KR20050030241A - 좌표축 변환을 통한 역학 센서를 사용한 입력장치 - Google Patents

좌표축 변환을 통한 역학 센서를 사용한 입력장치 Download PDF

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Abstract

역학센서를 사용한 컴퓨터 입력장치에 관한 발명이다. 이에 있어서 3차원을 2차원으로 변환하거나 3차원을 나타내는데 있어서 좌표축 변환을 통하여 사용자의 자세의 변화에도 입력장치의 작업을 수월하게 행할 수 있다.

Description

좌표축 변환을 통한 역학 센서를 사용한 입력장치 {Input Device using for Dynamics Sensor that Translation of a coordinate axis}
본 발명은 컴퓨터에 입력하는 장치에 있어서 2차원적 또는 3차원적으로 움직이는 개체의 이동방향과 그 이동거리, 이동속도, 회전상태를 감지 및 측정할 수 있는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
개체의 움직임을 2차원적으로 감지 및 측정하는 일반적인 장치로서는 컴퓨터의 부속품으로 사용되는 마우스나 조이스틱, 디지타이저 등의 포인팅 디바이스를 들 수 있다. 예를 들어, 옵티컬 마우스인 경우는 내부에 내장된 볼과 같은 포인팅 셀의 움직임을 광학적으로 감지하여, 마우스의 이동방향 및 이동궤적에 관한 신호를 컴퓨터에 전송함으로써, 소프트웨어가 필요로 하는 각종 데이터를 제공하고 있다.
종래의 장치는 센서의 단순한 움직임만을 가지고 벡터를 추출하고 있다. 이를 처리하는데 있어서 기준이 되는 벡터(110,120,130)가 고정되어 있어서 사용자의 자세의 변화에 유동적이지 못한다.
최근의 컴퓨터 소프트웨어 기술에 있어서 게임용 소프트웨어나 컴퓨터 그래픽(CG) 소프트웨어의 발전동향을 보면, 갖가지 개체의 모습이나 움직임을 3차원적으로 처리하는 3D기술이 많이 개발되고 있고, 이러한 3D기술을 이용하면 모니터 상에 가상적으로 3차원 디스플레이를 행할 수 있다.
2차원의 포인팅 디바이스의 이동에도 상기의 이동에 사용되는 마우스패드 등의 일정한 평면인 보조 물체가 있어야만 한다. 기존의 가속도 또는 자이로 센서를 이용한 입력장치들 또한 눈에 보이는 평면을 가진 보조 물체가 사라졌지만 상기의 움직임을 표현할 때 생기는 가상의 평면 즉 수평면(110,120,130)이 존재하게 된다.
이러한 현상으로 인해 기존의 입력장치는 평면을 사용자 임의로 교정할 수 있지만 역학센서를 이용한 경우에는 가상의 평면을 수정할 수 없는 현상으로 과거의 기술보다 불편한 결과를 초래한다.
여기서 문제가 되는 것은 현재까지 상용화되어 있는 감지/측정장치의 기능이 실질적으로는 단일 개체에 대한 2차원 처리에 한정되어 있다는 것에 있다. 즉, CPU나 소프트웨어 기술은 3차원적인 데이터 처리에 충분히 대응할 만한 수준에 와 있으면서도 개체의 움직임을 감지/측정하는 방식은 2차원 처리에 머물고 있기 때문에, 제어해야 할 개체의 움직임이 3차원상에서 복잡다단한 경우에는 그러한 움직임에 대응되는 감지/측정신호를 생성할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 컴퓨터 입력장치에 있어서 포토 커플러 센서를 이용한 종래 기술의 하드웨어적 단점을 보완하기 위한 것으로 x축, y축에 대한 변위 좌표를 추출하는데 있어서 자이로센서 또는 가속도 센서를 사용하는데 중점을 둔다.
본 발명은 3차원 마우스장치에 고안한 것으로 특히 3차원 디자인과 게임을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 3차원 마우스장치에 관한 것이다.
본 발명은 기존 자이로 센서를 이용한 고안에 있어서 좌표를 추출하는데 있어서 기준면에 대해 고정되어있는 상황을 발견됨으로 인해 이는 기존 포토커플러센서를 이용하였을 때보다 오히려 불편을 초래하고 있음을 파악하고 이를 개선하기 위한 발명이다.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 개체의 움직임을 감지/측정하는 방식을 개선하여 개체의 움직임을 3차원적으로 실시간에 감지 및 측정할 수 있도록 된 경제적인 가격대의 감지/측정방법 및 그 장치를 제공하고자 함에 목적이 있는 것으로, 특히 개체가 움직이는 방향과 속도, 이동거리, 회전상태를 신속하고 정확하게 감지 및 측정하도록 된 감지/측정방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
이에 있어서 사용자의 위치 자세가 변할 경우 신속한 처리방법의 변화 등으로 인한 결과를 추출하는데 있어서 발생되는 기준좌표축의 변화시키는 것이 본 발명의 중심이다.
본 발명은 기존 기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 기준벡터를 변화시킴으로 인해 사용자의 자세와 위치로 인한 장애를 극복하는데 있다.
본 발명은 가속도센서의 역할과 자이로 센서의 역할을 나누어 구성되어진다.
가속도 센서는 포인터의 이동 좌표 정보를 추출하는 목적으로 구성되고
자이로 센서는 각 축에 대한 회전정보를 가지고 이동되어진 포인터의 방향 벡터 정보를 나타내는 구성을 갖는다.
가속도센서에 의한 포인터의 이동좌표정보를 추출하는 목적으로 구성을 다음과 같다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 감지/측정방법은,
가속도 센서가 x(310),y(320),z(300)축 방향의 기준벡터를 갖춘상태에서 가속도센서를 통해서 이동되어지는 정보[(390)]가 주어질 경우,
센서가 움직이는 경우, 그 센서의 가속도()에 대응되는 x,y,z축 방향의 이동 가속도 신호를 상기 가속도 센서로부터 추출함과 더불어, 그 센서의 선형이동에 대응되는 x,y,z축 방향의 선형 가속도신호를 상기 가속도계로부터 추출하는 단계,
상기 이동에 대응되는 선형가속도신호를 가지고 주어진 좌표축변환[도5]에 의해서 x'(340), y'(350), z'(360)변형된 축을 기준으로 선형이동에 대응되는 선형 가속도신호[(380)]에 해당하는 정보로 변환하는 단계,
자이로 센서가 결합되어있는 경우,
자이로 센서에 의한 정보 수평, 수직, 좌우에 관한 회전정보를 가지고 이동되어진 포인터의 방향벡터를 결정하는 단계를 추가한다.
변화된 이동정보와 포인터의방향 벡터를 디지털신호로 변환하는 단계,
변환된 선형가속도와 회전 각속도 신호를 미리 준비된 기준 회전데이터들과 비교하여 센서의 회전방향을 결정함과 더불어, 디지털신호로 변환된 선형 가속도신호를 미리 준비된 기준 이동데이터들과 비교하여 센서의 이동방향을 결정하는 단계,
상기 디지털신호로 변환된 선형 가속도신호를 이중적분하여 이동거리를 산출하는 단계,
상기 산출된 회전방향, 이동방향, 속도, 거리에 관한 데이터를 유선 또는 무선으로 출력하는 단계를 구비하여 이루어져 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 그 개체가 움직이는 방향과 속도 및 이동거리에 덧붙여서 개체의 회전상태를 신속하고 정확하게 감지 및 측정함으로써, 향후 생산현장에 투입되는 무인 제조설비의 제어에 요구되는 3차원 데이터나, 3차원 상에서 이동하는 물체의 원격제어 등에 핵심적으로 사용되어질 3차원 데이터를 저가에 효율적으로 제공하는데 있어서 사용자의 위치나 각도의 변화에도 사용자의 맞게 기준이 변화되는 것을 목적으로 한다.
도 1은 순서도 이다.
도2는 기술 1에 대한 개요도이다.
도 3은 기술 2에 대한 개요도이다.

Claims (5)

  1. 상하전후좌우를 구분할 수 있는 형태 또는 표시가 되어있는 디자인을 갖추고 가속도 센서 등의 역학센서를 사용한 컴퓨터입력장치에 있어서,
    3개의 수직으로 직교된 축에 대한 정보를 추출할 수 있는 센서에 있어서,
    각 가속도 센서에서 나온 정보를 모드1과 모드2의 선택하는 단계,
    선택된 모드에 의해서 선형 움직임의 속도, 이동거리를 산출하고 이를 무선 또는 유선으로 송출하는 컴퓨터 입력장치.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    모드 1에 해당의 경우,
    가속도 센서의 x(400), y(410), z(420)축에서 장치의 이동에 의한 정보(490,510,500)를 기준면 x-y 축에 정사영 기법을 통한 2차원 벡터(460,480,470)를 추출하는 컴퓨터 입력장치.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    모드 2에 해당의 경우,
    가속도 센서의 x(310), y(320), z(300)축에서 장치의 이동에 의한 정보(390)를 기준좌표(310,320,300)로부터 법칙(도면 5)에 의한 변환된 좌표축(340,350,360)으로 변환하여 이로부터 발생되는 2차원 벡터(380)를 추출하는 컴퓨터 입력장치.
  4. 가속도 센서의 x(310), y(320), z(300)축에서 장치의 이동에 의한 정보(390)를 기준좌표(310,320,300)로부터 법칙(도면 5)에 의한 변환된 좌표축(340,350,360)으로 변환하여 이로부터 발생되는 3차원 벡터(390)를 추출하는 컴퓨터 입력장치.
  5. 청구항 1항에 있어서.
    자이로 센서를 포함한 컴퓨터 입력장치에서,
    자이로 센서를 통한 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)에 대한 정보를 포인터에 표시하는데 있어서,
    최종 단의 접근방향을 결정하는 신호로 추출하여 가리키는데 있어서,
    1인칭 3차원 프로그램에서는 시점의 변화에 정보로 추출되고 3인칭 3차원 프로그램에서는 대상물체를 바라보는 시선의 변화에 정보로 추출하는 컴퓨터 입력장치
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8049737B2 (en) 2007-12-17 2011-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Dual pointing device and method based on 3-D motion and touch sensors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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