EP0235210A1 - Dispositif pour detecter le deplacement d'un instrument d'ecriture - Google Patents

Dispositif pour detecter le deplacement d'un instrument d'ecriture

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EP0235210A1
EP0235210A1 EP86905183A EP86905183A EP0235210A1 EP 0235210 A1 EP0235210 A1 EP 0235210A1 EP 86905183 A EP86905183 A EP 86905183A EP 86905183 A EP86905183 A EP 86905183A EP 0235210 A1 EP0235210 A1 EP 0235210A1
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EP
European Patent Office
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loops
conductors
writing
instrument
series
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86905183A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Louis Bechet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Battelle Memorial Institute Inc
Original Assignee
Battelle Memorial Institute Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Battelle Memorial Institute Inc filed Critical Battelle Memorial Institute Inc
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting the displacement of a writing instrument from a determined proximity threshold with respect to a writing surface, this instrument having, in the vicinity of its tracing point, a permanent magnet of which the magnetization is oriented generally parallel to the longitudinal axis of said instrument and symmetrically about this axis, this device comprising, underlying the writing surface, at least two electrical conductors in series extending parallel to the writing plane.
  • FR-2,486,271 has already proposed a device for measuring the characteristic parameters of the speed of handwriting using coils arranged under the writing surface in which electrical voltages are induced by the magnetic field a permanent magnet attached to the writing instrument. Given this concept, it is obvious that voltages are not induced at the terminals of the coils only when writing, but also following movements of this writing instrument at a certain distance from this writing surface.
  • the object of the present invention is to remedy, at least in part, the above-mentioned drawbacks.
  • the subject of this invention is a device for detecting moving a writing instrument according to claim 1.
  • the advantage of this device compared to the solutions proposed above lies essentially in the fact that only the magnetic field coming from the permanent magnet secured to the writing instrument can induce a signal characteristic of the fixed proximity threshold. Consequently, false initiations of the signature comparison process for example, caused by all kinds of parasitic vibrations communicated to the writing surface, are avoided. Therefore, no other particular precaution is necessary to determine the start of the recording in order to compare a signature with a reference signature.
  • This feature is of great importance for a system intended for use by the general public, as would be the case if one wanted to use this mode of comparison of signatures in the field of credit cards in order to authenticate the holder of a given card. as being the legal owner of this card.
  • the attached drawing illustrates, schematically and by way of example, an embodiment of the device which is the subject of the present invention.
  • Fig. 1 is an exploded perspective view of this embodiment.
  • Fig. 2 is a diagram of the electronic circuit.
  • Figs 3a to 3c are diagrams of the signal processing by the circuit of fig. 2.
  • Fig. 1 illustrates four electrical conductors 1,2 and 1 ', 2' each forming a series of rectangular loops 3, respectively 4, 3 'respectively 4', adjacent by their long sides, open on a short side, the openings of the loops adjacent being located at respective opposite ends of these loops.
  • the conductors 1 and 2 form a second series of loops 5, respectively 6 rectangular, adjacent by their long sides, open on a short side, the openings of the adjacent loops being located at the respective opposite ends of these loops.
  • These loops 5, respectively 6, cover the loops 3, respectively 4, but with their open sides adjacent to the respective closed sides of the loops 3, respectively 4.
  • the conductors 1 ', 2' also form loops 5 ', respectively 6 'which are arranged identically with respect to loops 3' and 4 'as are loops 5 and 6 with respect to loops 3 and 4.
  • the width of loops 3 to 6 and 3 'to 6' is 1 cm
  • the magnet fixed on the axis of the writing instrument consists of a samarium-cobalt cylinder 7 mm in diameter and 10 mm in length, the end of which is closest to the tip of the writing instrument. handwriting is 5 mm back from this point.
  • the diameter of the magnetic flux cutting the writing surface is of the order of 1 cm.
  • the two conductors 1 and 1 'and the two conductors 2 and 2' connected in series are superimposed by shifting them by half a step, so that the movement of the writing instrument beget a fem maximum as soon as it is moved with a component of movement transverse to the loops of conductors 1 and 1 'or 2 and 2' of at least 5 mm in length and at most 5 mm. of this surface.
  • the main axes of the rectangular loops 3, 3 'and 5, 5' intersect at right angles the main axes of the loops 4, 4 'and 6, 6'.
  • the four superimposed conductors detect the components of movement along two rectangular axes.
  • the electronic diagram for processing the signals from coils 3 to 6 and 3 'to 6' includes a signal amplifier 7, a rectifier 8, a threshold detector 9 which triggers a control pulse 10 as soon as the detected signal exceeds the threshold fixed.
  • FIG. 3a illustrates the signal after amplification by the amplifier 7
  • FIG. 3b shows this same signal rectified by the rectifier 8
  • FIG. 3c shows the setting of the threshold and the generation of control pulses each time the detected, amplified and rectified signal exceeds the set threshold.
  • the proposed solution is extremely simple, the conductors 1,2 and 1 ', 2' can be produced by the technique of the printed circuit. This solution is reliable insofar as the control pulse can only be generated by the writing instrument associated with a permanent magnet moving at a determined distance from the writing surface.
  • This solution is also perfectly compatible with the detection of the speed of the writing instrument by induction of voltages proportional to this speed at the terminals of the induction coils, as described in the documents cited above.

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Abstract

Ce dispositif comporte des conducteurs électriques (1, 1'; 2, 2') placés sous la surface d'écriture et associés à un instrument d'écriture muni d'un aimant permanent dont l'aimantation est orientée parallèlement à son axe longitudinal. Ces conducteurs forment des enroulements en méandres allongés couvrant la surface d'écriture de sorte que lorsque l'instrument est déplacé parallèlement à cette surface et transversalement aux méandres des enroulements, une tension sinusoïdale est induite aux bornes des enroulements pour autant que l'instrument soit assez proche de la surface d'écriture. Le pas des méandres des enroulements est choisi pour induire une tension sinusoïdale d'amplitude supérieure à un seuil donné pour un écartement déterminé entre l'instrument d'écriture et la surface d'écriture.

Description

DISPOSITIF POUR DETECTER LE DEPLACEMENT D'UN INSTRUMENT D'ECRITURE
La présente invention se rapporte à un dispositif pour détecter le déplacement d'un instrument d'écriture à partir d'un seuil de proximité déterminé par rapport à une surface d'écriture, cet instrument présentant au voisinage de sa pointe traçante un aimant permanent dont l'aimantation est orientée généralement parallèlement à l'axe longitudinal dudit instrument et symétriquement autour de cet axe, ce dispositif comportant, sousjacent à la surface d'écriture, au moins deux conducteurs électriques en série s'étendant parallèlement au plan d'écriture.
On a déjà proposé dans le FR-2.486.271 un dispositif pour mesurer les paramètres caractéristiques de la vitesse d'une écriture manuscrite à l'aide de bobines disposées sous la surface d'écriture dans lesquelles des tensions électriques sont induites par le champ magnétique d'un aimant permanent solidaire de l'instrument d'écriture. Compte tenu de ce concept, il est évident que des tensions ne sont pas induites aux bornes des bobines seulement lorsque l'on écrit, mais également consécutivement à des mouvements de cet instrument d'écriture à une certaine distance de cette surface d'écriture.
On a proposé notamment d'utiliser un tel dispositif pour comparer les signaux de vitesse d'une signature à ceux d'une signature de référence. Dans le cas d'une telle application, où la comparaison est réalisée automatiquement par comparaison de signaux digitalisés, les signaux qui sont issus de mouvements de l'instrument d'écriture précédant la signature sont des signaux parasites qui doivent être éliminés. Or, la distinction entre signaux parasites et signaux utiles pose un problème délicat dont la précision est en grande partie garante du succès de la comparaison des signaux.
On a proposé de résoudre ce problème dans le EP-0 030 224 en associant un détecteur piézoélectrique à la surface d'écriture, de manière à déterminer le début de la comparaison à l'instant où l'instrument d'écriture touche la surface d'écriture. En pratique, on a constaté que ce système engendre fréquemment des fonctionnements défectueux dans la mesure où il est sensible à des bruits parasites.
Le but de la présente invention est de remédier, au moins en partie, aux inconvénients sus-mentionnés.
A cet effet, cette invention a pour objet un dispositif pour détecter le déplacement d'un instrument d'écriture selon la revendication 1.
L'avantage de ce dispositif par rapport aux solutions proposées précédemment réside essentiellement dans le fait que seul le champ magnétique provenant de l'aimant permanent solidaire de l'instrument d'écriture peut induire un signal caractéristique du seuil de proximité fixé. Par conséquent, les faux déclenchements du processus de comparaison de signatures par exemple, engendrés par toutes sortes de vibrations parasites communiquées à la surface d'écriture, sont évités. De ce fait, aucune autre précaution particulière n'est nécessaire pour déterminer le début de l'enregistrement en vue de procéder à la comparaison d'une signature avec une signature de référence. Cette particularité présente une grande importance pour un système destiné à être utilisé par le grand public, comme ce serait le cas si on voulait utiliser ce mode de comparaison de signatures au domaine des cartes de crédit afin d'authentifier le porteur d'une carte donnée comme étant bien le possesseur légal de cette carte.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en perspective éclatée de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est un schéma du circuit électronique.
Les figs 3a à 3c sont des diagrammes du traitement du signal par le circuit de la fig. 2.
La fig. 1 illustre quatre conducteurs électriques 1,2 et 1',2' formant, chacun, une série de boucles rectangulaires 3, respectivement 4, 3' respectivement 4', adjacentes par leurs longs côtés, ouvertes sur un petit côté, les ouvertures des boucles adjacentes étant situées aux extrémités respectives opposées de ces boucles. Après avoir formé les boucles 3, respectivement 4, les conducteurs 1 et 2 forment une deuxième série de boucles 5, respectivement 6 rectangulaires, adjacentes par leurs longs côtés, ouvertes sur un petit côté, les ouvertures des boucles adjacentes étant situées aux extrémités respectives opposées de ces boucles. Ces boucles 5, respectivement 6, recouvrent les boucles 3, respectivement 4, mais avec leurs côtés ouverts adjacents aux côtés fermés respectifs des boucles 3, respectivement 4. De même, les conducteurs l', 2' forment également des boucles 5', respectivement 6' qui sont agencées de façon identique par rapport aux boucles 3' et 4' que le sont les boucles 5 et 6 par rapport aux boucles 3 et 4.
Dans cet exemple, la largeur des boucles 3 à 6 et 3' à 6' est de 1 cm, l'aimant fixé sur l'axe de l'instrument d'écriture est constitué par un cylindre de samarium-cobalt de 7 mm de diamètre sur 10 mm de longueur et dont l'extrémité la plus proche de la pointe de l'instrument d'écriture est à 5 mm en retrait de cette pointe. Avec un tel aimant, lorsque la pointe de l'instrument d'écriture est à 5 mm de la surface d'écriture, c'est-à-dire, lorsque l'extrémité de l'aimant la plus proche de cette surface est à 1 cm, le diamètre du flux magnétique coupant la surface d'écriture est de l'ordre de 1 cm.
Etant donné que la variation de flux maximale dans une boucle, engendrant une f.e.m. maximale, se produit lorsque l'axe longitudinal de l'aimant coïncidant avec celui de l'instrument d'écriture, se déplace perpendiculairement à une des spires longitudinales d'une boucle, et que la largeur d'une boucle est sensiblement égale à celle du flux embrassé lorsque la pointe de l'instrument d'écriture est à 5 mm de la surface d'écriture, il faudra que cet instrument se déplace sensiblement parallèlement à cette surface, avec des composantes de mouvement transversales aux boucles 3, 3' et 5, 5' respectivement 4, 4' et 6, 6' d'au moins 1 cm pour induire la f.e.m. maximum. Pour réduire cette longueur de déplacement à 5 mm entre deux f.e.m. maximum et augmenter la sensibilité du dispositif, on superpose en les décalant d'un demi-pas les deux conducteurs 1 et 1' et les deux conducteurs 2 et 2' connectés en série, de sorte que le déplacement de l'instrument d'écriture engendre une f.e.m. maximum dès qu'il est déplacé avec une composante de mouvement transversale aux boucles des conducteurs 1 et 1' ou 2 et 2' d'au moins 5 mm de longueur et à au plus 5 mm. de cette surface.
Les grands axes des boucles rectangulaires 3, 3' et 5, 5' coupent à angle droit les grands axes des boucles 4, 4' et 6, 6'. Par cet agencement, les quatre conducteurs superposés détectent les composantes de mouvements selon deux axes rectangulaires.
Le schéma électronique de traitement des signaux issus des bobines 3 à 6 et 3' à 6' comporte un amplificateur de signal 7, un redresseur 8, un détecteur de seuil 9 qui déclenche une impulsion de commande 10 dès que le signal détecté dépasse le seuil fixé.
La fig. 3a illustre le signal après amplification par l'amplificateur 7, la fig. 3b montre ce même signal redressé par le redresseur 8 et la fig. 3c montre la fixation du seuil et la génération d'impulsions de commande chaque fois que le signal détecté, amplifié et redressé dépasse le seuil fixé. La solution proposée est extrêmement simple, les conducteurs 1,2 et 1',2' pouvant être réalisés par la technique du circuit imprimé. Cette solution est fiable dans la mesure où l'impulsion de commande ne peut être engendrée que par l'instrument d'écriture associé à un aimant permanent se déplaçant à une distance déterminée de la surface d'écriture. Cette solution est en outre parfaitement compatible avec la détection de la vitesse de l'instrument d'écriture par induction de tensions proportionnelles à cette vitesse aux bornes de bobines d'induction, tel que décrit dans les documents cités précédemment.

Claims

RE VE N D I CA T I O N S
1. Dispositif pour détecter le déplacement d'un instrument d'écriture à partir d'un seuil de proximité déterminé par rapport à une surface d'écriture, cet instrument présentant au voisinage de sa pointe traçante un aimant permanent dont l'aimantation est orientée généralement parallèlement à l'axe longitudinal dudit instrument et symétriquement autour de cet axe, ce dispositif comportant, sous-jacent à la surface d'écriture, au moins deux conducteurs électriques en série s'étendant parallèlement au plan d'écriture, caractérisé par le fait que chacun de ces conducteurs forme une série de boucles allongées parallèles alternativement ouvertes à leurs extrémités opposées, les grands axes des boucles d'un des conducteurs étant perpendiculaires aux grands axes des boucles de l'autre conducteur, la largeur de ces boucles étant choisie sensiblement égale au diamètre du flux dudit aimant permanent lorsque ledit instrument d'écriture est au maximum à une distance donnée de ladite surface d'écriture, pour que le déplacement de cet instrument d'écriture induise aux bornes de ces conducteurs des variations de tension périodiques supérieures à un seuil donné, un détecteur dudit seuil étant destiné à délivrer un signal de commande dès que la tension périodique dépasse ce seuil.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque conducteur forme une deuxième série de boucles allongées parallèles, alternativement ouvertes à leurs extrémités opposées et superposées aux boucles de la première série avec leurs côtés respectifs ouverts superposés aux côtés fermés des boucles de la première série.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un autre conducteur électrique conformé de manière identique aux premiers conducteurs est superposé à chacun de ces deux premiers conducteurs avec leurs boucles allongées parallèles respectivement à celles de chacun desdits premiers conducteurs, mais décalées d'un demi pas de largeur de boucle par rapport à ces premiers conducteurs respectifs.
EP86905183A 1985-09-11 1986-09-09 Dispositif pour detecter le deplacement d'un instrument d'ecriture Withdrawn EP0235210A1 (fr)

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