一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，该方法包括步骤：101、事先对触控屏或触控板的所有坐标点进行标定，并进行存储；102、测量所有传感器对应的压力值；103、判断是否有压力按下；104、确定触控屏或触控板被按下的XYZ坐标；105、根据三维坐标(x,y,z)响应相应指令。本发明仅使用压力触控技术就可以低成本低资源实现触控屏的三维位置的识别。
【专利说明】
一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法
技术领域
[0001]本发明属于压力触控的技术领域，特别涉及压力触控的三维识别方法。
【背景技术】
[0002]随着智能电子设备的高速发展，压力触控技术出现在手机、智能手表和笔记应用，并有广泛普及的趋势。压力触控技术主要给了触摸屏二维xy平面空间增加第三维z空间，从而丰富人机交互手段。目前移动设备的触控屏xy平面空间主要采用电容式触摸屏实现，而压力触控增加了第三维空间，主要通过电容式触摸技术+压力触控技术实现屏幕的3维控制。
[0003]例如专利申请201520458679.9公开了一种手机压力触控装置，包括:手机本体;设置在手机本体表面的至少一个压力触控部件，用于感测外部压力，并根据外部压力生成模拟电信号;信号处理电路，与至少一个压力触控部件的输出端相连，用于对至少一个压力触控部件输出的模拟电信号进行处理，得到数字电信号;微处理器，与信号处理电路的输出端相连，用于根据数字电信号得到反映外部压力大小的至少一个压力信号，并根据至少一个压力信号触发手机本体执行对应的功能。该申请通过将感测的压力转换成反映用户意图的压力信号，并利用该压力信号触发手机本体执行对应的功能。
[0004]显然，在上述方法中，主要采用硬件结构的增加来实现屏幕的三维识别控制，实现成本高、利用资源多，功耗大，不能满足现有触控设备的触控方便、节约能耗、降低成本的需要。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，该方法仅使用压力触控技术就可以低成本低资源实现触控屏的三维位置的识别。
[0006]本发明的另一个目的在于提供一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，该方法在低成本实现的基础上能够做到准确识别及控制，有利于三维识别控制的广泛应用。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0008]—种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于该方法包括如下步骤:
[0009]101、事先对触控屏或触控板的所有坐标点进行标定，并进行存储；
[0010]标定方法是:采用标定设备对触控设备上的触控屏或触控板所确定的所有坐标点逐一施加同一压力，控制器控制压力检测模块检测各传感器压力值，并记录所有传感器对应的压力值及编号，按一定的规则对所有传感器进行编号I，2，3，…，M+N，它们对应的压力值为PO I，P02，P03，…，Ρ0Μ+Ν，
[0011]所有传感器的压力值和为POtotal =P01+P02+P03+…+Ρ0Μ+Ν;
[0012]每个传感器对应的相对压力值为P0il = P01/P0total;P0il=P02/P0total;…；POi (M+N) =P0M+N/P0total ；
[0013]坐标PXY所有传感器对应的相对压力值为{POi I，POi2，POi3，…，POi (M+N)}，对应的传感器编号为1，2，3，...，Μ+Ν。
[0014]为了方便简化后续坐标识别的复杂度，标定后，把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{PO j I，PO j 2，PO j 3，…，PO j (M+N)}，对应的传感器编号为」1，」2，」3，...」(1+?。
[0015]获得排序后的相对压力值和传感器编号，由控制器写到掉电非易失性存储器，以提供与触控设备在实际应用中使用。为了节省硬件资源开销和简化运算，一般不保存所有传感器的相对压力值和编号，只会保存前面几个(> = 3)传感器相对压力值及编号。
[0016]另外，还需确定Z方向最小分刻度(LSB)对应的压力值，即施加触控屏/触控板能识别到的最小压力值，最小分刻度(LSB)对应的压力值为此时所有传感器的压力值之和，SPPlsb = Ρ1+Ρ2+Ρ3+..-+PM+No
[0017]102、测量所有传感器对应的压力值；
[0018]在触控设备正常工作时，控制器实时通过压力检测模块对传感器进行测量，获得各个传感器的压力值。
[0019]103、判断是否有压力按下；
[0020]根据测量到的所有传感器压力值，将所有传感器的压力值累加起来，如果大于等于压力值的最小分辨率，则表示有压力按下，如果小于压力值的最小分辨率，则继续对压力传感器进行测量。
[0021 ] 104、确定触控屏或触控板被按下的XYZ坐标。
[0022]然后进行确认按下的地方的xyz三维位置。
[0023]当检测到有压力按下时，获得所有传感器的压力值和为Ptotal= Pl+P2+P3+‘"+PM+N，那Z坐标为Z = Ptotal/Plsb，Plsb为能识别到的压力最小分刻度(S卩LSB)对应的压力值。
[0024]搜寻和匹配，找出触控屏或触控板被按下的XY坐标。
[0025]当检测到有压力按下时，将所有传感器进行编号I，2，3，.._，M+N，它们对应的压力值为？1少2，？3，‘"，卩1+1
[0026]所有传感器的压力值和为Ptotal =Ρ1+Ρ2+Ρ3+...+ΡΜ+Ν;
[0027]每个传感器对应的相对压力值为Pil=Pl/Ptotal;Pil = P2/Ptotalr";Pi(M+N)= PM+N/Ptotal ；
[0028]坐标PXY所有传感器对应的相对压力值为{Pi I，Pi 2，Pi 3，…，Pi (M+N)}，对应的传感器编号为1，2，3，...，Μ+Ν。
[0029]把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{Pkl，Pk2，Pk3，…，Pk(M+N)}，对应的传感器编号为kl，k2，k3，…，k(M+N)。
[0030]先找出所有传感器编号顺序相同的坐标点，即将传感器的编号1^氺2，1^3，...，!^^+N)和在存储器中的每个坐标点传感器的编号j I，j2，j3，…，j (M+N)逐一比较，找出完全相同的编号序列的坐标点，接着以传感器对应的相对压力值和与之前找到的所有坐标点对应在存储器的各个相对压力值做对比，ΛΡ= (Pkl-POjl )2+(Pk2-P0j2)2+(Pk3-P0j3)2+…+ (Pk(M+N)-P0j (M+N)) 2，找出ΛΡ为最小值的坐标，此坐标点就是压力按下的XY坐标点。
[0031]105、根据三维坐标(x，y，z)响应相应指令。
[0032]确定好三维坐标(x，y，z)后响应相应指令。接着继续检测压力，响应下一个指令。
[0033]本发明所实现的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，通过事先存储及实时测量触控点的XYZ三维坐标，并依据坐标的对比做出触控点的准确判断，从而在不增加硬件的基础上低成本地实现触控指令的执行。
[0034]本发明能够在低成本实现的基础上能够做到准确识别及控制，有利于三维识别控制的广泛应用。
【附图说明】
[0035]图1是本发明所实施的硬件结构示意图。
[0036]图2是本发明所实施的控制流程图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038]如图1、图2所示所示，本发明所实现的方法，具体实现如下:
[0039]201、事先确定传感器排布阵列，确定XY平面能识别的所有坐标点。
[0040]即先确定矩阵式压力触控传感器排布阵列，图1中，11为设备的触摸屏或触控板，触摸屏或触控板采用压力传感器矩阵式M*N分布式排布，其中24为压力传感器所在的位置，X方向压力传感器中心之间的距离为Q，Y方向压力传感器中心之间的距离为P。根据实际应用场景，确定触控屏XY平面坐标的识别精度，对X方向压力传感器间再平均划分m列(P =ng)，对Y方向压力传感器间再平均划分η行(Q = mh)，即确定XY平面能识别((M-1) *m+M) *((N-l)*n+N)个坐标位置。如果以左下角传感器中心值为原点(0，0)，那么所有压力触控识别到的坐标都已明确。
[0041 ] 202、事先对XY平面所有坐标点进行标定。
[0042]压力触控电子设备出厂前，对触控设备进行所有坐标标定。即采用标定设备对触控设备上的触控屏或触控板所确定的所有坐标点逐一施加同一压力，控制器控制压力检测模块检测各传感器压力值，并记录所有传感器对应的压力值及编号。按一定的规则对所有传感器进行编号1,2,3,...，M+N，它们对应的压力值为PO I，P02，P03，…，Ρ0Μ+Ν。
[0043]所有传感器的压力值和为POtotal =P01+P02+P03+…+Ρ0Μ+Ν。
[0044]每个传感器对应的相对压力值为P0il = P01/P0total;P0i2 = P02/P0total;…；P0i(M+N)=P0M+N/P0totalo
[0045]坐标PXY所有传感器对应的相对压力值为{P0il，P0i2，P0i3，."，P0i(M+N)}，对应的传感器编号为1，2，3，...，Μ+Ν。
[0046]为了方便简化后续坐标识别的复杂度，把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{?0」1，？0」2少0」3，‘"，？0」(1+?}，对应的传感器编号为」1，j2J3，."，j_)0
[0047]获得排序后的相对压力值和传感器编号，由控制器写到掉电非易失性存储器，以提供与触控设备在实际应用中使用。为了节省硬件资源开销和简化运算，一般不保存所有传感器的相对压力值和编号，只会保存前面几个(> = 3)传感器相对压力值及编号。
[0048]另外，还需确定Z方向最小分刻度(LSB)对应的压力值，即施加触控屏/触控板能识别到的最小压力值，最小分刻度(LSB)对应的压力值为此时所有传感器的压力值之和，SPPlsb = P1+P2+P3+..-+PM+No
[0049]203、实际使用中，测量所有传感器对应的压力值。
[0050]在触控设备正常工作时，控制器实时通过压力检测模块对传感器进行测量，获得各个传感器的压力值。
[0051]204、判断是否有压力按下。
[0052]根据测量到的所有传感器压力值，将所有传感器的压力值累加起来，如果大于等于压力值的最小分辨率，则表示有压力按下，如果小于压力值的最小分辨率，则继续对压力传感器进行测量。
[0053]205、确定触控屏或触控板被按下的Z坐标。
[0054]当检测到有压力按下时，获得所有传感器的压力值和为Ptotal= Pl+P2+P3+‘"+PM+N，那Z坐标为Z = Ptotal/Plsb，Plsb为能识别到的压力最小分刻度(S卩LSB)对应的压力值。
[0055]206、搜寻和匹配，找出触控屏或触控板被按下的XY坐标。
[0056]当检测到有压力按下时，将所有传感器进行编号I，2，3，.._，M+N，它们对应的压力{Ι*Ρ1，Ρ2，Ρ3，...，ΡΜ+Ν。
[0057]所有传感器的压力值和为Ptotal =Ρ1+Ρ2+Ρ3+...+ΡΜ+Ν。
[0058]每个传感器对应的相对压力值为Pil=Pl/Ptotal;Pi2 = P2/Ptotalr";Pi(M+N)= PM+N/Ptotal。
[0059]坐标PXY所有传感器对应的相对压力值为{Pi I，Pi 2，Pi 3，…，Pi (M+N)}，对应的传感器编号为1，2，3，...，Μ+Ν。
[0060]把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{Pkl，Pk2，Pk3，…，Pk(M+N)}，对应的传感器编号为kl，k2，k3，…，k(M+N)。
[0061]先以传感器编号顺序与存在存储器中的各个坐标的传感器编号顺序比较，找出所有传感器编号顺序相同的坐标点，即将传感器的编号kl，k2，k3，-Sk(M-N)和在存储器中的每个坐标点传感器的编号j I，j 2，j3，…，j (M+N)逐一比较，找出完全相同的编号序列的坐标点，接着以传感器对应的相对压力值和与之前找到的所有坐标点对应在存储器的各个相对压力值做对比，ΛΡ= (Pkl-PO jl)2+(Pk2-P0j2)2+(Pk3-P0j3)2+".+ (Pk(M+N)-P0j(M+N))2，找出ΛΡ为最小值的坐标，此坐标点就是压力按下的XY坐标点。
[0062]207、根据三维坐标(x，y，z)响应相应指令。
[0063]确定好三维坐标(x，y，z)后响应相应指令。接着继续检测压力，响应下一个指令。
[0064]本发明所实现的方法，仅使用压力触控技术，就可以低成本低资源实现触控屏的三维位置的识别，从而提升产品的竞争力。
[0065]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于该方法包括如下步骤: .101、事先对触控屏或触控板的所有坐标点进行标定，并进行存储； .102、测量所有传感器对应的压力值； 实时对传感器进行测量，获得各个传感器的压力值； .103、判断是否有压力按下； 根据测量到的所有传感器压力值，将所有传感器的压力值累加起来，如果大于等于压力值的最小分辨率，则表示有压力按下，如果小于压力值的最小分辨率，则继续对压力传感器进行测量； .104、确定触控屏或触控板被按下的XYZ坐标； ..105、根据三维坐标(X，y，z)响应相应指令； 确定好三维坐标(X，y，Z)后响应相应指令。2.如权利要求1所述的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于所述步骤101中，标定方法是:采用标定设备对触控设备上的触控屏或触控板所确定的所有坐标点逐一施加同一压力，控制器控制压力检测模块检测各传感器压力值，并记录所有传感器对应的压力值及编号，按一定的规则对所有传感器进行编号I，2，3，…，M+N，它们对应的压力值为PO I，P02，P03，…，Ρ0Μ+Ν， 所有传感器的压力值和为POtotal = P01+P02+P03+…+Ρ0Μ+Ν; 每个传感器对应的相对压力值为 POi I =P01/P0total ； POil =P02/P0total ；...；Ρ0?(Μ+N)=P0M+N/P0total； 坐标PXY所有传感器对应的相对压力值为{P0il，P0i2，P0i3，."，P0i(M+N)}，对应的传感器编号为1，2，3，...，Μ+Ν。3.如权利要求2所述的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于标定后，把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{PO jl，P0 j2，PO j3，…，POj (M+N)}，对应的传感器编号为jI，j2，j3，…，j (M+N)。4.如权利要求2所述的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于另外，还需确定Z方向最小分刻度(LSB)对应的压力值，即施加触控屏/触控板能识别到的最小压力值，最小分刻度(LSB)对应的压力值为此时所有传感器的压力值之和，S卩Plsb = Pl+P2+P3+???+PM+No5.如权利要求1和2所述的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于所述步骤104中，当检测到有压力按下时，获得所有传感器的压力值和为Ptotal = P1+P2+P3+...+PM+N，那Z坐标为Z = PtotaVPlsb，Plsb为能识别到的压力最小分刻度(S卩LSB)对应的压力值。6.如权利要求5所述的矩阵式压力触控设备的三维位置识别方法，其特征在于所述步骤104中进一步包括有搜寻和匹配，找出触控屏或触控板被按下的XY坐标； 当检测到有压力按下时，将所有传感器进行编号1，2，3，-_^+1它们对应的压力值为Ρ1，Ρ2，Ρ3，...，ΡΜ+Ν， 所有传感器的压力值和为Ptotal = Ρ1+Ρ2+Ρ3+...+ΡΜ+Ν; 每个传感器对应的相对压力值为Pil =Pl/Ptotal ;Pil =P2/Ptotal;…；Pi(M+N) =PM+N/Ptotal； 所有传感器对应的相对压力值为{Pi I，Pi 2，Pi 3，…，Pi (M+N)}，对应的传感器编号为I，.2，3，...，Μ+Ν; 把所有传感器的相对压力值从大到小排序，排序后的相对压力值列表为{Pkl，Pk2，Pk3，…，Pk(M+N)}，对应的传感器编号为kl，k2，k3，…，k(M+N)； 然后将传感器的编号1^氺2，1^3，-_氺(1+?和在存储器中的每个坐标点传感器的编号j I，j 2，j3，…，j (M+N)逐一比较，找出完全相同的编号序列的坐标点，接着以传感器对应的相对压力值和与之前找到的所有坐标点对应在存储器的各个相对压力值做对比，ΛΡ =(Pkl-POjl )2+(Pk2-P0j2)2+(Pk3-P0j3)2+…+ (Pk(M+N)-P0j(M+N))2，找出ΛΡ 为最小值的坐标，此坐标点就是压力按下的XY坐标点。
【文档编号】G01B21/00GK106095169SQ201610389117
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月3日 公开号201610389117.2, CN 106095169 A, CN 106095169A, CN 201610389117, CN-A-106095169, CN106095169 A, CN106095169A, CN201610389117, CN201610389117.2
【发明人】谢韶波
【申请人】芯海科技（深圳）股份有限公司