WO2020011538A1 - Verfahren zur bestimmung von betätigungskräften an einem touchbedienbaren sensorfeld, ein touchbedienbares sensorfeld sowie ein betreffendes computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zur bestimmung von betätigungskräften an einem touchbedienbaren sensorfeld, ein touchbedienbares sensorfeld sowie ein betreffendes computerprogrammprodukt Download PDF

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WO2020011538A1
WO2020011538A1 PCT/EP2019/067024 EP2019067024W WO2020011538A1 WO 2020011538 A1 WO2020011538 A1 WO 2020011538A1 EP 2019067024 W EP2019067024 W EP 2019067024W WO 2020011538 A1 WO2020011538 A1 WO 2020011538A1
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WO
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sensor
sensor signal
touch
field
signal fields
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PCT/EP2019/067024
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Joerg Reisinger
Volker Stahl
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Daimler Ag
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04186—Touch location disambiguation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the invention relates to a method for determining actuation forces on a touch-operated sensor field, a touch-operated sensor field and a relevant computer program product.
  • a touchpad and an associated method for operating the touchpad are known from the publication DE 11 1020 004 758 T5, in which a contact position of an actuating means acting on the sensor field of the touchpad is detected from sensor field signals. For example, the center point of a sensor signal field is determined as the touch position. Forces acting on the touchpad are also determined. The determined contact position on the sensor field and the forces acting on the force sensors become that of the actuation center! force exerted on the sensor field at the touch position.
  • US 2017/0131840 A1 discloses a method in which sensor signal fields of the same size caused by the action of force are regarded as a single hypothetical sensor signal field. The force determined on the hypothetical sensor signal field is then distributed equally between the sensor signal fields of the same size
  • the US 2018/00463017 AI discloses a method for determining a total force vector from a focus of adjacent individual or combined sensor signal fields and a center of gravity of the forces acting on the sensor signal fields.
  • the total force vector is transferred in the individual vectors assigned to the sensor signal fields.
  • a disadvantage of the prior art is that unintentional touches, which are no longer able to determine the forces exerted on the sensor field at the touch positions,
  • the object of the invention is to provide a method and a device by means of which the availability of the force determination on the touch-operated sensor field is increased.
  • the actuation forces at the touch positions it can be determined, for example, to which touch position the greatest force acts, the function assigned to the touch position and to which the greatest force acts.
  • Another application would be multi-finger operation of a sensor field, ie a function is carried out as soon as, for example, three fingers exceed a predefined force threshold at three touch positions.
  • a touch-operated sensor field is understood to mean, for example, a touchpad or a touch display.
  • the specified value indicates the maximum number up to which the forces of the actuating means acting on the sensor field can be determined at its contact positions. This maximum number is determined by the structure of the sensor field and the arrangement of force sensors which are operatively connected to the sensor field and which are set up to measure the forces acting simultaneously on the sensor field at the contact positions.
  • three force sensors for example, forces at three contact positions can be determined on an idealized sensor field; with two force sensors, only forces at two contact positions.
  • forces on a rectangular sensor field with one sensor at each corner can be reliably determined at a maximum of three contact positions , If forces occur at more than three contact positions, the forces can no longer be determined.
  • the touch positions are determined from sensor signal fields.
  • the number of actuating means acting on the sensor field results in an equivalent manner from the number of specific sensor fields or from the number of touch positions. Approaching and touching a sensor field by means of an actuating means results in a signal output at the sensors of the sensor field, the entirety of the signals caused by an actuating means is referred to herein as the sensor signal field.
  • the touch position is determined, for example, by the calculated center or center of gravity of the sensor signal field. If the acting actuating means exceed the predetermined value, it is checked whether two determined touch positions can be transferred to a virtual touch position. For this purpose, it is determined whether the sensor signal fields based on the determination of the contact positions in relation to one another fulfill a predetermined criterion.
  • the method enables reliable operation of the sensor field in the event of accidental contact with a plurality of actuating means that exceed the predetermined value.
  • the predetermined criterion defines a maximum distance between the center points and / or the edge lines of the sensor signal fields caused by the actuating means.
  • Two sensor fields meet the predetermined criterion as soon as the center points determined from the sensor fields and / or the edge lines delimiting the sensor fields are at a distance below a predetermined maximum distance.
  • Edge lines are to be understood as the boundary lines of the sensor signal fields. The distance between two center points or edge lines of the signal fields below a maximum distance can advantageously be used to conclude that the sensor field has been inadvertently touched.
  • the predetermined criterion defines an area ratio of the sensor signal fields caused by the actuating means. Accordingly, the criterion can define an area ratio that is fulfilled as soon as the areas or the area contents of the sensor signal fields have a predetermined area ratio. If the area of a sensor signal field is only a fraction of the neighboring sensor signal field, an unintentional contact can be assumed
  • the area ratio of the sensor signal fields is determined and the distance between the touch positions is divided in accordance with the area ratio in such a way that the virtual touch position comes closer to the larger sensor signal field in accordance with the area ratio.
  • the virtual touch position coincides with one of the two touch positions to be replaced from a certain area ratio.
  • the virtual touch position is determined by averaging the distance between the touch positions determined from the at least two sensor signal fields that meet the predetermined criterion. The virtual touch position replaces two touch positions which are determined from two sensor signal fields that meet the specified criterion becomes. The distance between the touch positions is determined, the virtual touch position is then, for example, in the middle between the touch positions,
  • the virtual touch position is determined by determining a common center of gravity of the at least two sensor signal fields that meet the predetermined criterion.
  • the method advantageously makes it possible to replace two touch positions by a virtual touch position and to enable an evaluation of the forces acting on the sensor field.
  • the criterion alternatively or additionally defines a ratio of the gradient profiles of the sensor signals caused by the actuating means
  • a gradient course of the sensor signals reflects the distribution of the signal strengths of the sensors.
  • the sensor signal is strongest in the area of the center or center of gravity of the sensor signal field and then drops depending on the actuating means with different gradients to the edge area.
  • the definition of the criterion can refer, for example, to an average, a minimum or a maximum gradient. Two sensor signal fields thus meet the criterion if a sensor signal field has sensor signals with a gradient above a first value and a second sensor signal field has sensor signals with a gradient below a second value.
  • the criterion is met as soon as the quotient of the gradients reaches a predefined minimum ratio, that is to say, for example, as soon as the quotient from the larger gradient and the small gradient lies above a predefined gradient ratio or the quotient from the smaller gradient and the larger gradient below a predefined gradient ratio lies.
  • Large gradients are caused, for example, by means of pointed actuation means, such as a fingernail, and flat gradients by means of actuation means lying on a large surface.
  • an inadvertent actuation of the sensor field by a finger or a fingernail can be identified by considering the gradient ratio of two sensor signal fields.
  • a greatest actuating force acting on one of the touch position or the virtual touch position is determined and the functions assigned to the touch position are carried out.
  • the method enables a reliable function when the sensor field is touched by several actuating means
  • the touch-operated sensor field according to the invention has devices that are sufficient to carry out the method described above.
  • the device comprises means for carrying out the individual method steps, such as one or more computing units.
  • the computer program product according to the invention for controlling a touch-operated sensor field is designed in cooperation with a computer or a computer system to be executed immediately or after a certain routine has been carried out according to a previously described method.
  • FIG. 2 schematized sensor field from FIG. 1 operated by three fingers
  • FIG. 3 schematic sensor field from Fig. 1 operated by four fingers
  • Fig. 4 touch pattern on a sensor field.
  • 5 shows another touch pattern on a sensor field.
  • FIG. 6 flow chart for the inventive method.
  • FIG. 1 shows a sensor field 1 which is operated by touching the fingers of a hand 3 of a user.
  • Fingertip causes a sensor signal field 5, 7 composed of sensor signals, 9, 11, From the sensor signal fields 5, 7, 9, 11, for example, by determining the center point, a touch position of each finger on the sensor field that can be described by coordinates can be determined.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a sensor field 1 which has a force sensor 15 at each corner
  • Sensor field 15 acting forces measurable.
  • three fingers act on sensor field 1, which cause sensor signal fields 7, 9, 11.
  • a sensor field 1 is shown in FIG. 3, on which, as shown in FIG. 1, another finger acts, which causes the further sensor signal field 5.
  • the touch positions 17, 19, 21, 23 are determined from the sensor signal fields 5, 7, 9, 11. A determination of forces related to these four contact positions 17, 19, 21, 23 is not computationally possible using the four force sensors 15 due to overdetermination.
  • the sensor signal fields 5, 7 meet the criterion that the distance 25 between the edges of the sensor signal fields 5, 7 is below a permissible one
  • Maximum distance 27 is. If the maximum distance is undershot, it can be assumed that a user unintentionally effects the sensor signal field 5 or the sensor signal field 7 by touching a finger. Since an unintentional actuation can be assumed, the touch positions 17, 23 are replaced by a virtual touch position 29. The virtual touch position 29 becomes the center of the
  • Touch positions 17, 23 arranged.
  • the forces acting on the sensor field 1 are now based on the signals from the force sensors 15 in relation to the contact positions 21, 19, 29 calculated.
  • the touch positions 17, 23 By replacing the touch positions 17, 23 with the touch position 29, the total number of touch positions is reduced from originally four to three, as a result of which the forces acting on the sensor field are calculated in relation to the three
  • Sensor signal field 7 is, for example, by an applied to the sensor field
  • Sensor signal field 5 is caused by a finger inadvertently placed next to the palm. Relative to those determined from the sensor signal fields 5, 7, 9, 11
  • Touch positions 17, 19, 21, 23 cannot be assigned any operating forces due to the system being determined by means of the forces determined on the four force sensors 15. It is therefore checked whether the sensor signal fields meet an area ratio of a predetermined criterion. Two sensor signal fields meet the criterion as soon as the ratio of the larger sensor signal field to the smaller sensor signal field assumes a value of, for example, at least 15 and larger. This criterion would be met in FIG. 5 by the sensor signal field 5 and the sensor signal field 7. Since inadvertent actuation can be assumed, the touch positions 17, 23 are replaced by a virtual touch position 29. The virtual touch position 29 is closer according to the area ratios of the sensor signal fields 5, 7 at the touch position 17
  • the calculation of the forces acting on the sensor field 1 is now calculated on the basis of the signals from the force sensors 15 in relation to the three contact positions 19, 21, 29.
  • the areas of sensor field 1 are assigned functions which are carried out when touched. In the examples described above, the
  • Touch positions 19, 21, 29 determined greatest force determined and performed the function assigned to the area.
  • FIG. 6 shows a flowchart for determining actuation forces on a touch-operated sensor field according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Actuator generated sensor signal fields determined. By approaching or touching the sensor field 1 with, for example, a finger, several sensors give an electrical signal; the entirety of the signals is referred to as the sensor signal field.
  • contact positions of the acting actuating means are determined from the sensor signal fields. For example, the coordinates of the center of a circular sensor signal field are defined as the touch position of a finger. In the case of asymmetrical sensor signal fields, a contact position is determined in accordance with methods known from the prior art, for example by determining a center of area.
  • the number of actuating means is determined and compared with a predetermined value. Up to a number of the actuating means corresponding to the predetermined value, a determination of the on the
  • Forces acting on the sensor field at the contact positions are possible using the force sensors of the sensor field. Both the number of touch positions or the number of sensor signal fields can be used to determine the number of actuating means.
  • step 106 If it has been determined that the actuating means exceed the predetermined value, it is checked in step 106 whether the sensor signal fields in relation to one another fulfill a predetermined criterion. If it has been determined in step 106 that the sensor signal fields used to determine the touch positions meet a predetermined criterion, a virtual touch position is determined in step 108 with respect to the sensor signal fields fulfilling the criterion.
  • step 110 it is checked whether the total number of non-replaced remaining touch positions and the virtual touch position exceed the predetermined value. If the specified value is not exceeded, the actuation forces are determined in step 1 12 using the force sensors associated with the sensor field, based on the non-replaced remaining touch positions and on the virtual touch position.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung von Betätigungskräften an einem touchbedienbaren Sensorfeld. Berührpositionen an dem Sensorfeld sind aus den von Betätigungsmittel erzeugten Sensorsignalfeldern bestimmbar. Dem Sensorfeld sind Kraftsensoren zugeordnet, mittels denen auf das Sensorfeld einwirkende Betätigungskräfte an den Berührpositionen ermittelbar sind. Die Betätigungskräfte sind dabei bis zu einer durch den Aufbau des Sensorfelds bestimmten Anzahl von Berührpositionen ermittelbar. Übersteigen die Betätigungsmittel die zulässige Anzahl wird anhand vorgegebener Kriterien überprüft, ob unabsichtliche Berührungen vorliegen. Im Fall einer unabsichtlichen Berührung werden zwei Berührpositionen durch eine virtuelle Berührposition ersetzt. Ist die Anzahl der virtuellen Berührposition und der verbleibenden nicht ersetzten Berührpositionen gleich oder kleiner wie die zulässige Anzahl, so werden die Kräfte in Bezug auf die virtuelle Berührposition und die verbleibenden nicht ersetzten Berührpositionen ermittelt.

Description

Verfahren zur Bestimmung von Betätigungskräften an einem touchbedienba ren Sensorfeld, ein touchbedienbares Sensorfeld sowie ein betreffendes
Com puterprog ramm produkt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Betätigungskräften an einem touchbedienbaren Sensorfeld, ein touchbedienbares Sensorfeld sowie ein betreffendes Computerprogrammprodukt,
Aus der Offenlegung DE 11 1020 004 758 T5 ist ein Touchpad und ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb des Touchpads bekannt, bei denen aus Sensorfeldsignalen eine Berührposition eines auf das Sensorfeld des Touchpads einwirkenden Betätigungsmittels erfasst wird. Dabei wird beispielsweise der Mittelpunkt eines Sensorsignalfeldes als Berührposition bestimmt. Weiter werden an dem Touchpad zugehörigen Kraftsensoren angreifende Kräfte bestimmt. Aus der bestimmten Berührposition auf dem Sensorfeld und den an den Kraftsensoren angreifenden Kräften wird die vom Betätigungsmitte! an der Be- rührposition auf das Sensorfeld ausgeübte Kraft ermittelt.
Die US 2017 / 0131840 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem durch Krafteinwirkung bewirkte Sensorsignalfelder gleicher Größe als ein einziges hypothetisches Sensorsignalfeld betrachtet werden Mittels den Kraftsensoren des Sensorfeldes ermittelten Kräften wird eine Krafteinwir kung auf das hypothetische Sensorsignalfeld bestimmt. Die auf das hypothetische Sensorsignalfeld bestimmte Kraft wird dann zu gleichen Teilen auf die Sensorsignal-felder gleicher Größe verteilt
Die US 2018 / 00463017 AI offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Summenkraft- Vek tors aus einem Schwerpunkt nebeneinanderliegender einzelner oder zusammengefasster Sensorsignalfelder und einem Kraftschwerpunkt der auf die Sensorsignalfelder wirkenden Kräfte. Der Summenkraftvektor wird in den Sensorsignalfeldern zugeordneten Einzelvektoren überführt. Nachteilig im Stand der Technik ist, dass durch unabsichtliche Berührungen, die auf das Sen sorfeld an den Berührpositionen ausgeübten Kräfte nicht mehr bestimmbar sind,
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels welchen die Verfügbarkeit der Kraftbestimmung an dem touchbedienbaren Sensorfeldes erhöht wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung von Betätigungskräften art einem touch- bedienbaren Sensorfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einem touchbedienbaren Sensorfeld gemäß Anspruch 7 sowie einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Aus- führungsformen der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß werden folgende Schritte ausgeführt:
Ermittlung der Anzahl der einwirkenden Betätigungsmittel und Vergleich mit einem vorgegebenen Wert,
Prüfen, falls bestimmt worden ist, dass die Betätigungsmittel den vorgegebenen Wert überschreiten, ob die zur Ermittlung der Berührpositionen zugrunde gelegten vorzugsweise zwei nebeneinanderliegende Sensorsignalfelder in Relation zueinander mindestens ein vorbestimmtes
Kriterium erfüllen,
falls bestimmt worden, dass die zur Ermittlung der Berührpositionen zugrunde gelegten Sensorsignalfelder ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen,
Ermittlung einer virtuellen Berührposition in Bezug auf die das Kriterium erfüllenden Sensorsig nalfelder
Prüfen, ob die Gesamtzahl der nicht ersetzten Berührpositionen und der virtuellen Berührpositi on den vorgegebenen Wert überschreiten, und falls der vorgegebene Wert nicht überschritten wird,
Ermittlung der Betätigungskräfte der an den nicht ersetzten Berührpositionen und der virtuellen Berührposition auf das Sensorfeld wirkenden Betätigungsmittel mittels dem Sensorfeld zugehörigen Kraftsensoren, wobei das vorbestimmte Kriterium einen zulässigen Maximalabstand der Mittelpunkte oder der Randlinien der durch die Betätigungsmittel bewirkten Sensorsignalfelder und ein Mindestflächenverhältnis der größeren zu kleineren Sensorfläche definiert. Anhand der Betätigungskräfte an den Berührpositionen kann beispielsweise bestimmt werden, auf welche Berührposition die größte Kraft wirkt, die der Berührposition zugeordnete Funktion, auf die die größte Kraft wirkt dann ausgeführt. Ein anderer Anwendungsfall wäre eine Mehrfin- gerbedienung eines Sensorfeldes, d.h. eine Funktion wird ausgeführt, sobald beispielsweise drei Finger eine vorgegebene Kraftschwelle an drei Berührpositionen überschreiten. Unter einem touchbedienbaren Sensorfeld ist beispielsweise ein Touchpad oder eine Touchdisplay zu verstehen.
Der vorgegebene Wert gibt die Maximalanzahl an, bis zu der die Kräfte der auf das Sensorfeld einwirkenden Betätigungsmittel an dessen Berührpositionen bestimmt werden können. Diese Maximalanzahl ist bestimmt durch den Aufbau des Sensorfeldes und die Anordnung von mit dem Sensorfeld in Wirkverbindung stehenden Kraftsensoren, die zur Messung der auf das Sensorfeld an den Berührpositionen gleichzeitig einwirkenden Kräfte eingerichtet sind. Mit drei Kraftsensoren können an einem idealisierten Sensorfeld beispielsweise Kräfte an drei Berühr positionen bestimmt werden, mit zwei Kraftsensoren lediglich Kräfte an zwei Berührpositionen Unter Berücksichtigung von Elastizitäten des Sensorfeldes sind an einem rechteckigen Sensorfeld mit je einem Sensor an jeder Ecke Kräfte maximal an drei Berührpositionen zuverlässig bestimmbar. Mit Auftreten von Kräften an mehr als an drei Berührpositionen sind die Kräfte nicht mehr bestimmbar. Die Berührpositionen werden hierbei aus Sensorsignalfeldern ermittelt. Die Anzahl der auf das Sensorfeld einwirkenden Betätigungsmittel ergibt sich in äquivalenter Weise durch die Anzahl der bestimmten Sensorfelder oder durch die Anzahl der Berührpositionen. Eine Annäherung und Berührung eines Sensorfelds mittels einem Betätigungsmittel be wirkt eine Signalausgabe an den Sensoren des Sensorfeldes, die Gesamtheit der durch ein Betätigungsmittel bewirkten Signale wird vorliegend als Sensorsignalfeld bezeichnet. Die Berühr position wird beispielsweise durch den berechneten Mittel- oder Schwerpunktes des Sensorsignalfeldes bestimmt. Überschreiten die einwirkenden Betätigungsmittel den vorgegebenen Wert dann wird überprüft, ob zwei ermittelte Berührpositionen in eine virtuelle Berührposition überführt werden können. Hierzu wird bestimmt, ob die zur Ermittlung der Berührpositionen zugrun de gelegten Sensorsignalfelder in Relation zueinander ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen. Wird bei einer Betätigung des Sensorfeldes mit drei Fingern unabsichtlich ein vierter Finger aufgelegt, so kann beispielsweise durch Vergleich der Form des durch den vierten Finger be wirkten Sensorsignalfelds mit der Form der durch die anderen Finger bewirkten Sensorsignal feldern erkannt werden, dass die Berührposition des vierten und die Berührposition eines anderen der drei Finger ohne wesentlichen Informationsverlust durch eine einzige virtuelle Berührposition ersetzt werden kann. In vorteilhafter Weise ermöglicht das Ver fahren einen zuverlässigen Betrieb des Sensorfeldes bei versehentlicher Berührung mit mehreren, über den vorgegebenen Wert hinausgehende Anzahl von Betätigungsmiteln.
Erfindungsgemäß definiert das vorbestimmte Kriterium einen Maximalabstand der Mittelpunkte und/oder der Randlinien der durch die Betätigungsmittel bewirkten Sensorsignalfelder. Zwei Sensorfelder erfüllen das vorbestimmte Kriterium, sobald die aus den Sensorfeldern ermittelten Mittelpunkte und/oder die die Sensorfelder begrenzenden Randlinien einen Abstand unterhalb einem vorgegebenen Maximalabstand aufweisen. Unter Randlinien sind die Berandungslinien der Sensorsignalfelder zu verstehen. Über den Abstand zweier Mittelpunkte oder Randlinien der Signalfelder unterhalb einem Maximalabstand kann in vorteilhafter Weise auf eine unbeabsichtigte Berührung des Sensorfeldes geschlossen werden.
Erfindungsgemäß definiert das vorbestimmte Kriterium ein Flächenverhältnis der durch die Betätigungsmittel bewirkten Sensorsignalfelder. Dementsprechend kann das Kriterium ein Flä chenverhältnis definieren, das dann erfüllt ist, sobald die Flächen bzw. die Flächeninhalte der Sensorsignalfelder ein vorgegebenes Flächenverhältnis aufweisen. Beträgt die Fläche eines Sensorsignalfeldes nur ein Bruchteil des benachbarten Sensorsignalfeldes, so kann von einer unabsichtlichen Berührung ausgegangen werden,
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Flächenverhältnis der Sensorsignalfelder ermittelt und der Abstand der Berührpositionen entsprechend dem Flächenverhältnis derart aufgeteilt, dass die virtuelle Berührposition entsprechend dem Flächenverhältnis näher an dem größeren Sensorsignalfeld zu liegen kommt. In einem Ausführungsbeispiel fällt ab einem bestimmten Flächenverhältnis die virtuelle Berührposition mit einer der zwei zu ersetzenden Be rührpositionen zusammen. In alternativer Ausgestaltung des Verfahrens wird die virtuelle Berührposition durch Mittelung des Abstandes zwischen den aus den das vorbestimmte Kriterium erfüllenden mindestens zwei Sensorsignalfeldern bestimmten Berührpositionen ermittelt. Die virtuelle Berührposition ersetzt zwei Berührpositionen, die aus zwei das vorgegebene Kriterium erfüllenden Sensorsignalfeldern ermittelt wird. Hierbei wird der Abstand der Berührpositionen ermittelt, die virtuelle Berührposition befindet sich dann beispielsweise mittig zwischen den Berührpositionen,
Alternativ wird die virtuelle Berührposition durch Bestimmung eines gemeinsamen Schwerpunktes der das vorbestimmte Kriterium erfüllenden mindestens zwei Sensorsignalfelder bestimmt.
In vorteilhafter Weise ermöglicht das Verfahren zwei Berührposition durch eine virtuelle Berührposition zu ersetzen und eine Auswertung der auf das Sensorfeld einwirkenden Kräfte zu ermöglichen. ln einer modifizierten Ausführungsform definiert das Kriterium alternativ oder zusätzlich ein Verhältnis der Gradientenverläufe, der durch die Betätigungsmittel bewirkten Sensorsignale
Ein Gradientenverlauf der Sensorsignale gibt die Verteilung der Signalstärken der Sensoren wieder. Im Bereich des Mittel- oder Schwerpunktes des Sensorsignalfeldes ist das Sensorsignal am stärksten und fällt dann je nach Betätigungsmittel mit unterschiedlichen Gradienten zum Randbereich ab. Die Definition des Kriteriums kann sich hierbei beispielsweise auf ein mittleren, ein minimalen oder maximalen Gradient beziehen. Zwei Sensorsignalfelder erfüllen damit das Kriterium, falls ein Sensorsignalfeld Sensorsignale mit einem Gradienten oberhalb einem ersten Wert und ein zweites Sensorsignaifeld Sensorsignale mit einem Gradienten unterhalb einem zweiten Wert aufweist. Mit anderen Worten ist das Kriterium erfüllt, sobald der Quotient der Gradienten ein vorgegebenes Mindestverhäitnis erreicht d.h beispielsweise sobald der Quotient aus dem größeren Gradient und dem kleinen Gradient oberhalb einem vorgegebenen Gradientenverhältnis liegt oder der Quotient aus dem kleineren Gradient und dem größeren Gradient unterhalb einem vorgegebenen Gradientenverhältnis liegt. Große Gradienten werden beispielsweise durch spitze Betätigungsmittel wie ein Fingernagel und flache Gradienten durch großflächig aufliegende Betätigungsmittel bewirkt. In vorteilhafter Weise kann mittels Betrachtung des Gradientenverhältnisses zweier Sensorsignalfelder eine unbeabsichtigte Betätigung des Sensorfeldes durch einen Finger oder ein Fingernagel erkannt werden. ln weitere Ausgestaltung des Verfahrens wird eine auf eine der Berührposition oder der virtuellen Berührposition wirkende größte Betätigungskraft ermittelt und die der Berührposition zugewiesene Funktionen ausgeführt. In vorteilhafter Weiser ermöglicht das Verfahren eine zuverlässige Funktion bei Berührung des Sensorfeldes mit mehreren Betätigungsmitteln Das erfindungsgemäße touchbedienbare Sensorfeld weist Einrichtungen auf, die dazu ausgeiegt sind, das vorab beschriebene Verfahren auszuführen. Die Einrichtung umfas sen Mittel zur Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte wie beispielsweise eine o- der mehrere Recheneinheiten.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt zur Steuerung eines touchbedienbaren Sensorfeldes ist dazu ausgelegt im Zusammenwirken mit einem Computer oder einem Computersystem unmittelbar, oder nach Ausfuhren einer bestimmten Routine nach einem vorab beschriebenen Verfahren auszuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestell te Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 Ein mit vier Fingern betätigtes Sensorfeld,
Fig. 2 schematisiertes Sensorfeld aus Fig. 1 bedient durch drei Finger;
Fig. 3 schematisiertes Sensorfeld aus Fig. 1 bedient durch vier Finger
Fig. 4 Berührungsmuster auf einem Sensorfeld.
Fig 5 weiteres Berührungsmuster auf einem Sensorfeld.
Fig. 6 Ablaufdiagramm zum erfindungsmäßen Verfahren.
Gemäß Fig.1 ist ein Sensorfeld 1 gezeigt, das durch Berührung mit Fingern einer Hand 3 eines Nutzers bedient wird.
Die Berührung mit den Fingerkuppen als auch die Annäherung der Fingerkuppen bewirkt an den Sensoren des Sensorfeldes 1 eine Ausgabe von Sensorsignalen. Jede
Fingerkuppe bewirkt ein aus Sensorsignalen zusammengesetztes Sensorsignalfeld 5, 7, 9, 11 , Aus den Sensorsignalfeldern 5, 7, 9, 11 lässt sich beispielsweise durch eineMittelpunktbestimmung eine durch Koordinaten beschreibbare Berührposition jeden Fingers auf dem Sensorfeld bestimmen.
In Fig. 2 ist eine schematisierte Darstellung eines Sensorfeldes 1 dargestellt, das an jeder Ecke einen Kraftsensor 15 aufweist Mittels den Kraftsensoren sind die auf das
Sensorfeld 15 wirkenden Kräfte messbar. Auf das Sensorfeld 1 wirken in vorliegendem Fall drei nicht dargestellte Finger, welche die Sensorsignalfelder 7, 9, 11 bewirken. Für jedes der Sensorsignalfelder 7, 9, 11 lässt sich nach aus dem Stand der Technik bekannten Methoden, wie beispielsweise einer Mittelpunktbestimmung, eine
Berührposition 17, 19, 21 bestimmten, die durch Berührkoordinaten auf dem Sensorfeld beschrieben wird. Mit den anhand den Kraftsensoren 15 ermittelten Kräften, lassen sich mit aus dem Stand der Technik bekannten Methoden die auf das Sensorfeld 1 wirkenden Betätigungskräfte bezogen auf die drei Berührpositionen 17, 19, 21 bestimmen.
Im Gegensatz zur Fig, 2 ist in Fig. 3 ein Sensorfeld 1 dargestellt, auf das entsprechend der Darstellung in Fig. 1 ein weiterer Finger einwirkt, der das weitere Sensorsignalfeld 5 bewirkt. Die Berührpositionen 17, 19, 21 , 23 sind aus den Sensorsignalfeldern 5, 7, 9, 11 ermittelt. Eine Bestimmung von auf diese vier Berührpositionen 17, 19, 21 , 23 bezogenen Kräfte ist mittels den vier Kraftsensoren 15 aufgrund Überbestimmung rechnerisch nicht möglich.
Um eine Kraftauswertung zu ermöglichen, wird überprüft, ob die Sensorsignalfelder 5, 7,
9, 1 1 oder die Berührpositionen 17, 19, 21 , 23 in Relation zueinander ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen.
In Fig 4 sind die vier Berührpositionen 17, 19, 21 , 23 aus Fig, 3 in einer Draufsicht dargestellt. Die Sensorsignalfelder 5, 7 erfüllen vorliegend das Kriterium, dass der Abstand 25 der Ränder der Sensorsignalfelder 5, 7 unterhalb einem zulässigen
Maximalabstand 27 liegt. Mit der Unterschreitung des Maximalabstandes ist davon auszugehen, dass ein Nutzer durch Berührung mit einem Finger unabsichtlich das Sensorsignalfeld 5 oder das Sensorsignalfeld 7 bewirkt. Da von einer unabsichtlichen Betätigung auszugehen ist, werden die Berührpositionen 17, 23 durch eine virtuelle Berührposition 29 ersetzt. Dabei wird die virtuelle Berührposition 29 mittig zu den
Berührpositionen 17, 23 angeordnet. Die auf das Sensorfeld 1 wirkenden Kräfte werden nun anhand der Signale der Kraftsensoren 15 bezogen auf die Berührpositionen 21 , 19, 29 berechnet. Durch den Ersatz der Berührpositionen 17, 23 mit der Berührposition 29 ist die Gesamtzahl der Berührpositionen von ursprünglich vier auf drei reduziert, wodurch eine Berechnung der auf das Sensorfeld wirkenden Kräfte bezogen auf die drei
Berührpositionen ermöglicht ist, ln Fig.5 ist ein gegenüber Fig.4 ein anderes Berührmuster gezeigt. Das große
Sensorsignalfeld 7 wird beispielweise durch eine auf das Sensorfeld aufgelegte
Handfläche, die Sensorsignalfelder 9, 1 1 durch zwei aufgelegte Finger und das
Sensorsignalfeld 5 ist durch ein unabsichtlich neben der Handfläche aufgelegten Finger bewirkt. Bezogen auf die aus den Sensorsignalfeldern 5, 7, 9, 11 ermittelten
Berührpositionen 17, 19, 21 , 23 können aufgrund Systemüberbestimmtheit mittels den an den vier Kraftsensoren 15 ermittelten Kräften keine Betätigungskräfte zugeordnet werden. Geprüft wird daher, ob die Sensorsignalfelder zueinander ein Flächenverhältnis vorgegebenes Kriterium erfüllen. Zwei Sensorsignalfelder erfüllen das Kriterium, sobald das Verhältnis des größeren Sensorsignalfeldes zum kleineren Sensorsignalfeld einen Wert von beispielsweise mindesten 15 und größer annimmt. Dieses Kriterium wäre in Fig 5 von dem Sensorsignalfeld 5 und dem Sensorsignalfeld 7 erfüllt Da wiederum von einer unabsichtlichen Betätigung auszugehen ist, werden die Berührpositionen 17, 23 durch eine virtuelle Berührposition 29 ersetzt Die virtuelle Berührposition 29 liegt entsprechend den Flächenverhältnissen der Sensorsignalfelder 5, 7 näher an der Berührposition 17
Die Berechnung der auf das Sensorfeld 1 wirkenden Kräfte wird nun anhand der Signale der Kraftsensoren 15 bezogen auf die drei Berührpositionen 19, 21. 29 berechnet.
Den Bereichen des Sensorfelds 1 sind Funktionen zugeordnet, die bei Berührung ausgeführt werden. In den vorab beschriebenen Beispielen wird die auf die
Berührpositionen 19, 21 , 29 bezogene größte Kraft bestimmt und die dem Bereich zugeordnete Funktion ausgeführt.
In Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung von Betätigungskräften an einem touchbedienbaren Sensorfeld gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
In einem ersten Schrit 100 werden die durch auf das Sensorfeld 1 wirkenden
Betätigungsmittel erzeugten Sensorsignalfelder bestimmt. Durch Annäherung oder Berührung des Sensorfeldes 1 mit beispielsweise einem Finger geben mehrere Sensoren ein elektrisches Signal, die Gesamtheit der Signale wird als Sensorsignalfeld bezeichnet. Im Schritt 102 werden aus den Sensorsignalfeldern Berührpositionen der einwirkenden Betätigungsmittel bestimmt. Beispielsweise werden die Koordinaten des Mittelpunkts eines kreisförmigen Sensorsignalfelds als Berührposition eines Fingers definiert. Bei unsymmetrischen Sensorsignalfeldern wird entsprechend aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine Berührposition ermittelt, beispielsweise durch Ermittlung eines Flächenschwerpunktes. Im Schritt 104 wird die Anzahl der Betätigungsmittelt ermittelt und mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Bis zu einer dem vorgegebenen Wert entsprechenden Anzahl der Betätigungsmittel ist eine Ermittlung der auf das
Sensorfeld wirkenden Kräfte an den Berührpositionen mittels den Kraftsensoren des Sensorfeldes möglich. Zur Bestimmung der Anzahl der Betätigungsmittel kann sowohl die Anzahl der Berührpositionen oder die Anzahl der Sensorsignalfelder zugrunde gelegt werden.
Falls bestimmt worden ist, dass die Betätigungsmittel den vorgegebenen Wert überschreiten wird im Schritt 106 geprüft, ob die Sensorsignalfelder in Relation zueinander ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen. Falls im Schritt 106 bestimmt worden ist, dass die zur Ermittlung der Berührpositionen zugrunde gelegten Sensorsignalfelder ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen, wird in Schritt 108 eine virtuelle Berührposition in Bezug auf die das Kriterium erfüllenden Sensorsignalfelder ermitelt.
Die Berührpositionen der das Kriterium erfüllenden mindestens zwei Sensorsignalfelder werden durch die ermittelte virtuelle Berührposition ersetzt. In dem Schritt 110 wird geprüft, ob die Gesamtzahl der nicht ersetzten verbleibenden Berührpositionen und der virtuellen Berührposition den vorgegebenen Wert überschreiten. Falls der vorgegebene Wert nicht überschritten wird, erfolgt im Schritt 1 12 eine Ermittlung der Betätigungskräfte mittels der dem Sensorfeld zugehörigen Kraftsensoren bezogen auf die nicht ersetzten verbleibenden Berührpositionen und auf die virtuelle Berührposition.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung von Betätigungskräften an einem touchbe dienbaren Sensorfeld mit den folgenden Schritten:
Bestimmung von Sensorsignalfeldern (100), die durch auf das Sensorfeld wirkende Betätigungsmittel erzeugt sind,
Ermittlung von Berührpositionen der einwirkenden Betätigungsmittel aus den Sensorsignalfeldern (102),
gekennzeichnet, durch
Ermittlung der Anzahl der einwirkenden Betätigungsmittel und Vergleich mit einem vorgegebenen Wert (104),
Prüfen, falls bestimmt worden ist, dass die einwirkenden Betätigungsmittel den vorgegebenen Wert überschreiten, ob die Sensorsignalfelder in Rela tion zueinander ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen (106),
falls bestimmt worden ist, dass die Sensorsignalfelder ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen, Ermittlung einer virtuellen Berührposition in Bezug auf die das Kriterium erfüllenden Sensorsignalfelder, und Ersetzen der den das Kriterium erfüllenden Sensorsignalfelder zugehörigen Berührpositio nen durch die virtuelle Berührposition (108),
Prüfen, ob die Gesamtzahl der nicht ersetzten Berührpositionen und der virtuellen Berührposition den vorgegebenen Wert überschreiten (1 10), und falls der vorgegebene Wert nicht überschritten wird,
Ermittlung der Betätigungskräfte der auf das Sensorfeld wirkenden Betäti gungsmittel bezogen auf die nicht ersetzten Berührpositionen und auf die virtuelle Berührposition mittels dem Sensorfeld zugehörigen Kraftsensoren (1 12) wobei das vorbestimmte Kriterium einen zulässigen Maximalabstand der Mittelpunkte oder der Randlinien der durch die Betätigungsmittel be wirkten Sensorsignalfelder und ein Mindestflächenverhältnis der größeren zur kleineren Sensorfläche definiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die virtuelle Berührposition entsprechend dem Flächen-verhältnis näher an dem grö-ßeren Sensorsignalfeld zu liegen kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ab einem vorbestimmten Flächenverhältnis der Sensorsignalfelder die vir tuelle Berührposition mit dem größeren Sensorsignalfeld gleichgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die virtuelle Berührposition durch Bestimmung eines gemeinsamen Schwer punktes der das vorbestimmte Kriterium erfüllenden mindestens zwei Sensor signalfeldern bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das vorbestimmte Kriterium ein Verhältnis der Gradientenverläufe der durch die Betätigungsmittel bewirkten Sensorsignale in den Sensorsignal feldern definiert.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine auf eine der Berührpositionen oder die virtuelle Berührposition wirkende größte Betätigungskraft ermittelt und die der Berührposition zugewiesene Funktionen ausgeführt wird.
7. Touchbedienbares Sensorfeld (1 ) das Einrichtungen aufweist, die dazu
ausgelegt sind ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzufüh ren.
8. Computerprogrammprodukt zur Steuerung eines touchbedienbaren Sensorfeldes (1 ) das dazu ausgelegt ist im Zusammenwirken mit einem Computer oder einem Computersystem unmittelbar, oder nach Ausfuhren ei ner bestimmten Routine ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
PCT/EP2019/067024 2018-07-10 2019-06-26 Verfahren zur bestimmung von betätigungskräften an einem touchbedienbaren sensorfeld, ein touchbedienbares sensorfeld sowie ein betreffendes computerprogrammprodukt WO2020011538A1 (de)

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