EP2643747A2 - System for detecting and locating a disturbance in a medium, and corresponding method and computer program - Google Patents

System for detecting and locating a disturbance in a medium, and corresponding method and computer program

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Publication number
EP2643747A2
EP2643747A2 EP11831834.4A EP11831834A EP2643747A2 EP 2643747 A2 EP2643747 A2 EP 2643747A2 EP 11831834 A EP11831834 A EP 11831834A EP 2643747 A2 EP2643747 A2 EP 2643747A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
medium
amplitude
acoustic waves
disturbance
acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11831834.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Pierre Nikolovski
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2643747A2 publication Critical patent/EP2643747A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/346Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with amplitude characteristics, e.g. modulated signal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521Constructional features
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87Combinations of sonar systems
    • G01S15/876Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input 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
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate

Definitions

  • the present invention relates to a system for detecting and locating a perturbation of a medium, a method and a corresponding computer program.
  • US Pat. No. 6,741,237 B1 describes a system using the disturbance of a transit time of seismic acoustic waves propagating in an object between an emitting transducer and at least two receiving transducers arranged around the object so that the disturbance caused by the touch generates different fluctuations in the transit time from the touch zone to the two receiving transducers.
  • This system is based solely on transit time differences and requires the transducers to be placed in precise locations around the object to maximize the transit time differentials in at least two distinct directions, for example in the corners for a plate rectangular.
  • FR 07 03651 discloses a system using the relative absorption signature recognition of a seismic acoustic wave, on a set of resonant figures of the interface object.
  • the relative damping and phase shift for each frequency induced by a touch is one of the components of a relative damping vector built on a predefined number of resonant figures.
  • this system has the disadvantage of having the sensors in places of the object to break the axis of symmetry of the object so as to obtain good location reliability.
  • the resonant figures can easily be disturbed by the mounting conditions of the interface in its support and a fortiori if the plate can slide in a slideway that is to say if the boundary conditions are not fixed. .
  • US Pat. No. 6,396,484 B1 describes a system using the transit time measurement of surface seismic acoustic waves, damped by contact with the finger.
  • This system is characterized by a precise path that an acoustic wave must travel through a known time interval and at a fixed frequency typically of a few megahertz.
  • the position of the touch is correlated with attenuation of the signal at a precise instant depending on the path traveled by the wave imposed by partial reflectors arranged in directions perpendicular to the edges of a rectangular plate.
  • This system has the drawback of requiring the object to be physically etched so as to generate an array of partial reflectors of the surface wave traveling through the object. The paths traveled by the wave are therefore fixed and known.
  • the subject of the invention is therefore a system for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
  • the transmitting means being designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, or a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
  • the disturbance of the medium causes a variation of acoustic waves successively received by the receiving device, and therefore a variation of the reception signal.
  • this variation depends on the spatial distribution of amplitude or phase of the acoustic waves. Since the transmission means emit the acoustic waves having successively different spatial distributions, the system of the invention makes it possible to obtain, for the same disturbance, several successive variations (one by spatial distribution) in the reception signal. Each of these variations is a characteristic of the disturbance. Having enough features, that is to say enough different spatial distributions, it is possible to detect and locate this disturbance.
  • the transmission means comprise:
  • an emission device comprising first and second acoustic wave sources respectively having first and second radiation patterns, concentric and different from one another,
  • each radiation pattern has an axis in the direction of which it is zero, the axes forming a non-zero angle between them.
  • each source of acoustic waves comprises two elements of piezoelectric transduction
  • the transmission means comprise means for polarizing the two piezoelectric transduction elements with two potentials opposite each other.
  • the transmission device comprises a piezoelectric element coupled to the medium and four electrodes covering a respective quarter of a face of the piezoelectric element, the two transduction elements of the first source respectively comprising two opposite electrodes. to one another and the two transducing elements of the second source respectively comprising the two other electrodes opposite to each other.
  • the medium comprises a plate having a contact surface
  • the acoustic waves are seismic acoustic waves propagating in the plate
  • the disturbance is a contact on the contact surface.
  • the medium comprises a fluid on the surface of a plate
  • the acoustic waves are acoustic waves of compression propagating in the fluid on the surface of the plate
  • the disturbance is the presence of an impedance break at the surface of the plate, for example caused by the presence of an obstacle.
  • the piezoelectric element comprises a sleeve designed to emit acoustic compression waves.
  • the invention also relates to a method for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
  • control signals are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
  • control signals are intermittently supplied so that the average exposure power, even in the ultrasound range, remains below 85 dB, with a reference of 2.10-5 Pa, in the air at one centimeter from the device acoustic wave emission,
  • control signals have a certain frequency band of excitation
  • the method further comprises, before detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal:
  • the amplification being configured so that the amplitude of the signal received in the absence of disturbance reaches the full quantization scale of the analog-digital converter
  • the invention also relates to a computer program downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, characterized in that it comprises instructions for the performing the steps of a method for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention, when said program is executed on a computer.
  • FIG. 1 is a three-dimensional view of a first tactile surface system embodying the invention
  • FIG. 2 is a sectional view of the tactile surface system of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a front view of a glass plate of the system of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a diagram showing acoustic wave transmission and reception devices and a computing device of the tactile surface system of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a view from above of the transmission device of FIG. 4, on which a first source of acoustic waves is indicated,
  • FIG. 6 is a directivity diagram of the first acoustic wave source of FIG. 5,
  • FIG. 7 is a view from above of the transmission device of FIG. 4, on which a second source of acoustic waves is indicated,
  • FIG. 8 is a directivity diagram of the second acoustic wave source of FIG. 7,
  • FIGS. 9 to 13 are theoretical and experimental directivity diagrams of the transmission device of FIG. 4 according to different relative contributions of the two sources
  • FIG. 14 is a graph illustrating two control signals provided by the computing device respectively to the two sources of the transmission device of FIG. 4;
  • FIG. 15 is a front view of the glass plate of FIG. 3, on which reference contacts are indicated,
  • FIG. 16 is a block diagram of a learning method
  • FIG. 17 is a block diagram of a monitoring method
  • FIG. 18 is a three-dimensional view of a second tactile surface system embodying the invention.
  • FIG. 19 is a sectional view of a contactless interface system embodying the invention.
  • FIG. 20 is a sectional view of a resonator disk of the system of FIG. 19,
  • FIG. 21 is a view from above of the resonator disc of FIG. 20,
  • FIG. 22 is a curve showing the amplitude of vibration of a sleeve perpendicular to its axis of symmetry, when the resonator disk of FIGS. 20 and 21 is biased,
  • FIG. 23 is a sectional view of an interface system with and without contact embodying the invention.
  • FIG. 24 is a set of three curves showing the principle of a detection of several simultaneous disturbances
  • FIGS. 25 and 26 show directivity diagrams of the transmission device of FIG. 4 according to different phase shifts between the two sources
  • FIG. 27 represents a sectional view of an improvement of the interface system of FIG. 23.
  • a touch surface system 100 comprises first a glass plate 102 having two opposite faces 104A, 104B.
  • the glass plate 102 may have dimensions up to 1.8 meters high, 0.7 meters wide and 8 millimeters thick. It may be monolithic, tempered or laminated glass, for example type 442, that is to say four millimeters of glass, two millimeters of interlayer PVB (polyvinyl butyral) and again four millimeters of glass.
  • the touch surface system 100 further includes a pedestal 106 for holding the glass plate 102 in a vertical position. The glass plate 102 is inserted in the base 106 by a lower edge, while its other three edges can remain bare.
  • the base 106 defines a slot 202 in which a lower portion 204 of the glass plate 102 is introduced and maintained by a frame 206, wedges 208 and a bead 210.
  • a seal to stuff 212 ensures sealing at the opening of the slot 202.
  • the touch surface system 100 further comprises two emission devices 304, 306 of seismic acoustic waves in the plate 102 and a reception device 308 of the seismic acoustic waves, the three devices being fixed, for example by gluing, in the inner part 204 of the glass plate 102.
  • the three devices 304, 306, 308 are aligned along the lower edge of the glass plate 102.
  • the reception device 308 is preferably located between the two transmission devices 304, 306. However, it is also possible to arrange the two transmission devices 304, 306. on the same side of the receiving device 308.
  • the emission devices 304, 306 are preferably arranged at the ends of the lower edge of the glass plate 102.
  • Two notches 310, 312 are formed in this lower edge, the notches extending between the receiving device 308 and respectively each transmission device 304, 306, in order to limit the direct coupling between each transmission device 304, 306 and the receiving device 308.
  • the notches 310, 312 do not extend beyond the transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308.
  • the transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308 are attached indifferently to one side or the other of the glass plate 102.
  • the acoustic waves emitted and received are bending waves having a long wavelength in front of the thickness of the glass plate 102. These are volume waves. The energy of the acoustic field of these waves is distributed over the entire thickness of the glass plate 102.
  • the system 100 is preferably designed to detect contacts on the two contact surfaces 104A, 1 04B, independently of the contact surface 1 04A or 1 04B where are fixed the emission devices 304, 306 and 308 receiving devices.
  • the first transmission device 304 comprises a piezoelectric disk 402 (that is to say in piezoelectric material) having a lower face covered with a lower electrode 404 by which the first transmission device 304 is pressed against the glass plate 1 02.
  • the piezoelectric disk 402 further has an upper face covered with four upper electrodes 406A, 406B and 408A, 408B, each covering a respective quarter of the upper face.
  • the piezoelectric disk 402 is polarized uniformly over its entire surface.
  • the second transmitting device 306 is identical to the first transmitting device and likewise comprises a piezoelectric disk 410 provided with four upper electrodes 41 2A, 412B and 414A, 414B on its upper face and a lower electrode 41. on its underside.
  • the receiving device 308 comprises a piezoelectric disk 41 8 having a lower face covered with a lower electrode 420 pressed against the glass plate 1 02. It further comprises an upper face covered with an upper electrode 422.
  • the touch surface system 1 00 further comprises a computing device 424 connected to the electrodes of the transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308.
  • the lower electrodes 404, 416, 420 of the two transmitting devices 304, 306 and the receiving device 308 are connected to an electrical ground of the computing device 424.
  • the computing device 424 is designed to provide the signals. subsequent commands to the first transmitting device: (t) between the two opposite electrodes 406A, 406B, and e 2 (t) between the two other opposite electrodes 408A, 408B.
  • the two opposite electrodes are polarized respectively between two e (t) e (t)
  • the upper electrode 422 of the receiving device 308 is connected to the computing device 424 to provide it with a reception signal r (t), from the acoustic waves received by the reception device 308.
  • the computing device 424 is also designed to provide control signals to the second transmitting device 306, in the same manner as for the first transmitting device 304, so that they will not be detailed hereinafter.
  • the computing device 424 is designed to detect and locate a contact on one of the contact surfaces 104A, 104B from the reception signal r (t) corresponding to the received seismic acoustic waves, that is to say to the acoustic waves seismic emitted by the first and second emission devices 304, 306 and propagated in the glass plate 102.
  • the computing device 424 is designed to implement the actions which will be detailed with reference to FIGS. 16 and 17.
  • the computing device 424 includes a processing unit (not shown) for executing instructions of a computer program (not shown) to implement these actions.
  • the computing device 424 could be replaced by an electronic device consisting solely of electronic circuits (without a computer program) for carrying out the same actions.
  • a radiation pattern of an acoustic wave source corresponds to the amplitude modulus of the acoustic waves at each point of a predetermined sphere centered on the source, divided by the maximum amplitude modulus along the sphere.
  • the values of the directivity diagram are between zero and one.
  • a directivity diagram corresponds to the intersection of the radiation pattern with a plane. It therefore characterizes the amplitude modulus variations on a circle of the plane centered on the source.
  • the two opposite electrodes 406A, 406B are aligned along an axis A1 passing through the center of the piezoelectric disk 402.
  • These two electrodes 406A, 406B form a first dipole source of acoustic waves (vibrating dipole radiating a minimum acoustic field, for example zero, along an axis A2 passing through the center of the piezoelectric disk 402 and different from the axis A1, the acoustic field being antisymmetric with respect to this axis A2 (same absolute value, but opposite signs, that is to say opposition of phase).
  • the first dipolar acoustic wave source has a first directivity pattern on the contact surface 104A or 104B, around the center of the piezoelectric disk 402, with a minimum value, zero in the example described, along the axis A2 passing through the center of the piezoelectric disk 402.
  • the axis A2 is perpendicular to the axis A1.
  • the axes A1 and A2 are oriented one perpendicular to the lower edge of the object and the other parallel to the same edge.
  • the directivity diagram of the source 406A, 406B has an "8" shape, and a zero value in the direction of the A2 axis.
  • the first directivity diagram, noted Vl dir is equal to
  • Vl dir with an angle from I axis A1.
  • the two opposite electrodes 408A, 408B are aligned along the axis A2 and form a second dipolar source of acoustic waves (vibrating dipole) radiating a acoustic field zero along the axis A1 and antisymmetric with respect to the axis A1 (same absolute value, but opposite signs, that is to say in opposition of phase).
  • the second dipolar acoustic wave source has a second directivity pattern on the contact surface 104A or 104B, around the center of the piezoelectric disk 402, having a minimum value, zero in the example described, along the axis A1.
  • the directivity diagram of the source 408A, 408B has a shape in " ⁇ ", with a zero value in the direction of the axis A1.
  • the second directivity diagram, denoted V2 djr is equal to
  • V2 dir with an angle from I axis A1.
  • each acoustic wave source is designed to emit, that is to say radiate, acoustic waves into the glass plate 102 according to its respective directivity diagram, the two directivity patterns being concentric and different from each other. the other.
  • the control signals generate, by an inverse piezoelectric effect, acoustic waves in the glass plate 102, in particular antisymmetrical Lamb waves characterized by their two displacement components, in the plane of the plate and out of plane (perpendicular to the plane of the plate ).
  • the disturbance caused by a touch with the glass plate 102 essentially affects, by damping or blocking the contact surface, the out-of-plane displacement component (i.e., perpendicular to the glass plate 102).
  • the out-of-plane component of the acoustic field, denoted S 1 , emitted by the first acoustic wave source 406A, 406B and observed at a distance r from the center of the piezoelectric disk 402 and at an angle ⁇ , is similar to the signal control unit ⁇ (t) of the acoustic wave source 406A, 406B
  • a 10 designates sin (2a) .
  • a 10 sini 2n.fi - r the peak amplitude of the out-of-plane component S l , proportional to the peak amplitude of the control signal E l0 .
  • the out-of-plane displacement components S 1 and S 2 (i.e. perpendicular to the glass plate 102) of the acoustic fields both correspond to bending modes and are therefore sensitive to contact, for example to that of a finger on the glass plate 102.
  • the computing device 424 is designed to weight the two control signals ((t) and e 2 (t) and to vary this weighting over time.
  • the weighting is carried out as follows: ke ⁇ t) and
  • the two sources 406A, 406B and 408A, 408B are excited independently of each other, each of them generating a characteristic field of the geometry and orientation of the electrodes.
  • the inverse piezoelectric excitation of elastic waves is a linear and invariant process, so that the out-of-plane component of the total acoustic field generated by the first transmission device 304 is equal to the sum of the out-of-plane components of the two sources.
  • the first transmission device 304 thus generates acoustic waves whose spatial amplitude distribution at any frequency / varies as a function of k.
  • the total out-of-plane component S can be expressing according to a module and a phase, ie, in complex notation:
  • This out-of-plane component has an amplitude distribution A (M, k) at the frequency f, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other.
  • FIGS. 9 to 13 various forms of the directivity diagram, according to the preceding equations and if necessary obtained experimentally, of the first transmission device 304 according to different values of k are illustrated in FIGS. 9 to 13.
  • a PZ26 piezoelectric disk 30 mm in diameter and 0.5 mm in thickness was glued on a borosilicate plate of dimensions: 360 mm ⁇ 220 mm ⁇ 3.3 mm.
  • the velocity vector was measured on an 80 mm radius circle centered on the piezoelectric disk.
  • the touch surface system 100 further comprises the second transmission device 306.
  • the total acoustic field thus has a total amplitude distribution A (M, k) at the frequency /, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other.
  • the computing device 424 is designed to grow from zero to one in forty steps and to decrease the frequency / from one step to the next, from 100 kHz to 20 kHz. It is interesting to decrease the frequencies rather than the opposite, because the high frequency acoustic waves propagate faster than the acoustic waves of lower frequency. Thus, by decreasing the frequencies, it is avoided that the first acoustic waves emitted are caught by the following.
  • each step lasts for a whole number of periods of oscillation of the control signals ((t) and e 2 (t).
  • the first transmission device 304 emits an acoustic wave at the frequency f and with an amplitude distribution:
  • each amplitude spectrum of each acoustic wave i is non-zero for the single frequency f
  • the amplitude spectrum of each acoustic wave therefore has, at this frequency f t , different in the example described of an acoustic wave emitted to the other, an amplitude varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude A (M, k t ). Thanks to the variation of k i from one acoustic wave emitted to the other, the spatial distributions of amplitude AM, k i ) successive acoustic waves are different from each other.
  • these methods use reference contacts C (i, j) whose positions on the contact surface 104B of the glass plate 102 are known to the computing device 424.
  • These reference contacts C (i , j) are for example distributed on a grid along the axes A1 and A2, where the indices indicate their position in the grid.
  • these methods also use a neighborhood function V (c (i, j)) for determining the neighboring reference contacts of a given reference contact C (i, j).
  • V c (i, j)
  • the neighboring reference contacts are the eight contacts surrounding the reference contact considered on the grid ("first ring"), as shown in FIG. 1 5.
  • the training method 1600 firstly comprises a step 1602 in which the touch surface system 100 is placed in a quiet environment while the glass plate 102 is left without contact.
  • the computing device 424 supplies the control signals e t) and e 2 (t) as represented in FIG. 14 to the first transmission device 304, and this last emits acoustic waves in the glass plate 102.
  • the receiving device 308 receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and supplies the computing device 424 with a vacuum reception signal, denoted r (t). corresponding to the acoustic waves received.
  • the empty reception signal r (t) lasts during all the successive spatial distributions.
  • a reference contact C (i, j) is applied to the contact surface 104A of the glass plate 102, again in a quiet environment.
  • the computing device 424 supplies the control signals ⁇ (t) and e 2 (t) to the first transmission device 304.
  • the first transmission device 304 emits acoustic waves corresponding to the control signals ((t) and e 2 (t) in the glass plate 102, while the receiving device 308, at the During a step 1616, receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 the corresponding reception signal, called reference reception signal r ; j (t).
  • the computing device 424 calculates a distance, called the reference spectral amplitude distance DNR (i, j), between the empty amplitude and the reference amplitude.
  • the learning method 1600 needs to be performed only on one of the two contact surfaces 104A, 104B, since two contacts face each other on both sides of the contact plate.
  • glass 102 have the same effect on the acoustic waves propagating in the glass plate 102.
  • the Fourier transform of the reception signal is preferably performed on about 16000 points (or at least 4096 points or 1024 points).
  • a monitoring method 1700 using the touch-sensitive surface system 100 first includes initialization steps 1702 through 1712.
  • the touch surface system 100 is placed, without any contact being applied to it, in its environment of use, the latter may include a residual noise vibrating the glass plate 102 and producing and a spurious signal in the reception signal provided by the receiving device 306.
  • the residual noise may also come from the processing electronics, including quantization noise.
  • the computing device 424 supplies the control signals ⁇ (t) and e 2 (t) to the first transmitting device 304, and the transmitting device 304 emits the corresponding acoustic waves into the plate of glass 102.
  • the receiving device 308 receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 with a reception signal, called a reception signal with residual noise.
  • BR (t) a reception signal with residual noise.
  • the computing device 424 calculates a residual starting noise BRD from the residual noise spectral amplitude R BR (f) and the empty spectral amplitude R ⁇ f).
  • the computing device 424 initializes, to the value of the residual residual noise, a data BR representing the residual noise in progress, namely the operation: BR ⁇ - BRD. In addition, the computing device 424 initializes an iteration counter n to the value 1, ie the operation: n ⁇ - 1.
  • the monitoring method 1700 then comprises the loop of monitoring steps 1714 to 1750, the current iteration of the step loop being the iteration n.
  • the computing device 424 supplies the control signals e ⁇ t) and e 2 (t) to the first transmission device 304, and the transmission device 304 emits the corresponding acoustic waves into the plate of glass 102.
  • the receiving device 308 receives the successive acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 with a reception signal, called a reception signal in progress.
  • n (t) corresponding to the acoustic waves received.
  • the computing device 424 calculates a current spectral amplitude distance DNR n from the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and current R n ⁇ f).
  • the computing device 424 calculates a current perturbation PC n from the current spectral amplitude distance
  • the current perturbation PC n is the percentage of variation between the current spectral amplitude distance DNR n and the
  • the computing device 424 determines whether the current disturbance PC n has slightly derived with respect to the previous iteration, which indicates a variation of the residual noise, but not a contact because the latter would cause a large variation of the current disturbance PC n . This little drift
  • the computing device 424 updates the residual noise spectral amplitude R BR (f) with the value of the current spectral amplitude R n (f), ie the operation: R BR (f) R n (f).
  • step 1730 the computing device 424 increments n by one and the method returns to steps 1714 and 1716.
  • the computing device 424 determines whether the current disturbance PC n is high, for example greater than a predetermined threshold, which would indicate the occurrence of 'a contact. For example, a contact C is detected if:
  • the computing device 424 calculates the differences between the reference spectral amplitude distance DNR (i, j) and the current spectral amplitude distance DNR n .
  • these deviations are relative normalized deviations, for example expressed as percentages of the residual noise.
  • these differences are placed in an ENRD matrix n (i, j) where each element of the matrix corresponds to the deviation from the reference contact C (i, j):
  • the computing device 424 determines the reference contact C (i, j) closest to the detected contact C. This is the reference contact associated with the smallest element of the matrix ENRD n (i, j) (i.e., the element indicating the smallest deviation from the distance d current spectral amplitude DNR n ). This smallest element is noted
  • ES n ENRD (i n , j n ), with (i n , j n ) its position in the matrix ENRD n (i, j) and also in the grid of the reference contacts.
  • the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the position of the nearest reference contact C (i n , j n ), and the method 1700 then proceeds to step 1750.
  • the position of the detected contact C is refined.
  • the computing device 424 determines whether the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) by means of a proximity condition.
  • this determination is made by calculating a contrast ratio RC n between the smallest element ES n and the other elements of the matrix ENRD n (i, j).
  • the contrast ratio RC n is calculated by:
  • the computing device 424 determines whether the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) from the contrast ratio RC n .
  • the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) if the contrast ratio is greater than a predetermined value, for example if: RC n ⁇ 150.
  • the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the position of the reference contact C (i n , j n ) the closest. Process 1700 then proceeds to step 1750.
  • the computing device 424 determines the position of contact C from the positions of the nearest reference contact C (i n , j n ) and its neighboring reference contacts, according to the predetermined neighborhood function V (c (i n , j n )).
  • the computing device 424 calculates an equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix
  • M n (i, j) -, - r.
  • the computing device 424 calculates the barycentre of the reference contacts C (i, j), weighted by their corresponding equivalent weight, located in the neighborhood V (c (i n , j n )) around the nearest reference contact C (i n , j n ).
  • the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the centroid thus calculated.
  • step 1750 the computing device 424 increments n by one and the process returns to steps 1714 and 1716.
  • the control signals are generated with a period of 100 Hz and that the Fourier transforms are carried out continuously on an acquisition window of about 16000 points at a sampling frequency of 1 .6 MS / s (ie 100 Hz) with 12 bit signal quantization.
  • the grid pitch of the reference contacts is preferably less than or equal to the characteristic dimension of the finger.
  • the contact area of an index is about 1.3 cm 2 and the characteristic dimension of the touch is about 12 mm.
  • the pitch of the grid is preferably less than 1 cm, for example equal to 6 mm.
  • the learning reference contacts have a characteristic dimension similar to that of a finger.
  • these reference contacts overlap each other.
  • This makes it possible to have a reduced number of reference contacts while offering a high resolution, less than one millimeter, thanks to the calculation of the center of gravity.
  • This further reduces position recognition errors when the touch slips slowly and continuously from one reference contact to another.
  • the fact that there is partial recovery of the reference contacts thus ensures that a touch is more finely localized.
  • Reliability is also increased insofar as a touch is not detected with respect to a single reference contact, but relative to several reference contacts located in the same vicinity.
  • the overlap of two adjacent reference contacts must thus be sufficient so that the disturbances are fairly similar and the calculation of the center of gravity has a meaning.
  • the grid pitch must be sufficiently fine with respect to the characteristic dimension of the finger so that the random placement of the finger on the tactile zone always sufficiently covers a reference contact. This ensures that the contrast level threshold is always reached during a touch, especially when the touch occurs in the middle of two reference contacts.
  • the grid pitch must remain as large as possible so as not to unnecessarily increase the number of reference contacts, and therefore the duration of the learning.
  • the neighborhood area can be extended to a second or third reference contact ring.
  • the number of crowns is for example equal to the characteristic radius divided by the grid pitch. For a grid pitch of 3 mm, two crowns of reference contacts will for example be taken.
  • the position refined through the calculation of the center of gravity can then be recaled to a grid of higher resolution.
  • the position and the displacement of the finger are thus measured rather finely on this grid of higher resolution.
  • the reference contact grid may have a not 6 mm, while the high resolution grid may be that of a graphical display screen typically having a pitch of 0.3 mm.
  • the grid of the reference contacts is reduced, compared to the grid high resolution, at 97 x 55 or 5335 points, a reduction of almost a factor of 400 while maintaining a fine adjustment of the touch on the high resolution grid.
  • the method for refining the location of the detected contact can be further improved.
  • the method of Figure 17 has the disadvantage that the barycenter as calculated tends to be near the nearest reference contact, even when the detected contact is very "eccentric" of the nearest reference contact that is, almost half way with an adjacent reference contact.
  • the method 17 can be improved to overweight the reference contacts adjacent to the nearest reference contact. This makes it possible to off-center the location of the detected contact with respect to the nearest reference contact, and thus to correctly locate the contacts occurring halfway between two reference contacts. To amplify the effect, it is also possible to define the equivalent masses from the square, the cube or a higher power of the ENRD deviations n (i, j).
  • Another way to improve the localization to the mid-distance of two adjacent reference contacts is to determine the position of the contact (detected) from a nonlinear function of the sigmoid or tangent hyperbolic type of the center of gravity relative to at the position of the nearest reference contact.
  • a nonlinear function of the sigmoid or tangent hyperbolic type of the center of gravity relative to at the position of the nearest reference contact.
  • a second touch surface system 1800 comprises a rectangular glass plate 1 802 having a periphery 1804.
  • the touch surface system 1800 further comprises an acoustic wave emitting device 1806 disposed in a corner 1804 of the periphery where two edges 1808, 1810 of the plate 1 802 meet.
  • the transmitting device 1806 comprises two acoustic wave sources 1812, 1814.
  • the sources 1812, 1814 are elongate and extend respectively along the edges 1808, 1810.
  • the transmission device 1806 comprises a piezoelectric bracket 1 81 6 provided with two arms 1818, 1820, for example rectangular, perpendicular to each other and extending respectively along the two edges 1808.
  • the bracket 1816 has a lower face covered with a lower electrode 1817 and an upper face covered with three upper electrodes: two electrodes 1822, 1824 respectively extending on the two arms and an electrode 1826 extending in the center of the square, at the joint of the two arms. This latter electrode is connected to the lower electrode to form a ground return.
  • the acoustic wave sources comprise respectively the arms 81, 1820 provided with their electrodes.
  • the touch surface system 1800 further includes an acoustic wave receiving device 822.
  • the receiving device 17828 may be located anywhere on the plate 1802, but preferably away from the transmitter 1806. In the example described, the receiving device 1828 is situated in another corner 1830 of the plate 1802. This makes it possible to reduce the acoustic waves received directly by the reception device 1828 in order to favor those diffracted by a contact on the plate 1802.
  • the receiving device 1828 comprises a piezoelectric arm 1832, for example rectangular, have a bottom face covered with a lower electrode 1834 and an upper face covered with an upper electrode 1836.
  • the touch surface system 1800 further comprises a computing device 424 similar to that of the example of FIGS. 1 to 17.
  • the lower electrodes are thus all connected to the electrical ground, and therefore also to the central electrode 1826.
  • the control signals e t) and e 2 (t) are applied respectively between the center ground electrode 1826 and the central electrodes 1826. electrodes 1822, 1824 of the arms of the emitting device 1 806.
  • the control signals thus have a single "phase", that is to say a single potential different from the mass.
  • the reception signal r (t) is collected between the lower electrode 1834 and the upper electrode 1836 of the reception device 1828.
  • the upper electrodes 1822, 1824 are each split into two distinct sub-electrodes of equal areas, to which is applied the control signal e ⁇ t) respectively e 2 (t).
  • Each control signal then has two "phases", that is to say two different potentials of the mass respectively applied to the two sub-electrodes.
  • This form of tactile surface system is well suited to small graphic displays, for example seven to ten inches diagonally.
  • the emission device 1806 is controlled so as to emit acoustic waves of frequency between one and one hundred kilohertz.
  • the arms 1818, 1820 of the piezoelectric bracket 1816 have a length of several times the wavelength associated with the central frequency of the excitation spectrum of the acoustic waves emitted, for example from two to five times.
  • a contactless interface system 1900 according to a possible embodiment of the invention comprises a plate 1902 flat or slightly curved, for example glass, surrounded by air 1903.
  • the interface system 1900 further comprises a 1904 1906 acoustic wave emission device in the air along the plate 1902.
  • the transmission device 1904 comprises a resonator disc 1908, for example made of metal, having a periphery 1910 and a central portion 1912 tapering from the periphery to the center of the disc 1908, to a central opening.
  • the resonator disc 1908 further comprises a hollow central sleeve 1914 extending perpendicularly to the disc 1908 from the periphery of the central opening, through an opening in the plate 1902.
  • the periphery 1910 of the resonator disc 1902 has a face lower (directed towards the plate 1902) covered with a piezoelectric ring 1915, covered with electrodes in the same manner as the piezoelectric disk 402 of FIG. 4.
  • the piezoelectric ring has a lower face covered with a lower electrode and an upper face whose quads are covered respectively with four upper electrodes, two of which are visible in FIG.
  • the sleeve 1914 passes through the plate 1902 without touching it and opens out to rise from the plate 1902 by a height preferably of the order of the half wavelength of the acoustic waves propagating in the air, ie 7.5 mm at 23 kHz above the surface (or 3.5 mm at 45 kHz).
  • the sleeve 1914 is closed on the open side through the plate 1902.
  • the interface system 1900 furthermore comprises a device 1916 for receiving acoustic waves 1906 propagating in the air 1903 along the plate 1902.
  • the receiving device 1916 comprises a resonator disc 1918 similar to the disc 1908, with a piezoelectric ring 1919 covered with a lower electrode and four upper electrodes of the same size as that of the disc 1908, giving it at least the same resonance frequencies, except that It can detect more resonance frequencies by using only one of the signals obtained between one of the four upper electrodes and the ground.
  • the receive signal may also provide a differential signal from two quarters of oppositely opposed electrodes or two half-rings (by joining two quarters of adjacent electrodes) so that its receive spectrum always contains at least the same frequencies than that of the transmitter transmitter 1908.
  • This two-source electrical configuration by means of four electrodes coupled in pairs makes it possible, on the one hand, for the emitter device, to generate bending movements of the radiating emitter sleeve in the ambient air of the acoustic waves parallel to the plane of the plate and, on the other hand, for the receiving device, to capture these air waves in the same frequency band corresponding to a maximum sensitivity.
  • the interface system 1900 further comprises a computing device (not shown) similar to that of FIGS. 1 to 17, and connected to the electrodes of the transmitting and receiving devices 1904 and 1916 in the same way, so that the device of FIG.
  • the transmission receives the control signals e t) and e 2 (t), and the reception device provides the reception signal r (t).
  • FIG. 19 An example of sizing of the piezoelectric discs 1908 and 1918 is illustrated in FIG. 1908
  • the electrodes of the transmission device 1904 comprise four electrodes 2102A, 2102B, 2104A, 2104B respectively covering four quarters of the upper face of the piezoelectric ring 1915.
  • the pairs of two opposite electrodes 2102A, 2102B and 2104A, 2104B are intended to be connected to receive the control signals e ⁇ t) and e 2 (t) as in the example of FIGS. 1 to 17.
  • FIG. 21 the feasibility of vibrating the sleeve 1 914 from a signal The control system was tested by subjecting one of the two pairs of electrodes to a periodic signal of variable frequency and amplitude V Vc.
  • the resonator disc 1908 has a resonant frequency at 22950 Hz at which the vibration amplitude of the sleeve 914, measured with a vibrometer. laser, is six micrometers peak to peak.
  • the interface system 1900 operates as follows.
  • the computing device provides control signals e ⁇ t) and e 2 (t) to the transmitting device 1 904.
  • the resonator disc 1908 of the transmitting device 1904 vibrates.
  • the central portion 1912 amplifies the mechanical vibration so that sleeve 1914 tilts and vibrates, based on the amplitude weightings of control signals e t) and e 2 (t).
  • the sleeve 1914 forms an impedance matching zone that effectively transmits the mechanical waves in aerial acoustic waves 1 906 in the raz of the plate 1 802, according to a directivity diagram that is a function of the weights.
  • the aerial acoustic waves 1906 successively exhibit spatial distributions of amplitude in the air 1 903 at the surface of the plate 1 902, different from each other.
  • the computing device detects and locates the presence of a disturbance in the air on the surface of the plate 1902 created by an obstacle such as a finger from the reception signal r (t).
  • the disturbance begins to be detectable from a certain approach distance from the obstacle, adjustable from a few millimeters to a few centimeters of the plate 1902 as a function of the height of the part of the sleeve opening above the plate of 1902 glass.
  • a contactless and non-contacting interface system 2300 according to the invention is almost identical to the interface system 1900 of FIG. 19, so that the same references are used for the identical elements.
  • the transmission device 1904 of the interface system 2300 further comprises a peripheral rib 2302 extending on the inner face of the periphery of the piezoelectric disk, and bonded to the plate 1902 so that a part of the mechanical vibrations are transmitted 2304 as seismic acoustic waveforms in the plate 1902, in the same manner as occurred in the system of FIGS. 1 to 17, while another portion of the mechanical vibrations are transmitted in the air near the 1902 plate. as aerial acoustic waves 1906.
  • the receiving device 1916 is modified in the same way as the transmission device 1904.
  • the transmission device 1904 is designed so that the proportion of waves emitted in the two media is comparable.
  • the solid-solid coupling between the emission device and the plate 1902 being more effective than the solid-air transmission, the contact by the rib 2302 is sufficient.
  • any other type of contact could also be suitable.
  • the disturbance thus starts before there is contact because of the disturbance of the air waves.
  • the learning process is therefore modified to include two learnings: the one corresponding to a non-contact disturbance, that is to say only aerial waves, the other corresponding to a disturbance with contact, that is to say a simultaneous disruption of overhead acoustic waves and seismic acoustic waves.
  • the excitation spectrum for the seismic part can be broadband and distributed for example over forty frequencies between 20 kHz and 100 kHz as in the previous case, while the excitation and reception of the air waves will be at a single (for example 22 950 Hz) or two frequencies (for example 22 950 Hz and 65850 Hz) of resonance implementing a bending of the sleeve.
  • the ambient air can optionally be replaced by any other gas or even other fluid, in particular a liquid and the cage constitute a container so that a localized interaction can correspond either to a finger contact on the outer face of the container or the presence of a disturbance in the liquid consisting of a mechanical impedance break (passage of a small fish near the wall, appearance of an air bubble, etc.).
  • the resonator disk is disposed on the side of the plate where the disturbance is to be detected and the sleeve extends opposite the contact between the disk and the plate. In this way, the sleeve does not pass through the plate and it is not necessary to pierce it.
  • the sleeve extends on either side of the central zone tapering and allowing an impedance matching. The sleeve is then open on one side and closed on the other, or it is open on both sides. In this variant, it is possible to detect disturbances, with and without contact, on each face of the plate.
  • an arc of tube forming an "antenna ear" can be fixed to the surface of the plate, for example in a corner of the latter.
  • the tube arc is preferably concentric with the receiver sleeve and of the same height as the latter.
  • the thickness of the tube arc may for example be from a few tenths of millimeters to a few millimeters.
  • the tube arc has the effect of increasing the collecting surface receiving the waves diffracted by the presence of the finger or an object in the monitoring zone and reflect them towards the sleeve.
  • the tube arc for example covers an angular sector equal to 90 ° in the direction of the space where the aerial interactions occur.
  • the tube arc is for example machined in the same material as that used for the machining of the resonator disk.
  • the tube arc preferably extends in a circular manner, with an inner radius of the tube arc equal to that of the resonator disc.
  • the tube arc is made in a separate part, for example molded in a plastic which is then fixed on the plate on the side where the sleeve (or both sides of the plate if there are two sleeves), at a greater distance from the resonator disk.
  • the tube arc has a parabolic profile, its focus coinciding with the central axis of the sleeve. This profile is adapted to detecting disturbances remote from the receiving device.
  • the tube arc also allows the receiving device to pick up the received acoustic airwaves in the audible range and thus function as a microphone.
  • the receiver device therefore operates as a dual-media sensor for locating a disturbance with and without contact and for detecting sounds in a certain frequency band, for example in the audible frequency band allowing interaction by the voice.
  • a tube arc can also be arranged around the emission device, in order to increase the intensity of the acoustic field emitted by the emission device along the face of the plate to be monitored.
  • the waves are compression waves and acoustic energy, even limited to the ultrasound band, can alter at high power and in case of prolonged exposure the auditory perception.
  • the excitation must then be done by providing hearing protection for people and living beings by amplifying the received signal typically by a gain of 40 to 80 dB and limiting the excitation amplitude to a level compatible with the thresholds of security.
  • a vibration amplitude 1 ⁇ in the air at 23 kHz generates a dynamic pressure of 64 Pa, or about 130 dB acoustic equivalent (if our hearing threshold of 2.10 "5 Pa, remained valid at 23 kHz), the ultrasonic mechanical energy, even if not perceived by the ear receivers, must be limited, this being possible possibly by carrying out, in addition to the amplification of the signal received together with the limitation of the excitation signal, intermittent excitation, generating in the medium a lower average exposure value, typically less than 85 dB at 1 cm from the source, for a pressure reference of 2.10 "5 Pa.
  • the acoustic energy emitted in the fluid can, punctually in time, be greater than 85 dB, especially very close to the source, but remains on average over time and everywhere in the fluid medium, less than 85 dB either for the ultrasound domain but of course also po on the audible domain.
  • the detection of weak disturbances is facilitated if the gain is chosen so that the maximum amplitude peak-to-peak of the received vacuum (ie non-contact) signal reaches the full scale of the ADC ("Analog to Digital Converter") analogue digital converter used and if the signal-to-noise ratio is improved by performing, following the amplification, bandpass filtering corresponding to the excitation spectrum used (example 20kHz-100kHz).
  • ADC Analog to Digital Converter
  • any other cause of impedance breaking at the surface or inside of an object will cause a disturbance that the use of seismic acoustic waves emitted with spatial distributions of amplitude in the object at frequencies respective, different from each other, can detect as explained above.
  • These causes can be small defects of wear or fatigue in the materials, in particular cracks or splinters in elongated materials with constant section such as rails, tubes, rods, whose section must remain intact on lengths greater than the coverage area of the transducers, but also localized delamination occurring on surface materials such as blades, shells, plates.
  • an acoustic pulse in the form of a burst with frequency modulation with spatial distribution of amplitude varying over time, such as the emission devices which have just been described and whose radiation pattern varies over time. course of time, is issued in the middle where a disturbance is likely to occur.
  • These acoustic waves are emitted first during a training phase with typical disturbances to obtain reference reception signals, and then during a monitoring phase where the reception signal is compared to the reference reception signals.
  • the methods for detecting and locating a disturbance, in particular a contact, described above could be modified to detect multiple disturbances. Indeed, by virtue of the fact that the reception signal is normalized relative to the reference reception signals corresponding to single disturbances, it is possible to detect multiple disturbances by increasing the training set of the linear combinations of single disturbances.
  • the first curve shows the frequency amplitude of the relative normalized reception signal of a contact at a position A of the shell.
  • the second curve shows the frequency amplitude of the relative normalized reception signal of a contact at a position B of the shell.
  • the bottom curve shows the superposition, on the one hand, of the sum of the first two curves, and, on the other hand, of the curve obtained by direct learning by simultaneously exerting two contacts at the A and B positions. positioning of the contacts close, we note that the two curves are almost identical and therefore the sum disturbance is the sum of the individual disturbances.
  • the amplitudes of the control signals ei (t) and e 2 (t) are then constant in time and their frequencies are the same.
  • the parameter that changes is the phase shift ⁇ between the control signals, and therefore between the two dipolar sources.
  • a contactless and non-contacting interface system 2700 further adapted to produce a vibrotactile feedback in the glass plate, will be described.
  • the system 2700 has the same elements as the system of Fig. 19, with further a vibrating movable member 2702 inserted into the sleeve of the resonator disc 1910.
  • the movable member has a rod 2704 inserted into the sleeve and extending along the axis of the latter.
  • the movable piece further comprises a feeder 2706 attached to the rod eccentrically relative to the axis of the rod.
  • the flyweight is for example in the form of a half disc and is preferably located on the other side of the resonator disc as the sleeve.
  • a vibrotactile feedback can thus be generated, for example to validate an action or a choice of a user acting on the interface system, by providing control signals e ⁇ t) and e 2 (t) sinusoidal and in quadrature one of the other, at the resonance frequency of the resonator disk, for example at 22 950 Hz. Thanks to such control signals, the flyweight is rotated with a speed which depends directly on the amplitude of the vibration. ultrasound of the sleeve.
  • the moving part can rotate at a speed that can easily reach 100 to 200 revolutions per second, thus producing a strong vibration transmitted in the hull or plate.
  • it is sufficient to provide control signals in phase with each other and with a lower intensity.
  • the mobile vibrating part can advantageously be housed in the sleeve of the receiver device, but switched to transmitter mode at the moment when it is desired to apply the vibrotactile feedback, by supplying control signals in the same way as for the transmitting device.
  • the advantage of producing the vibrotactile feedback from the receiver device lies in the fact that the acoustic waves emitted by the emission device are thus not disturbed by the friction of the moving part against the inner wall of the sleeve.
  • the emission radiation pattern is thus stable.
  • the receiving device receives the air waves and the acoustic waves conveyed by the plate, the contact of the moving part against the inner walls of the sleeve (of the receiving device) does not disturb either very little or not. constant way that can easily be corrected by signal processing, the reception signal.
  • the different spatial distributions from one wave to another could be phase spatial distributions, instead of or in addition to spatial amplitude distributions.
  • the different types of control signals described above result in different phase spatial distributions from one wave to another.
  • the control signals might not be monochromatic, but instead have an extended spectrum.
  • acoustic waves emitted in a solid or in the air, according to the embodiment
  • the transmission device would be designed so that the spectra of the acoustic waves have, each at at least a certain frequency, respective spatial distributions of amplitude or of phase different from each other. For example, spatial distributions change for all frequencies, from one acoustic wave to another.

Abstract

The invention relates to a system comprising: means (304, 306) for emitting successive acoustic waves in a medium (102); means (308) for receiving successive acoustic waves following propagation in the medium (102), designed to supply a reception signal from the successive acoustic waves received; and means for detecting and locating the disturbance in the medium on the basis of the reception signal. At at least one particular frequency, the phase and/or amplitude spectrum of each acoustic wave has an amplitude, or phase respectively, varying in the medium according to a particular spatial distribution in terms of amplitude, or phase respectively, and the emission means (304, 306) are designed such that the spatial distributions in terms of amplitude, or phase respectively, of successive acoustic waves are different from one another.

Description

Système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, procédé et programme d'ordinateur correspondants  System for detecting and locating a perturbation of a medium, corresponding method and computer program
La présente invention concerne un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, un procédé et un programme d'ordinateur correspondants. The present invention relates to a system for detecting and locating a perturbation of a medium, a method and a corresponding computer program.
Il est connu de l'état de la technique différents systèmes de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant des moyens d'émission d'ondes acoustiques successives dans le milieu, des moyens de réception des ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu, conçus pour fournir un signal de réception à partir des ondes acoustiques successives reçues, et des moyens de détection et de localisation de la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception.  It is known from the state of the art different systems for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising means for emitting successive acoustic waves in the medium, means for receiving successive acoustic waves after their propagation in the medium, designed to provide a reception signal from the successive acoustic waves received, and means for detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal.
Le brevet US 6 741 237 B1 décrit un système utilisant la perturbation d'un temps de transit d'ondes acoustiques sismiques se propageant dans un objet entre un transducteur émetteur et au moins deux transducteurs récepteurs disposés autour de l'objet de façon à ce que la perturbation engendrée par le toucher engendre des fluctuations différentes des temps de transit depuis la zone de toucher vers les deux transducteurs récepteurs. Ce système est uniquement basé sur des différences de temps de transit et nécessite de disposer les transducteurs en des endroits précis autour de l'objet pour maximiser les différentiels de temps de transit selon au moins deux directions distinctes, par exemple dans les coins pour une plaque rectangulaire.  US Pat. No. 6,741,237 B1 describes a system using the disturbance of a transit time of seismic acoustic waves propagating in an object between an emitting transducer and at least two receiving transducers arranged around the object so that the disturbance caused by the touch generates different fluctuations in the transit time from the touch zone to the two receiving transducers. This system is based solely on transit time differences and requires the transducers to be placed in precise locations around the object to maximize the transit time differentials in at least two distinct directions, for example in the corners for a plate rectangular.
Le brevet FR 07 03651 décrit un système utilisant la reconnaissance de signature d'absorption relative d'une onde acoustique sismique, sur un ensemble de figures de résonance de l'objet interface. L'amortissement et le déphasage relatifs pour chaque fréquence induits par un toucher constituent une des composantes d'un vecteur amortissement relatif construit sur un nombre prédéfini de figures de résonance. Néanmoins, ce système présente l'inconvénient de disposer les capteurs en des endroits de l'objet permettant de briser les axes de symétrie de l'objet de façon à obtenir une bonne fiabilité de localisation. En outre, les figures de résonances peuvent aisément être perturbées par les conditions de montage de l'interface dans son support et a fortiori si la plaque peut coulisser dans une glissière c'est-à-dire si les conditions aux limites ne sont pas fixes.  FR 07 03651 discloses a system using the relative absorption signature recognition of a seismic acoustic wave, on a set of resonant figures of the interface object. The relative damping and phase shift for each frequency induced by a touch is one of the components of a relative damping vector built on a predefined number of resonant figures. Nevertheless, this system has the disadvantage of having the sensors in places of the object to break the axis of symmetry of the object so as to obtain good location reliability. In addition, the resonant figures can easily be disturbed by the mounting conditions of the interface in its support and a fortiori if the plate can slide in a slideway that is to say if the boundary conditions are not fixed. .
Le brevet US 6 396 484 B1 décrit un système utilisant la mesure de temps de transit d'ondes acoustiques sismiques de surface, amorties par contact avec le doigt. Ce système est caractérisé par un chemin précis que doit parcourir une onde acoustique dans un intervalle de temps connu et à une fréquence fixe typiquement de quelques mégahertz. La position du toucher est corrélée à une atténuation du signal à un instant précis dépendant du chemin parcouru par l'onde imposé par des réflecteurs partiels disposés selon des directions perpendiculaires sur les bords d'une plaque rectangulaire. Ce système présente l'inconvénient de nécessiter de graver physiquement l'objet de façon à engendrer un réseau de réflecteurs partiels de l'onde de surface parcourant l'objet. Les chemins parcourus par l'onde sont donc fixes et connus. US Pat. No. 6,396,484 B1 describes a system using the transit time measurement of surface seismic acoustic waves, damped by contact with the finger. This system is characterized by a precise path that an acoustic wave must travel through a known time interval and at a fixed frequency typically of a few megahertz. The position of the touch is correlated with attenuation of the signal at a precise instant depending on the path traveled by the wave imposed by partial reflectors arranged in directions perpendicular to the edges of a rectangular plate. This system has the drawback of requiring the object to be physically etched so as to generate an array of partial reflectors of the surface wave traveling through the object. The paths traveled by the wave are therefore fixed and known.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.  It may thus be desirable to provide a system for detecting and locating a disturbance of a medium that makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints.
L'invention a donc pour objet un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant :  The subject of the invention is therefore a system for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
- des moyens d'émission d'ondes acoustiques successives dans le milieu, means for emitting successive acoustic waves in the medium,
- des moyens de réception des ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu, conçus pour fournir un signal de réception à partir des ondes acoustiques successives reçues, et means for receiving successive acoustic waves after their propagation in the medium, designed to provide a reception signal from the successive acoustic waves received, and
- des moyens de détection et de localisation de la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception,  means for detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal,
les moyens d'émission étant conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles. the transmitting means being designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, or a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
Grâce à la présente invention, la perturbation du milieu engendre une variation des ondes acoustiques successivement reçues par le dispositif de réception, et donc une variation du signal de réception. Or, cette variation dépend de la répartition spatiale d'amplitude ou de phase des ondes acoustiques. Comme les moyens d'émission émettent les ondes acoustiques présentant successivement des répartitions spatiales différentes, le système de l'invention permet d'obtenir, pour une même perturbation, plusieurs variations successives (une par répartition spatiale) dans le signal de réception. Chacune de ces variations constitue une caractéristique de la perturbation. En ayant suffisamment de caractéristiques, c'est-à-dire suffisamment de répartitions spatiales différentes, il est possible de détecter et de localiser cette perturbation. Thanks to the present invention, the disturbance of the medium causes a variation of acoustic waves successively received by the receiving device, and therefore a variation of the reception signal. However, this variation depends on the spatial distribution of amplitude or phase of the acoustic waves. Since the transmission means emit the acoustic waves having successively different spatial distributions, the system of the invention makes it possible to obtain, for the same disturbance, several successive variations (one by spatial distribution) in the reception signal. Each of these variations is a characteristic of the disturbance. Having enough features, that is to say enough different spatial distributions, it is possible to detect and locate this disturbance.
Ainsi, il n'est plus nécessaire de prévoir des guides d'ondes acoustiques, ni d'utiliser des calculs de temps de transit.  Thus, it is no longer necessary to provide acoustic waveguides or use transit time calculations.
De façon optionnelle, les moyens d'émission comportent :  Optionally, the transmission means comprise:
- un dispositif d'émission comprenant des première et seconde sources d'ondes acoustiques présentant respectivement des premier et second diagrammes de rayonnement, concentriques et différents l'un de l'autre, an emission device comprising first and second acoustic wave sources respectively having first and second radiation patterns, concentric and different from one another,
- des moyens de modification de la pondération relative des amplitudes des ondes acoustiques des première et seconde sources, les pondérations successives correspondant respectivement aux répartitions spatiales successives. means for modifying the relative weighting of the amplitudes of the acoustic waves of the first and second sources, the successive weightings respectively corresponding to the successive spatial distributions.
De façon optionnelle également, chaque diagramme de rayonnement présente un axe dans la direction duquel il est nul, les axes faisant un angle non nul entre eux.  Also optionally, each radiation pattern has an axis in the direction of which it is zero, the axes forming a non-zero angle between them.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- chaque source d'ondes acoustiques comporte deux éléments de transduction piézoélectrique,  each source of acoustic waves comprises two elements of piezoelectric transduction,
- les moyens d'émission comportent des moyens de polarisation des deux éléments de transduction piézoélectrique à respectivement deux potentiels opposés l'un de l'autre.  the transmission means comprise means for polarizing the two piezoelectric transduction elements with two potentials opposite each other.
De façon optionnelle également, le dispositif d'émission comporte un élément piézoélectrique couplé au milieu et quatre électrodes recouvrant un quart respectif d'une face de l'élément piézoélectrique, les deux éléments de transduction de la première source comportant respectivement deux électrodes opposées l'une à l'autre et les deux éléments de transduction de la seconde source comportant respectivement les deux autres électrodes opposées l'une à l'autre.  Also optionally, the transmission device comprises a piezoelectric element coupled to the medium and four electrodes covering a respective quarter of a face of the piezoelectric element, the two transduction elements of the first source respectively comprising two opposite electrodes. to one another and the two transducing elements of the second source respectively comprising the two other electrodes opposite to each other.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- le milieu comporte une plaque présentant une surface de contact,  the medium comprises a plate having a contact surface,
- les ondes acoustiques sont des ondes acoustiques sismiques se propageant dans la plaque,  the acoustic waves are seismic acoustic waves propagating in the plate,
- la perturbation est un contact sur la surface de contact.  the disturbance is a contact on the contact surface.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- le milieu comporte un fluide à la surface d'une plaque, - les ondes acoustiques sont des ondes acoustiques de compression se propageant dans le fluide à la surface de la plaque, the medium comprises a fluid on the surface of a plate, the acoustic waves are acoustic waves of compression propagating in the fluid on the surface of the plate,
- la perturbation est la présence d'une rupture d'impédance à la surface de la plaque, par exemple causée par la présence d'un obstacle.  the disturbance is the presence of an impedance break at the surface of the plate, for example caused by the presence of an obstacle.
De façon optionnelle également, l'élément piézoélectrique comporte un manchon conçu pour émettre les ondes acoustiques de compression.  Optionally also, the piezoelectric element comprises a sleeve designed to emit acoustic compression waves.
L'invention a également pour objet un procédé de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant :  The invention also relates to a method for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
- fournir des signaux de commande à un dispositif d'émission d'ondes acoustiques, afin que ce dispositif d'émission émette des ondes acoustiques successives dans le milieu,  providing control signals to an acoustic wave emission device, so that said emission device emits successive acoustic waves in the medium,
- recevoir un signal de réception de la part d'un dispositif de réception d'ondes acoustiques recevant les ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu,  receiving a reception signal from an acoustic wave receiving device receiving the successive acoustic waves after their propagation in the medium,
- détecter et localiser la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception,  detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal,
caractérisé en ce que : characterized in that
- les signaux de commande sont conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles.  the control signals are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
De façon optionnelle,  Optionally,
- les signaux de commande sont fournis par intermittence de façon à ce que la puissance d'exposition moyenne, même dans le domaine ultrasonore, reste inférieure à 85dB, avec une référence de 2.10-5 Pa, dans l'air à un centimètre du dispositif d'émission d'ondes acoustiques,  the control signals are intermittently supplied so that the average exposure power, even in the ultrasound range, remains below 85 dB, with a reference of 2.10-5 Pa, in the air at one centimeter from the device acoustic wave emission,
- les signaux de commandes présentent une certaine bande fréquentielle d'excitation,  the control signals have a certain frequency band of excitation,
et le procédé comporte en outre, avant de détecter et localiser la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception : and the method further comprises, before detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal:
- amplifier le signal de réception et le convertir au moyen d'un convertisseur analogique-numérique, l'amplification étant configurée de façon à ce que l'amplitude du signal reçu en l'absence de perturbation atteigne la pleine échelle de quantification du convertisseur analogique-numérique,amplifying the reception signal and converting it by means of an analog-digital converter, the amplification being configured so that the amplitude of the signal received in the absence of disturbance reaches the full quantization scale of the analog-digital converter,
- réaliser un filtrage passe-bande du signal de réception, sur une bande de fréquences correspondant à la bande fréquentielle d'excitation.- Perform a band-pass filtering of the reception signal, on a frequency band corresponding to the excitation frequency band.
Enfin, l'invention a également pour objet un programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Finally, the invention also relates to a computer program downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, characterized in that it comprises instructions for the performing the steps of a method for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention, when said program is executed on a computer.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :  The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue en trois dimensions d'un premier système de surface tactile mettant en œuvre l'invention,  FIG. 1 is a three-dimensional view of a first tactile surface system embodying the invention,
- la figure 2 est une vue en coupe du système de surface tactile de la figure 1 ,  FIG. 2 is a sectional view of the tactile surface system of FIG. 1;
- la figure 3 est une vue de face d'une plaque de verre du système de la figure 1 ,  FIG. 3 is a front view of a glass plate of the system of FIG. 1,
- la figure 4 est un schéma représentant des dispositifs d'émission et de réception d'ondes acoustiques et un dispositif informatique du système de surface tactile de la figure 1 ,  FIG. 4 is a diagram showing acoustic wave transmission and reception devices and a computing device of the tactile surface system of FIG. 1,
- la figure 5 est une vue de dessus du dispositif d'émission de la figure 4, sur laquelle une première source d'ondes acoustiques est indiquée, FIG. 5 is a view from above of the transmission device of FIG. 4, on which a first source of acoustic waves is indicated,
- la figure 6 est un diagramme de directivité de la première source d'ondes acoustiques de la figure 5, FIG. 6 is a directivity diagram of the first acoustic wave source of FIG. 5,
- la figure 7 est une vue de dessus du dispositif d'émission de la figure 4, sur laquelle une seconde source d'ondes acoustiques est indiquée, FIG. 7 is a view from above of the transmission device of FIG. 4, on which a second source of acoustic waves is indicated,
- la figure 8 est un diagramme de directivité de la seconde source d'ondes acoustiques de la figure 7, FIG. 8 is a directivity diagram of the second acoustic wave source of FIG. 7,
- les figures 9 à 13 sont des diagrammes de directivité théoriques et expérimentaux du dispositif d'émission de la figure 4 suivant différentes contributions relatives des deux sources, - la figure 14 est un graphe illustrant deux signaux de commande fournis par le dispositif informatique respectivement aux deux sources du dispositif d'émission de la figure 4, FIGS. 9 to 13 are theoretical and experimental directivity diagrams of the transmission device of FIG. 4 according to different relative contributions of the two sources, FIG. 14 is a graph illustrating two control signals provided by the computing device respectively to the two sources of the transmission device of FIG. 4;
- la figure 15 est une vue de face de la plaque de verre de la figure 3, sur laquelle des contacts de référence sont indiqués,  FIG. 15 is a front view of the glass plate of FIG. 3, on which reference contacts are indicated,
- la figure 16 est un schéma blocs d'un procédé d'apprentissage,  FIG. 16 is a block diagram of a learning method,
- la figure 17 est un schéma blocs d'un procédé de surveillance,  FIG. 17 is a block diagram of a monitoring method,
- la figure 18 est une vue en trois dimensions d'un second système de surface tactile mettant en œuvre l'invention,  FIG. 18 is a three-dimensional view of a second tactile surface system embodying the invention,
- la figure 19 est une vue en coupe d'un système d'interface sans contact mettant en œuvre l'invention,  FIG. 19 is a sectional view of a contactless interface system embodying the invention,
- la figure 20 une vue en coupe d'un disque résonateur du système de la figure 19,  FIG. 20 is a sectional view of a resonator disk of the system of FIG. 19,
- la figure 21 est une vue de dessus du disque résonateur de la figure 20, FIG. 21 is a view from above of the resonator disc of FIG. 20,
- la figure 22 est une courbe montrant l'amplitude de vibration d'un manchon perpendiculairement à son axe de symétrie, lorsque le disque résonateur des figures 20 et 21 est sollicité, FIG. 22 is a curve showing the amplitude of vibration of a sleeve perpendicular to its axis of symmetry, when the resonator disk of FIGS. 20 and 21 is biased,
- la figure 23 est une vue en coupe d'un système d'interface avec et sans contact mettant en œuvre l'invention,  FIG. 23 is a sectional view of an interface system with and without contact embodying the invention,
- la figure 24 est un ensemble de trois courbes montrant le principe d'une détection de plusieurs perturbations simultanées,  FIG. 24 is a set of three curves showing the principle of a detection of several simultaneous disturbances,
- les figures 25 et 26 représentent des diagrammes de directivité du dispositif d'émission de la figure 4 suivant différents déphasages entre les deux sources, et  FIGS. 25 and 26 show directivity diagrams of the transmission device of FIG. 4 according to different phase shifts between the two sources, and
- la figure 27 représente une vue en coupe d'un perfectionnement du système d'interface de la figure 23.  FIG. 27 represents a sectional view of an improvement of the interface system of FIG. 23.
En référence à la figure 1 , un système de surface tactile 100 selon un exemple de réalisation de l'invention comporte tout d'abord une plaque de verre 102 présentant deux faces opposées 104A, 104B.  Referring to Figure 1, a touch surface system 100 according to an exemplary embodiment of the invention comprises first a glass plate 102 having two opposite faces 104A, 104B.
La plaque de verre 102 peut avoir des dimensions allant jusqu'à 1 ,8 mètre de haut, 0,7 mètre de largeur et 8 millimètres d'épaisseur. Elle peut être en verre monolithique, trempé ou feuilleté, par exemple de type 442, c'est-à-dire quatre millimètres de verre, deux millimètres de couche intercalaire de PVB (PolyVinyle de Butyral) et à nouveau quatre millimètres de verre. Le système de surface tactile 100 comporte en outre un socle 106 pour maintenir la plaque de verre 102 en position verticale. La plaque de verre 102 est insérée dans le socle 106 par un bord inférieur, tandis que ses trois autres bords peuvent rester nus. The glass plate 102 may have dimensions up to 1.8 meters high, 0.7 meters wide and 8 millimeters thick. It may be monolithic, tempered or laminated glass, for example type 442, that is to say four millimeters of glass, two millimeters of interlayer PVB (polyvinyl butyral) and again four millimeters of glass. The touch surface system 100 further includes a pedestal 106 for holding the glass plate 102 in a vertical position. The glass plate 102 is inserted in the base 106 by a lower edge, while its other three edges can remain bare.
En référence à la figure 2, le socle 106 définit une fente 202 dans laquelle une partie inférieure 204 de la plaque de verre 102 est introduite et maintenue par un dormant 206, des cales 208 et une parclose 210. Un joint à bourrer 212 assure l'étanchéité au niveau de l'ouverture de la fente 202.  Referring to Figure 2, the base 106 defines a slot 202 in which a lower portion 204 of the glass plate 102 is introduced and maintained by a frame 206, wedges 208 and a bead 210. A seal to stuff 212 ensures sealing at the opening of the slot 202.
En référence à la figure 3, le système de surface tactile 100 comporte en outre deux dispositifs d'émission 304, 306 d'ondes acoustiques sismiques dans la plaque 102 et un dispositif de réception 308 des ondes acoustiques sismiques, les trois dispositifs étant fixés, par exemple par collage, dans la partie intérieure 204 de la plaque de verre 102.  With reference to FIG. 3, the touch surface system 100 further comprises two emission devices 304, 306 of seismic acoustic waves in the plate 102 and a reception device 308 of the seismic acoustic waves, the three devices being fixed, for example by gluing, in the inner part 204 of the glass plate 102.
De préférence, les trois dispositifs 304, 306, 308 sont alignés le long du bord inférieur de la plaque de verre 102.  Preferably, the three devices 304, 306, 308 are aligned along the lower edge of the glass plate 102.
En outre, afin de lever toute ambiguïté de localisation de contact, le dispositif de réception 308 est de préférence situé entre les deux dispositifs d'émission 304, 306. Cependant, il est également possible de disposer les deux dispositifs d'émission 304, 306 du même côté du dispositif de réception 308.  In addition, in order to eliminate any ambiguity of contact location, the reception device 308 is preferably located between the two transmission devices 304, 306. However, it is also possible to arrange the two transmission devices 304, 306. on the same side of the receiving device 308.
En outre, les dispositifs d'émission 304, 306 sont de préférence disposés aux extrémités du bord inférieur de la plaque de verre 102.  In addition, the emission devices 304, 306 are preferably arranged at the ends of the lower edge of the glass plate 102.
Deux encoches 310, 312 sont ménagées dans ce bord inférieur, les encoches s'étendant entre le dispositif de réception 308 et respectivement chaque dispositif d'émission 304, 306, afin de limiter le couplage direct entre chaque dispositif d'émission 304, 306 et le dispositif de réception 308. De préférence, les encoches 310, 312 ne s'étendent pas au-delà des dispositifs d'émission 304, 306 et de réception 308.  Two notches 310, 312 are formed in this lower edge, the notches extending between the receiving device 308 and respectively each transmission device 304, 306, in order to limit the direct coupling between each transmission device 304, 306 and the receiving device 308. Preferably, the notches 310, 312 do not extend beyond the transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308.
Les dispositifs d'émission 304, 306 et de réception 308 sont fixés indifféremment d'un côté ou de l'autre de la plaque de verre 102.  The transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308 are attached indifferently to one side or the other of the glass plate 102.
De préférence, les ondes acoustiques émises et reçues sont des ondes de flexion présentant une longueur d'onde grande devant l'épaisseur de la plaque de verre 102. Ce sont des ondes de volume. L'énergie du champ acoustique de ces ondes est distribuée sur toute l'épaisseur de la plaque de verre 102.  Preferably, the acoustic waves emitted and received are bending waves having a long wavelength in front of the thickness of the glass plate 102. These are volume waves. The energy of the acoustic field of these waves is distributed over the entire thickness of the glass plate 102.
Si la plaque de verre 102 est homogène et isotrope, le système 100 est conçu de préférence pour détecter des contacts sur les deux surfaces de contact 104A, 1 04B, indépendamment de la surface de contact 1 04A ou 1 04B où sont fixés les dispositifs d'émission 304, 306 et de réception 308. If the glass plate 102 is homogeneous and isotropic, the system 100 is preferably designed to detect contacts on the two contact surfaces 104A, 1 04B, independently of the contact surface 1 04A or 1 04B where are fixed the emission devices 304, 306 and 308 receiving devices.
En référence à la figure 4, le premier dispositif d'émission 304 comporte un disque piézoélectrique 402 (c'est-à-dire en matériau piézoélectrique) présentant une face inférieure recouverte d'une électrode inférieure 404 par laquelle le premier dispositif d'émission 304 est plaqué contre la plaque de verre 1 02. Le disque piézoélectrique 402 présente en outre une face supérieure recouverte de quatre électrodes supérieures 406A, 406B et 408A, 408B, recouvrant chacune un quart respectif de la face supérieure. Dans l'exemple décrit, le disque piézoélectrique 402 est polarisé uniformément sur toute sa surface.  With reference to FIG. 4, the first transmission device 304 comprises a piezoelectric disk 402 (that is to say in piezoelectric material) having a lower face covered with a lower electrode 404 by which the first transmission device 304 is pressed against the glass plate 1 02. The piezoelectric disk 402 further has an upper face covered with four upper electrodes 406A, 406B and 408A, 408B, each covering a respective quarter of the upper face. In the example described, the piezoelectric disk 402 is polarized uniformly over its entire surface.
Le second dispositif d'émission 306 est identique au premier dispositif d'émission et comporte de la même manière un disque piézoélectrique 410 muni de quatre électrodes supérieures 41 2A, 412B et 414A, 414B sur sa face supérieure et d'une électrode inférieure 41 6 sur sa face inférieure.  The second transmitting device 306 is identical to the first transmitting device and likewise comprises a piezoelectric disk 410 provided with four upper electrodes 41 2A, 412B and 414A, 414B on its upper face and a lower electrode 41. on its underside.
Le dispositif de réception 308 comporte un disque piézoélectrique 41 8 présentant une face inférieure recouverte d'une électrode inférieure 420 plaquée contre la plaque de verre 1 02. Il comporte en outre une face supérieure recouverte d'une électrode supérieure 422.  The receiving device 308 comprises a piezoelectric disk 41 8 having a lower face covered with a lower electrode 420 pressed against the glass plate 1 02. It further comprises an upper face covered with an upper electrode 422.
Le système de surface tactile 1 00 comporte en outre un dispositif informatique 424 connecté aux électrodes des dispositifs d'émission 304, 306 et de réception 308.  The touch surface system 1 00 further comprises a computing device 424 connected to the electrodes of the transmitting devices 304, 306 and receiving devices 308.
Plus précisément, les électrodes inférieures 404, 416, 420 des deux dispositifs d'émission 304, 306 et du dispositif de réception 308 sont connectées à une masse électrique du dispositif informatique 424. En outre, le dispositif informatique 424 est conçu pour fournir les signaux de commandes suivants au premier dispositif d'émission : ^ (t) entre les deux électrodes opposées 406A, 406B, et e2(t) entre les deux autres électrodes opposées 408A, 408B. Dans l'exemple décrit, les deux électrodes opposées sont polarisées entre respectivement deux e (t) e (t) More specifically, the lower electrodes 404, 416, 420 of the two transmitting devices 304, 306 and the receiving device 308 are connected to an electrical ground of the computing device 424. In addition, the computing device 424 is designed to provide the signals. subsequent commands to the first transmitting device: (t) between the two opposite electrodes 406A, 406B, and e 2 (t) between the two other opposite electrodes 408A, 408B. In the example described, the two opposite electrodes are polarized respectively between two e (t) e (t)
potentiels opposés l'un de l'autre : et + ~^ ' et 'es c'eux autres électrodes e (t) opposées entre respectivement deux potentiels opposés l'un de l'autre : et , e2 (t) L'électrode supérieure 422 du dispositif de réception 308 est connectée au dispositif informatique 424 pour lui fournir un signal de réception r(t) , à partir des ondes acoustiques reçues par le dispositif de réception 308. potentials opposed to each other: and + ~ ^ ' and ' es it ' them other electrodes e (t) opposed between respectively two potentials opposite one another: and , e 2 (t) The upper electrode 422 of the receiving device 308 is connected to the computing device 424 to provide it with a reception signal r (t), from the acoustic waves received by the reception device 308.
Le dispositif informatique 424 est également conçu pour fournir des signaux de commandes au second dispositif d'émission 306, de la même manière que pour le premier dispositif d'émission 304, de sorte qu'ils ne seront pas détaillés dans la suite.  The computing device 424 is also designed to provide control signals to the second transmitting device 306, in the same manner as for the first transmitting device 304, so that they will not be detailed hereinafter.
Le dispositif informatique 424 est conçu pour détecter et localiser un contact sur l'une des surfaces de contact 104A, 104B à partir du signal de réception r(t) correspondant aux ondes acoustiques sismiques reçues, c'est-à-dire aux ondes acoustiques sismiques émises par les premier et second dispositifs d'émission 304, 306 et qui se sont propagées dans la plaque de verre 102.  The computing device 424 is designed to detect and locate a contact on one of the contact surfaces 104A, 104B from the reception signal r (t) corresponding to the received seismic acoustic waves, that is to say to the acoustic waves seismic emitted by the first and second emission devices 304, 306 and propagated in the glass plate 102.
A cet effet, le dispositif informatique 424 est conçu pour mettre en œuvre les actions qui seront détaillées en référence aux figures 16 et 17.  For this purpose, the computing device 424 is designed to implement the actions which will be detailed with reference to FIGS. 16 and 17.
Par exemple, le dispositif informatique 424 comprend une unité de traitement (non représentée) pour l'exécution d'instructions d'un programme d'ordinateur (non représenté) pour mettre en œuvre ces actions.  For example, the computing device 424 includes a processing unit (not shown) for executing instructions of a computer program (not shown) to implement these actions.
En variante, le dispositif informatique 424 pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits électroniques (sans programme d'ordinateur) pour la réalisation des mêmes actions.  As a variant, the computing device 424 could be replaced by an electronic device consisting solely of electronic circuits (without a computer program) for carrying out the same actions.
Les notions de diagramme de rayonnement et de directivité seront utilisées par la suite.  The notions of radiation pattern and directivity will be used later.
Un diagramme de rayonnement d'une source d'ondes acoustiques correspond au module d'amplitude des ondes acoustiques en chaque point d'une sphère prédéterminée centrée sur la source, divisée par le module d'amplitude maximal le long de la sphère. Ainsi, les valeurs du diagramme de directivité sont comprises entre zéro et un.  A radiation pattern of an acoustic wave source corresponds to the amplitude modulus of the acoustic waves at each point of a predetermined sphere centered on the source, divided by the maximum amplitude modulus along the sphere. Thus, the values of the directivity diagram are between zero and one.
Un diagramme de directivité correspond à l'intersection du diagramme de rayonnement avec un plan. Il caractéristique donc les variations de module d'amplitude sur un cercle du plan centré sur la source.  A directivity diagram corresponds to the intersection of the radiation pattern with a plane. It therefore characterizes the amplitude modulus variations on a circle of the plane centered on the source.
En référence à la figure 5, les deux électrodes opposées 406A, 406B sont alignées le long d'un axe A1 passant par le centre du disque piézoélectrique 402. Ces deux électrodes 406A, 406B forment une première source dipolaire d'ondes acoustiques (dipôle vibrant) rayonnant un champ acoustique minimal, par exemple nul, le long d'un axe A2 passant par le centre du disque piézoélectrique 402 et différent de l'axe A1 , le champ acoustique étant antisymétrique par rapport à cet axe A2 (même valeur absolue, mais signes opposés, c'est-à-dire opposition de phase). With reference to FIG. 5, the two opposite electrodes 406A, 406B are aligned along an axis A1 passing through the center of the piezoelectric disk 402. These two electrodes 406A, 406B form a first dipole source of acoustic waves (vibrating dipole radiating a minimum acoustic field, for example zero, along an axis A2 passing through the center of the piezoelectric disk 402 and different from the axis A1, the acoustic field being antisymmetric with respect to this axis A2 (same absolute value, but opposite signs, that is to say opposition of phase).
Ainsi, en référence à la figure 6, la première source dipolaire d'ondes acoustiques présente un premier diagramme de directivité sur la surface de contact 104A ou 104B, autour du centre du disque piézoélectrique 402, avec une valeur minimale, nulle dans l'exemple décrit, le long de l'axe A2 passant par le centre du disque piézoélectrique 402.  Thus, with reference to FIG. 6, the first dipolar acoustic wave source has a first directivity pattern on the contact surface 104A or 104B, around the center of the piezoelectric disk 402, with a minimum value, zero in the example described, along the axis A2 passing through the center of the piezoelectric disk 402.
Dans l'exemple décrit, l'axe A2 est perpendiculaire à l'axe A1 . De préférence, les axes A1 et A2 sont orientés l'un perpendiculairement au bord inférieur de l'objet et l'autre parallèlement à ce même bord.  In the example described, the axis A2 is perpendicular to the axis A1. Preferably, the axes A1 and A2 are oriented one perpendicular to the lower edge of the object and the other parallel to the same edge.
Dans l'exemple décrit, le diagramme de directivité de la source 406A, 406B présente une forme en « 8 », et une valeur nulle dans la direction de l'axe A2. Par exemple le premier diagramme de directivité, noté Vldir , est égal à In the example described, the directivity diagram of the source 406A, 406B has an "8" shape, and a zero value in the direction of the A2 axis. For example the first directivity diagram, noted Vl dir , is equal to
Vldir = avec a I angle depuis I axe A1 .Vl dir = with an angle from I axis A1.
En référence à la figure 7, de la même manière que les électrodes 406A, 406B, les deux électrodes opposées 408A, 408B sont alignées le long de l'axe A2 et forment une seconde source dipolaire d'ondes acoustiques (dipôle vibrant) rayonnant un champ acoustique nul le long de l'axe A1 et antisymétrique par rapport à l'axe A1 (même valeur absolue, mais signes opposées, c'est-à-dire en opposition de phase).  With reference to FIG. 7, in the same manner as the electrodes 406A, 406B, the two opposite electrodes 408A, 408B are aligned along the axis A2 and form a second dipolar source of acoustic waves (vibrating dipole) radiating a acoustic field zero along the axis A1 and antisymmetric with respect to the axis A1 (same absolute value, but opposite signs, that is to say in opposition of phase).
Ainsi, en référence à la figure 8, la seconde source dipolaire d'ondes acoustiques présente un second diagramme de directivité sur la surface de contact 104A ou 104B, autour du centre du disque piézoélectrique 402, présentant une valeur minimale, nulle dans l'exemple décrit, le long de l'axe A1 .  Thus, with reference to FIG. 8, the second dipolar acoustic wave source has a second directivity pattern on the contact surface 104A or 104B, around the center of the piezoelectric disk 402, having a minimum value, zero in the example described, along the axis A1.
Dans l'exemple décrit, le diagramme de directivité de la source 408A, 408B présente une forme en «∞ », avec une valeur nulle dans la direction de l'axe A1 . Par exemple, le second diagramme de directivité, noté V2djr , est égal à In the example described, the directivity diagram of the source 408A, 408B has a shape in "∞", with a zero value in the direction of the axis A1. For example, the second directivity diagram, denoted V2 djr , is equal to
V2dir = avec a I angle depuis I axe A1 . V2 dir = with an angle from I axis A1.
max V sin2 a + sin2 2a max V sin 2 a + sin 2 2a
a  at
Ainsi, chaque source d'ondes acoustiques est conçue pour émettre, c'est-à- dire rayonner, des ondes acoustiques dans la plaque de verre 102 selon son diagramme de directivité respectif, les deux diagrammes de directivité étant concentriques et différents l'un de l'autre. Les signaux de commande engendrent par effet piézoélectrique inverse des ondes acoustiques dans la plaque de verre 102, en particulier des ondes de Lamb antisymétriques caractérisées par leurs deux composantes de déplacement, dans le plan de la plaque et hors plan (perpendiculairement au plan de la plaque). La perturbation engendrée par un toucher avec la plaque de verre 102 affecte essentiellement, par amortissement ou blocage de la surface de contact, la composante de déplacement hors plan (c'est-à-dire perpendiculaire à la plaque de verre 102). Thus, each acoustic wave source is designed to emit, that is to say radiate, acoustic waves into the glass plate 102 according to its respective directivity diagram, the two directivity patterns being concentric and different from each other. the other. The control signals generate, by an inverse piezoelectric effect, acoustic waves in the glass plate 102, in particular antisymmetrical Lamb waves characterized by their two displacement components, in the plane of the plate and out of plane (perpendicular to the plane of the plate ). The disturbance caused by a touch with the glass plate 102 essentially affects, by damping or blocking the contact surface, the out-of-plane displacement component (i.e., perpendicular to the glass plate 102).
En coordonnées polaires, la composante hors plan du champ acoustique, notée Sl , émise par la première source d'ondes acoustiques 406A, 406B et observée à une distance r du centre du disque piézoélectrique 402 et pour un angle a , est similaire au signal de commande ^(t) de la source d'ondes acoustiques 406A, 406B In polar coordinates, the out-of-plane component of the acoustic field, denoted S 1 , emitted by the first acoustic wave source 406A, 406B and observed at a distance r from the center of the piezoelectric disk 402 and at an angle α, is similar to the signal control unit ^ (t) of the acoustic wave source 406A, 406B
2n  2n
avec en outre, d'une part, un délai de propagation— r , ou À désigne la longueur with, on the other hand, a propagation delay-r, or A denotes the length
À  AT
d'onde des ondes acoustiques, et, d'autre part une pondération correspondant au diagramme de directivité. Dans l'exemple décrit, le signal de commande ^ (t) est de forme sinusoïdale el(t) = El0 sm(2nft), de sorte que la composante hors plan Sl est également sinusoïdale et décrite par ses composantes en cordonnées acoustic waves, and on the other hand a weighting corresponding to the directivity diagram. In the example described, the control signal ^ (t) is sinusoidal e i (t) = E sm l0 (2nft), so that the out of plane component S t is also sinusoidal and described by its components coordinates
cartésiennes par rapports aux axes A1 et A2 : cos( ).Aw . sini 2 .fi -— r Cartesian with respect to axes A1 and A2: cos () .A w . sini 2 .fi - r
où Al0 désigne sin(2a).A10 sini 2n.fi -— r l'amplitude crête de la composante hors plan Sl , proportionnelle à l'amplitude crête du signal de commande El0 . where A 10 designates sin (2a) .A 10 sini 2n.fi - r the peak amplitude of the out-of-plane component S l , proportional to the peak amplitude of the control signal E l0 .
De la même manière, dans l'exemple décrit, le signal de commande e2(t) est de forme sinusoïdale e2 (t) = E20 sin(2nft) , de sorte que la composante hors plan du champ acoustique, notée S2 , due à la seconde source d'ondes acoustiques 408A, Similarly, in the example described, the control signal e 2 (t) is sinusoidal e 2 (t) = E 20 sin (2nft), so that the out of plane component of the acoustic field, denoted S 2 , due to the second acoustic wave source 408A,
408B, est également sinusoïdale et décrite par ses composantes <! l j- en cordonnées cartésiennes par rapports aux axes A1 et A2 : S2 (t, r, ) = où A L20 désigne 408B, is also sinusoidal and described by its components <! In Cartesian coordinates with respect to axes A1 and A2: S 2 (t, r,) = where A L 20 designates
l'amplitude crête de la composante hors plan S2 , proportionnelle à l'amplitude crête du signal de commande E20 . the peak amplitude of the out-of-plane component S 2 , proportional to the peak amplitude of the control signal E 20 .
Les composantes de déplacement hors plan Sl et S2 (c'est-à-dire perpendiculaires à la plaque de verre 102) des champs acoustiques correspondent toutes les deux à des modes de flexion et sont donc sensibles à un contact, par exemple à celui d'un doigt sur la plaque de verre 102. The out-of-plane displacement components S 1 and S 2 (i.e. perpendicular to the glass plate 102) of the acoustic fields both correspond to bending modes and are therefore sensitive to contact, for example to that of a finger on the glass plate 102.
Le dispositif informatique 424 est conçu pour pondérer les deux signaux de commande ^ (t) et e2(t) et pour faire varier cette pondération dans le temps. Dans l'exemple décrit, la pondération est réalisée de la manière suivante : k.e^t) etThe computing device 424 is designed to weight the two control signals ((t) and e 2 (t) and to vary this weighting over time. In the example described, the weighting is carried out as follows: ke ^ t) and
(l - k).e2 (t) avec k variant entre zéro et un. Cette variation de pondération entraîne une variation correspondante des amplitudes des champs acoustiques Sl et S2 :(l - k) .e 2 (t) with k varying between zero and one. This weighting variation causes a corresponding variation in the amplitudes of the acoustic fields S 1 and S 2 :
Al = k.A et A2 = (l - k).A0 , de sorte que : At l = kA and A 2 = (l - k) .A 0 , so that:
Les deux sources 406A, 406B et 408A, 408B sont excitées indépendamment l'une de l'autre, chacune d'entre elles engendrant un champ caractéristique de la géométrie et de l'orientation des électrodes.  The two sources 406A, 406B and 408A, 408B are excited independently of each other, each of them generating a characteristic field of the geometry and orientation of the electrodes.
L'excitation par effet piézoélectrique inverse d'ondes élastiques est un processus linéaire et invariant, de sorte que la composante hors plan du champ acoustique total généré par le premier dispositif d'émission 304 est égale à la somme des composantes hors plan des deux sources : S(t, r, ) = S1 (t, r, ) + S2 (t, r, ) = soit : r - φ r - φ The inverse piezoelectric excitation of elastic waves is a linear and invariant process, so that the out-of-plane component of the total acoustic field generated by the first transmission device 304 is equal to the sum of the out-of-plane components of the two sources. : S (t, r,) = S 1 (t, r,) + S 2 (t, r,) = either: r - φ r - φ
,  ,
Le premier dispositif d'émission 304 génère ainsi des ondes acoustiques dont la répartition spatiale d'amplitude à toute fréquence / varie en fonction de k . The first transmission device 304 thus generates acoustic waves whose spatial amplitude distribution at any frequency / varies as a function of k.
Pour illustrer cette variation, dans le cas où les deux sources d'ondes acoustiques sont commandées en phase avec un déphasage φ nul et de façon synchrone, c'est-à-dire à la même fréquence, la composante hors plan totale S peut s'exprimer selon un module et une phase, soit, en notation complexe :  To illustrate this variation, in the case where the two sources of acoustic waves are controlled in phase with a phase shift φ zero and synchronously, that is to say at the same frequency, the total out-of-plane component S can be expressing according to a module and a phase, ie, in complex notation:
S(t, r, a) = TJ (k. cos(ar).A10.(1 - k). sin(2a).A20 f + (k. sin(2a)A10.(1 - k). sin(a).A20 )2 .e ^ S (t, r, a) = T J (k cos (ar) .A 10. (1 - k). Sin (2a) .A 20 f + (k, sin (2a) A 10 . k) sin (a) .A 20 ) 2 .e ^
Ainsi, la composante hors plan du champ acoustique émis, à la fréquence / , par le premier dispositif d'émission 304 s'écrit de manière générale : S{t,M ,k) = A(M ,k).ûn{2n.f .t - (p(M )) , où M est un point sur la surface tactile 104A ayant comme coordonnées r,a . Cette composante hors plan présente une répartition d'amplitude A(M, k) à la fréquence / , qui varie en fonction de k . Cela signifie que pour deux valeurs différentes de k , les répartitions d'amplitude associées sont différentes et non proportionnelles l'une à l'autre. Thus, the out-of-plane component of the acoustic field emitted at the frequency / by the first transmission device 304 is written in a general manner: S {t, M, k) = A (M, k). .f .t - (p (M)), where M is a point on the touch surface 104A having the coordinates r, a. This out-of-plane component has an amplitude distribution A (M, k) at the frequency f, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other.
Dans le cas du premier dispositif d'émission, ces répartitions d'amplitude sont toutes angulaires puisque A(M, k) ne dépend en fait que de l'angle .  In the case of the first transmission device, these amplitude distributions are all angular since A (M, k) depends in fact only on the angle.
Pour illustrer cette variation de la répartition d'amplitude, différentes formes du diagramme de directivité, selon les équations précédentes et le cas échéant obtenues expérimentalement, du premier dispositif d'émission 304 suivant différentes valeurs de k sont illustrées sur les figures 9 à 13. Pour les résultats expérimentaux, il a été utilisé un disque piézoélectrique PZ26 de 30 mm de diamètre et de 0.5 mm d'épaisseur collé sur une plaque borosilicate de dimensions : 360 mm x 220 mm x 3.3 mm. Le vecteur vitesse a été mesuré sur un cercle de 80 mm de rayon centré sur le disque piézoélectrique. La fréquence du signal était de / = 40 400 Hz. Dans l'exemple décrit, le système de surface tactile 100 comporte en outre le second dispositif d'émission 306. De même que pour le premier dispositif d'émission 304, la composante hors plan du champ acoustique S'(t,M, k) à la fréquence / émis par le second dispositif d'émission 306 s'écrit de manière générale : S'(t,M ,k) = A'(M ,k).ùn (2π./ 1 - φ' (M )) . To illustrate this variation of the amplitude distribution, various forms of the directivity diagram, according to the preceding equations and if necessary obtained experimentally, of the first transmission device 304 according to different values of k are illustrated in FIGS. 9 to 13. For the experimental results, a PZ26 piezoelectric disk 30 mm in diameter and 0.5 mm in thickness was glued on a borosilicate plate of dimensions: 360 mm × 220 mm × 3.3 mm. The velocity vector was measured on an 80 mm radius circle centered on the piezoelectric disk. The frequency of the signal was / = 40 400 Hz. In the example described, the touch surface system 100 further comprises the second transmission device 306. As for the first transmission device 304, the out-of-plane component of the acoustic field S '(t, M, k ) at the frequency / emitted by the second transmitting device 306 is written in a general manner: S '(t, M, k) = A' (M, k) .nu (2π. / 1 - φ '(M )).
Ainsi, la composante hors plan du champ total, à la fréquence / , a la même forme : Stotd (t,M ,k) = Atotal (M - φίοία1 (Μ )) . Selon l'invention, le champ acoustique total présente donc une répartition d'amplitude Atotal (M, k) à la fréquence / , qui varie en fonction de k . Cela signifie que pour deux valeurs différentes de k , les répartitions d'amplitude associées sont différentes et non proportionnelles l'une à l'autre. Thus, the out-of-plane component of the total field, at frequency /, has the same form: S totd (t, M, k) = A total (M - φ ίοία1 (Μ)). According to the invention, the total acoustic field thus has a total amplitude distribution A (M, k) at the frequency /, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other.
Si les ondes acoustiques émises ne sont pas monochromatiques (c'est-à-dire à une seule fréquence) la théorie de Fourier ramène au cas monochromatique, en décomposant tout signal en une somme de signaux monochromatiques.  If the acoustic waves emitted are not monochromatic (that is to say at a single frequency) Fourier's theory returns to the monochromatic case, by decomposing any signal into a sum of monochromatic signals.
En référence à la figure 14, dans l'exemple décrit, le dispositif informatique 424 est conçu pour faire croître k de zéro à un sur quarante paliers et pour faire décroître la fréquence / d'un palier au suivant, depuis 100 kHz jusqu'à 20 kHz. Il est intéressant de faire décroître les fréquences plutôt que l'inverse, car les ondes acoustiques de fréquence élevée se propagent plus vite que les ondes acoustiques de fréquence moindre. Ainsi, en faisant décroître les fréquences, on évite que les premières ondes acoustiques émises ne soient rattrapées par les suivantes.  With reference to FIG. 14, in the example described, the computing device 424 is designed to grow from zero to one in forty steps and to decrease the frequency / from one step to the next, from 100 kHz to 20 kHz. It is interesting to decrease the frequencies rather than the opposite, because the high frequency acoustic waves propagate faster than the acoustic waves of lower frequency. Thus, by decreasing the frequencies, it is avoided that the first acoustic waves emitted are caught by the following.
Ainsi, le premier signal de commande vaut, pour le palier i ( i allant de un à quarante) : el(t) = ki.A0 sm(2qfit) , tandis que le second signal de commande vaut, pour ce même palier i : e2(t) = (1 - sin(2^t) , avec fcx = 0 , k40 = l et fl = 100 kHz, 40 = 20 kHz. Thus, the first control signal is, for the plateau i (i ranging from one to forty): e l (t) = k i .A 0 sm (2qf i t), while the second control signal is, for this same step i: e 2 (t) = (1 - sin (2 ^ t), with fc x = 0, k 40 = 1 and f l = 100 kHz, 40 = 20 kHz.
De préférence, chaque pallier dure pendant un nombre entier de périodes d'oscillation des signaux de commande ^(t) et e2(t) . Preferably, each step lasts for a whole number of periods of oscillation of the control signals ((t) and e 2 (t).
Ainsi, à chaque pallier, le premier dispositif d'émission 304 émet une onde acoustique à la fréquence f et avec une répartition d'amplitude :  Thus, at each step, the first transmission device 304 emits an acoustic wave at the frequency f and with an amplitude distribution:
A(M,kt ) = Ainsi, le spectre d'amplitude de chaque onde acoustique i est non nul pour la seule fréquence f Le spectre d'amplitude de chaque onde acoustique présente donc, à cette fréquence ft , différente dans l'exemple décrit d'une onde acoustique émise à l'autre, une amplitude, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude A(M , kt) . Grâce à la variation de ki d'une onde acoustique émise à l'autre, les répartitions spatiales d'amplitude A M , ki ) des ondes acoustiques successives sont différentes entre elles. A (M, k t ) = Thus, the amplitude spectrum of each acoustic wave i is non-zero for the single frequency f The amplitude spectrum of each acoustic wave therefore has, at this frequency f t , different in the example described of an acoustic wave emitted to the other, an amplitude varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude A (M, k t ). Thanks to the variation of k i from one acoustic wave emitted to the other, the spatial distributions of amplitude AM, k i ) successive acoustic waves are different from each other.
Des procédés d'apprentissage et de surveillance vont à présents être décrits, qui utilisent ces variations de répartitions spatiales.  Methods of learning and monitoring will now be described which utilize these variations of spatial distributions.
En référence à la figure 15, ces procédés utilisent des contacts de référence C(i, j) dont les positions sur la surface de contact 1 04B de la plaque de verre 102 sont connues du dispositif informatique 424. Ces contacts de référence C(i, j) sont par exemple répartis sur une grille selon les axes A1 et A2, où les indices indiquent leur position dans la grille.  With reference to FIG. 15, these methods use reference contacts C (i, j) whose positions on the contact surface 104B of the glass plate 102 are known to the computing device 424. These reference contacts C (i , j) are for example distributed on a grid along the axes A1 and A2, where the indices indicate their position in the grid.
Ces procédés utilisent en outre une fonction de voisinage V(c(i, j)) permettant de déterminer les contacts de référence voisins d'un contact de référence C(i, j) donné. Par exemple, dans le cas où les contacts de référence sont répartis sur une grille rectangulaire, les contacts de référence voisins sont les huit contacts entourant le contact de référence considéré sur la grille (« première couronne »), comme cela est illustré sur la figure 1 5.  These methods also use a neighborhood function V (c (i, j)) for determining the neighboring reference contacts of a given reference contact C (i, j). For example, in the case where the reference contacts are distributed on a rectangular grid, the neighboring reference contacts are the eight contacts surrounding the reference contact considered on the grid ("first ring"), as shown in FIG. 1 5.
Par ailleurs, dans ces procédés, seul le premier dispositif d'émission 304 sera considéré, étant donné que l'introduction de l'autre dispositif d'émission 306 ne change pas, comme expliqué plus haut, l'expression générale du champ acoustique total dans la plaque.  Moreover, in these methods, only the first transmission device 304 will be considered, since the introduction of the other transmission device 306 does not change, as explained above, the general expression of the total acoustic field in the plate.
En référence à la figure 1 6, le procédé d'apprentissage 1 600 comporte tout d'abord une étape 1602 au cours de laquelle le système de surface tactile 1 00 est placé dans un environnement silencieux tandis que la plaque de verre 102 est laissée sans contact.  With reference to FIG. 16, the training method 1600 firstly comprises a step 1602 in which the touch surface system 100 is placed in a quiet environment while the glass plate 102 is left without contact.
Dans ces conditions, au cours d'une étape 1 604, le dispositif informatique 424 fournit les signaux de commande e^t) et e2(t) tels que représentés sur la figure 14, au premier dispositif d'émission 304, et ce dernier émet des ondes acoustiques dans la plaque de verre 102. En même temps, au cours d'une étape 1606, le dispositif de réception 308 reçoit les ondes acoustiques après leur propagation dans la plaque de verre 102, et fournit au dispositif informatique 424 un signal de réception à vide, noté r(t) , correspondant aux ondes acoustiques reçues. Le signal de réception à vide r(t) dure pendant l'ensemble des répartitions spatiales successives. Under these conditions, during a step 1 604, the computing device 424 supplies the control signals e t) and e 2 (t) as represented in FIG. 14 to the first transmission device 304, and this last emits acoustic waves in the glass plate 102. At the same time, during a step 1606, the receiving device 308 receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and supplies the computing device 424 with a vacuum reception signal, denoted r (t). corresponding to the acoustic waves received. The empty reception signal r (t) lasts during all the successive spatial distributions.
Au cours d'une étape 1608, le dispositif informatique 424 calcule l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception à vide r(t) , appelée amplitude spectrale à vide R{f ) = . During a step 1608, the computing device 424 calculates the amplitude of the Fourier transform of the vacuum reception signal r (t), called the empty spectral amplitude R {f) = .
Au cours d'une étape 1610, un contact de référence C(i, j) est appliqué sur la surface de contact 104A de la plaque de verre 102, toujours dans un environnement silencieux.  During a step 1610, a reference contact C (i, j) is applied to the contact surface 104A of the glass plate 102, again in a quiet environment.
Au cours d'une étape 1612, avec le contact de référence C(i, j) appliqué, le dispositif informatique 424 fournit les signaux de commande ^ (t) et e2 (t) au premier dispositif d'émission 304. During a step 1612, with the reference contact C (i, j) applied, the computing device 424 supplies the control signals ^ (t) and e 2 (t) to the first transmission device 304.
Au cours d'une étape 1614, le premier dispositif d'émission 304 émet des ondes acoustiques correspondant aux signaux de commande ^ (t) et e2 (t) dans la plaque de verre 102, tandis que le dispositif de réception 308, au cours d'une étape 1616, reçoit les ondes acoustiques après leur propagation dans la plaque de verre 102, et fournit au dispositif informatique 424 le signal de réception correspondant, appelé signal de réception de référence r;j (t) . During a step 1614, the first transmission device 304 emits acoustic waves corresponding to the control signals ((t) and e 2 (t) in the glass plate 102, while the receiving device 308, at the During a step 1616, receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 the corresponding reception signal, called reference reception signal r ; j (t).
Au cours d'une étape 1618, le dispositif informatique calcule l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception de référence ru (t) , appelée amplitude spectrale de référence Ri (f ) = ■ During a step 1618, the computing device calculates the amplitude of the Fourier transform of the reference reception signal r u (t), called the reference spectral amplitude R i (f) = ■
Au cours d'une étape 1620, le dispositif informatique 424 calcule une distance, appelée distance d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j) , entre l'amplitude à vide et l'amplitude de référence. Par exemple, la distance d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j) est une distance normalisée relative, par exemple égale à la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales à vide R{f ) = Le procédé 1600 retourne alors à l'étape 1610, pour un autre contact de référence C(i, j) , jusqu'à ce que tous les contacts de référence soient balayés. During a step 1620, the computing device 424 calculates a distance, called the reference spectral amplitude distance DNR (i, j), between the empty amplitude and the reference amplitude. For example, the reference spectral amplitude distance DNR (i, j) is a relative normalized distance, for example equal to standard 1 of the percentage variation of the empty spectral amplitudes R {f) = Process 1600 then returns to step 1610 for another reference contact C (i, j) until all reference contacts are scanned.
Il pourra être observé que le procédé d'apprentissage 1600 n'a besoin d'être réalisé que sur une des deux surfaces de contact 104A, 104B, puisque deux contacts en vis-à-vis de part et d'autre de la plaque de verre 102 ont le même effet sur les ondes acoustiques se propageant dans la plaque de verre 102.  It can be observed that the learning method 1600 needs to be performed only on one of the two contact surfaces 104A, 104B, since two contacts face each other on both sides of the contact plate. glass 102 have the same effect on the acoustic waves propagating in the glass plate 102.
En outre, la transformée de Fourier du signal de réception est réalisée de préférence sur environ 16000 points (ou au moins 4096 points voire 1024 points).  In addition, the Fourier transform of the reception signal is preferably performed on about 16000 points (or at least 4096 points or 1024 points).
En référence à la figure 17, un procédé de surveillance 1700 utilisant le système de surface tactile 100 comporte tout d'abord des étapes 1702 à 1712 d'initialisation.  Referring to Fig. 17, a monitoring method 1700 using the touch-sensitive surface system 100 first includes initialization steps 1702 through 1712.
Au cours d'une étape 1702, le système de surface tactile 100 est placé, sans qu'un contact ne lui soit appliqué, dans son environnement d'utilisation, ce dernier pouvant comporter un bruit résiduel faisant vibrer la plaque de verre 102 et produisant ainsi un signal parasite dans le signal de réception fourni par le dispositif de réception 306. Le bruit résiduel peut également provenir de l'électronique de traitement, notamment du bruit de quantification.  During a step 1702, the touch surface system 100 is placed, without any contact being applied to it, in its environment of use, the latter may include a residual noise vibrating the glass plate 102 and producing and a spurious signal in the reception signal provided by the receiving device 306. The residual noise may also come from the processing electronics, including quantization noise.
Au cours d'une étape 1704, le dispositif informatique 424 fournit les signaux de commande ^ (t) et e2 (t) au premier dispositif d'émission 304, et le dispositif d'émission 304 émet les ondes acoustiques correspondantes dans la plaque de verre 102. During a step 1704, the computing device 424 supplies the control signals ^ (t) and e 2 (t) to the first transmitting device 304, and the transmitting device 304 emits the corresponding acoustic waves into the plate of glass 102.
En même temps, au cours d'une étape 1706, le dispositif de réception 308 reçoit les ondes acoustiques après leur propagation dans la plaque de verre 102, et fournit au dispositif informatique 424 un signal de réception, appelé signal de réception avec bruit résiduel rBR (t) , correspondant aux ondes acoustiques reçues. At the same time, during a step 1706, the receiving device 308 receives the acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 with a reception signal, called a reception signal with residual noise. BR (t), corresponding to the acoustic waves received.
Au cours d'une étape 1708, le dispositif informatique 424 calcule l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception avec bruit résiduel rBR (t) , appelée amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) = \ffi{rBR {tty . During a step 1708, the computing device 424 calculates the amplitude of the Fourier transform of the reception signal with residual noise r BR (t), called spectral amplitude with residual noise R BR (f) = \ ffi {r BR {tty.
Au cours d'une étape 1710, le dispositif informatique 424 calcule un bruit résiduel de départ BRD à partir de l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) et de l'amplitude spectrale à vide R{f ) . Par exemple le bruit résiduel de départ BRD est la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales avec bruit résiduel RBR {f ) et à vide R(f ) : BRD =∑ RBÀf ) During a step 1710, the computing device 424 calculates a residual starting noise BRD from the residual noise spectral amplitude R BR (f) and the empty spectral amplitude R {f). For example the residual noise starting BRD is the norm 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and empty R (f): BRD = Σ R B Àf)
R(f )  R (f)
Au cours d'une étape 1712, le dispositif informatique 424 initialise, à la valeur du bruit résiduel de départ, une données BR représentant le bruit résiduel en cours, soit l'opération : BR <— BRD . En outre, le dispositif informatique 424 initialise un compteur d'itération n à la valeur 1 , soit l'opération : n <- 1.  During a step 1712, the computing device 424 initializes, to the value of the residual residual noise, a data BR representing the residual noise in progress, namely the operation: BR <- BRD. In addition, the computing device 424 initializes an iteration counter n to the value 1, ie the operation: n <- 1.
Le procédé de surveillance 1700 comporte alors la boucle d'étapes 1714 à 1750 de surveillance, l'itération en cours de la boucle d'étapes étant l'itération n .  The monitoring method 1700 then comprises the loop of monitoring steps 1714 to 1750, the current iteration of the step loop being the iteration n.
Au cours d'une étape 1714, le dispositif informatique 424 fournit les signaux de commande e^t) et e2 (t) au premier dispositif d'émission 304, et le dispositif d'émission 304 émet les ondes acoustiques correspondantes dans la plaque de verre 102. During a step 1714, the computing device 424 supplies the control signals e ^ t) and e 2 (t) to the first transmission device 304, and the transmission device 304 emits the corresponding acoustic waves into the plate of glass 102.
En même temps, au cours d'une étape 1716, le dispositif de réception 308 reçoit les ondes acoustiques successives après leur propagation dans la plaque de verre 102, et fournit au dispositif informatique 424 un signal de réception, appelé signal de réception en cours rn (t) , correspondant aux ondes acoustiques reçues. At the same time, during a step 1716, the receiving device 308 receives the successive acoustic waves after their propagation in the glass plate 102, and provides the computing device 424 with a reception signal, called a reception signal in progress. n (t), corresponding to the acoustic waves received.
Au cours d'une étape 1718, le dispositif informatique 424 calcule l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception en cours rn (t) , appelée amplitude spectrale en cours Rn {f ) = \ffi{rn . During a step 1718, the computing device 424 calculates the amplitude of the Fourier transform of the current reception signal r n (t), called the current spectral amplitude R n {f) = \ ffi {r n .
Au cours d'une étape 1720, le dispositif informatique 424 calcule une distance d'amplitude spectrale en cours DNRn à partir des amplitudes spectrales avec bruit résiduel RBR {f ) et en cours Rn {f ) . Par exemple, la distance d'amplitude spectrale en cours DNRn est une distance normalisée relative, par exemple la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales avec bruit résiduel RBR {f ) et en cours Rn {f ) : DNRn =∑ RÀf ) During a step 1720, the computing device 424 calculates a current spectral amplitude distance DNR n from the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and current R n {f). For example, the current spectral amplitude distance DNR n is a relative normalized distance, for example the standard 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and current R n {f): DNR n = Σ RÀf)
f RBÀf ) f R B Àf)
Au cours d'une étape 1722, le dispositif informatique 424 calcule une perturbation courante PCn à partir de la distance d'amplitude spectrale en coursDuring a step 1722, the computing device 424 calculates a current perturbation PC n from the current spectral amplitude distance
DNRn et du bruit résiduel BR . Par exemple, la perturbation courante PCn est le pourcentage de variation entre la distance d'amplitude spectrale en cours DNRn et leDNR n and residual noise BR. For example, the current perturbation PC n is the percentage of variation between the current spectral amplitude distance DNR n and the
\ DNR. \ DNR.
bruit résiduel BR : PC„ = 1 xlOO . residual noise BR: PC "= 1 xlOO.
BR  BR
Au cours d'une étape 1724, le dispositif informatique 424 détermine si la perturbation courante PCn a légèrement dérivé par rapport à l'itération précédente, ce qui indique une variation du bruit résiduel, mais pas un contact car ce dernier entraînerait une grande variation de la perturbation courante PCn . Cette petite dérive During a step 1724, the computing device 424 determines whether the current disturbance PC n has slightly derived with respect to the previous iteration, which indicates a variation of the residual noise, but not a contact because the latter would cause a large variation of the current disturbance PC n . This little drift
PC,  PC
est par exemple déterminée si : xlOO < 15% . is for example determined if: x100 <15%.
Si une petite dérive de perturbation courante PCn est déterminée, les étapesIf a small drift of current perturbation PC n is determined, the steps
1726 à 1730 sont mises en œuvre. 1726 to 1730 are implemented.
Au cours de l'étape 1726, le dispositif informatique 424 met à jour l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) à la valeur de l'amplitude spectrale en cours Rn (f ) , soit l'opération : RBR (f ) ^ Rn (f ) . During step 1726, the computing device 424 updates the residual noise spectral amplitude R BR (f) with the value of the current spectral amplitude R n (f), ie the operation: R BR (f) R n (f).
Au cours de l'étape 1728, le dispositif informatique 424 calcule le nouveau bruit résiduel BR à partir de l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) mise à jour, soit : BR = ^ RBR(f ) During the step 1728, the computing device 424 calculates the new residual noise BR from the spectral amplitude with residual noise R BR (f) updated, that is: BR = ^ R BR (f)
/ R(f)  / R (f)
Au cours de l'étape 1730, le dispositif informatique 424 incrémente n d'une unité et le procédé retourne aux étapes 1714 et 1716.  In step 1730, the computing device 424 increments n by one and the method returns to steps 1714 and 1716.
Si aucune petite dérive de perturbation courante PCn n'est déterminée, au cours d'une étape 1732, le dispositif informatique 424 détermine si la perturbation courante PCn est élevée, par exemple supérieure à un seuil prédéterminé, ce qui indiquerait la survenue d'un contact. Par exemple, un contact C est détecté si :If no small current disturbance drift PC n is determined, during a step 1732, the computing device 424 determines whether the current disturbance PC n is high, for example greater than a predetermined threshold, which would indicate the occurrence of 'a contact. For example, a contact C is detected if:
PCn≥ 100% . PC n ≥ 100%.
Si un contact C est détecté, au cours d'une étape 1734, le dispositif informatique 424 calcule les écarts entre la distance d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j) et la distance d'amplitude spectrale en cours DNRn . Dans l'exemple décrit, ces écarts sont des écarts normalisés relatifs, par exemple exprimés en pourcentages du bruit résiduel. Toujours dans l'exemple décrit, ces écarts sont placés dans une matrice ENRDn (i, j) où chaque élément de la matrice correspond à l'écart par rapport au contact de référence C(i, j) : If a contact C is detected, during a step 1734, the computing device 424 calculates the differences between the reference spectral amplitude distance DNR (i, j) and the current spectral amplitude distance DNR n . In the example described, these deviations are relative normalized deviations, for example expressed as percentages of the residual noise. Still in the example described, these differences are placed in an ENRD matrix n (i, j) where each element of the matrix corresponds to the deviation from the reference contact C (i, j):
DNRn - DNR(i, j) DNR n - DNR (i, j)
ENRDn (i, j) = 1 xlOO . ENRD n (i, j) = 1 xlOO.
BR  BR
Au cours d'une étape 1736, le dispositif informatique 424 détermine le contact de référence C(i, j) le plus proche du contact détecté C . Il s'agit du contact de référence associé à l'élément de la matrice ENRDn (i, j) le plus petit (c'est-à-dire l'élément indiquant l'écart le plus faible par rapport à la distance d'amplitude spectrale en cours DNRn ). Cet élément le plus petit est notéDuring a step 1736, the computing device 424 determines the reference contact C (i, j) closest to the detected contact C. This is the reference contact associated with the smallest element of the matrix ENRD n (i, j) (i.e., the element indicating the smallest deviation from the distance d current spectral amplitude DNR n ). This smallest element is noted
ESn = ENRD(in , jn ) , avec (in , jn ) sa position dans la matrice ENRDn (i, j) et également dans la grille des contacts de référence. ES n = ENRD (i n , j n ), with (i n , j n ) its position in the matrix ENRD n (i, j) and also in the grid of the reference contacts.
Dans une variante simple de l'invention, le dispositif informatique 424 fournit comme position du contact détecté C la position du contact de référence C(in , jn ) le plus proche, et le procédé 1700 passe alors à l'étape 1750. In a simple variant of the invention, the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the position of the nearest reference contact C (i n , j n ), and the method 1700 then proceeds to step 1750.
Cependant, dans l'exemple décrit, la position du contact détecté C est affinée.  However, in the example described, the position of the detected contact C is refined.
Ainsi, au cours d'une étape 1738, le dispositif informatique 424 détermine si le contact détecté C est proche ou non du contact de référence C(in , jn ) le plus proche, au moyen d'une condition de proximité. Thus, during a step 1738, the computing device 424 determines whether the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) by means of a proximity condition.
A cet effet, dans l'exemple décrit, cette détermination est réalisée en calculant un rapport de contraste RCn entre l'élément le plus petit ESn et les autres éléments de la matrice ENRDn (i, j) . Par exemple le rapport de contraste RCn est calculé par : For this purpose, in the example described, this determination is made by calculating a contrast ratio RC n between the smallest element ES n and the other elements of the matrix ENRD n (i, j). For example, the contrast ratio RC n is calculated by:
(ENR )) (ENR))
Puis, le dispositif informatique 424 détermine si le contact détecté C est proche ou non du contact de référence C(in , jn ) le plus proche à partir du rapport de contraste RCn . Dans l'exemple décrit, le contact détecté C est proche du contact de référence C(in , jn ) le plus proche si le rapport de contraste est supérieur à une valeur prédéterminée, par exemple si : RCn≥ 150 . Au cours d'une étape 1740, si le contact détecté est déterminé comme proche du contact de référence C(in , jn ) le plus proche, alors le dispositif informatique 424 fournit comme position du contact détecté C la position du contact de référence C(in , jn ) le plus proche. Le procédé 1700 passe alors à l'étape 1750. Then, the computing device 424 determines whether the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) from the contrast ratio RC n . In the example described, the detected contact C is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) if the contrast ratio is greater than a predetermined value, for example if: RC n ≥ 150. During a step 1740, if the detected contact is determined as close to the nearest reference contact C (i n , j n ), then the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the position of the reference contact C (i n , j n ) the closest. Process 1700 then proceeds to step 1750.
Au cours d'une étape 1742, si le contact détecté n'est pas déterminé comme proche, au sens de la condition de proximité, du contact de référence C(in , jn ) le plus proche, alors le dispositif informatique 424 détermine la position du contact C à partir des positions du contact de référence C(in , jn ) le plus proche et de ses contacts de référence voisins, selon la fonction de voisinage V(c(in , jn )) prédéterminée. During a step 1742, if the detected contact is not determined to be close, in the sense of the proximity condition, of the nearest reference contact C (i n , j n ), then the computing device 424 determines the position of contact C from the positions of the nearest reference contact C (i n , j n ) and its neighboring reference contacts, according to the predetermined neighborhood function V (c (i n , j n )).
Plus précisément, au cours d'une étape 1744, le dispositif informatique 424 calcule une masse équivalente Mn (i, j) pour chaque élément de la matriceMore specifically, during a step 1744, the computing device 424 calculates an equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix
ENRDn (i, j) , la masse équivalente Mn (i, j) étant d'autant plus élevée que cet élément, qui correspond à un écart par rapport à la distance d'amplitude spectrale en cours DNRn , est faible (fonction inverse ou équivalente). Dans l'exemple décrit, la ENRD n (i, j), the equivalent mass M n (i, j) being all the higher as this element, which corresponds to a deviation from the current spectral amplitude distance DNR n , is small ( inverse function or equivalent). In the example described, the
ES  ES
masse équivalente Mn (i, j) est calculée par : Mn (i, j) = -,— r . equivalent mass M n (i, j) is calculated by: M n (i, j) = -, - r.
ENRDn \i, j) ENRD n \ i, j)
Au cours d'une étape 1746, le dispositif informatique 424 calcule le barycentre des contacts de référence C(i, j) , pondérés par leur masse équivalente correspondante, situés dans le voisinage V(c(in , jn )) autour du contact de référence le plus proche C(in , jn ) . During a step 1746, the computing device 424 calculates the barycentre of the reference contacts C (i, j), weighted by their corresponding equivalent weight, located in the neighborhood V (c (i n , j n )) around the nearest reference contact C (i n , j n ).
Au cours d'une étape 1748, le dispositif informatique 424 fournit comme position du contact détecté C le barycentre ainsi calculé.  During a step 1748, the computing device 424 provides as the position of the detected contact C the centroid thus calculated.
Qu'un contact soit détecté ou non à l'étape 1732, au cours de l'étape 1750, le dispositif informatique 424 incrémente n d'une unité et le procédé retourne aux étapes 1714 et 1716.  Whether a contact is detected or not at step 1732, in step 1750, the computing device 424 increments n by one and the process returns to steps 1714 and 1716.
Il sera noté que, lors de la surveillance, les signaux de commandes sont générés avec une période de 100 Hz et que les transformées de Fourier sont réalisées en continu sur une fenêtre d'acquisition d'environ 16000 points à une fréquence d'échantillonnage de 1 .6 Méch/s (soit 100 Hz) avec quantification du signal sur 12 bits. Il sera en outre noté que, lorsque le système de surface tactile 100 est conçu pour détecter et localiser le toucher d'un doigt, le pas de la grille des contacts de référence est de préférence inférieur ou égal à la dimension caractéristique du doigt. Pour donner un ordre de grandeur, la surface de contact d'un index est d'environ 1 ,3 cm2 et la dimension caractéristique du toucher est d'environ 12 mm. Ainsi, le pas de la grille est de préférence inférieur à 1 cm, par exemple égal à 6 mm. En outre, les contacts de référence de l'apprentissage présentent une dimension caractéristique similaire à celle d'un doigt. Ainsi, grâce au pas de grille précédent, ces contacts de référence se chevauchent les uns les autres. Cela permet d'avoir un nombre de contacts de référence réduit tout en offrant une résolution élevée, inférieure au millimètre, grâce au calcul du barycentre. Cela permet en outre de réduire les erreurs de reconnaissance de position lorsque le toucher glisse lentement et continûment d'un contact de référence à un autre. Le fait qu'il y ait recouvrement partiel des contacts de référence garantit ainsi qu'un toucher soit plus finement localisé. La fiabilité est également augmentée dans la mesure où un toucher n'est pas détecté par rapport à un seul contact de référence, mais par rapport à plusieurs contacts de référence situés dans un même voisinage. Le recouvrement de deux contacts de référence adjacents doit ainsi être suffisant pour que les perturbations soient assez similaires et que le calcul du barycentre ait un sens. Dit autrement, le pas de grille doit être suffisamment fin par rapport à la dimension caractéristique du doigt de façon à ce que le placement aléatoire du doigt sur la zone tactile recouvre toujours suffisamment un contact de référence. On garantit ainsi que le seuil de niveau de contraste est toujours atteint lors d'un toucher, en particulier lorsque le toucher se produit au milieu de deux contacts de référence. Le pas de grille doit cependant rester aussi grand que possible pour ne pas augmenter inutilement le nombre de contacts de référence, et donc la durée de l'apprentissage. It will be noted that, during the monitoring, the control signals are generated with a period of 100 Hz and that the Fourier transforms are carried out continuously on an acquisition window of about 16000 points at a sampling frequency of 1 .6 MS / s (ie 100 Hz) with 12 bit signal quantization. It will further be appreciated that when the touch surface system 100 is designed to detect and locate finger touch, the grid pitch of the reference contacts is preferably less than or equal to the characteristic dimension of the finger. To give an order of magnitude, the contact area of an index is about 1.3 cm 2 and the characteristic dimension of the touch is about 12 mm. Thus, the pitch of the grid is preferably less than 1 cm, for example equal to 6 mm. In addition, the learning reference contacts have a characteristic dimension similar to that of a finger. Thus, thanks to the previous grid step, these reference contacts overlap each other. This makes it possible to have a reduced number of reference contacts while offering a high resolution, less than one millimeter, thanks to the calculation of the center of gravity. This further reduces position recognition errors when the touch slips slowly and continuously from one reference contact to another. The fact that there is partial recovery of the reference contacts thus ensures that a touch is more finely localized. Reliability is also increased insofar as a touch is not detected with respect to a single reference contact, but relative to several reference contacts located in the same vicinity. The overlap of two adjacent reference contacts must thus be sufficient so that the disturbances are fairly similar and the calculation of the center of gravity has a meaning. In other words, the grid pitch must be sufficiently fine with respect to the characteristic dimension of the finger so that the random placement of the finger on the tactile zone always sufficiently covers a reference contact. This ensures that the contrast level threshold is always reached during a touch, especially when the touch occurs in the middle of two reference contacts. However, the grid pitch must remain as large as possible so as not to unnecessarily increase the number of reference contacts, and therefore the duration of the learning.
Par ailleurs, si le pas de grille est beaucoup plus petit que le rayon caractéristique du toucher, la zone de voisinage peut être étendue à une deuxième ou une troisième couronne de contacts de référence. Le nombre de couronnes est par exemple égal au rayon caractéristique divisé par le pas de grille. Pour un pas de grille de 3 mm, deux couronnes de contacts de référence seront par exemple prises.  On the other hand, if the gate pitch is much smaller than the characteristic radius of the touch, the neighborhood area can be extended to a second or third reference contact ring. The number of crowns is for example equal to the characteristic radius divided by the grid pitch. For a grid pitch of 3 mm, two crowns of reference contacts will for example be taken.
Dans un perfectionnement, la position affinée grâce au calcul du barycentre peut être ensuite recalée sur une grille de plus haute résolution. La position et le déplacement du doigt sont ainsi mesurés assez finement sur cette grille de plus haute résolution. Par exemple, la grille des contacts de référence peut présenter un pas de 6 mm, tandis que la grille haute résolution peut être celle d'un écran d'affichage graphique ayant typiquement un pas de 0.3 mm. Ainsi, dans le cas d'un écran HD comprenant 1920 x 1080 pixels au pas de 0.3 mm, soit 576 x 324 mm (66 cm ou 26 pouces de diagonale), la grille des contacts de référence est réduite, par rapport à la grille haute résolution, à 97 x 55 soit 5335 points, soit une réduction de presque un facteur 400 tout en conservant un ajustement fin du toucher sur la grille haute résolution. In a refinement, the position refined through the calculation of the center of gravity can then be recaled to a grid of higher resolution. The position and the displacement of the finger are thus measured rather finely on this grid of higher resolution. For example, the reference contact grid may have a not 6 mm, while the high resolution grid may be that of a graphical display screen typically having a pitch of 0.3 mm. Thus, in the case of an HD screen comprising 1920 x 1080 pixels in the 0.3 mm pitch, or 576 x 324 mm (66 cm or 26 inches diagonal), the grid of the reference contacts is reduced, compared to the grid high resolution, at 97 x 55 or 5335 points, a reduction of almost a factor of 400 while maintaining a fine adjustment of the touch on the high resolution grid.
Par ailleurs, le procédé permettant d'affiner la localisation du contact détectée peut encore être amélioré. En effet, le procédé de la figure 17 présente comme inconvénient que le barycentre tel que calculé a tendance à se trouver près du contact de référence le plus proche, même lorsque le contact détecté se trouve très « excentré » du contact de référence le plus proche, c'est-à-dire presque à mi- chemin avec un contact de référence adjacent.  Furthermore, the method for refining the location of the detected contact can be further improved. Indeed, the method of Figure 17 has the disadvantage that the barycenter as calculated tends to be near the nearest reference contact, even when the detected contact is very "eccentric" of the nearest reference contact that is, almost half way with an adjacent reference contact.
Pour pallier ce problème, le procédé 17 peut être amélioré pour surpondérer les contacts de référence adjacents au contact de référence le plus proche. Ceci permet d'excentrer la localisation du contact détecté par rapport au contact de référence le plus proche, et ainsi de correctement localiser les contacts se produisant à mi-chemin de deux contacts de référence. Pour amplifier l'effet, il est également possible de définir les masses équivalentes à partir du carré, du cube ou d'une puissance supérieure des écarts ENRDn (i, j) . To overcome this problem, the method 17 can be improved to overweight the reference contacts adjacent to the nearest reference contact. This makes it possible to off-center the location of the detected contact with respect to the nearest reference contact, and thus to correctly locate the contacts occurring halfway between two reference contacts. To amplify the effect, it is also possible to define the equivalent masses from the square, the cube or a higher power of the ENRD deviations n (i, j).
Une autre façon permettant d'améliorer la localisation jusqu'à la mi-distance de deux contacts de référence adjacents consiste à déterminer la position du contact (détecté) à partir d'une fonction non linéaire de type sigmoïde ou tangente hyperbolique du barycentre par rapport à la position du contact de référence le plus proche. Une telle fonction permet d'amplifier les faibles distances du barycentre par rapport au contact de référence le plus proche, tout en limitant la position du contact à la mi-distance. On ourra prendre ainsi : Another way to improve the localization to the mid-distance of two adjacent reference contacts is to determine the position of the contact (detected) from a nonlinear function of the sigmoid or tangent hyperbolic type of the center of gravity relative to at the position of the nearest reference contact. Such a function makes it possible to amplify the small distances of the barycentre with respect to the nearest reference contact, while limiting the position of the contact at the mid-distance. We will take as follows:
, où XHD , YHD sont les coordonnées du, where X HD , Y HD are the coordinates of the
YHD = Yzi + ^Tanh(a(Yg - YZi )) contact détecté, Xzi , Yzi les coordonnées du contact de référence le plus proche, Xg , Yg les coordonnées du barycentre et a le facteur amplification du déplacement pouvant valoir typiquement entre 5 et 10. En référence à la figure 18, un second système de surface tactile 1800 selon l'invention comporte une plaque de verre rectangulaire 1 802 présentant une périphérie 1804. Y HD = Y zi + t Tanh (a (Y g - Y Zi )) detected contact, X zi , Y zi the coordinates of the nearest reference contact, X g , Y g the centroid coordinates and the amplification factor displacement can be typically between 5 and 10. With reference to FIG. 18, a second touch surface system 1800 according to the invention comprises a rectangular glass plate 1 802 having a periphery 1804.
Le système de surface tactile 1800 comporte en outre un dispositif d'émission d'ondes acoustique 1806 disposé dans un coin 1804 de la périphérie où se rejoignent deux bords 1808, 1810 de la plaque 1 802.  The touch surface system 1800 further comprises an acoustic wave emitting device 1806 disposed in a corner 1804 of the periphery where two edges 1808, 1810 of the plate 1 802 meet.
Le dispositif d'émission 1806 comporte deux sources d'ondes acoustiques 1812, 1 814. Les sources 1812, 1 814 sont allongées et s'étendent respectivement le long des bords 1808, 1810.  The transmitting device 1806 comprises two acoustic wave sources 1812, 1814. The sources 1812, 1814 are elongate and extend respectively along the edges 1808, 1810.
Dans l'exemple décrit, le dispositif d'émission 1806 comporte une équerre piézoélectrique 1 81 6 munie de deux bras 1818, 1 820, par exemple rectangulaires, perpendiculaires l'un à l'autre et s'étendant respectivement selon les deux bords 1808, 1 81 0. L'équerre 1816 présente une face inférieure recouverte d'une électrode inférieure 1817 et une face supérieure recouverte de trois électrodes supérieures : deux électrodes 1822, 1824 s'étendant respectivement sur les deux bras et une électrode 1826 s'étendant au centre de l'équerre, à la jointure des deux bras. Cette dernière électrode est connectée à l'électrode inférieure pour former un retour de masse. Les sources d'ondes acoustiques comportent respectivement les bras 1 81 8, 1820 munis de leurs électrodes.  In the example described, the transmission device 1806 comprises a piezoelectric bracket 1 81 6 provided with two arms 1818, 1820, for example rectangular, perpendicular to each other and extending respectively along the two edges 1808. The bracket 1816 has a lower face covered with a lower electrode 1817 and an upper face covered with three upper electrodes: two electrodes 1822, 1824 respectively extending on the two arms and an electrode 1826 extending in the center of the square, at the joint of the two arms. This latter electrode is connected to the lower electrode to form a ground return. The acoustic wave sources comprise respectively the arms 81, 1820 provided with their electrodes.
Le système de surface tactile 1 800 comporte en outre un dispositif de réception d'ondes acoustiques 1 828. Le dispositif de réception 1 828 peut être disposé n'importe où sur la plaque 1 802, mais de préférence loin du dispositif d'émission 1806. Dans l'exemple décrit, le dispositif de réception 1 828 est situé dans un autre coin 1 830 de la plaque 1802. Cela permet de réduire les ondes acoustiques reçues directement par le dispositif de réception 1828 pour privilégier celles diffractées par un contact sur la plaque 1802.  The touch surface system 1800 further includes an acoustic wave receiving device 822. The receiving device 17828 may be located anywhere on the plate 1802, but preferably away from the transmitter 1806. In the example described, the receiving device 1828 is situated in another corner 1830 of the plate 1802. This makes it possible to reduce the acoustic waves received directly by the reception device 1828 in order to favor those diffracted by a contact on the plate 1802.
Le dispositif de réception 1828 comporte un bras piézoélectrique 1832, par exemple rectangulaire, présentent une face inférieure recouverte d'une électrode inférieure 1834 et d'une face supérieure recouverte d'une électrode supérieure 1836.  The receiving device 1828 comprises a piezoelectric arm 1832, for example rectangular, have a bottom face covered with a lower electrode 1834 and an upper face covered with an upper electrode 1836.
Le système de surface tactile 1 800 comporte en outre un dispositif informatique 424 similaire à celui de l'exemple des figures 1 à 17.  The touch surface system 1800 further comprises a computing device 424 similar to that of the example of FIGS. 1 to 17.
Les électrodes inférieures sont ainsi toutes reliées à la masse électrique, et par conséquent également l'électrode centrale 1826. Les signaux de commande e^t) et e2 (t) sont appliqués entre respectivement l'électrode de masse centrale 1 826 et les électrodes 1822, 1 824 des bras du dispositif d'émission 1 806. Les signaux de commande présentent ainsi une seule « phase », c'est-à-dire un seul potentiel différent de la masse. Par ailleurs, le signal de réception r(t) est recueilli entre l'électrode inférieure 1834 et l'électrode supérieure 1836 du dispositif de réception 1828. The lower electrodes are thus all connected to the electrical ground, and therefore also to the central electrode 1826. The control signals e t) and e 2 (t) are applied respectively between the center ground electrode 1826 and the central electrodes 1826. electrodes 1822, 1824 of the arms of the emitting device 1 806. The control signals thus have a single "phase", that is to say a single potential different from the mass. Moreover, the reception signal r (t) is collected between the lower electrode 1834 and the upper electrode 1836 of the reception device 1828.
En variante, les électrodes supérieures 1822, 1824 sont scindées chacune en deux sous-électrodes distinctes de surfaces égales, auxquelles est appliqué le signal de commande e^t) respectivement e2(t) . Chaque signal de commande présente alors deux « phases », c'est-à-dire deux potentiels différents de la masse appliqués respectivement aux deux sous-électrodes. Alternatively, the upper electrodes 1822, 1824 are each split into two distinct sub-electrodes of equal areas, to which is applied the control signal e ^ t) respectively e 2 (t). Each control signal then has two "phases", that is to say two different potentials of the mass respectively applied to the two sub-electrodes.
Cette forme de système de surface tactile est bien adaptée aux petits afficheurs graphiques, par exemple de sept à dix pouces de diagonale.  This form of tactile surface system is well suited to small graphic displays, for example seven to ten inches diagonally.
Par ailleurs, de préférence, le dispositif d'émission 1806 est commandé de manière à émettre des ondes acoustiques de fréquence comprise entre un et cent kilohertz.  Furthermore, preferably, the emission device 1806 is controlled so as to emit acoustic waves of frequency between one and one hundred kilohertz.
De préférence, les bras 1818, 1820 de l'équerre piézoélectrique 1816 ont une longueur de plusieurs fois la longueur d'onde associée à la fréquence centrale du spectre d'excitation des ondes acoustiques émises, par exemple de deux à cinq fois.  Preferably, the arms 1818, 1820 of the piezoelectric bracket 1816 have a length of several times the wavelength associated with the central frequency of the excitation spectrum of the acoustic waves emitted, for example from two to five times.
En référence à la figure 19, un système d'interface sans contact 1900 selon un mode de réalisation possible de l'invention comporte une plaque 1902 plane ou légèrement courbe, par exemple en verre, entourée d'air 1903.  Referring to Figure 19, a contactless interface system 1900 according to a possible embodiment of the invention comprises a plate 1902 flat or slightly curved, for example glass, surrounded by air 1903.
Le système d'interface 1900 comporte en outre un dispositif d'émission 1904 d'ondes acoustiques 1906 dans l'air le long de la plaque 1902.  The interface system 1900 further comprises a 1904 1906 acoustic wave emission device in the air along the plate 1902.
Plus précisément, le dispositif d'émission 1904 comporte un disque résonateur 1908, par exemple fait de métal, présentant une périphérie 1910 et une partie centrale 1912 s'amincissant depuis la périphérie vers le centre du disque 1908, jusqu'à une ouverture centrale. Le disque résonateur 1908 comporte en outre un manchon central 1914 creux s'étendant perpendiculairement au disque 1908 depuis la périphérie de l'ouverture centrale, au travers d'une ouverture ménagée dans la plaque 1902. La périphérie 1910 du disque résonateur 1902 présente une face inférieure (dirigée vers la plaque 1902) recouverte d'un anneau piézoélectrique 1915, recouvert d'électrodes de la même manière que le disque piézoélectrique 402 de la figure 4. Ainsi, l'anneau piézoélectrique présente une face inférieure recouverte d'une électrode inférieure et une face supérieure dont les quarts sont recouverts respectivement de quatre électrodes supérieures, dont deux sont visibles sur la figure 19. Le manchon 1914 traverse la plaque 1902 sans la toucher et débouche pour s'élever de la plaque 1902 d'une hauteur préférentiellement de l'ordre de la demi- longueur d'onde des ondes acoustiques se propageant dans l'air, soit 7.5 mm à 23 kHz au-dessus de la surface (ou 3.5 mm à 45 kHz). Le manchon 1914 est fermé du côté débouchant au travers de la plaque 1902. More specifically, the transmission device 1904 comprises a resonator disc 1908, for example made of metal, having a periphery 1910 and a central portion 1912 tapering from the periphery to the center of the disc 1908, to a central opening. The resonator disc 1908 further comprises a hollow central sleeve 1914 extending perpendicularly to the disc 1908 from the periphery of the central opening, through an opening in the plate 1902. The periphery 1910 of the resonator disc 1902 has a face lower (directed towards the plate 1902) covered with a piezoelectric ring 1915, covered with electrodes in the same manner as the piezoelectric disk 402 of FIG. 4. Thus, the piezoelectric ring has a lower face covered with a lower electrode and an upper face whose quads are covered respectively with four upper electrodes, two of which are visible in FIG. The sleeve 1914 passes through the plate 1902 without touching it and opens out to rise from the plate 1902 by a height preferably of the order of the half wavelength of the acoustic waves propagating in the air, ie 7.5 mm at 23 kHz above the surface (or 3.5 mm at 45 kHz). The sleeve 1914 is closed on the open side through the plate 1902.
Le système d'interface 1900 comporte en outre un dispositif de réception 1916 des ondes acoustiques 1906 se propageant dans l'air 1903 le long de la plaque 1902. Pour une meilleure réception des ondes émises dans l'air, le dispositif de réception 1916 comporte un disque résonateur 1918 similaire au disque 1908, avec un anneau piézoélectrique 1919 recouvert d'une électrode inférieure et de quatre électrodes supérieures de même taille que celle du disque 1908, lui conférant au minimum les mêmes fréquences de résonance, si ce n'est qu'il peut détecter davantage de fréquences de résonance en n'utilisant qu'un seul des signaux obtenus entre l'une des quatre électrodes supérieures et la masse. Le signal de réception peut également fournir un signal différentiel issu de deux quarts d'électrodes opposées par le sommet ou de deux demi-anneaux (en joignant deux quarts d'électrodes adjacentes) de sorte que son spectre de réception contient toujours au moins les mêmes fréquences que celle du transducteur émetteur 1908.  The interface system 1900 furthermore comprises a device 1916 for receiving acoustic waves 1906 propagating in the air 1903 along the plate 1902. For better reception of the waves emitted into the air, the receiving device 1916 comprises a resonator disc 1918 similar to the disc 1908, with a piezoelectric ring 1919 covered with a lower electrode and four upper electrodes of the same size as that of the disc 1908, giving it at least the same resonance frequencies, except that It can detect more resonance frequencies by using only one of the signals obtained between one of the four upper electrodes and the ground. The receive signal may also provide a differential signal from two quarters of oppositely opposed electrodes or two half-rings (by joining two quarters of adjacent electrodes) so that its receive spectrum always contains at least the same frequencies than that of the transmitter transmitter 1908.
Cette configuration électrique à deux sources au moyen de quatre électrodes couplées deux à deux permet, d'une part, pour le dispositif émetteur, d'engendrer des mouvements de flexion du manchon émetteur rayonnant dans l'air ambiant des ondes acoustiques parallèlement au plan de la plaque et, d'autre part, pour le dispositif récepteur, de capter ces ondes aériennes dans la même bande de fréquence correspondant à une sensibilité maximale.  This two-source electrical configuration by means of four electrodes coupled in pairs makes it possible, on the one hand, for the emitter device, to generate bending movements of the radiating emitter sleeve in the ambient air of the acoustic waves parallel to the plane of the plate and, on the other hand, for the receiving device, to capture these air waves in the same frequency band corresponding to a maximum sensitivity.
Le système d'interface 1900 comporte en outre un dispositif informatique (non représenté) similaire à celui des figures 1 à 17, et connecté aux électrodes des dispositifs d'émission 1904 et de réception 1916 de la même manière, de sorte que le dispositif d'émission reçoit les signaux de commande e^t) et e2(t) , et que le dispositif de réception fournit le signal de réception r(t) . The interface system 1900 further comprises a computing device (not shown) similar to that of FIGS. 1 to 17, and connected to the electrodes of the transmitting and receiving devices 1904 and 1916 in the same way, so that the device of FIG. The transmission receives the control signals e t) and e 2 (t), and the reception device provides the reception signal r (t).
Un exemple de dimensionnement des disques piézoélectriques 1908 et 1918 est illustré sur la figure 20.  An example of sizing of the piezoelectric discs 1908 and 1918 is illustrated in FIG.
En référence à la figure 21 , les électrodes du dispositif d'émission 1904 regroupent quatre électrodes 2102A, 2102B, 2104A, 2104B recouvrant respectivement les quatre quarts de la face supérieure de l'anneau piézoélectrique 1915. Les paires de deux électrodes opposées 2102A, 2102B et 2104A, 2104B sont destinées à être connectées pour recevoir les signaux de commande e^t) et e2 (t) comme dans l'exemple des figures 1 à 17. Sur la figure 21 la faisabilité de faire vibrer le manchon 1 914 à partir d'un signal de commande a été testée en soumettant l'une des deux paires d'électrodes à un signal périodique de fréquence variable et d'amplitude 20 Vcc. With reference to FIG. 21, the electrodes of the transmission device 1904 comprise four electrodes 2102A, 2102B, 2104A, 2104B respectively covering four quarters of the upper face of the piezoelectric ring 1915. The pairs of two opposite electrodes 2102A, 2102B and 2104A, 2104B are intended to be connected to receive the control signals e ^ t) and e 2 (t) as in the example of FIGS. 1 to 17. In FIG. 21 the feasibility of vibrating the sleeve 1 914 from a signal The control system was tested by subjecting one of the two pairs of electrodes to a periodic signal of variable frequency and amplitude V Vc.
En référence à la figure 22 représentant l'amplitude de variation du manchon 1 914 en fonction du signal de commande, le disque résonateur 1908 présente une fréquence de résonance à 22950 Hz à laquelle l'amplitude de vibration du manchon 1 914, mesurée au vibromètre laser, est de six micromètres crête à crête.  With reference to FIG. 22 showing the magnitude of variation of the sleeve 914 as a function of the control signal, the resonator disc 1908 has a resonant frequency at 22950 Hz at which the vibration amplitude of the sleeve 914, measured with a vibrometer. laser, is six micrometers peak to peak.
Ainsi, il est possible d'obtenir une vibration du manchon de quelques micromètres, suffisante pour générer des ondes acoustiques aériennes le long de la plaque 1902, à partir d'un signal de commande de quelques Volts.  Thus, it is possible to obtain a vibration of the sleeve of a few micrometers, sufficient to generate acoustic air waves along the plate 1902, from a control signal of a few volts.
Le système d'interface 1900 fonctionne de la manière suivante.  The interface system 1900 operates as follows.
Le dispositif informatique fournit les signaux de commande e^t) et e2(t) au dispositif d'émission 1 904. The computing device provides control signals e ^ t) and e 2 (t) to the transmitting device 1 904.
En réponse, le disque résonateur 1 908 du dispositif d'émission 1904 se met à vibrer.  In response, the resonator disc 1908 of the transmitting device 1904 vibrates.
La partie centrale 1912 amplifie la vibration mécanique de sorte que le manchon 1 914 bascule et vibre, en fonction des pondérations d'amplitude des signaux de commandes e^t) et e2(t) . The central portion 1912 amplifies the mechanical vibration so that sleeve 1914 tilts and vibrates, based on the amplitude weightings of control signals e t) and e 2 (t).
Le manchon 1914 forme une zone d'adaptation d'impédance transmettant efficacement les ondes mécaniques en ondes acoustiques aériennes 1 906 au raz de la plaque 1 802, selon un diagramme de directivité fonction des pondérations.  The sleeve 1914 forms an impedance matching zone that effectively transmits the mechanical waves in aerial acoustic waves 1 906 in the raz of the plate 1 802, according to a directivity diagram that is a function of the weights.
Ainsi, en fonction des pondérations successives, les ondes acoustiques aériennes 1906 présentent successivement des répartitions spatiales d'amplitude dans l'air 1 903 à la surface de la plaque 1 902, différentes les unes des autres.  Thus, as a function of the successive weightings, the aerial acoustic waves 1906 successively exhibit spatial distributions of amplitude in the air 1 903 at the surface of the plate 1 902, different from each other.
D'une manière similaire à celle décrite pour le système des figures 1 à 1 7, le dispositif informatique détecte et localise la présence d'une perturbation dans l'air à la surface de la plaque 1902 créée par un obstacle tel qu'un doigt, à partir du signal de réception r(t) . La perturbation commence à être détectable à partir d'une certaine distance d'approche de l'obstacle, réglable de quelques millimètres à quelques centimètres de la plaque 1902 en fonction de la hauteur de la partie du manchon débouchant au-dessus de la plaque de verre 1902. En référence à la figure 23, un système d'interface 2300 avec et sans contact selon l'invention est quasiment identique au système d'interface 1900 de la figure 19, de sorte que les mêmes références sont utilisées pour les éléments identiques. In a manner similar to that described for the system of FIGS. 1 to 1 7, the computing device detects and locates the presence of a disturbance in the air on the surface of the plate 1902 created by an obstacle such as a finger from the reception signal r (t). The disturbance begins to be detectable from a certain approach distance from the obstacle, adjustable from a few millimeters to a few centimeters of the plate 1902 as a function of the height of the part of the sleeve opening above the plate of 1902 glass. With reference to FIG. 23, a contactless and non-contacting interface system 2300 according to the invention is almost identical to the interface system 1900 of FIG. 19, so that the same references are used for the identical elements.
Le dispositif d'émission 1904 du système d'interface 2300 comporte en outre une nervure périphérique 2302 s'étendant sur la face intérieure de la périphérie du disque piézoélectrique, et collée à la plaque 1902 de sorte qu'une partie des vibrations mécaniques sont transmisses en tant qu'ondes acoustiques sismiques 2304 dans la plaque 1902, de la même manière que cela se produisait dans le système des figures 1 à 17, tandis qu'une autre partie des vibrations mécaniques sont transmisses dans l'air proche de la plaque 1902 en tant qu'ondes acoustiques aériennes 1906.  The transmission device 1904 of the interface system 2300 further comprises a peripheral rib 2302 extending on the inner face of the periphery of the piezoelectric disk, and bonded to the plate 1902 so that a part of the mechanical vibrations are transmitted 2304 as seismic acoustic waveforms in the plate 1902, in the same manner as occurred in the system of FIGS. 1 to 17, while another portion of the mechanical vibrations are transmitted in the air near the 1902 plate. as aerial acoustic waves 1906.
Le dispositif de réception 1916 est modifié de la même manière que le dispositif d'émission 1904.  The receiving device 1916 is modified in the same way as the transmission device 1904.
De préférence, le dispositif d'émission 1904 est conçu de sorte que la proportion d'ondes émises dans les deux milieux soit comparable. Le couplage solide-solide entre le dispositif d'émission et la plaque 1902 étant plus efficace que la transmission solide-air, le contact par la nervure 2302 suffit. Bien évidemment, tout autre type de contact pourrait également convenir.  Preferably, the transmission device 1904 is designed so that the proportion of waves emitted in the two media is comparable. The solid-solid coupling between the emission device and the plate 1902 being more effective than the solid-air transmission, the contact by the rib 2302 is sufficient. Of course, any other type of contact could also be suitable.
La perturbation démarre ainsi avant qu'il y ait contact en raison de la perturbation des ondes aériennes.  The disturbance thus starts before there is contact because of the disturbance of the air waves.
Le procédé d'apprentissage est donc modifié pour comprendre deux apprentissages : l'un correspondant à une perturbation sans contact, c'est-à-dire uniquement des ondes aériennes, l'autre correspondant à une perturbation avec contact, c'est-à-dire une perturbation simultanée des ondes acoustiques aériennes et des ondes acoustiques sismiques. Le spectre d'excitation pour la partie sismique peut être large bande et réparti par exemple sur quarante fréquences entre 20 kHz et 100 kHz comme dans le cas précédent, tandis que l'excitation et la réception des ondes aériennes se fera à une seule (par exemple 22 950 Hz) voire deux fréquences (par exemple 22 950 Hz et 65850 Hz) de résonance mettant en œuvre une flexion du manchon.  The learning process is therefore modified to include two learnings: the one corresponding to a non-contact disturbance, that is to say only aerial waves, the other corresponding to a disturbance with contact, that is to say a simultaneous disruption of overhead acoustic waves and seismic acoustic waves. The excitation spectrum for the seismic part can be broadband and distributed for example over forty frequencies between 20 kHz and 100 kHz as in the previous case, while the excitation and reception of the air waves will be at a single (for example 22 950 Hz) or two frequencies (for example 22 950 Hz and 65850 Hz) of resonance implementing a bending of the sleeve.
Cette configuration permet de fixer par collage les transducteurs émetteur et récepteur à la paroi de la plaque. Le couplage direct entre les deux transducteurs via la plaque et via l'air est donc stable et indépendant de tout autre dispositif support. Les transducteurs restent mécaniquement couplés au monde extérieur via des câbles coaxiaux de petit diamètre, typiquement inférieur au millimètre représentant une perturbation faible et constante. En outre, dans le cas du montage de la figure 23 les trous pratiqués pour le passage du manchon sont étanches de sorte que la plaque peut constituer l'une des parois d'une cage fermée et/ou étanche. L'air ambiant peut éventuellement être remplacé par tout autre gaz, voire tout autre fluide, en particulier un liquide et la cage constituer un récipient de sorte qu'une interaction localisée puisse correspondre soit à un contact du doigt sur la face externe du récipient soit à la présence d'une perturbation dans le liquide consistant en une rupture d'impédance mécanique (passage d'un petit poisson au voisinage de la paroi, apparition d'une bulle d'air, etc .). This configuration makes it possible to bond the emitter and receiver transducers to the wall of the plate. The direct coupling between the two transducers via the plate and via the air is therefore stable and independent of any other support device. The transducers remain mechanically coupled to the outside world via coaxial cables of small diameter, typically less than one millimeter representing a weak and constant disturbance. In addition, in the case of mounting of Figure 23 the holes for the passage of the sleeve are sealed so that the plate can be one of the walls of a cage closed and / or sealed. The ambient air can optionally be replaced by any other gas or even other fluid, in particular a liquid and the cage constitute a container so that a localized interaction can correspond either to a finger contact on the outer face of the container or the presence of a disturbance in the liquid consisting of a mechanical impedance break (passage of a small fish near the wall, appearance of an air bubble, etc.).
En variante encore, le disque résonateur est disposé du côté de la plaque où la perturbation doit être détectée et le manchon s'étend à l'opposé du contact entre le disque et la plaque. De cette manière, le manchon ne traverse pas la plaque et il n'est pas utile de percer cette dernière.  In another variant, the resonator disk is disposed on the side of the plate where the disturbance is to be detected and the sleeve extends opposite the contact between the disk and the plate. In this way, the sleeve does not pass through the plate and it is not necessary to pierce it.
En variante encore, le manchon s'étend de part et d'autre de la zone centrale s'amincissant et permettant une adaptation d'impédance. Le manchon est alors ouvert d'un côté et fermé de l'autre, ou alors il est ouvert des deux côtés. Dans cette variante, il est possible de détecter des perturbations, avec et sans contact, sur chaque face de la plaque.  In another variant, the sleeve extends on either side of the central zone tapering and allowing an impedance matching. The sleeve is then open on one side and closed on the other, or it is open on both sides. In this variant, it is possible to detect disturbances, with and without contact, on each face of the plate.
En perfectionnement, afin de faciliter la détection des ondes aériennes au voisinage de la surface de la plaque, un arc de tube formant une « antenne oreille » peut être fixé à la surface de la plaque, par exemple dans un coin de cette dernière. L'arc de tube est de préférence concentrique au manchon du récepteur et de même hauteur que ce dernier. L'épaisseur de l'arc de tube peut par exemple être de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres.  In development, in order to facilitate the detection of the air waves in the vicinity of the surface of the plate, an arc of tube forming an "antenna ear" can be fixed to the surface of the plate, for example in a corner of the latter. The tube arc is preferably concentric with the receiver sleeve and of the same height as the latter. The thickness of the tube arc may for example be from a few tenths of millimeters to a few millimeters.
L'arc de tube a pour effet d'augmenter la surface collectrice recevant les ondes diffractées par la présence du doigt ou d'un objet dans la zone de surveillance et de les réfléchir vers le manchon. L'arc de tube couvre par exemple un secteur angulaire égal à 90° en direction de l'espace où se produisent les interactions aériennes.  The tube arc has the effect of increasing the collecting surface receiving the waves diffracted by the presence of the finger or an object in the monitoring zone and reflect them towards the sleeve. The tube arc for example covers an angular sector equal to 90 ° in the direction of the space where the aerial interactions occur.
L'arc de tube est par exemple usiné dans la même matière que celle ayant servi pour l'usinage du disque résonateur. Dans ce cas, l'arc de tube s'étend de préférence de manière circulaire, avec un rayon interne de l'arc de tube égal à celui du disque résonateur.  The tube arc is for example machined in the same material as that used for the machining of the resonator disk. In this case, the tube arc preferably extends in a circular manner, with an inner radius of the tube arc equal to that of the resonator disc.
En variante, l'arc de tube est réalisé dans une pièce séparée par exemple moulé dans un plastique qui est alors fixé sur la plaque du côté où se trouve le manchon (ou des deux côtés de la plaque s'il y a deux manchons), à une distance plus importante du disque résonateur. L'arc de tube a dans ce cas un profil parabolique, son foyer étant confondu avec l'axe central du manchon. Ce profil est adapté à la détection de perturbations éloignées du dispositif récepteur. Alternatively, the tube arc is made in a separate part, for example molded in a plastic which is then fixed on the plate on the side where the sleeve (or both sides of the plate if there are two sleeves), at a greater distance from the resonator disk. In this case, the tube arc has a parabolic profile, its focus coinciding with the central axis of the sleeve. This profile is adapted to detecting disturbances remote from the receiving device.
L'arc de tube permet également au dispositif récepteur de capter les ondes acoustiques aériennes reçues dans le domaine audible et ainsi de fonctionner comme un microphone. Le dispositif récepteur fonctionne donc en capteur bi-milieux pour la localisation d'une perturbation avec et sans contact et pour la détection de sons dans une certaine bande de fréquence, par exemple dans la bande de fréquence audible permettant une interaction par la voix.  The tube arc also allows the receiving device to pick up the received acoustic airwaves in the audible range and thus function as a microphone. The receiver device therefore operates as a dual-media sensor for locating a disturbance with and without contact and for detecting sounds in a certain frequency band, for example in the audible frequency band allowing interaction by the voice.
En outre, toujours en perfectionnement, un arc de tube peut également être disposé autour du dispositif d'émission, afin d'augmenter l'intensité du champ acoustique émis par le dispositif d'émission le long de la face de la plaque à surveiller.  In addition, still in perfecting, a tube arc can also be arranged around the emission device, in order to increase the intensity of the acoustic field emitted by the emission device along the face of the plate to be monitored.
Dans le cas d'émission d'ondes acoustiques dans un fluide, notamment dans l'eau ou l'air, les ondes sont des ondes de compression et l'énergie acoustique, même restreinte à la bande ultrasonore, peut altérer aux fortes puissances et en cas d'exposition prolongée la perception auditive. L'excitation doit alors être faite en assurant une protection auditive des personnes et des êtres vivants par l'amplification du signal reçu typiquement par un gain de 40 à 80 dB et en limitant l'amplitude d'excitation à un niveau compatible avec les seuils de sécurité. Pour fixer les idées, une vibration d'amplitude 1 μηι dans l'air à 23 kHz engendre une pression dynamique de 64 Pa, soit environ 130 dB équivalent acoustique (si notre seuil d'audition de 2.10"5 Pa, restait valable à 23 kHz). L'énergie mécanique ultrasonore, même non perçue par les récepteurs de l'oreille, doit être limitée. Ceci est possible éventuellement en procédant, en sus de l'amplification du signal reçu conjointement à la limitation du signal d'excitation, à une excitation intermittente, engendrant dans le milieu une valeur d'exposition moyenne plus faible, typiquement inférieure à 85 dB à 1 cm de la source, pour une référence de pression de 2.10"5 Pa. Ainsi, l'énergie acoustique émise dans le fluide peut, ponctuellement dans le temps, être supérieure à 85 dB, notamment très près de la source, mais reste en moyenne dans le temps et partout dans le milieu fluide, inférieure à 85 dB que ce soit pour le domaine ultrasonore mais bien sûr aussi pour le domaine audible. In the case of emission of acoustic waves in a fluid, especially in water or air, the waves are compression waves and acoustic energy, even limited to the ultrasound band, can alter at high power and in case of prolonged exposure the auditory perception. The excitation must then be done by providing hearing protection for people and living beings by amplifying the received signal typically by a gain of 40 to 80 dB and limiting the excitation amplitude to a level compatible with the thresholds of security. To fix ideas, a vibration amplitude 1 μηι in the air at 23 kHz generates a dynamic pressure of 64 Pa, or about 130 dB acoustic equivalent (if our hearing threshold of 2.10 "5 Pa, remained valid at 23 kHz), the ultrasonic mechanical energy, even if not perceived by the ear receivers, must be limited, this being possible possibly by carrying out, in addition to the amplification of the signal received together with the limitation of the excitation signal, intermittent excitation, generating in the medium a lower average exposure value, typically less than 85 dB at 1 cm from the source, for a pressure reference of 2.10 "5 Pa. Thus, the acoustic energy emitted in the fluid can, punctually in time, be greater than 85 dB, especially very close to the source, but remains on average over time and everywhere in the fluid medium, less than 85 dB either for the ultrasound domain but of course also po on the audible domain.
En outre, dans le cas où l'on procède à une amplification, la détection de faibles perturbations est facilitée si le gain est choisi pour que l'amplitude maximale crête à crête du signal reçu à vide (c'est-à-dire sans contact) atteigne la pleine échelle du convertisseur analogique numérique ADC (« Analog to Digital Converter ») utilisé et si le rapport signal sur bruit est amélioré en procédant, à la suite de l'amplification, à un filtrage passe-bande correspondant au spectre d'excitation utilisé (exemple 20kHz-100kHz). In addition, in the case of an amplification, the detection of weak disturbances is facilitated if the gain is chosen so that the maximum amplitude peak-to-peak of the received vacuum (ie non-contact) signal reaches the full scale of the ADC ("Analog to Digital Converter") analogue digital converter used and if the signal-to-noise ratio is improved by performing, following the amplification, bandpass filtering corresponding to the excitation spectrum used (example 20kHz-100kHz).
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un système similaire à ceux décrits précédemment pourrait être utilisé dans le domaine du contrôle non destructif. En effet, toute autre cause de rupture d'impédance à la surface ou à l'intérieur d'un objet causera une perturbation que l'utilisation d'ondes acoustiques sismiques émises avec des répartitions spatiales d'amplitude dans l'objet à des fréquences respectives, différentes les unes des autres, pourra permettre de détecter comme expliqué précédemment. Ces causes peuvent être des petits défauts d'usure ou de fatigue dans les matériaux, en particulier les fissures ou les éclats dans des matériaux longilignes à section constante tels les rails, les tubes, les tiges, dont la section doit rester intègre sur des longueurs supérieures à la zone de couverture des transducteurs, mais également des délaminages localisés apparaissant sur des matériaux surfaciques tels les pales, les coques, les plaques.  In another embodiment of the invention, a system similar to those described above could be used in the field of non-destructive testing. Indeed, any other cause of impedance breaking at the surface or inside of an object will cause a disturbance that the use of seismic acoustic waves emitted with spatial distributions of amplitude in the object at frequencies respective, different from each other, can detect as explained above. These causes can be small defects of wear or fatigue in the materials, in particular cracks or splinters in elongated materials with constant section such as rails, tubes, rods, whose section must remain intact on lengths greater than the coverage area of the transducers, but also localized delamination occurring on surface materials such as blades, shells, plates.
Le procédé de localisation décrit précédemment étant extrêmement sensible aux très faibles perturbations, il sera avantageux de l'utiliser pour la détection de très petites fissures ou très petites zones de délaminage, voire pour détecter la présence de gouttes à la surface d'un pare-brise, des quantités de bulles ou des fluctuations de densité dans un liquide contenu dans un réservoir, voire suivre ou caractériser la maturation d'un produit alimentaire. Pour tous ces cas de figure, une impulsion acoustique sous forme de rafale avec modulation de fréquence à répartition spatiale d'amplitude variant au cours du temps, tels les dispositifs d'émission qui viennent d'être décrits et dont le diagramme de rayonnement varie au cours du temps, est émise dans le milieu où une perturbation est susceptible de se produire. Ces ondes acoustiques sont émises tout d'abord pendant une phase d'apprentissage avec des perturbations types pour obtenir des signaux de réception de référence, et puis pendant une phase de surveillance où le signal de réception est comparé aux signaux de réception de référence.  Since the location method described above is extremely sensitive to very small disturbances, it will be advantageous to use it for the detection of very small or very small delamination zones, or even to detect the presence of drops on the surface of a screen. breaks, quantities of bubbles or density fluctuations in a liquid contained in a tank, or even follow or characterize the maturation of a food product. For all these cases, an acoustic pulse in the form of a burst with frequency modulation with spatial distribution of amplitude varying over time, such as the emission devices which have just been described and whose radiation pattern varies over time. course of time, is issued in the middle where a disturbance is likely to occur. These acoustic waves are emitted first during a training phase with typical disturbances to obtain reference reception signals, and then during a monitoring phase where the reception signal is compared to the reference reception signals.
Par ailleurs, les procédés de détection et de localisation d'une perturbation, en particulier d'un contact, décrits précédemment pourraient être modifiés pour détecter des perturbations multiples. En effet, grâce au fait que le signal de réception est normalisé relativement aux signaux de réception de référence correspondant à des perturbations uniques, il est possible de détecter des perturbations multiples en augmentant l'ensemble d'apprentissage des combinaisons linéaires de perturbations uniques. Moreover, the methods for detecting and locating a disturbance, in particular a contact, described above could be modified to detect multiple disturbances. Indeed, by virtue of the fact that the reception signal is normalized relative to the reference reception signals corresponding to single disturbances, it is possible to detect multiple disturbances by increasing the training set of the linear combinations of single disturbances.
Cette propriété a été vérifiée par expérience sur un système de surface tactile tel que celui des figures 1 à 17, mais avec comme support une coque plastique en Nylon polyamide PA12 plutôt qu'une plaque de verre. La raison en est la suivante : dans le cas où le diagramme de rayonnement est à variation spatiale lente, c'est-à- dire, dans l'espace de Fourier, associé à des fréquences spatiales plus faibles que celles du doigt ou de la perturbation, ce qui est le cas d'un rayonnement dipolaire, la perturbation est proportionnelle à la surface de contact. Ceci est d'autant plus vrai que la perturbation des ondes de volume est globalement faible et que la perturbation par amortissement visqueux, phénomène non linéaire dépendant de la vitesse de vibration, est plus faible. Il ne reste alors que la perturbation liée au phénomène de diffraction des ondes, le champ reçu diffracté par la ou les interactions multiples étant, selon le principe d'Huygens-Fresnel, l'intégrale de Kirchhoff-Sommerfeld appliquée à la ou aux surfaces d'interaction. Or le principe d'Huygens-Fresnel veut que chaque zone d'interaction se comporte comme une répartition de points sources secondaires. Le champ total diffracté pour un contact multiple est donc bien la somme des champs diffractés pour des contacts ponctuels. Ce raisonnement est encore plus valable dans l'air où il n'y a pratiquement pas d'amortissement visqueux, mais uniquement diffraction des ondes aériennes.  This property has been verified by experience on a touch surface system such as that of FIGS. 1 to 17, but with as support a polyamide nylon PA12 plastic shell rather than a glass plate. The reason is as follows: in the case where the radiation pattern is of slow spatial variation, that is to say, in the Fourier space, associated with lower spatial frequencies than those of the finger or the disturbance, which is the case of a dipolar radiation, the disturbance is proportional to the contact surface. This is all the more true as the perturbation of the volume waves is globally weak and the viscous damping perturbation, a non-linear phenomenon dependent on the speed of vibration, is lower. All that remains is the perturbation linked to the wave diffraction phenomenon, the received field diffracted by the multiple interaction (s) being, according to the Huygens-Fresnel principle, the Kirchhoff-Sommerfeld integral applied to the surface or surfaces of the 'interaction. Huygens-Fresnel's principle is that each zone of interaction behaves like a distribution of secondary source points. The total diffracted field for a multiple contact is therefore the sum of the diffracted fields for point contacts. This reasoning is even more valid in the air where there is practically no viscous damping, but only diffraction of the air waves.
En référence à la figure 24, la première courbe montre l'amplitude fréquentielle du signal de réception normalisé relatif d'un contact à une position A de la coque. La seconde courbe montre l'amplitude fréquentielle du signal de réception normalisé relatif d'un contact à une position B de la coque. Et la courbe du bas montre la superposition, d'une part, de la somme des deux premières courbes, et, d'autre part, de la courbe obtenue par apprentissage direct en exerçant simultanément deux contacts aux positions A et B. Aux erreurs de positionnement des contacts près, on note que les deux courbes sont presque identiques et donc la perturbation somme est la somme des perturbations individuelles.  With reference to FIG. 24, the first curve shows the frequency amplitude of the relative normalized reception signal of a contact at a position A of the shell. The second curve shows the frequency amplitude of the relative normalized reception signal of a contact at a position B of the shell. And the bottom curve shows the superposition, on the one hand, of the sum of the first two curves, and, on the other hand, of the curve obtained by direct learning by simultaneously exerting two contacts at the A and B positions. positioning of the contacts close, we note that the two curves are almost identical and therefore the sum disturbance is the sum of the individual disturbances.
Il apparaît clairement que des systèmes tels que ceux décrits précédemment permettent de détecter et localiser une perturbation sans nécessiter de guides d'ondes acoustiques, ni de procéder à des calculs de temps de transit. En référence aux figures 25 et 26, d'autres signaux de commande que ceux présentés plus haut pourraient être utilisés. It is clear that systems such as those described above make it possible to detect and locate a disturbance without requiring acoustic waveguides, or to perform transit time calculations. With reference to Figures 25 and 26, other control signals than those presented above could be used.
Par exemple, un cas particulier intéressant serait de reprendre la composante hors plan du champ acoustique total indiquée précédemment : de fixer k = 0.5 et d'introduire un déphasage φ entre les deux sources dipolaires : For example, an interesting case would be to take the out-of-plane component of the total acoustic field indicated previously: to fix k = 0.5 and to introduce a phase shift φ between the two dipolar sources:
Les amplitudes des signaux de commande ei(t) et e2(t) sont alors constantes dans le temps et leurs fréquences sont les mêmes. Le paramètre qui change est le déphasage φ entre les signaux de commandes, et donc entre les deux sources dipolaires. The amplitudes of the control signals ei (t) and e 2 (t) are then constant in time and their frequencies are the same. The parameter that changes is the phase shift φ between the control signals, and therefore between the two dipolar sources.
Les figures 25 et 26 illustrent les diagrammes de directivité observés expérimentalement sur une plaque de dimensions 360 mm x 220 mm x 3.3 mm pour <p = 0 et φ = π Ι 2 . Les autres paramètres sont f=40400 Hz, k=0.5, Volts, de sorte que Il est ainsi possible de changer radicalement le diagramme de directivité en changeant simplement le déphasage entre les signaux de commande ei(t) et e2(t) par exemple par 40 paliers espacés de 2 ° entre 0 et 90°. FIGS. 25 and 26 illustrate the directivity diagrams observed experimentally on a plate of dimensions 360 mm × 220 mm × 3.3 mm for <p = 0 and φ = π Ι 2. The other parameters are f = 40400 Hz, k = 0.5, Volts, so that It is thus possible to radically change the directivity diagram by simply changing the phase shift between the control signals ei (t) and e 2 (t) for example by 40 steps spaced by 2 ° between 0 and 90 °.
En référence à la figure 27, un système 2700 d'interface avec et sans contact, conçu pour en outre produire un retour vibrotactile dans la plaque de verre va être décrit.  Referring to Fig. 27, a contactless and non-contacting interface system 2700, further adapted to produce a vibrotactile feedback in the glass plate, will be described.
Le système 2700 comporte les mêmes éléments que le système de la figure 19, avec en outre une pièce mobile 2702 de mise en vibration insérée dans le manchon du disque résonateur 1910. La pièce mobile comporte une tige 2704 insérée dans le manchon et s'étendant suivant l'axe de ce dernier. La pièce mobile comporte en outre une masselotte 2706 fixée à la tige de manière excentrée par rapport à l'axe de la tige. La masselotte est par exemple en forme de demi-disque et est de préférence située de l'autre côté du disque résonateur que le manchon.  The system 2700 has the same elements as the system of Fig. 19, with further a vibrating movable member 2702 inserted into the sleeve of the resonator disc 1910. The movable member has a rod 2704 inserted into the sleeve and extending along the axis of the latter. The movable piece further comprises a feeder 2706 attached to the rod eccentrically relative to the axis of the rod. The flyweight is for example in the form of a half disc and is preferably located on the other side of the resonator disc as the sleeve.
La pièce mobile est emprisonnée dans le manchon, mais peut continuer à tourner autour de l'axe de la tige. Un retour vibrotactile peut ainsi être généré, par exemple pour valider une action ou un choix d'un utilisateur agissant sur le système d'interface, en fournissant des signaux de commande e^t) et e2 (t) sinusoïdaux et en quadrature l'un de l'autre, à la fréquence de résonance du disque résonateur, par exemple à 22 950 Hz. Grâce à de tels signaux de commande, la masselotte est mise en rotation avec une vitesse qui dépend directement de l'amplitude de la vibration ultrasonore du manchon. The moving part is trapped in the sleeve, but can continue to rotate around the axis of the rod. A vibrotactile feedback can thus be generated, for example to validate an action or a choice of a user acting on the interface system, by providing control signals e ^ t) and e 2 (t) sinusoidal and in quadrature one of the other, at the resonance frequency of the resonator disk, for example at 22 950 Hz. Thanks to such control signals, the flyweight is rotated with a speed which depends directly on the amplitude of the vibration. ultrasound of the sleeve.
Par exemple, il a été trouvé que, pour un diamètre interne du manchon de 3 millimètres, la pièce mobile peut tourner à une vitesse qui peut aisément atteindre 1 00 à 200 tours par seconde, produisant ainsi une forte vibration transmise dans la coque ou la plaque. Pour éviter la rotation de la masselotte, il suffit de fournir des signaux de commande en phase l'un avec l'autre et avec une intensité plus faible.  For example, it has been found that, for an inner diameter of the 3 mm sleeve, the moving part can rotate at a speed that can easily reach 100 to 200 revolutions per second, thus producing a strong vibration transmitted in the hull or plate. To avoid rotation of the flyweight, it is sufficient to provide control signals in phase with each other and with a lower intensity.
En variante, la pièce mobile de mise en vibration peut avantageusement être logée dans le manchon du dispositif récepteur, mais basculé en mode émetteur au moment où l'on souhaite appliquer le retour vibrotactile, en fournissant des signaux de commande de la même manière que pour le dispositif émetteur.  As a variant, the mobile vibrating part can advantageously be housed in the sleeve of the receiver device, but switched to transmitter mode at the moment when it is desired to apply the vibrotactile feedback, by supplying control signals in the same way as for the transmitting device.
L'intérêt de produire le retour vibrotactile à partir du dispositif récepteur réside dans le fait que les ondes acoustiques émises par le dispositif d'émission ne sont ainsi pas perturbées par les frottements de la pièce mobile contre la paroi interne du manchon. Le diagramme de rayonnement en émission est ainsi stable.  The advantage of producing the vibrotactile feedback from the receiver device lies in the fact that the acoustic waves emitted by the emission device are thus not disturbed by the friction of the moving part against the inner wall of the sleeve. The emission radiation pattern is thus stable.
Au contraire, comme le dispositif récepteur reçoit les ondes aériennes ainsi que les ondes acoustiques véhiculées par la plaque, le contact de la pièce mobile contre les parois internes du manchon (du dispositif récepteur) ne perturbe soit pas, soit très peu et d'une façon constante qui peut facilement être corrigée par traitement du signal, le signal de réception.  On the contrary, since the receiving device receives the air waves and the acoustic waves conveyed by the plate, the contact of the moving part against the inner walls of the sleeve (of the receiving device) does not disturb either very little or not. constant way that can easily be corrected by signal processing, the reception signal.
On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.  Note also that the invention is not limited to the embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in the light of the teaching just disclosed.
En particulier, les répartitions spatiales différentes d'une onde à l'autre pourraient être des répartitions spatiales de phase, à la place ou en complément des répartitions spatiales d'amplitude. En particulier, les différents types de signaux de commande décrits précédemment (changement de la contribution des deux sources et changement du déphasage entre les deux sources) entraînent des répartitions spatiales de phase différentes d'une onde à l'autre. En outre, les signaux de commande pourraient ne pas être monochromatiques, mais avoir au contraire un spectre étendu. Ainsi, les ondes acoustiques émises (dans un solide ou dans l'air, suivant le mode de réalisation) auraient elles aussi un spectre étendu. Dans ce cas, le dispositif d'émission serait conçu pour que les spectres des ondes acoustiques présentent, chacune à au moins une certaine fréquence, des répartitions spatiales respective d'amplitude ou de phase différentes les unes des autres. Par exemple, les répartitions spatiales changent pour toutes les fréquences, d'une onde acoustique à l'autre. In particular, the different spatial distributions from one wave to another could be phase spatial distributions, instead of or in addition to spatial amplitude distributions. In particular, the different types of control signals described above (change in the contribution of the two sources and change in the phase shift between the two sources) result in different phase spatial distributions from one wave to another. In addition, the control signals might not be monochromatic, but instead have an extended spectrum. Thus, acoustic waves emitted (in a solid or in the air, according to the embodiment) would also have an extended spectrum. In this case, the transmission device would be designed so that the spectra of the acoustic waves have, each at at least a certain frequency, respective spatial distributions of amplitude or of phase different from each other. For example, spatial distributions change for all frequencies, from one acoustic wave to another.
Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.  In the following claims, the terms used are not to be construed as limiting the claims to the embodiments set forth in this specification, but should be interpreted to include all the equivalents that the claims are intended to cover because of their formulation and whose prediction is within the reach of those skilled in the art by applying his general knowledge to the implementation of the teaching that has just been disclosed to him.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système (100 ; 1800 ; 1900 ; 2300) de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu (102 ; 1802 ; 1903 ; 1902, 1903), comportant : 1. A system (100; 1800; 1900; 2300) for detecting and locating a disturbance of a medium (102; 1802; 1903; 1902; 1903), comprising:
des moyens d'émission (424, 304, 306 ; 424, 1806 ; 1904) d'ondes acoustiques successives dans le milieu (102 ; 1802 ; 1903 ; 1902, 1903),  transmission means (424, 304, 306, 424, 1806, 1904) of successive acoustic waves in the medium (102, 1802, 1903, 1902, 1903),
des moyens de réception (108 ; 1828 ; 1916) des ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu (102 ; 1802 ; 1903 ; 1902, 1903), conçus pour fournir un signal de réception à partir des ondes acoustiques successives reçues, et des moyens (424) de détection et de localisation de la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception,  means for receiving (108; 1828; 1916) successive acoustic waves after their propagation in the medium (102; 1802; 1903; 1902; 1903), adapted to provide a reception signal from successive received acoustic waves, and means (424) for detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal,
caractérisé en ce que les moyens d'émission (424, 304, 306 ; 424, 1806 ; 1904) sont conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles. characterized in that the transmitting means (424, 304, 306, 424, 1806, 1904) is adapted so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
2. Système (100 ; 1800 ; 1900 ; 2300) selon la revendication 1 , dans lequel les moyens d'émission (424, 304 ; 424, 1806 ; 1904) comportent :  The system (100; 1800; 1900; 2300) according to claim 1, wherein the transmitting means (424,304; 424,1806; 1904) comprises:
un dispositif d'émission (304 ; 1806 ; 1904) comprenant des première et seconde sources d'ondes acoustiques (402, 403, 404, 405, 406A, 406B, et 402, 403, 404, 405, 408A, 408B ; 1818, 1826, 1824, et 1820, 1826, 1822) présentant respectivement des premier et second diagrammes de rayonnement, concentriques et différents l'un de l'autre,  an emitting device (304; 1806; 1904) comprising first and second acoustic wave sources (402,403,404,405,406A, 406B, and 402,403,404,405,408A, 408B; 1826, 1824, and 1820, 1826, 1822) respectively having first and second radiation patterns, concentric and different from each other,
des moyens (424) de modification de la pondération relative des amplitudes des ondes acoustiques des première et seconde sources (402, 403, 404, 405, 406A, 406B, et 402, 403, 404, 405, 408A, 408B ; 1818, 1826, 1824, et 1820, 1826, 1822), les pondérations successives correspondant respectivement aux répartitions spatiales successives. means (424) for varying the relative weighting of the acoustic wave amplitudes of the first and second sources (402, 403, 404, 405, 406A, 406B, and 402, 403, 404, 405, 408A, 408B, 1818, 1826 , 1824, and 1820, 1826, 1822), the successive weights corresponding respectively to the successive spatial distributions.
3. Système (100 ; 1800 ; 1900 ; 2300) selon la revendication 2, dans lequel chaque diagramme de rayonnement présente un axe (A1 , A2) dans la direction duquel il est nul, les axes faisant un angle non nul entre eux. 3. System (100; 1800; 1900; 2300) according to claim 2, wherein each radiation pattern has an axis (A1, A2) in the direction of which it is zero, the axes forming a non-zero angle between them.
4. Système (100 ; 1800 ; 1900 ; 2300) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel :  4. System (100; 1800; 1900; 2300) according to claim 2 or 3, wherein:
chaque source d'ondes acoustiques (402, 403, 404, 405, 406A, 406B, et 402, 403, 404, 405, 408A, 408B ; 1818, 1826, 1824, et 1820, 1826, 1822) comporte deux éléments de transduction piézoélectrique,  each acoustic wave source (402, 403, 404, 405, 406A, 406B, and 402, 403, 404, 405, 408A, 408B, 1818, 1826, 1824, and 1820, 1826, 1822) has two transducer elements piezoelectric,
les moyens d'émission (424, 304 ; 424, 1806) comportent des moyens (424) de polarisation des deux éléments de transduction piézoélectrique à respectivement deux potentiels opposés l'un de l'autre.  the transmitting means (424, 304; 424, 1806) comprise means (424) for biasing the two piezoelectric transduction elements to two potentials opposite one another.
5. Système (100 ; 1900 ; 2300) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif d'émission (304) comporte un élément piézoélectrique (405) couplé au milieu (102) et quatre électrodes (406A, 406B, 408A, 408B) recouvrant un quart respectif d'une face de l'élément piézoélectrique (405), les deux éléments de transduction de la première source (402, 403, 404, 405, 406A, 406B) comportant respectivement deux électrodes (406A, 406B ) opposées l'une à l'autre et les deux éléments de transduction de la seconde source (402, 403, 404, 405, 408A, 408B) comportant respectivement les deux autres électrodes (408A, 408B) opposées l'une à l'autre.  The system (100; 1900; 2300) of claim 4, wherein the transmitting device (304) includes a piezoelectric element (405) coupled to the medium (102) and four electrodes (406A, 406B, 408A, 408B). covering a respective quarter of a face of the piezoelectric element (405), the two transducing elements of the first source (402, 403, 404, 405, 406A, 406B) respectively comprising two opposite electrodes (406A, 406B) to each other and the two transducing elements of the second source (402, 403, 404, 405, 408A, 408B) respectively having the other two electrodes (408A, 408B) opposite to each other.
6. Système (100 ; 1800 ; 2300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel :  The system (100; 1800; 2300) according to any one of claims 1 to 5, wherein:
le milieu (102 ; 1802 ; 1902) comporte une plaque présentant une surface de contact (104A, 104B),  the medium (102; 1802; 1902) has a plate having a contact surface (104A, 104B),
les ondes acoustiques sont des ondes acoustiques sismiques se propageant dans la plaque,  acoustic waves are seismic acoustic waves propagating in the plate,
la perturbation est un contact sur la surface de contact. the disturbance is a contact on the contact surface.
7. Système (1900 ; 2300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel : The system (1900; 2300) according to any one of claims 1 to 5, wherein:
le milieu comporte un fluide (1903) à la surface d'une plaque (1902), les ondes acoustiques sont des ondes acoustiques de compression se propageant dans le fluide (1903) à la surface de la plaque (1902), la perturbation est la présence d'une rupture d'impédance à la surface de la plaque, par exemple causée par la présence d'un obstacle. the medium comprises a fluid (1903) on the surface of a plate (1902), the acoustic waves are acoustic waves of compression propagating in the fluid (1903) on the surface of the plate (1902), the disturbance is the presence of an impedance break on the surface of the plate, for example caused by the presence of an obstacle.
8. Système (1900 ; 2300) selon les revendications 5 et 7, dans lequel l'élément piézoélectrique (1908) comporte un manchon (1914) conçu pour émettre les ondes acoustiques de compression.  8. System (1900; 2300) according to claims 5 and 7, wherein the piezoelectric element (1908) comprises a sleeve (1914) designed to emit acoustic compression waves.
9. Procédé de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant :  9. A method for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
fournir (1714) des signaux de commande à un dispositif d'émission d'ondes acoustiques, afin que ce dispositif d'émission émette des ondes acoustiques successives dans le milieu,  providing (1714) control signals to an acoustic wave emitting device, so that said transmitting device emits successive acoustic waves in the medium,
recevoir (1716) un signal de réception de la part d'un dispositif de réception d'ondes acoustiques recevant les ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu,  receiving (1716) a reception signal from an acoustic wave receiving device receiving the successive acoustic waves after their propagation in the medium,
détecter et localiser (1718 - 1748) la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception,  detecting and locating (1718 - 1748) the disturbance in the medium from the reception signal,
caractérisé en ce que : characterized in that
les signaux de commande sont conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles.  the control signals are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively phase, successive acoustic waves are different from each other.
10. Procédé de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon la revendication 9, dans lequel :  10. A method for detecting and locating a disturbance of a medium according to claim 9, wherein:
les signaux de commande sont fournis par intermittence de façon à ce que la puissance d'exposition moyenne, même dans le domaine ultrasonore, reste inférieure à 85dB, avec une référence de 2.10"5 Pa, dans l'air à un centimètre du dispositif d'émission d'ondes acoustiques, the control signals are supplied intermittently so that the average exposure power, even in the ultrasound range, remains below 85 dB, with a reference of 2.10 -5 Pa, in the air at one centimeter from the device. emission of acoustic waves,
les signaux de commandes présentent une certaine bande fréquentielle d'excitation,  the control signals have a certain frequency band of excitation,
et comportant en outre, avant de détecter et localiser la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception : amplifier le signal de réception et le convertir au moyen d'un convertisseur analogique-numérique, l'amplification étant configurée de façon à ce que l'amplitude du signal reçu en l'absence de perturbation atteigne la pleine échelle de quantification du convertisseur analogique-numérique, and further comprising, before detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal: amplifying the reception signal and converting it by means of an analog-to-digital converter, the amplification being configured so that the amplitude of the signal received in the absence of disturbance reaches the full quantization scale of the analog-to-digital converter; digital,
réaliser un filtrage passe-bande du signal de réception, sur une bande de fréquences correspondant à la bande fréquentielle d'excitation.  performing bandpass filtering of the reception signal over a frequency band corresponding to the excitation frequency band.
1 1 . Programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon la revendication 9 ou 10, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.  1 1. Computer program downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, characterized in that it comprises instructions for performing the steps of a detection method and of locating a disturbance of a medium according to claim 9 or 10, when said program is run on a computer.
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