TW201403401A - 位置檢測方法 - Google Patents

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TW201403401A TW101123679A TW101123679A TW201403401A TW 201403401 A TW201403401 A TW 201403401A TW 101123679 A TW101123679 A TW 101123679A TW 101123679 A TW101123679 A TW 101123679A TW 201403401 A TW201403401 A TW 201403401A
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bending wave
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TW101123679A
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Chien-Fa Huang
Che-Yu Kuo
Wei Li
Vivian Xue
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Celestica Int Inc
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Abstract

本創作係為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置之座標，該位置檢測方法包括：一部件，該部件能支撐及傳播彎曲波振動；該部件上設有至少二個或以上之振動感測器，各個振動感測器分別量測該部件上之彎曲波振動之訊號；一處理器，該處理器連接各個振動感測器，且該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。

Description

位置檢測方法
本創作係一種位置檢測裝置及位置檢測方法，尤指當碰觸一部件時會產生彎曲波振動，再利用振動感測器量測彎曲波振動之訊號，彎曲波振動之訊號會傳輸至一處理器，該處理器會計算出碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
隨著電子產品輕、薄、短、小以及功能複雜的發展趨勢，產品可供放置輸入裝置的空間十分有限，而觸控面板的使用可以完全不占空間，除可同時具有鍵盤、滑鼠的功能之外，且可提供手寫輸入等人性化的操作方式，因此成為人機介面的最佳選擇。
觸控面板係直接以手指或觸控筆直接碰觸觸控面板，利用觸控面板上之碰觸位置檢測裝置計算碰觸位置之座標，達成人性化之指令輸入。觸控面板之碰觸位置檢測裝置，習知可分為電阻式、電容式、光學式之三種方式，惟查，前述碰觸位置檢測方式均有其缺點：
●電阻式的觸控面板具有透光率差的缺點，若以顯示螢幕為碰觸介面，則會降低顯示螢幕的亮度與對比
●電容式的觸控面板易受溫度、濕度或接地情況不同而產生變化，穩定性較差
●光學式的觸控面板之解析度由紅外線發射接收對的數目決定，解析度會受到限制
由於前述習知之碰觸位置檢測方式均有其缺點，因此本創作係要利用振動感測器量測彎曲波振動方式，提供新的碰觸位置檢測裝置，改善習知檢測方式之缺點。
本創作之技術原理為：
●當對部件作一實體接觸，部件受到接觸負載後，接觸點產生向內位移或偏移，且會產生一個脈衝向四周傳播，這脈衝播稱為彎曲波振動。
●當部件上有彎曲波振動時，可藉由設置於部件上之振動感測器，擷取彎曲波振動訊號，並將彎曲波振動訊號傳送至一處理器，該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波之振動訊號，便可計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
該碰觸位置(X,Y)之座標之計算方法可參考：
(I)2008知識社群與系統發展研討會之「Zigbee整合定位系統之研究」揭示之被定位目標(X,Y)計算方法：
(a)二點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第六圖中，A1、B1是二個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離Ra，依此法做出圓B1，而二個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤 差，二個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標
●(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分別為A1、B1點的座標。
●Ra、Rb分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(b)三點或以上之多點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第七圖中以三點為例，A1、B1、C1是三個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離為Ra，依此法做出圓B1及圓C1，而三個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤差，三個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標
●(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分別為A1、B1、C1點的座標。
●Ra、Rb、Rc分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1、C1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(II)第五圖揭示之碰觸位置(X,Y)之計算方式，說明如下： X=Y＊Tan[B] (1)
X=(S-Y)＊Tan[A] (2)
解方程式(1)及(2)，可得：
依(I)，當該處理器處理來自各個振動感測器A1、B1、C1之彎曲波振動之訊號時，可藉由：
●假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離
●該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離
●累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標
依(II)，該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
利用前述之技術原理，本創作目的係為一種位置檢測裝置，該位置檢測裝置係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測裝置包括：一部件，該部件能支撐及傳播彎曲波振動；該部件上設有至少二個或以上之振動感測器，各個振動感測器分別量測該部件上之彎曲波振動之訊號；一處理器，該處理器連接各個振動感測器，且該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
利用前述之技術原理，本創作另一目的係為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測方法包括以下實施步驟：碰觸一部件；該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；該彎曲波振動訊號由至少二個或以上之振動感測器接收；一處理器，該處理器連接各個振動感測器，該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
另本創作中之該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
另本創作中之該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係量測各彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角後，與該處理器內建之彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角作辨識確認，藉該辨識資料，從該處理器內建資料庫中選擇出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
另本創作中之該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係利用最少誤差方法，計算出碰觸位置之座標，例如該處理器處理來自各個振動感測器A1、B1、C1彎曲波振動之訊號係藉由：
●假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離
●該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離
●累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標
另本創作之位置檢測裝置係量測彎曲波振動，因此：
●不會降低顯示螢幕的亮度與對比
●不受溫度、不受濕度，不受接地情況不同而產生變化
●不受解析度之限制
第一圖，係本創作位置檢測裝置之立體示意圖，該圖中揭示部件與振動感測器。
第二圖，係本創作位置檢測裝置之上視圖，該圖中揭示部件與振動感測器。
第三圖，係利用手指碰觸部件產生彎曲波振動之示意圖，該圖中揭示手指碰觸部件後，產生了彎曲波振動，該彎曲波振動傳播至振動感測器。
第四圖，係利用觸控筆碰觸部件產生彎曲波振動之示意圖，該圖中揭示手指碰觸部件後，產生了彎曲波振動，該彎曲波振動傳播至振動感測器。
第五圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
第六圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
第七圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
本實施方式說明中：
●單數形式記載且以用語「一」或「一個」開頭的元件或步驟並非特定排除該元件或步驟的複數形式，除非另說明而予以排除。
●參照本發明之「實施例」時，其不應被解釋為排除其他具體實施例也含有所載特徵。
●參照本發明之「實施例」時，本案之實施並非可由以下實施案例而被限制其實施型態。
(A)如第一圖至第七圖揭示之位置檢測裝置
本實施例中，碰觸位置(X,Y)之計算方法可參考：
(I)2008知識社群與系統發展研討會之「Zigbee整合定位系統之研究」揭示之被定位目標(X,Y)計算方法：
(a)二點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第六圖中，A1、B1是二個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離為Ra，依此法做出圓B1，而二個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤差，二個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標
●(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分別為A1、B1點的座標。
●Ra、Rb分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(b)三點或以上之多點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第七圖中以三點為例，A1、B1、C1是三個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離為Ra，依此法做出圓B1及圓C1，而三個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤差，三個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標
●(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分別為A1、B1、C1點的座標。
●Ra、Rb、Rc分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1、C1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(II)第五圖揭示之碰觸位置(X,Y)之計算方式，說明如下： X=Y＊Tan[B] (1)
X=(S-Y)＊Tan[A] (2)
解方程式(1)及(2)，可得：
依(I)，當該處理器處理來自各個振動感測器A1、B1、C1之彎曲波振動之訊號時，可藉由：
●假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離
●該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離
●累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標
依(II)，該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
本創作係一種位置檢測裝置50，該位置檢測裝置50係用以確認碰觸一部件1時之碰觸位置，該位置檢測裝置50包括：一部件1，該部件1能支撐及傳播彎曲波振動(31、41)；該部件1上設有至少二個或以上之振動感測器2，各個振動感測器2分別量測該部件1上之彎曲波振動(31、41)之訊號；一處理器，該處理器連接各個振動感測器2，且該處理器處理來自各個振動感測器2之彎曲波振動(31、 41)之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件1時之碰觸位置之座標。(該處理器未揭示於各圖中)
又本例中，該處理器處理來自各個振動感測器2之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動(31、41)與振動感測器形成之夾角(A、B)，藉此，計算出當碰觸該部件1時之碰觸位置之座標。(計算方式請參閱第五圖)
又本例中，該處理器處理來自各個振動感測器2之彎曲波振動之訊號係量測該彎曲波振動(31、41)之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角(A、B)後，與該處理器內建之彎曲波振動(31、41)之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角(A、B)作辨識確認，藉該辨識資料，從該處理器內建資料庫中選擇出當碰觸該部件1時之碰觸位置之座標。(計算辨識及處理器內建資料庫均未揭示於各圖中)
又本例中，該振動感測器2為一壓電感測器21。
又本例中，該位置檢測裝置50包括：一顯示器，該顯示器與該處理器連接。(該顯示器未揭示於各圖中)
又本例中，各個振動感測器2係使用一黏合劑黏結於該部件1上。
又本例中，各個振動感測器2係焊接於該部件1上。
又本例中，該顯示器設於該部件1上。(該顯示器未揭示於各圖中)
又本例中，例如該處理器處理來自三個振動感測器 A1、B1、C1之彎曲波振動之訊號係藉由：
●假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離
●該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離
●累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標
(B)如第一圖至第七圖揭示之位置檢測方法
本例中，碰觸位置(X,Y)之計算方法可參考：
(I)2008知識社群與系統發展研討會之「Zigbee整合定位系統之研究」揭示之被定位目標(X,Y)計算方法：
(a)二點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第六圖中，A1、B1是二個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離為Ra，依此法做出圓B1，而二個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤差，二個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分別為A1、B1點的座標。
●Ra、Rb分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(b)三點或以上之多點定位法係利用碰觸位置(X,Y)到量測點(振動感測器)的距離，來計算出碰觸位置的座標。如第七圖中以三點為例，A1、B1、C1是三個量測點(振動感測器)，碰觸位置送出碰觸訊號後便可計算出以A1點為圓心的距離為Ra，依此法做出圓B1及圓C1，而三個圓相交位置可得碰觸位置所在的座標。但實際的情況，都存在有一定程度的誤差，三個圓相交不會交於一點上，那可使用最少誤差法來計算碰觸位置的座標，說明如下：
上式中：
●(X,Y)座標為一假設之假設碰觸位置之坐標
●(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分別為A1、B1、C1點的座標。
●Ra、Rb、Rc分別為碰觸位置(X,Y)座標與A1、B1、C1點的距離。
●當Error之值為最少誤差時，則計算出(X,Y)之座標。
(II)第五圖揭示之碰觸位置(X,Y)之計算方式，說明如下： X=Y＊Tan[B] (1)
X=(S-Y)＊Tan[A] (2)
解方程式(1)及(2)，可得：
依(I)，當該處理器處理來自各個振動感測器A1、B1、C1之彎曲波振動之訊號時，可藉由：
●假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離
●該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離
●累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標
依(II)，該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
本創作為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測方法包括以下實施步驟：1.碰觸一部件(該部件上可設有一顯示器)；2.該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；3.該彎曲波振動訊號由至少二個或以上之振動感測器接收(該振動感測器可為一壓電感測器)；4.一處理器(該處理器可與一顯示器連接)，該處理器連接各個振動感測器；5.該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置，該碰觸位置為一碰觸位置之座標。
另本創作為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測方法包括以下實施步驟：1.碰觸一部件(該部件上可設有一顯示器)；2.該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；3.該彎曲波振動訊號由至少二個或以上之振動感測器接收(該振動感測器可為一壓電感測器)；4.一處理器(該處理器可與一顯示器連接)，該處理器連接各個振動感測器；5.該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置，該碰觸位置為一碰觸位置之座標。
另本創作為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測方法包括以下實施步驟：1.碰觸一部件(該部件上可設有一顯示器)；2.該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；3.該彎曲波振動訊號由至少二個或以上之振動感測器接收(該振動感測器可為一壓電感測器)；4.一處理器(該處理器可與一顯示器連接)，該處理器連接各個振動感測器；5.該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係量測該彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角後，與該處理器內建之彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角作辨識確認，藉該辨識資料，從該處理器內建資料庫中選擇出當碰觸該部件時之碰觸位置，該碰觸位置為一碰觸位置之座標。
另本創作為一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置，該位置檢測方法包括以下實施步驟：1.碰觸一部件(該部件上可設有一顯示器)；2.該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；3.該彎曲波振動訊號由至少三個或以上之振動感測器接收(該振動感測器可為一壓電感測器)；4.一處理器(該處理器可與一顯示器連接)，該處理器連接各個振動感測器，其中：該處理器假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離；該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離；累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標。
本創作雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定。
1‧‧‧部件
11‧‧‧觸控板
2‧‧‧振動感測器
21‧‧‧壓電感測器
3‧‧‧手指
31‧‧‧彎曲波振動
4‧‧‧觸控筆
41‧‧‧彎曲波振動
S‧‧‧已知距離
A‧‧‧彎曲波振動與振動感測器形成之夾角
B‧‧‧彎曲波振動與振動感測器形成之夾角
X‧‧‧碰觸位置之X坐標
Y‧‧‧碰觸位置之X坐標
50‧‧‧位置檢測裝置
A1‧‧‧振動感測器
B1‧‧‧振動感測器
C1‧‧‧振動感測器
Ra‧‧‧與A1點的距離(A1為圓心)
Rb‧‧‧與B1點的距離(B1為圓心)
Rc‧‧‧與C1點的距離(C1為圓心)
第一圖，係本創作位置檢測裝置之立體示意圖。
第二圖，係本創作位置檢測裝置之上視圖。
第三圖，係利用手指碰觸部件產生彎曲波振動之示意圖。
第四圖，係利用觸控筆碰觸部件產生彎曲波振動之示意圖。
第五圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
第六圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
第七圖，係揭示計算碰觸位置之(X,Y)座標方法。
1‧‧‧部件
3‧‧‧手指
31‧‧‧彎曲波振動

Claims (8)

  1. 一種位置檢測方法，該位置檢測方法係用以確認碰觸一部件時之碰觸位置之座標，該位置檢測方法包括以下實施步驟：碰觸一部件；該部件經碰觸後產生一彎曲波振動；該彎曲波振動訊號由至少二個或以上之振動感測器接收；一處理器，該處理器連接各個振動感測器；該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
  2. 如申請專利範圍第1項之位置檢測方法，其中：該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係計算該彎曲波振動與振動感測器形成之夾角，藉此，計算出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
  3. 如申請專利範圍第1項之位置檢測方法，其中：該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號係量測該彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角後，與該處理器內建之彎曲波振動之振幅及彎曲波振動與振動感測器形成之夾角作辨識確認，藉該辨識資料，從該處理器內建資料庫中選擇出當碰觸該部件時之碰觸位置之座標。
  4. 如申請專利範圍第1項之位置檢測方法，其中：該位置檢測方法包括以下實施步驟： 該彎曲波振動訊號由至少三個或以上之振動感測器接收；該處理器連接各個振動感測器；該處理器處理來自各個振動感測器之彎曲波振動之訊號為：該處理器假設一碰觸位置，且計算該假設碰觸位置與任一個振動感測器為第一距離；該處理器計算部件之碰觸位置與該任一振動感測器之真正距離為第二距離；累加每個振動感測器產生之第一距離減去第二距離後之絕對值，再把累加後之累加值求最少誤差便計算出碰觸位置之座標。
  5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之位置檢測方法，其中：該位置檢測方法包括：一顯示器，該顯示器與該處理器連接。
  6. 如申請專利範圍第5項之位置檢測方法，其中：該振動感測器為一壓電感測器。
  7. 如申請專利範圍第5項之位置檢測方法，其中：該顯示器設於該部件上。
  8. 如申請專利範圍第7項之位置檢測方法，其中：該振動感測器為一壓電感測器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI742894B (zh) * 2020-10-27 2021-10-11 明基電通股份有限公司 觸控操作方法及其觸控操作系統

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