigungsinformationen im Stiftkörperkoordinatensystem die Richtung des Erdschwerefeldes bzw. der Winkel der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes in Bezug zur Schwerkraftrichtung festgestellt werden und so beispielsweise ein Neigungswinkel bzw. Höhenwinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes und einem Schreibsubstrat / einer Schreibsubstratebene festgelegt werden.
  • Dabei kann beispielsweise für eine erste Orientierung beider Koordinatensysteme zueinander die Projektion der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes auf die Schreibsubstratebene bzw. Papierebene als Winkelhalbierende eines Schreibkoordinatensystems aufgefasst werden, wobei beispielsweise die Projektion der Längsachse dabei z.B. aus der Verbindung zweier Punkte erhalten wird: z.B. aus der Verbindung vom Aufsetzpunkt der Spitze/Schreibspitze des elektronischen Schreibstiftes, beispielhafte Schreibminenspitze, und z.B. dem Lotfußpunkt der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes durch den Abschluss des Gehäuses des elektronischen Schreibstiftes (oder jedem anderen Punkt entlang der Längsachse, der nicht mit der Schreibspitze zusammenfällt) auf der Blattebene / Schreibsubstratebene.
  • Der Ursprung des Schreibkoordinatensystems kann dann z.B. durch einen/den ersten Aufsetzpunkt der Schreibspitze festgelegt werden und die Achsen X, Y des Schreib- bzw. Schreibsubstratkoordinatensystems können z.B. durch eine Rotation um einen beispielshaften Winkel ±45° aus der projizierten Schreibstiftlängsachse erzeugt werden.
  • Dabei ist beispielsweise jedoch der Azimutwinkel des elektronischen Schreibstiftes bzw. der Azimutwinkel der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes in Bezug zum Schreibsubstrat / einer Schreibsubstratebene zunächst unbekannt.
  • Die beispielhaft beschriebene Transformation von Koordinaten eines orthogonalen Schreibstiftkoordinatensystems, dessen eine Achse mit der Längsachse des Schreibstiftes zusammenfällt, in ein mögliches orthogonales Schreibkoordinatensystem auf der Schreibsubstratebene kann also auf einem durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Neigungswinkel beruhen und auf einem bestimmten oder angenommenen Azimutwinkel.
  • Mit anderen Worten kann beispielsweise die Lage des elektronischen Schreibstiftes bzw. die Lage der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes relativ zur Schreibsubstratebene nur auf einem Kegel bzw. Kegelmantel verortet werden, dessen Spitze auf dem Schreibsubstrat steht und mit der Schreibspitze des elektronischen Schreibstiftes zusammenfällt. Die Winkelposition bzw. der Azimutwinkel der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes auf diesem Kegel ist dagegen zunächst nicht bekannt.
  • Dabei können theoretisch unendlich viele Paare von verschiedenen Achsrichtungen von X- und Y-Achsen in der zweidimensionalen Schreibsubstratebene bei nicht bekanntem Azimutwinkel möglich sein, bzw. verträglich mit einer möglichen Lage des Schreibstiftes sein.
  • Mit anderen Worten kann, z.B. bei bestimmtem Neigungswinkel des Schreibstiftes jedes Paar von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse eines Schreibkoordinatensystems in der Schreibsubstratebene, bzw. das durch besagtes Paar beschriebene Schreibkoordinatensystem, jeweils durch einen Azimutwinkel beschrieben werden.
  • Aus dieser Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse gilt es also dasjenige Paar, bzw. diejenigen Achsrichtungen bzw. den Azimutwinkel, zu finden, bei dem eine Achse eines Paares, z.B. eine/die X-Achse, mit der tatsächlichen Schreibrichtung übereinstimmt.
  • Wie erwähnt kann die inertiale Positionsbestimmungssensorik konfiguriert sein zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen, insbesondere ein-dimensionalen Beschleunigungsprofilen, in orthogonalen Koordinatensystemen und Beschleunigungen bzw. Beschleunigungsprofile im Schreibstiftkoordinatensystem können transformiert werden zu Beschleunigungen bzw. Beschleunigungsprofilen in einem Schreibkoordinatensystem auf der Schreibsubstratebene und umgekehrt.
  • Die inertiale Positionsbestimmungssensorik kann also konfiguriert sein zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen, insbesondere ein-dimensionalen Beschleunigungsprofilen, des elektronischen Schreibstiftes entlang einer/der X-Achse und entlang einer/der Y-Achse für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat, wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse und die Achsrichtung der Y-Achse orthogonal zueinander sind.
  • Dabei kann beispielsweise die Auswahl der Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat für die Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile, insbesondere ein-dimensionalen Beschleunigungsprofile, des elektronischen Schreibstiftes entlang einer/der X-Achse und entlang einer/der Y-Achse von der inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmt werden, beispielsweise durch eine Vielzahl von Azimutwinkeln entlang eines Umfangs des oben beispielhaft beschriebenen Kegels bzw. Kegelmantels, z.B. mit einer Schrittweite von 30° oder 20° oder 10°.
  • Dabei kann die Auswahl der Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat für die Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile, insbesondere ein-dimensionalen Beschleunigungsprofile, des elektronischen Schreibstiftes entlang einer/der X-Achse und entlang einer/der Y-Achse von der inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmt werden, bzw. die Auswahl der den Paaren zuordbaren Azimutwinkel, beispielsweise von der digitalen Recheneinheit des elektronischen Schreibstiftes vorgenommen werden.
  • Die Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse(n) und Y-Achse(n) auf dem Schreibsubstrat kann beispielsweise bezeichnet werden durch {Xo, Yo}o, {X1, Y1}1, {X2, Y2}2,....{Xn, Yn}n, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich Null sein kann. Sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, kann unter dem Begriff der X-Achse und/oder Y-Achse eine der Achsen aus den beispielhaften Paaren {Xo, Yo}o, {X1, Y1}1, {X2, Y2}2....{Xn, Yn}n verstanden werden, wobei in jedem Paar die jeweiligen Achsen orthogonal zueinander sind.
  • Dabei sind die verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse(n) und Y-Achse(n) so gewählt, dass alle X-Achsen und Y-Achsen der Vielzahl von Paaren in der zweidimensionalen Schreibsubstratebene liegen und die Achsen für ein gegebenes Paar orthogonal zueinander sind.
  • Besagte durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmbaren Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile des elektronischen Schreibstiftes können dabei Schreibmuster eines Schreibvorgangs mit dem elektronischen Schreibstift repräsentieren, wie beispielsweise Zeichen, Buchstaben oder Wörter. Insbesondere können besagte Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile Sequenzen periodischer Schreibmuster umfassen.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem in der überraschenden Erkenntnis begründet, dass die Auswertung von durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungen bzw. Beschleunigungsprofilen ein mehr oder weniger ausgeprägtes Muster in der zeitlichen Abfolge von Beschleunigungen und Verzögerungen ergibt in Abhängigkeit davon, wie gut die gewählten Schreibkoordinatensystemachsen, also ein gegebenes Paar aus jeweils einer X-Achse und einer Y-Achse, bzw. ein entsprechender dem Paar zuordbarer Azimutwinkel, mit den Achsen desjenigen Schreibkoordinatensystems zusammenfallen in dem die tatsächliche Schreibrichtung parallel zu einer Achse, z.B. der X-Achse, ist, bzw. in dem die tatsächliche Schreibrichtung mit einer Achse, z.B. der X-Achse, zusammenfällt.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass zu jedem Paar von X-Achse und Y-Achse eine entsprechende zu den beiden Achsen orthogonale Z-Achse festgelegt werden kann, um ein beispielhaftes drei-dimensionales orthogonales Schreibkoordinatensystem definieren zu können.
  • Der Begriff der Bestimmung von Beschleunigungen kann dabei die Bestimmung von Betrag und/oder Richtung und/oder Vorzeichen der Beschleunigung umfassen und der Begriff eines Beschleunigungsprofils kann beispielsweise ein eindimensionales Beschleunigungsprofil umfassen zur Beschreibung der zeitlichen Änderung von Betrag und/oder Richtung und/oder Vorzeichen der Beschleunigung, bzw. zur Beschreibung der zeitlichen Änderung des/eines von der inertialen Positionsbestimmungssensorik gemessenen Beschleunigungssignals.
  • Insbesondere kann dabei z.B. die Bestimmung des besagten Beschleunigungsprofiles entlang einer der Achsen eines gegebenen Schreibkoordinatensystems bzw. eines gegeben Schreibstiftkoordinatensystems erfolgen.
  • Sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt, kann unter einem Beschleunigungsprofil insbesondere ein ein-dimensionales Beschleunigungsprofil verstanden werden, insbesondere beispielsweise ein ein-dimensionales Beschleunigungsprofil entlang einer Achse eines Schreibkoordinatensystems, d.h. zum Beispiel entlang einer X-Achse und/oder Y-Achse, welche innerhalb der Schreibsubstratebene liegen kann.
  • Die besagte beispielhafte digitale Recheneinheit kann für eine Bestimmung der Schreibrichtung konfiguriert sein, welche auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles basieren kann.
  • Unter einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles kann/können dabei unter anderem eine oder eine Vielzahl von Eigenschaften, z.B. mathematische und/oder physikalische Eigenschaften, bzw. eine oder eine Vielzahl von Bedingungen, z.B. mathematische und/oder physikalische Bedingungen, verstanden werden.
  • Die besagte beispielhafte digitale Recheneinheit kann mit anderen Worten dazu konfiguriert sein, wenigstens eine charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles zu bestimmen, wobei die wenigstens eine charakteristischen Eigenschaft beispielsweise abhängen kann von der Auswahl der Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat, welche jeweils ein mögliches Schreibkoordinatensystem definieren können, bzw. abhängen kann von der Auswahl der den Paaren bzw. den Schreibkoordinatensystemen zuordbaren Azimutwinkel.
  • Dabei kann für eine mögliche Verfeinerung der Bestimmung der Schreibrichtung, beispielsweise zwischen zwei besten Lösungen, bzw. zwischen zwei bestimmten Schreibkoordinatensystemen interpoliert werden, sowie darüber hinaus, zur weiteren Verfeinerung, die Bestimmung der Schreibrichtung für wenigstens zwei weitere gegenüber dem interpolierten Schreibkoordinatensystem gedrehte, z.B. um +10° und -10° gedrehte, Schreibkoordinatensystem bestimmt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer elektronischer Schreibstift bietet dabei unter anderem den Vorteil, dass die Schreibrichtung beim Schreiben eines Anwenders mit dem elektronischen Schreibstift auf einem Schreibsubstrat allein aus den Daten bzw. Messungen der Beschleunigungen des elektronischen Schreibstiftes durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik abgeleitet werden kann.
  • So kann beispielsweise auf eine Zuhilfenahme externer Referenzen, wie beispielsweise auf Annahmen zur Händigkeit und/oder zur Schreibsprache des Anwenders und/oder auf Annahmen zur Orientierung des Schreibsubstrats, verzichtet werden.
  • Zudem beruht ein erfindungsgemäßer elektronischer Schreibstift auf der Ausnutzung der überraschenden Erkenntnis, dass Beschleunigungsprofile eines elektronischen Schreibstiftes entlang der Schreibrichtung charakteristische Eigenschaften aufweisen, welche als Grundlage für die Bestimmung der Schreibrichtung dienen können.
  • Ein erfindungsgemäßer elektronischer Schreibstift kann es z.B. ermöglichen, die Schreibrichtung mit einer Genauigkeit von weniger als 10° bestimmen zu können, ohne auf externe Referenzen zurückgreifen zu müssen.
  • Ein elektronischer Schreibstift kann hier im Übrigen als ein starrer Körper aufgefasst werden, d.h. er kann über drei Translations-Freiheitsgrade und drei Rotations-Freiheitsgrade, insgesamt also über sechs Bewegungs-Freiheitsgrade verfügen. In der Regel können daher beispielsweise zwei dreidimensionale Positionsbestimmungssensoren ausreichend sein, um die Lage und/oder Bewegung des elektronischen Schreibstiftes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem beschreiben zu können, abgesehen von eventuell notwendigen Initialisierungen des gewählten Koordinatensystems und von Integrationsfehlern.
  • Unter dem Begriff der inertialen Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt, können hier unter anderem Positionsbestimmungssensorik bzw. Positionsbestimmungssensoren verstanden werden, die in einer Raumrichtung bzw. in zwei oder drei zueinander orthogonal stehenden Raumrichtungen Beschleunigungen und/oder die Stärke des örtlichen Magnetfelds und/oder Drehraten messen kann/können.
  • Es ist dabei jedoch z.B. insbesondere auch denkbar, dass der elektronische Schreibstift zur Schreibrichtungsbestimmung lediglich einen drei-dimensionalen, d.h. dreiachsigen, Beschleunigungsensor aufweist. Da die hier beschriebene Schreibrichtungsbestimmung z.B. im Wesentlich auf der Auswertung translatorischer Bewegungen beruhen kann, kann besagter beispielhafter Beschleunigungsensor auch beabstandet von der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes angeordnet sein.
  • Die Bestimmung besagter wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles kann dabei beispielsweise die Bestimmung wenigstens zweier Zeitversätze bzw. Zeitspannen zwischen wenigstens zwei Paaren aufeinanderfolgender entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse umfassen.
  • Unter dem Begriff eines Zeitversatzes kann dabei unter anderem eine Zeitspanne, ein Zeitraum, ein Zeitintervall bzw. eine zeitliche Verzögerung verstanden werden.
  • Der Begriff einer Beschleunigungsänderung kann dabei unter anderem beispielsweise einen Zeitpunkt umfassen, an dem sich die Beschleunigung in Betrag und/oder Richtung ändert, sowie ebenfalls einen Zeitraum umfassen, über den sich die Beschleunigung in Betrag und/oder Richtung ändert.
  • Unter zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofilen für eine gegebene Achsrichtung einer X-Achse und/oder Y-Achse können beispielsweise zwei aufeinander folgende entgegengerichtete Beschleunigungsanstiege und/oder Beschleunigungsmaxima verstanden werden.
  • Unter dem Begriff der Richtung bzw. Gegenrichtung der Beschleunigung bzw. Beschleunigungsänderung kann unter anderem das Vorzeichen der Beschleunigung, e.g. eine positive oder negative Beschleunigung, e.g. ein Abbremsen, verstanden werden.
  • Besagte zwei aufeinanderfolgende, entgegengerichtete Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile für eine gegebene Achsrichtung einer X-Achse und/oder Y-Achse können dabei ein Paar bilden, welches beispielsweise als Beschleunigungspaar bezeichnet werden kann.
  • Besagte inertiale Positionsbestimmungssensorik kann dabei eine Vielzahl, beispielsweise wenigstens zwei solcher Beschleunigungspaare, für eine gegebene Achsrichtung einer X-Achse und/oder Y-Achse bestimmen.
  • Eine/die digitale Recheneinheit des elektronischen Schreibstiftes kann dabei konfiguriert sein, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die bestimmten Zeitversätze bzw. Zeitspannen extremal, z.B. minimal und/oder maximal, und verschieden voneinander sind.
  • So können beispielsweise aus zwei Beschleunigungspaaren eines Beschleunigungsprofils entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse und/oder Y-Achse, für diese Achse zwei Zeitversätze bzw. Zeitspannen zwischen zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen bestimmt werden.
  • Diese Bestimmung kann für eine Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse erfolgen und der elektronische Schreibstift, bzw. die inertiale Positionsbestimmungssensorik bzw. die digitale Recheneinheit kann/können so konfiguriert sein, dass dasjenige Paar von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse, e.g. {Xbest, Ybest}, bestimmt werden kann, worin für eine Achse, z.B. der Xbest-Achse und/oder der Ybest-Achse, die bestimmten Zeitversätze bzw. Zeitspannen zwischen zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für wenigstens zwei Paare von Beschleunigungsänderungen entlang einer Achse, z.B. der Xbest-Achse und/oder der Ybest-Achse, extremal, z.B. minimal und/oder maximal, und verschieden voneinander sind.
  • Der elektronische Schreibstift bzw. die digitale Recheneinheit kann dabei konfiguriert sein, einen/den Zeitversatz zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse zu bestimmen, basierend auf der ersten Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile, e.g. der bestimmten ein-dimensionalen Beschleunigungsprofile für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse.
  • Dies kann unter anderem beispielsweise den Vorteil bieten, dass etwaige Nullpunktsfehler der inertialen Positionsbestimmungssensorik eliminiert werden können und beispielsweise besser unterschieden werden kann zwischen einer bestimmten Schreibrichtung und einer durch Fehler der Messsignale der inertialen Positionsbestimmungssensorik verursachten Drift hinsichtlich der aus den Messsignalen bestimmten Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes.
  • Beispielsweise kann der elektronische Schreibstift bzw. die digitale Recheneinheit konfiguriert dazu sein, einen/den Zeitversatz bzw. die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse zu bestimmen aus dem Zeitintervall, in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind.
  • Dies erlaubt eine eindeutige Bestimmung der Größe des Zeitversatzes bzw. der Länge der Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse.
  • Alternative und/oder zusätzlich wäre es denkbar, einen/den Zeitversatz bzw. die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse zu bestimmen aus dem Zeitintervall, in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen maximal oder minimal ist. So kann beispielsweise der zeitliche Abstand bzw. der Zeitversatz bzw. die Zeitspanne zwischen zwei Extrema, Maxima/Maximum und/oder Minima/Minimum, eines Beschleunigungsprofils bestimmt werden. Für den Fall, dass ein Beschleunigungsprofil anstelle wohl definierter Maxima oder Minima Maximumplateaus oder Minimumplateaus aufweist, wäre es z.B. auch denkbar, den zeitlichen Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Maximumplateaus und Minimumplateaus zu bestimmen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, zur Feststellung derjenigen Zeitpunkte, welche den Zeitversatz bzw. die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen begrenzen, die Maxima der Beschleunigungsänderungen heranzuziehen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist darüber hinaus z.B. denkbar, die Schreibrichtung basierend auf der Bestimmung der Amplituden von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofilen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse aus einer/der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse durchführen zu können.
  • Beispielsweise ist also ein elektronischer Schreibstift denkbar, welcher alternativ oder zusätzlich konfiguriert dazu sein kann, bzw. dessen digitale Recheneinheit alternativ oder zusätzlich konfiguriert dazu sein kann, eine Schreibrichtung zu bestimmen, basierend auf einer Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles, wobei die Bestimmung besagter charakteristischer Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles, die Bestimmung der Amplituden wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse umfassen kann.
  • Dabei kann der elektronische Schreibstift bzw. die digitale Recheneinheit konfiguriert sein, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die Differenz der Amplituden der wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile/des Beschleunigungsprofiles extremal und verschieden von Null ist.
  • Auf diese Weise kann die überraschende technische Einsicht und Erkenntnis genutzt werden, dass Bewegungen des elektronischen Schreibstiftes in Schreibrichtung intensivere Beschleunigungen verursachen können als im Vergleich zu entsprechend geringeren Beschleunigungen gegen die Schreibrichtung.
  • Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß die Schreibrichtung aufgrund einer Asymmetrie im Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, bestimmt werden, beispielsweise aufgrund einer Asymmetrie in der Phase und/oder Amplitude des Beschleunigungsprofils.
  • Die Bestimmung der oben beschriebenen Zeitspannen bzw. Zeitversätze zusammen mit der Bestimmung der Differenz von Amplituden von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen kann die Genauigkeit der Schreibrichtungsbestimmung signifikant erhöhen und die Robustheit der Schreibrichtungsbestimmung verbessern.
  • Alternativ oder zusätzlich ist darüber hinaus z.B. denkbar, die Schreibrichtung basierend auf einem Vergleich eines/des durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles mit einem vorgegebenen Beschleunigungsprofil.
  • Beispielsweise ist also ein elektronischer Schreibstift denkbar, welcher alternativ oder zusätzlich konfiguriert dazu sein kann, bzw. dessen digitale Recheneinheit alternativ oder zusätzlich konfiguriert dazu sein kann, eine Schreibrichtung zu bestimmen, basierend auf einer Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles, wobei z.B. die digitale Recheneinheit konfiguriert sein kann, zum Durchführen eines Vergleiches des durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles mit einem vorgegebenen Beschleunigungsprofiles, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass das bestimmte Beschleunigungsprofil dem vorgegebenen Beschleunigungsprofil entspricht.
  • Unter entsprechen kann dabei unter anderem eine Entsprechung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz verstanden werden.
  • Erzeugt der Schreibende z.B. ein bestimmtes vorgegebenes bzw. bekanntes Beschleunigungsprofil, dem ein bestimmtes bekanntes Schreibmuster, zum Beispiel eine Kette von Us, zu Grunde liegt, kann z.B. aus der Beschleunigungsrichtung nach jedem Haltepunkt an den Spitzen des Us die Schreibrichtung bzw. Schreibsubstratausrichtung abgelesen werden. Bei den Haltepunkten kommt es zu einer momentanen Ruhe der Schreibspitze des elektronischen Schreibstiftes, was z.B. durch das Rauschen des Beschleunigungssensors bzw. der inertialen Positionsbestimmungssensorik detektiert werden kann.
  • Genauer ausgedrückt, kann z.B. das Leistungsdichtespektrum des Rauschens des Beschleunigungssensors bzw. der inertialen Positionsbestimmungssensorik ermittelt werden und dabei z.B. ein Grenzwert festgelegt werden, bei dessen Unterschreiten vom Stillstand der Spitze ausgegangen werden kann.
  • Indem man z.B. die erste Ableitung der Beschleunigung auswertet, ist der Umkehrpunkt bei einem Maximum der Ableitung der Beschleunigung in einer Achse und einem gleichzeitigen Minimum in der dazu orthogonalen Achse zu finden. Diese orthogonale Achse ist bei einer Kette von Us die Schreibrichtung. Die Verwendung der Ableitung der Beschleunigung hat den Vorteil, dass damit Nullpunktfehler des Sensors eliminiert werden können.
  • Die Bestimmung der oben beschriebenen Zeitspannen bzw. Zeitversätze zusammen mit der Bestimmung der oben beschriebenen Differenz von Amplituden von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen, zusammen mit einem Vergleich eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles mit einem vorgegebenen bzw. bekannten Beschleunigungsprofiles kann die Genauigkeit und Robustheit der Schreibrichtungsbestimmung weiter verbessern.
  • Besagtes beispielhaftes vorgegebenes Beschleunigungsprofil kann z.B. durch ein vorgegebenes translatorisches Schreibmuster definiert sein, z.B. durch ein vorgegebenes Wort und/oder ein vorgegebenes translatorisches periodisches Muster, z.B. eine Girlande.
  • Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit und Robustheit der Schreibrichtungsbestimmung kann unter anderem wie folgt erreicht werden.
  • Wie erwähnt, kann der elektronische Schreibstift konfiguriert sein für eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat.
  • Dabei kann die besagte initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat und einer Achse Z auf wenigstens eine, einige oder alle der folgenden beispielhaften Annahmen berücksichtigt:
    • • die räumliche Lage der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes ist nicht parallel zur Schwerkraftrichtung,
    • • die Oberfläche des Schreibsubstrats ist orthogonal zur Schwerkraftrichtung orientiert,
    • • der Anwender des elektronischen Schreibstiftes ist rechts- und/oder linkshändig,
    • • die Schreibrichtung ist parallel zu einem Rand des Schreibsubstrats, und die Schreibrichtung aus der Perspektive des Anwenders erfolgt von links nach rechts oder von rechts nach links oder von oben nach unten.
  • Besagte beispielhafte Annahmen können unter anderem zur Bestimmung der Schreibsubstratposition bzw. Schreibsubstratorientierung und letztlich der Schreibrichtung dienen.
  • Die beispielhafte Annahme, dass die Lage der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes nicht parallel zur Schwerkraftrichtung ist, also der Stift schräg gehalten wird, sollte für die Mehrheit der Fälle zutreffen, da es dem Anwender in der Regel schwerfällt den elektronischen Schreibstift beim Schreiben genau senkrecht zu halten.
  • Bei einer schrägen Haltung lässt sich beispielsweise eine Projektion der Stiftlängsachse auf eine Ebene, z.B. die Schreibsubstratebene, bilden, die senkrecht zur Wirkungslinie der Schwerebeschleunigung steht. Diese Projektion kann unter anderem, zusammen mit (den) anderen beispielhaften Annahmen, zur Bestimmung einer ungefähren Blattposition bzw. Schreibsubstratposition dienen.
  • Für die beispielhafte Annahme, dass die Oberfläche des Schreibsubstrats orthogonal zur Schwerkraftrichtung orientiert ist, also das Schreibsubstrat horizontal liegt, sind Ausnahmen leichter möglich. So kann beispielswiese diese Annahme ungültig sein, wenn auf einem Klemmbrett, z.B. zum Halten des Schreibsubstrats, oder in einem sich bewegenden Fahrzeug geschrieben wird. Für den Kontext einer Graphomotorik-Vermessung kann aber von einer horizontalen Lage der Schreibunterlage bzw. des Schreibsubstrats ausgegangen werden.
  • Die Annahme der Händigkeit des Anwenders kann beispielsweise abgefragt werden und/oder gegebenenfalls nach der Aufnahme von Daten von der inertialen Positionsbestimmungssensorik korrigiert werden.
  • Die Annahme der Parallelität der Schreibrichtung zu einem Rand des Schreibsubstrats sollte wiederum für die meisten Fälle zutreffen und kann beispielsweise an eine Spracheinstellung der Software des elektronischen Schreibstiftes gekoppelt werden.
  • Während z.B. bei westlichen Sprachen die Schreibrichtung von links nach rechts erfolgt, ist z.B. bei Arabisch und Hebräisch von einer Schreibrichtung von rechts nach links auszugehen. Bei asiatischen Schriften ist z.B. auch ein Schreiben von oben nach unten möglich, kann aber z.B. durch geeignete Steuerung des Schreibenden durch eine entsprechende Software zur Graphomotorik-Vermessung auf das Übliche von links nach rechts umgesteuert werden.
  • Wenn eine, einige oder alle der beispielhaften Annahmen zutreffen, kann unter anderem bereits vor dem Beginn des Schreibens mit dem elektronischen Schreibstift eine gute Näherung der Blattlage bzw. der Lage des Schreibsubstrats erzielt werden, wenn man z.B. die Projektion der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes auf die Papierebene bzw. Schreibsubstratebene als Winkelhalbierende eines Blattkoordinatensystems bzw. Schreibkoordinatensystems in der Schreibsubstratebene auffasst.
  • Dabei kann z.B. die X-Achse in Schreibrichtung und die Y-Achse vom Anwender aus gesehen nach unten weisen. Die Projektion der Längsachse kann man dabei z.B. aus der Verbindung zweier Punkte erhalten: Dem Aufsetzpunkt der Schreibstiftspitze bzw. Schreibminenspitze und dem Lotfußpunkt eines Lotes der Stiftlängsachse durch den Abschluss des Stiftgehäuses (oder jedem anderen Punkt entlang der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes, der nicht mit der Schreibspitze zusammenfällt) auf der Blattebene bzw. Schreibsubstratebene. Der Ursprung des Schreibkoordinatensystems kann dann z.B. der erste Aufsetzpunkt der Schreibstiftspitze bzw. Schreibminenspitze sein und die Achsen des Blattkoordinatensystems bzw. Schreibkoordinatensystems in der Schreibsubstratebene können dann beispielsweise durch eine Rotation um einen Winkel ±45° aus der projizierten Stiftachse erzeugt werden. Besagter Winkel zwischen der Projektion der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes in der Schreibsubstratebene und dem Blattkoordinatensystem bzw. Schreibkoordinatensystem stellt dabei eine Schätzung dar und kann mit besseren Referenzdaten, welche z.B. durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik gesammelt werden können, weiter verfeinert werden.
  • Beispielsweise kann man den Anwender bei der Einrichtung des Softwaretreibers des elektronischen Schreibstiftes bzw. bei der Initialisierung des elektronischen Schreibstiftes bitten, eine Bewegung von links nach rechts und eine weitere von oben nach unten zu vollführen. Damit kann es beispielsweise unter anderem leichter ermöglicht werden, den Neigungswinkel zu ermitteln, mit dem der Stift für gewöhnlich gehalten wird, und so die Ermittlung der Projektion der Längsachse auf die Schreibsubstratebene verbessert werden. Wird z.B. dieser Winkel gespeichert, kann eine einmalige Messung ausreichend sein. Zudem kann später eine Neukalibration in gleicher Weise vom Anwender ausgelöst werden, falls er mit dem Verhalten des elektronischen Schreibstiftes nicht mehr zufrieden ist.
  • Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der Schreibrichtung eines elektronischen Schreibstiftes beim Schreiben auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat, wobei der elektronische Schreibstift beispielsweise eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Recheneinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul sowie eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes umfassen kann, kann dabei einen, einige oder alle der folgenden Schritte umfassen:
    • • z.B. eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat,
    • • z.B. eine Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen des elektronischen Schreibstiftes entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat, wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse und die Achsrichtung der Y-Achse orthogonal zueinander sind, und
    • • eine Bestimmung der Schreibrichtung, basierend auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines bestimmten Beschleunigungsprofiles.
  • Wie oben erwähnt, kann ein derartiges Verfahren unter anderem den Vorteil bieten, dass die Schreibrichtung beim Schreiben eines Anwenders mit dem elektronischen Schreibstift auf einem Schreibsubstrat allein aus den Daten bzw. Messungen der Beschleunigungen des elektronischen Schreibstiftes durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik abgeleitet werden kann.
  • So kann beispielsweise auf eine Zuhilfenahme externer Referenzen, wie beispielsweise auf Annahmen zur Händigkeit und/oder zur Schreibsprache des Anwenders und/oder auf Annahmen zur Orientierung des Schreibsubstrats, verzichtet werden.
  • Zudem beruht ein erfindungsgemäßes Verfahren auf der Ausnutzung der überraschenden Erkenntnis, dass Beschleunigungsprofile eines elektronischen Schreibstiftes entlang der Schreibrichtung charakteristische Eigenschaften aufweisen, welche als Grundlage für die Bestimmung der Schreibrichtung dienen können.
  • Dabei kann z.B. die Bestimmung der wenigstens einen charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles, die Bestimmung wenigstens zweier Zeitversätze bzw. Zeitspannen zwischen wenigstens zwei Paaren aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofilen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und der Y-Achse umfassen.
  • Zudem kann dabei die Bestimmung der Schreibrichtung, basierend auf der Bestimmung der charakteristischen Eigenschaft eines bestimmten Beschleunigungsprofiles die Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse umfassen, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die charakteristische Eigenschaft erfüllen kann, dass die bestimmten Zeitversätze bzw. Zeitspannen extremal, z.B. minimal und/oder maximal, und verschieden voneinander sind.
  • Dabei kann ein/der Zeitversatz bzw. eine/die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse bestimmt werden, basierend auf der ersten Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile.
  • Insbesondere kann z.B. ein/der Zeitversatz bzw. eine/die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden, entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse bestimmt werden aus dem Zeitintervall, in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmung der Schreibrichtung basieren auf der Durchführung eines Vergleiches eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles mit einem vorgegebenen Beschleunigungsprofil, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass das bestimmte Beschleunigungsprofil dem vorgegebenen Beschleunigungsprofil entspricht.
  • Beispielsweise kann das vorgegebene Beschleunigungsprofil durch ein vorgegebenes translatorisches Schreibmuster definiert werden, z.B. durch ein vorgegebenes Wort und/oder durch ein vorgegebenes translatorisches periodisches Muster, z.B. eine Girlande. Ein translatorisches Schreibmuster ist mit anderen Worten nicht rotationssymmetrisch. Demgegenüber können stationäre Schreibmuster rotationssymmetrisch sein.
  • Im Allgemeinen können die erfindungsgemäß von der inertialen Positionsbestimmungssensorik des elektronischen Schreibstiftes bestimmten Beschleunigungsprofile dabei Schreibmuster repräsentieren, die auf durch vom Anwender mit dem elektronischen Schreibstift durchgeführten Schreibvorgängen beruhen.
  • Unter dem Begriff eines periodischen Schreibmusters können sich wiederholende Schreibmuster verstanden werden.
  • Periodische Schreibmuster können dabei den Vorteil bieten, dass sich aus den daraus messbaren periodischen Beschleunigungsprofilen eine verbesserte Bestimmung der Schreibrichtung ergeben kann, da z.B. die aus einer Vielzahl von periodischen Beschleunigungsprofilen bestimmten Schreibrichtungen besser und genauer gemittelt werden können.
  • Je länger ein Schreibvorgang dauert bzw. je mehr periodische Schreibmuster geschrieben werden, desto einfacher und genauer kann eine/die (dominante) Schreibrichtung bestimmt werden. Beispielsweise wäre denkbar, dass der Anwender aufgefordert werden kann, zunächst eine Girlande über die ganze Breite des Schreibsubstrats zu erzeugen.
  • Folgende Figuren stellen beispielhaft dar:
    • 1a: Beispielhafte erste Ansicht (Obenauf-Ansicht) eines Schreibkoordinatensystems
    • 1b: Beispielhafte zweite Ansicht (Seiten-Ansicht) eines Schreibkoordinatensystems
    • 2a: Beispielhafte stationäre periodische Schreibbewegung
    • 2b: Beispielhafte Eigenschaften einer stationären periodischen Schreibbewegung
    • 3a: Beispielhafte translatorische periodische Schreibbewegung
    • 3b: Beispielhafte Eigenschaften einer translatorischen periodischen Schreibbewegung
    • 4: Beispielhafte Eigenschaften einer Schreibewegung mit Phasenverschiebung und Amplitudendifferenz
  • Die Abbildungen 1a und 1b stellen beispielhaft verschiedene perspektivische Ansichten, einer möglichen Lage des beispielhaften elektronischen Schreibstiftes 100 in Bezug auf ein beispielhaftes Schreibsubstrat 106, z.B. ein Blatt Papier, dar.
  • Zudem stellen die Abbildungen ein beispielhaftes initial festgelegtes bzw. ein beispielhaft durch eine inertiale Positionsbestimmungssensorik des Schreibstiftes bestimmtes Schreibkoordinatensystem mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y (mit Bezugszeichen 107, 108) auf dem zweidimensionalen Schreibsubstrat 106 dar.
  • Die Achsen X (107), Y (108) stellen ein beispielhaftes Paar {X, Y} (109) von X-Achse und Y-Achse dar, dessen Achsen orthogonal zueinander stehen. Besagte Achsen 107, 108, können dabei beispielsweise das Schreibkoordinatensystem in vier Quadranten auf dem Schreibsubstrat 106 aufteilen, nämlich in einen ersten Quadrant 101, einen zweiten Quadrant 102, einen dritten Quadrant 103 und einen vierten Quadrant 104.
  • Die Verwendung von Quadranten kann die Bearbeitung und Beschreibung von Annahmen zur Händigkeit des Anwenders, sowie beispielsweise eine (initiale) Festlegung des Schreibkoordinatensystems vereinfachen.
  • In der beispielhaften Darstellung in 1a und 1b ist die beispielhafte Längsachse 105 des elektronischen Schreibstiftes 100 nicht parallel zur Schwerkraftrichtung (nicht dargestellt) ausgerichtet. Ferner ist beispielsweise die Oberfläche des Schreibsubstrats 106 orthogonal zur Schwerkraftrichtung orientiert. Mit anderen Worten kann der elektronische Schreibstift 100 einen beispielhaften Neigungswinkel 112 zwischen Längsachse 105 des elektronischen Schreibstiftes 100 und dem Schreibsubstrat / der Schreibsubstratebene 106 aufweisen.
  • Der Anschaulichkeit halber ist zudem in 1b ein Beispiel für den bereits erwähnten Kegel bzw. Kegelmantel 118 dargestellt, der die potenziell möglichen Orte des Schreibstiftes 100 für einen beispielhaft gegebenen Neigungswinkel 112 darstellen kann, wobei die Spitze des Kegels / des Kegelmantels auf dem Schreibsubstrat 106 stehen und mit der Schreibspitze 114 des elektronischen Schreibstiftes 100 zusammenfallen kann.
  • Die Schreibrichtung 117, veranschaulicht durch das beispielhafte Schreibmuster 116, ist beispielhaft parallel zu einem Rand des Schreibsubstrats und die Schreibrichtung 117 aus der Perspektive des Anwenders erfolgt beispielsweise von links nach rechts.
  • Somit kann beispielsweise die Projektion 111 der Längsachse 105 des elektronischen Schreibstiftes 100 auf die Schreibsubstratebene 106 bzw. Papierebene als Winkelhalbierende eines Schreibkoordinatensystems aufgefasst werden.
  • Dabei zeigt beispielsweise die X-Achse 107 in Schreibrichtung 117 und die Y-Achse 108 vom Anwender aus gesehen nach unten. Die Projektion 111 der Längsachse kann dabei z.B. aus der Verbindung zweier Punkte erhalten werden: z.B. aus der Verbindung vom Aufsetzpunkt 115 der Spitze/Schreibspitze 114 des elektronischen Schreibstiftes, beispielhafte Schreibminenspitze, und z.B. dem Lotfußpunkt 113 der Längsachse 105 des elektronischen Schreibstiftes 100 durch den Abschluss des Gehäuses des elektronischen Schreibstiftes 100 (oder jedem anderen Punkt entlang der Längsachse 105, der nicht mit der Schreibspitze zusammenfällt) auf der Blattebene / Schreibsubstratebene 106.
  • Der Ursprung des Schreibkoordinatensystems kann dann z.B. der erste Aufsetzpunkt 115 der Schreibspitze 114 sein und die Achsen X, Y des Schreib- bzw. Schreibsubstratkoordinatensystems können z.B. durch eine Rotation um einen beispielhaften Winkel ±45° aus der projizierten Schreibstiftlängsachse 111 erzeugt werden.
  • Besagter beispielhafter Winkel zwischen Projektion 111 der Schreibstiftlängsachse 105 und dem Schreibkoordinatensystem stellt dabei eine Schätzung dar, welche mit besseren Referenzdaten verfeinert werden kann.
  • Beispielsweise kann man den Anwender bei der Einrichtung / Initiierung des elektronischen Schreibstiftes bitten, eine Bewegung von links nach rechts und eine weitere von oben nach unten zu vollführen. Damit kann es leichter ermöglicht werden, den Winkel zu ermitteln, mit dem der Schreibstift für gewöhnlich gehalten wird. Wird dieser Winkel gespeichert, kann eine einmalige Messung ausreichend sein. Zudem kann später eine Neukalibration in gleicher Weise vom Anwender ausgelöst werden, falls er mit dem Verhalten des Stiftes nicht mehr zufrieden sein sollte.
  • Während z.B., wie dargestellt, bei einem Rechtshänder von einer weitgehend standardisierten Position des elektronischen Schreibstiftes (vom Anwender aus gesehen) im rechten unteren Quadranten, d.h. im vierten Quadranten 104 ausgegangen werden kann, sind bei Linkshändern Positionen in allen anderen Quadranten möglich. Um zu entscheiden, welche Stiftposition tatsächlich eingenommen wird, ist es hilfreich, sowohl die Lage der Projektion 111 der Schreibstiftlängsachse als auch die Eigenschaften eines von der inertialen Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes bestimmten Beschleunigungsprofiles auszuwerten.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass eine mögliche dritte räumliche Achse des Schreibkoordinatensystems, z.B. eine Z-Achse, welche beispielsweise senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat 106 bzw. orthogonal zu den Achsen X, Y steht, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
  • Die 2a zeigt schematisch einen beispielhaften Schreibvorgang mit einem beispielhaften stationären periodischen (schleifenförmig bzw. f-förmigen) Schreibmuster bzw. Schreibvorgang 200 bzw. einem Schreibmusterelement (durchgezogene schleifenförmige bzw. ℓ-förmige Linie), wobei der Startpunkt 201 sowie der Endpunkt 202 des Schreibvorgangs bzw. des Schreibmusters bzw. des Schreibmusterelements beispielhaft gekennzeichnet ist.
  • Das Schreibmuster 200 ist beispielhaft so ausgerichtet, dass der Startpunkt 201 sowie der Endpunkt 202 des Schreibvorgangs bzw. des Schreibmusters bzw. des Schreibmusterelements die gleichen Koordinaten in Bezug auf die beispielhafte dargestellte Y-Achse 203 hat. In dem beispielhaften stationären periodischen Schreibmuster ist zudem die beispielhafte Richtung der Schreibbewegung mit dem Bezugszeichen 204 gekennzeichnet.
  • Die 2b stellt beispielhaft und idealisiert unter anderem den Verlauf von Weg bzw. Ort 210, Geschwindigkeit 211 und Beschleunigung 212 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 209 für das beispielhafte stationäre periodische Schreibmuster 200 dar. Anders ausgedrückt kann beispielsweise das Beschleunigungsprofil 212 als Beschleunigungsprofil für Beschleunigungen normal bzw. orthogonal zur Schreibrichtung beim Schreiben von Schleifen aufgefasst werden.
  • Das Bezugszeichen 205 kennzeichnet dabei beispielhaft einen Y-Achsenanteil / die Y-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignal bzw. Ortsignalprofiles des beispielhaften Schreibvorgangs 200 aus 2a eines elektronischen Schreibstiftes.
  • Das Bezugszeichen 206 kennzeichnet beispielsweise die Geschwindigkeit des Schreibvorgangs 200 und das Bezugszeichen 207 die (von der inertialen Positionsbestimmungssensorik des elektronischen Schreibstiftes bestimmte) Beschleunigung des Schreibvorgangs 200.
  • Zusätzlich ist beispielhaft ein idealisiertes Muskelaktivierungspotential dargestellt, das die antreibende (Agonist) und hemmende (Antagonist) Rolle von Muskelpaaren beschreiben soll, die beim Schreiben des Schreibmusters 200 aktiviert werden können. Das Bezugszeichen 213 kennzeichnet beispielhaft die einhüllende Kurve eines beispielhaften Kraftaufwandprofiles auf Grundlage des Schreibvorgangs 200.
  • Die Bezugszeichen 223, 224, 225, 226 stellen dabei beispielhafte Kraftaufwandsänderungen für Agonist 223, 225 und Antagonist 224, 226 dar.
  • Wird mit dem elektronischen Schreibstift z.B. eine Reihe von Schleifen (wie beim Schreibschrift-ℓ) von links nach rechts beschrieben, führt die Stiftspitze eine regelmäßige Hin- und Her-Bewegung aus, deren einfachstes Element das beispielhafte Schreibmuster 200 sein kann.
  • Da es sich beim Schreiben des Schreibmusters 200 um eine sich wiederholende Bewegung handeln kann, kann die Zeitachse 209 auch als der Winkel eines Polarkoordinatensystems verstanden werden.
  • Somit kann die 2b (wie auch 3 und 4) aufgefasst werden als Beschreibung des zeitlichen Ablaufes innerhalb einer Phase einer zyklischen bzw. periodischen Bewegung.
  • Dabei kann zunächst die agonistische Muskelbewegung für eine Beschleunigung des Stiftes in die gewählte Richtung sorgen, wodurch sich eine Geschwindigkeit aufbauen kann und die Schreibstiftspitze beginnen kann, sich in diese Richtung zu bewegen.
  • Ohne hemmende Krafteinwirkung kann diese Bewegung fortbestehen, bis eine antagonistische Muskelbewegung eine entgegen der initialen Beschleunigung wirkende Kraft auf den Stift ausüben kann.
  • Im dargestellten Beispiel 213 sind Stärke und Dauer der Krafteinwirkung für Agonist und Antagonist gleich, wodurch die Geschwindigkeit vollständig abgebaut werden kann und die Schreibstiftspitze kurzzeitig zur Ruhe kommen kann. Danach können sich die Rollen der Muskeln umkehren und es kann nahtlos eine Gegenbewegung erfolgen, die erneut eine in Stärke und Dauer identische Krafteinwirkung annehmen kann.
  • Dadurch kann die Stiftspitze am Ende dieses Zyklus / dieser Periode wieder an ihren Ausgangspunkt zurückkehren und die Geschwindigkeit erneut vollständig abgebaut werden.
  • Der beispielhafte dargestellte Verlauf kann insbesondere beim Schreiben von Schleifen ausgerichtet parallel / in der Y-Achse anzutreffen sein.
  • In diesem beispielhaften Fall des Schreibmusters 200 sind die Profile für Weg bzw. Ort 210, Geschwindigkeit 211 und Beschleunigung 212 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 209 symmetrisch in Bezug auf die Hälfte der Periode des Schreibvorgangs 200.
  • Vom Standpunkt des Beschleunigungsprofiles 212 weisen dabei die Zeitversätze bzw. Zeitspannen 215, 218 die gleiche Größe bzw. die gleiche Länge auf. Dabei sind die Zeitversätze bzw. Zeitspannen 215, 218 beispielhaft bestimmt durch den zeitlichen Abstand zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen.
  • So ist beispielsweise der Zeitversatz / die Zeitspanne 215 bestimmt durch den zeitlichen Abstand zwischen der Beschleunigungsänderung 214 in positiver Achsrichtung und der Beschleunigungsänderung 216 in negativer Achsrichtung, und der Zeitversatz / die Zeitspanne 218 bestimmt durch den zeitlichen Abstand zwischen der Beschleunigungs-änderung 217 in negativer Achsrichtung und der Beschleunigungsänderung 219 in positiver Achsrichtung. Die Beschleunigungsänderungen 214 und 216, sowie 217 und 219 können also jeweils als Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen aufgefasst werden.
  • Zudem sei erwähnt, dass die Beschleunigungsextrema bzw. Beschleunigungsmaxima bzw. Beschleunigungsmaximaplateaus 220, 221, 222 beispielhafterweise die gleiche Amplitude aufweisen.
  • Die Zeitversätze bzw. Zeitspannen bzw. Zeitintervalle 215, 218 können unter anderem dadurch bestimmt werden, dass dort die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind. Sieht man sich im Gegensatz zum Verlauf der Profile 210, 211, 212, 213 in Y-Richtung den Verlauf der Profile für Ort 310, Geschwindigkeit 311 und Beschleunigung 312 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 309 in X-Richtung an, ist der zeitliche Verlauf der Muskelbewegungen verändert.
  • Zum besseren Verständnis dazu ist in der 3a beispielhaft das periodische translatorische (schleifenförmige bzw. ℓ-förmige) Schreibmuster bzw. der Schreibvorgang 300 bzw. ein Schreibmusterelement (durchgezogene schleifenförmige bzw. ℓ-förmige Linie) dargestellt, wobei der Startpunkt 301 sowie der Endpunkt 302 des Schreibvorgangs bzw. des Schreibmusters bzw. des Schreibmusterelements beispielhaft gekennzeichnet ist.
  • Das Schreibmuster 300 ist beispielhaft so ausgerichtet, dass die Schreibrichtung parallel zur X-Achse 303 ausgerichtet ist. Dabei liegen beispielsweise der Startpunkt 301 sowie der Endpunkt 302 des Schreibvorgangs bzw. des Schreibmusters bzw. des Schreibmusterelements auf gleicher Höhe (bzw. gleicher Y-Achsen Koordinate), jedoch unterscheiden sich die Koordinaten von Startpunkt 301 und Endpunkt 302 in Bezug auf die beispielhafte dargestellte X-Achse 303.
  • Die Schreibmuster 300 und 200 unterscheiden sich beispielsweise also lediglich in den Start- und Endpunkten der Schreibvorgänge, können jedoch die gleichen Schreibbewegungen aufweisen bzw. darstellen.
  • In dem beispielhaften translatorischen periodischen Schreibmuster ist zudem die beispielhafte Richtung der Schreibbewegung mit dem Bezugszeichen 304 gekennzeichnet.
  • Die 3b stellt beispielhaft den Verlauf der Profile für Ort 310, Geschwindigkeit 311 und Beschleunigung 312 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 309 in X-Richtung für das beispielhafte translatorische periodische Schreibmuster 300 dar.
  • Im Gegensatz zur 2b kann das Beschleunigungsprofil 312 als Beschleunigungsprofil für Beschleunigungen in Schreibrichtung beim Schreiben von Schleifen aufgefasst werden.
  • Das Bezugszeichen 305 kennzeichnet dabei beispielhaft einen X-Achsenanteil / die X-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignal bzw. Ortsignalprofiles des beispielhaften Schreibvorgangs 300 aus 3a eines elektronischen Schreibstiftes.
  • Das Bezugszeichen 306 kennzeichnet beispielsweise die Geschwindigkeit des Schreibvorgangs 300 und das Bezugszeichen 307 die (von der inertialen Positionsbestimmungssensorik des elektronischen Schreibstiftes bestimmte) Beschleunigung des Schreibvorgangs 300.
  • Zusätzlich ist beispielhaft ein idealisiertes Muskelaktivierungspotential dargestellt, das die antreibende (Agonist) und hemmende (Antagonist) Rolle von Muskelpaaren beschreiben soll, die beim Schreiben des Schreibmusters 300 aktiviert werden können. Das Bezugszeichen 313 kennzeichnet beispielhaft die einhüllende Kurve eines beispielhaften Kraftaufwandprofiles auf Grundlage des Schreibvorgangs 300.
  • Die Bezugszeichen 323, 324, 325, 326 stellen dabei beispielhafte Kraftaufwandsänderungen für Agonist 323, 325 und Antagonist 324, 326 dar.
  • Im Gegensatz zum beispielhaften Fall aus 2b ist nun die zeitliche Verteilung der Muskelbewegungen verändert: Der erste Antagonist 324 wirkt nun beispielsweise verzögert und der zweite Antagonist 326 wirkt früher relativ zum jeweiligen Agonisten 323, 325.
  • Jetzt sind zwar immer noch die Krafteinwirkungen der Muskeln in Stärke und Dauer gleich, aber durch die zeitliche Verschiebung kann die Geschwindigkeit in der Hin-Richtung länger wirken als in der Rück-Richtung, wodurch sich eine bleibende Verschiebung beim Weg in Y-Richtung der Stiftspitze nach Durchlauf des vollen Zyklus / der vollen Periode ergibt.
  • Diese beispielhafte Phasenverschiebung der Antagonisten-Agonisten-Krafteinwirkung gilt es zu finden, und ist z.B. ihr über einen gewissen Zeitraum gemittelter Wert in einer bestimmten Richtung maximal, ist die Schreibrichtung gefunden.
  • Insbesondere kann sich die Bestimmung der Schreibrichtung dabei auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft des Beschleunigungsprofiles 312 stützen, in dem sich die besage beispielhafte Phasenverschiebung der Antagonisten-Agonisten-Krafteinwirkung widerspiegelt.
  • Übersteigt beispielsweise der Betrag der Ableitung der Beschleunigung einen Grenzwert, kann diese den Beginn einer Krafteinwirkung identifizieren und die Auswirkungen von Nullpunktsfehler vermieden werden.
  • Eine einfache Auswertung der Geschwindigkeit ist nicht ausreichend dafür, die Schreibrichtung zu ermitteln, denn im Geschwindigkeitsverlauf ist diese von simpler Drift bzw. Positionsbestimmungssensoriksignaldrift (z.B. verursacht durch externe oder interne Störeinflüsse) nicht zu unterscheiden.
  • Wie oben beschrieben kann daher für eine Vielzahl rechtwinkliger Koordinatensysteme, bzw. für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat in einer vorher schon initial festgelegten Papierebene bzw. Schreibsubstratebene (z.B. durch Definition, dass die Z-Richtung in Richtung der Schwerkraft liegt und die X-Y-Ebene, also die Schreibsubstratebene, hierzu senkrecht angeordnet ist) der Zeitversatz / die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden, entgegengerichteten Beschleunigungsanstiegen oder Beschleunigungsmaxima bestimmt werden.
  • Wenn z.B. die erste Beschleunigung in positiver Achsrichtung erfolgt, muss dieser Zeitversatz maximal sein, damit die positive Achsrichtung gleich der Schreibrichtung wird. Erfolgt z.B. die erste Beschleunigung dagegen in negativer Achsrichtung, muss der zeitliche Abstand zum nächsten, entgegengerichteten Beschleunigungsanstieg oder dem Beschleunigungsmaximum minimal sein.
  • Um beispielsweise eine genügende Sicherheit dieser Lösung sicherstellen zu können, kann diese Ermittlung mehrfach durchgeführt werden und das Mittel der einzelnen als Schreibrichtung erkannten Achsrichtungen gewählt werden.
  • Für Achsrichtungen normal, d.h. orthogonal, zur Schreibrichtung sollten sich die Zeiten zwischen den Beschleunigungspaaren, egal mit welchem Richtungssinn, im Mittel nicht unterscheiden.
  • Wenn sich also z.B. bei einer vektoriellen Addition mehrerer Zeitversätze ein von Null verschiedener Wert ergibt, der für eine Achsrichtung ein Maximum erreicht, kann dies als Indiz für Identifizierung der Schreibrichtung dienen.
  • Wie erwähnt, kann zur Bestimmung der Zeitversätze im Beschleunigungsprofil insbesondere die Ableitung der Beschleunigung herangezogen werden.
  • Zur Feststellung der Zeitpunkte, die für die Zeitmessung des Zeitversatzes herangezogen werden können sind mehrere Möglichkeiten denkbar.
  • Eine Möglichkeit ist beispielsweise, das Maximum einer/der Beschleunigungsänderung für die Wahl des Zeitpunktes / der Zeitpunkte heranzuziehen.
  • Da beim Einsetzen und Beenden einer Beschleunigung die Änderung der Schreibgeschwindigkeit maximal wird, können alternativ mit Hilfe der Nullstellen der ersten Ableitung der Beschleunigung die jeweiligen End- und Anfangszeitpunkte für einen Zeitversatz bzw. die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen bestimmt werden.
  • In dem beispielhaft dargestellten Beschleunigungsprofil 312 kennzeichnet das Bezugszeichen 314 eine beispielhafte Beschleunigungsänderung in positiver Achsrichtung auf die, nach einem ersten Zeitversatz 315, eine entgegengerichtete Beschleunigungsänderung 316 in negativer Achsrichtung folgt. Die Beschleunigungs-änderungen 314, 316 stellen also ein beispielhaftes (erstes) Paar aufeinanderfolgender entgegengerichteter Beschleunigungsänderungen dar.
  • Ein weiteres (zweites) Paar aufeinanderfolgender entgegengerichteter Beschleunigungsänderungen ist z.B. durch die Beschleunigungsänderung 317 in negativer Achsrichtung und die Beschleunigungsänderung 319 in positiver Achsrichtung gegeben, wobei der Zeitversatz zwischen diesem beispielhaften zweiten Paar durch das Bezugszeichen 318 gekennzeichnet ist. Die beiden Zeitversätze 315, 318 sind nicht symmetrisch bzw. von verschiedener Größe bzw. verschiedener Dauer. Im vorliegenden beispielhaften Fall ist der erste Zeitversatz 315 maximal und der zweite Zeitversatz 318 minimal, also der Betrag der Differenz der Zeitversätze 315, 317 maximal, da die beispielhafte Schreibrichtung des Schreibmusters 300 parallel zur X-Achse liegt.
  • Wie oben erwähnt, kann zur Bestimmung der Zeitversätze 315, 318 die Ableitung des Beschleunigungsprofiles 312 herangezogen werden. So lassen beispielsweise die Zeitversätze 315, 318 bestimmen aus dem Zeitintervall in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Beschleunigungsextrema bzw. Beschleunigungsmaxima bzw. Beschleunigungsmaximaplateaus 320, 321, 322 beispielhafterweise die gleiche Amplitude aufweisen.
  • Zudem sei erwähnt, dass die Beschleunigungsänderungen 314, 316, 317, 319 die zur Bestimmung der Zeitversätze 315, 318 dienen können, beispielsweise dadurch beschrieben werden können, dass die Ableitung der Beschleunigung ungleich Null ist, sowie an einem Zeitpunkt der Beschleunigungsänderung der Betrag der Beschleunigung gleich Null ist. Dies gilt analog auch für die Beschleunigungsänderungen 214, 216, 217, 219 aus 2b.
  • Der Vollständigkeit halber sei ebenfalls erwähnt, dass, da es sich beim Schreiben von Schleifen um einen periodischen Vorgang handelt, die Zeitachsen in beiden Abbildungen als Phasenwinkel über eine ganze Periode von 0 bis 2π aufgetragen sind. In den und ist eine mögliche Schriftspur zu sehen, die durch die Beschleunigungsprofile in den und erzeugt werden können. Der ausgezogene Teil der Kurven steht dabei für eine ganze Periode, während der gestrichelte Teil den Verlauf vor und nach dieser Periode anzeigt. Dabei ist zu beachten, dass die Auftragung in Y (2a) um π/2 gegenüber der in X-Richtung (3) verschoben ist, damit die Ähnlichkeit der Beschleunigungsverläufe besser betont werden kann. Es lässt sich leicht erkennen, dass es in Schreibrichtung eine Phasenverschiebung beim Abbremsen der Ausgangsbewegung und beim Beginn der Gegenbewegung gibt, welche in der Richtung normal zur Schreibrichtung nicht auftritt. Während die durchgezogene Linie in auf derselben Y-Koordinate endet wie sie beginnt, gibt es in der X-Richtung in einen Versatz nach Durchlauf einer Periode.
  • Die 4 stellt beispielhaft den Verlauf von Ort 405, Geschwindigkeit 406 und Beschleunigung 407 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 404 in X-Richtung für ein beispielhaftes allgemeineres Schreibmuster (nicht dargestellt), bei dem in Schreibrichtung die Amplituden der Beschleunigungsextrema unterschiedlich sind.
  • Das Bezugszeichen 400 kennzeichnet dabei beispielhaft einen X-Achsenanteil / die X-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignals bzw. Ortsignalprofiles eines/des beispielhaften (nicht dargestellten) Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes.
    Das Bezugszeichen 401 kennzeichnet beispielsweise die Geschwindigkeit des Schreibvorgangs und das Bezugszeichen 402 die (von der inertialen Positionsbestimmungssensorik des elektronischen Schreibstiftes bestimmte) Beschleunigung des (nicht dargestellten) Schreibvorgangs.
  • Zusätzlich ist beispielhaft ein idealisiertes Muskelaktivierungspotential dargestellt, das die antreibende (Agonist) und hemmende (Antagonist) Rolle von Muskelpaaren beschreiben soll, die beim Schreiben des Schreibmusters aktiviert werden können. Das Bezugszeichen 418 kennzeichnet beispielhaft die einhüllende Kurve eines beispielhaften Kraftaufwandprofiles auf Grundlage des Schreibvorgangs.
  • In den vorangehenden Beispielen wurde beispielhaft angenommen, dass die Beschleunigungsamplituden in beiden Achsrichtungen gleich sind. Alternativ kann bei einem translatorischen Schreibmuster aber auch eine intensivere Beschleunigung in der Schreibrichtung und eine entsprechend geringere Beschleunigung in Gegenrichtung erzeugt werden.
  • Während normal bzw. orthogonal zur Schreibrichtung beide, die antreibende wie die hemmende, Beschleunigung dabei gleiche Amplitude aufweisen können, ist entlang der Schreibrichtung eine höhere Amplitude für Bewegungen in Schreibrichtung und eine geringere für Bewegungen entgegen der Schreibrichtung erforderlich, wenn eine Translation ohne Phasenverschiebung erreicht werden soll. Die 4 zeigt dies beispielhaft.
  • Die Differenz der Amplituden von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen kann somit alternativ oder zusätzlich zur Bestimmung der Schreibrichtung dienen.
  • Insbesondere kann beispielsweise die Bestimmung der Schreibrichtung darauf beruhen, dass ein bestimmtes Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die Differenz der Amplituden der wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile extremal und verschieden von Null ist.
  • In der Wirklichkeit wird meist eine Kombination beider Effekte (Asymmetrie der zeitlichen Wirkung der Muskelbewegungen und Asymmetrie der Amplituden) anzutreffen sein, so dass sowohl eine Phasenverschiebung als auch eine Amplitudendifferenz messbar sein dürfte und zur Feststellung der Schreibrichtung dienen können.
  • Allerdings kann für eine exakte Feststellung der Amplitude eine höhere Qualität der Sensordaten der inertialen Positionsbestimmungssensorik erforderlich sein, da z.B. Rauschen und eine begrenzte zeitliche Auflösung einer exakten Feststellung der Amplitude im Wege stehen können. Zur Verbesserung der Genauigkeit der Amplitudenmessung wäre es unter anderem z.B. denkbar die Anzahl der Amplitudenmessung zu erhöhen und verschiedene statistische Auswertungsmethoden einzusetzen.
  • In allen beispielhaften dargestellten Verläufen für Ort 405, Geschwindigkeit 406 und Beschleunigung 407 des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit 404 in X-Richtung für ein beispielhaftes Schreibmuster (nicht dargestellt) sind die verschiedenen Amplituden zu erkennen.
  • Im Beschleunigungsprofil 407 erfolgt beispielsweise nach einem Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung) mit einer ersten Amplitude 414 eine erste Beschleunigungsänderung in positiver Achsrichtung 408, welche nach einem ersten Zeitversatz in eine zweite Beschleunigungsänderung 410 übergeht, welche ein zweites Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung) mit einer zweiten Amplitude 415 erreicht. Anschließend folgt eine weitere (dritte) Beschleunigungsänderung in negativer Achsrichtung bzw. ein Beschleunigungsänderungsabschnitt 427, dessen Ableitung ungleich Null ist und wobei an jedem Punkt des Abschnitts die Beschleunigung ungleich Null ist. Dabei erreicht das Beschleunigungsprofil ein weiteres (drittes) Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung) mit einer dritten Amplitude 416.
  • Danach folgt eine weitere (vierte) Beschleunigungsänderung 411 in negativer Achsrichtung, die nach einem (zweiten) Zeitversatz 412, in dem die Ableitung der Beschleunigung und der Betrag der Beschleunigung Null ist, in eine weitere (fünfte) Beschleunigungsänderung 413 in positiver Achsrichtung übergeht und eine weiteres (viertes) Beschleunigungsmaximum 417 (in positiver Achsrichtung) erreicht.
  • Die verschiedenen Größen und der Verlauf der Amplituden 414, 415, 416, 417 des Beschleunigungsprofils finden sich ebenfalls in den Amplituden 423, 424, 425, 426 und Kraftaufwandsänderungen bzw. Muskelaktivierungspotentialänderung 419, 420, 428, 421, 422, der antreibenden Muskel des Kraftaufwandprofils 418 wieder.
  • Es folgen 4 Blatt mit den Figuren 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b und 4.Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt belegt.
    • 100
    Beispielhafter elektronischer Schreibstift
    101
    Beispielhafter (erster) Quadrant eines Schreibkoordinatensystems
    102
    Beispielhafter (zweiter) Quadrant eines Schreibkoordinatensystems
    103
    Beispielhafter (dritter) Quadrant eines Schreibkoordinatensystems
    104
    Beispielhafter (vierter) Quadrant eines Schreibkoordinatensystems
    105
    Beispielhafte Längsachse des beispielhaften elektronischen Schreibstiftes
    106
    Beispielhaftes Schreibsubstrat, beispielhafte Schreibsubstratebene
    107
    Beispielhafte X-Achse
    108
    Beispielhafte Y-Achse
    109
    Beispielhaftes Paar {X, Y} von X-Achse und Y-Achse, wobei die Achsen orthogonal zueinander stehen.
    110
    Beispielhaftes Lot von der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes auf das Schreibsubstrat
    111
    Beispielhafte Projektion der Längsachse des elektronischen Schreibstiftes auf das Schreibsubstrat / die Schreibsubstratebene
    112
    Beispielhafter Neigungswinkel zwischen Längsachse des elektronischen Schreibstiftes und Schreibsubstrat / Schreibsubstratebene
    113
    Beispielhafter Lotfußpunkt
    114
    Beispielhafte Spitze /Schreibspitze des elektronischen Schreibstiftes / beispielhafte Schreibminenspitze
    115
    Beispielhafter Aufsetzpunkt der Spitze des elektronischen Schreibstiftes, beispielhafter Ursprung des beispielhaften Schreibkoordinatensystems
    116
    Beispielhaftes geschriebenes Schreibmuster, beispielhafter geschriebener Text
    117
    Beispielhafte Schreibrichtung
    118
    Beispielhafter Kegel bzw. Kegelmantel, mögliche Menge an Orten des Schreibstiftes für einen gegebenen Neigungswinkel bzw. Höhenwinkel
    200
    Beispielhaftes periodisches stationäres Muster / Schreibmuster/ Schreibmusterelement in beispielhafter Y-Achsenrichtung, beispielhafter Schreibvorgang
    201
    Beispielhafter Startpunkt einer beispielhaften Schreibewegung, beispielhafter Beginn/Anfang des stationären periodischen Musters
    202
    Beispielhafter Endpunkt einer beispielhaften Schreibewegung, beispielhaftes Ende, beispielhafter Schlusspunkt des stationären periodischen Musters
    203
    Beispielhafte Y-Achse
    204
    Beispielhafter Schreibvorgang, beispielhafte Schreibbewegung, beispielhafte Richtung der Schreibbewegung
    205
    Beispielhafte Ordinate, z.B. Y-Achsenanteil des Orts/der Ortposition des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit bzw. Phasenwinkel
    206
    Beispielhafte Ordinate, Geschwindigkeit eines/des Schreibvorgangs
    207
    Beispielhafte Ordinate, Beschleunigung eines/des Schreibvorgangs
    208
    Beispielhafte Ordinate, Kraftaufwand eines/des Schreibvorgangs
    209
    Beispielhafte Abszisse, z.B. Zeitachse bzw. Phasenwinkel über eine Periode von 0 bis 2π eines/des Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    210
    Beispielhafter Y-Achsenanteil / Y-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignal eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Ortsignalprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    211
    Beispielhafter Y-Achsenanteil / Y-Achsenkomponente eines beispielhaften Geschwindigkeitssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    212
    Beispielhafter Y-Achsenanteil / Y-Achsenkomponente eines beispielhaften Beschleunigungssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Beschleunigungsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    213
    Beispielhaftes Kraftaufwandprofil, beispielhaftes Muskelaktivierungspotential der Hand- bzw. Finger- bzw. Armmuskulatur eines Anwenders bei Durchführung eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    214
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    215
    Beispielhafter (erster) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (ersten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    216
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    217
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    218
    Beispielhafter (zweiter) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (zweiten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    219
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    220
    Beispielhaftes (erstes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung) bzw. (erstes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung)
    221
    Beispielhaftes (zweites) Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung), bzw. (zweites) Beschleunigungsmaximumplateau (in negativer Achsrichtung)
    222
    Beispielhaftes (drittes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung), bzw. (drittes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung)
    223
    Beispielhafte (erste) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    224
    Beispielhafte (zweite) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    225
    Beispielhafte (dritte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    226
    Beispielhafte (vierte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    300
    Beispielhaftes periodisches translatorisches Muster / Schreibmuster/ Schreibmusterelement in beispielhafter x-Achsenrichtung, beispielhafter Schreibvorgang
    301
    Beispielhafter Startpunkt einer beispielhaften Schreibewegung, beispielhafter Beginn/Anfang des translatorischen periodischen Musters
    302
    Beispielhafter Endpunkt einer beispielhaften Schreibewegung, beispielhaftes Ende, beispielhafter Schlusspunkt des translatorischen periodischen Musters
    303
    Beispielhafte X-Achse
    304
    Beispielhafter Schreibvorgang, beispielhafte Schreibbewegung, beispielhafte Richtung der Schreibbewegung
    305
    Beispielhafte Ordinate, z.B. X-Achsenanteil des Orts/der Ortposition des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit bzw. Phasenwinkel
    306
    Beispielhafte Ordinate, Geschwindigkeit eines/des Schreibvorgangs
    307
    Beispielhafte Ordinate, Beschleunigung eines/des Schreibvorgangs
    308
    Beispielhafte Ordinate, Kraftaufwand eines/des Schreibvorgangs
    309
    Beispielhafte Abszisse, z.B. Zeitachse bzw. Phasenwinkel über eine Periode von 0 bis 2π eines/des Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    310
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignal eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Ortsignalprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    311
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Geschwindigkeitssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    312
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Beschleunigungssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Beschleunigungsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    313
    Beispielhaftes Kraftaufwandprofil, beispielhaftes Muskelaktivierungspotential der Hand- bzw. Finger- bzw. Armmuskulatur eines Anwenders bei Durchführung eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    314
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    315
    Beispielhafter (erster) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (ersten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    316
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    317
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    318
    Beispielhafter (zweiter) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (zweiten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    319
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    320
    Beispielhaftes (erstes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung) bzw. (erstes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung)
    321
    Beispielhaftes (zweites) Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung), bzw. (zweites) Beschleunigungsmaximumplateau (in negativer Achsrichtung)
    322
    Beispielhaftes (drittes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung), bzw. (drittes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung)
    323
    Beispielhafte (erste) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    324
    Beispielhafte (zweite) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    325
    Beispielhafte (dritte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    326
    Beispielhafte (vierte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    400
    Beispielhafte Ordinate, z.B. X-Achsenanteil des Orts/der Ortposition des elektronischen Schreibstiftes in Abhängigkeit der Zeit bzw. Phasenwinkel
    401
    Beispielhafte Ordinate, Geschwindigkeit eines/des Schreibvorgangs
    402
    Beispielhafte Ordinate, Beschleunigung eines/des Schreibvorgangs
    403
    Beispielhafte Ordinate, Kraftaufwand eines/des Schreibvorgangs
    404
    Beispielhafte Abszisse, z.B. Zeitachse bzw. Phasenwinkel über eine Periode von 0 bis 2π eines/des Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    405
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Positions- bzw. Ortssignal eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Ortsignalprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    406
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Geschwindigkeitssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    407
    Beispielhafter X-Achsenanteil / X-Achsenkomponente eines beispielhaften Beschleunigungssignals eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes, beispielhaftes Beschleunigungsprofil eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    408
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    409
    Beispielhafter (erster) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (ersten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    410
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    411
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in negativer Achsrichtung
    412
    Beispielhafter (zweiter) Zeitversatz / beispielhafte Zeitspanne zwischen einem (zweiten) Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen
    413
    Beispielhafte Beschleunigungsänderung, beispielhafter Beschleunigungsabfall / Beschleunigungsanstieg in positiver Achsrichtung
    414
    Beispielhaftes (erstes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung) bzw. (erstes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung) mit einer ersten Amplitude
    415
    Beispielhaftes (zweites) Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung) bzw. (zweites) Beschleunigungsmaximumplateau (in negativer Achsrichtung) mit einer zweiten Amplitude
    416
    Beispielhaftes (drittes) Beschleunigungsmaximum (in negativer Achsrichtung) bzw. (drittes) Beschleunigungsmaximumplateau (in negativer Achsrichtung) mit einer dritten Amplitude
    417
    Beispielhaftes (viertes) Beschleunigungsmaximum (in positiver Achsrichtung) bzw. (viertes) Beschleunigungsmaximumplateau (in positiver Achsrichtung) mit einer vierten Amplitude
    418
    Beispielhaftes Kraftaufwandprofil, beispielhaftes Muskelaktivierungspotential der Hand- bzw. Finger- bzw. Armmuskulatur eines Anwenders bei Durchführung eines/des beispielhaften Schreibvorgangs eines elektronischen Schreibstiftes
    419
    Beispielhafte (erste) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    420
    Beispielhafte (zweite) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    421
    Beispielhafte (dritte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des antreibenden Muskel (Agonist)
    422
    Beispielhafte (vierte) Kraftaufwandsänderung, Muskelaktivierungspotentialänderung des hemmenden Muskel (Antagonist)
    423
    Beispielhafte (erste) Amplitude
    424
    Beispielhafte (zweite) Amplitude
    425
    Beispielhafte (dritte) Amplitude
    426
    Beispielhafte (vierte) Amplitude
    427
    Beispielhafte Abschnitt des beispielhaften Beschleunigungsprofiles dessen Ableitung ungleich Null ist und wobei an jedem Punkt des Abschnitts die Beschleunigung ungleich Null ist, beispielhafte Beschleunigungsänderung
    428
    Beispielhafter Abschnitt des beispielhaften Kraftaufwandprofiles dessen Ableitung ungleich Null ist und wobei an jedem Punkt des Abschnitts der Kraftaufwand ungleich Null ist.

Claims (14)

  1. Elektronischer Schreibstift (100) mit Schreibstiftpositionserkennung, umfassend eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Recheneinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul sowie eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes, wobei der elektronische Schreibstift (100) konfiguriert ist für eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y (107, 108) auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat (106) und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass die inertiale Positionsbestimmungssensorik konfiguriert ist zur Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen des elektronischen Schreibstiftes entlang der X-Achse (107) und entlang der Y-Achse (108) für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat (106), wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse (107) und die Achsrichtung der Y-Achse (108) orthogonal zueinander sind, und wobei die digitale Recheneinheit konfiguriert ist, eine Schreibrichtung zu bestimmen basierend auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles (312).
  2. Elektronischer Schreibstift (100) nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung besagter wenigstens einen charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles (312) die Bestimmung wenigstens zweier Zeitversätze (315, 318) zwischen wenigstens zwei Paaren aufeinanderfolgenden entgegengerichteter Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und der Y-Achse umfasst, und die digitale Recheneinheit konfiguriert ist, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil (312) entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die bestimmten Zeitversätze (315, 318) extremal, z.B. minimal und/oder maximal, und verschieden voneinander sind.
  3. Elektronischer Schreibstift (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die digitale Recheneinheit konfiguriert dazu ist, einen/den Zeitversatz (315, 318) zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse zu bestimmen basierend auf der ersten Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile.
  4. Elektronischer Schreibstift (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die digitale Recheneinheit konfiguriert dazu ist, den Zeitversatz (315, 318) zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen (314, 316, 317, 319) für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse zu bestimmen aus dem Zeitintervall, in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind.
  5. Elektronischer Schreibstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bestimmung besagter charakteristischer Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles (407), die Bestimmung der Amplituden (414, 415, 416, 417) wenigstens zwei aufeinanderfolgende, entgegengerichtete Beschleunigungsänderungen des Beschleunigungsprofiles (407) für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse umfasst, und die digitale Recheneinheit konfiguriert ist, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil (407) entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die Differenz der Amplituden der wenigstens zwei aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen des Beschleunigungsprofiles extremal und verschieden von Null ist.
  6. Elektronischer Schreibstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die digitale Recheneinheit konfiguriert ist, zum Durchführen eines Vergleiches des durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles mit einem vorgegebenen Beschleunigungsprofil, zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass das bestimmte Beschleunigungsprofil dem vorgegebenen Beschleunigungsprofil entspricht.
  7. Elektronischer Schreibstift (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das vorgegebene Beschleunigungsprofil durch ein vorgegebenes translatorisches Schreibmuster (300) definiert ist, z.B. durch ein vorgegebenes Wort und/oder ein vorgegebenes translatorisches periodisches Muster, z.B. eine Girlande.
  8. Elektronischer Schreibstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektronische Schreibstift konfiguriert ist für eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y (107, 108) auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat (106) und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat, und wobei besagte initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat und einer Achse Z auf wenigstens eine, einige oder alle der folgenden Annahmen berücksichtigt: die Längsachse (105) des elektronischen Schreibstiftes (100) ist nicht parallel zur Schwerkraftrichtung, die Oberfläche des Schreibsubstrats (106) ist orthogonal zur Schwerkraftrichtung orientiert, der Anwender des elektronischen Schreibstiftes ist rechts- und/oder linkshändig, die Schreibrichtung ist parallel zu einem Rand des Schreibsubstrats, die Schreibrichtung aus der Perspektive des Anwenders erfolgt von links nach rechts oder von rechts nach links oder von oben nach unten.
  9. Verfahren zur Bestimmung der Schreibrichtung eines elektronischen Schreibstiftes (100) beim Schreiben auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat (106), wobei der elektronische Schreibstift (100) eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Recheneinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul sowie eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Erfassung von Lage und Bewegung des elektronischen Schreibstiftes umfasst, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: eine initiale Festlegung eines Schreibkoordinatensystems mit zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen X, Y (107, 108) auf einem zweidimensionalen Schreibsubstrat (106) und einer Achse Z senkrecht zum zweidimensionalen Schreibsubstrat, eine Bestimmung von Beschleunigungen und Beschleunigungsprofilen (312) des elektronischen Schreibstiftes entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse für eine Vielzahl von Paaren von verschiedenen Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse auf dem Schreibsubstrat, wobei für jedes Achsrichtungspaar die Achsrichtung der X-Achse und die Achsrichtung der Y-Achse orthogonal zueinander sind, und eine Bestimmung der Schreibrichtung, basierend auf der Bestimmung wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft eines bestimmten Beschleunigungsprofiles.
  10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, worin die Bestimmung der wenigstens einen charakteristischen Eigenschaft eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles, die Bestimmung wenigstens zweier Zeitversätze zwischen wenigstens zwei Paaren aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen der Beschleunigungsprofile (312) für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung Y-Achse aus der Vielzahl von Paaren von Achsrichtungen der X-Achse und Y-Achse umfasst, und wobei die Bestimmung der Schreibrichtung, basierend auf der Bestimmung der charakteristischen Eigenschaft eines bestimmten Beschleunigungsprofiles die Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse umfasst, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil (312) entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass die bestimmten Zeitversätze (315, 318) extremal, z.B. minimal und/oder maximal, und verschieden voneinander sind.
  11. Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensanspruch, wobei ein/der Zeitversatz zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden, entgegen-gerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse bestimmt wird, basierend auf der ersten Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und Beschleunigungsprofile (312).
  12. Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensanspruch, wobei ein/der Zeitversatz (315, 318) zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden entgegengerichteten Beschleunigungsänderungen für eine gegebene Achsrichtung der X-Achse und eine gegebene Achsrichtung der Y-Achse bestimmt wird aus dem Zeitintervall, in dem die erste Ableitung der bestimmten Beschleunigungen und der Betrag der bestimmten Beschleunigungen gleich oder nahezu gleich Null sind.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, umfassend einen Vergleich eines durch die inertiale Positionsbestimmungssensorik bestimmten Beschleunigungsprofiles (312) mit einem vorgegebenen Beschleunigungsprofil zur Bestimmung desjenigen Paares der Achsrichtung der X-Achse und der Achsrichtung der Y-Achse, bei dem das bestimmte Beschleunigungsprofil entlang der Achsrichtung einer Achse, z.B. der X-Achse, die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft erfüllt, dass das bestimmte Beschleunigungsprofil dem vorgegebenen Beschleunigungsprofil entspricht.
  14. Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensanspruch, wobei das vorgegebene Beschleunigungsprofil (312) durch ein vorgegebenes translatorisches Schreibmuster (300) definiert wird, z.B. durch ein vorgegebenes Wort und/oder ein vorgegebenes translatorisches periodisches Muster, z.B. eine Girlande.
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