用于共振检测的系统和方法
【专利说明】用于共振检测的系统和方法
[0001]本申请是分案申请，其原案申请是申请日为2009年3月27日、申请号为PCT/US2009/038504的PCT申请(TO 2009/120926)，2010年9月27日进入中国国家阶段，国家申请号为 200980111123.X。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2008年3月27日提交的美国实用(Utility)专利申请号N0.12/057, 186的优先权，其全部内容通过引用并入这里。
技术领域
[0004]本发明总体上涉及用于共振检测的系统和方法。
【背景技术】
[0005]电子设备制造商力求为用户生产丰富的界面。传统的设备利用视觉和听觉暗示来向用户提供反馈。在一些界面设备中，还向用户提供动感反馈(诸如主动和阻力反馈)，和/或触感反馈(诸如振动，浮凸和热)，更通常统称为“触觉反馈”。触觉反馈能提供增强和简化用户界面的暗示。
[0006]一些传统的设备可能不能向用户输入界面输出触觉效果。例如，触摸屏可能不具有向用户提供触觉暗示的能力。如果装配这种设备来输出触觉效果，则如果在生成触觉效果时没有考虑触摸屏的特性，那么这些触觉效果可能是低质量的。
【发明内容】
[0007]本发明的实施例提供用于共振检测的系统和方法。例如，本发明的一个实施例包括用于共振检测的方法，包括将致动器信号传送到耦合到设备的表面的致动器，致动器信号用来使致动器向表面输出力；确定表面对力的响应；至少部分地基于响应，确定表面的共振频率；以及输出共振频率。另一实施例包括计算机可读介质，其具有用于执行这种方法的程序代码。
[0008]记载这些示例性实施例不限制或限定本发明，而是提供示例以帮助其理解。在详细的说明书中论述示例性实施例，并且提供本发明的进一步描述。通过研宄本说明书，可以进一步理解由本发明的各个实施例提供的优点。
【附图说明】
[0009]当参考附图，阅读下述详细说明书时，更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中:
[0010]图1是示出根据一个实施例的用于共振检测的系统的框图；
[0011]图2是根据一个实施例的在激励期间和在表面向静止返回时的表面的振动的频率的图；
[0012]图3是根据一个实施例的用于共振检测的方法的流程图；
[0013]图4和5是根据一个实施例的由致动器生成的波形的图示；
[0014]图6是示出根据一个实施例的对致动器信号的响应的图；
[0015]图7是示出根据本发明的一个实施例的对致动器信号的响应的图；
[0016]图8是示出根据一个实施例的用于共振检测的系统的框图；以及
[0017]图9A和9B分别是示出根据第一和第二实施例的用于共振检测的系统的框图。
【具体实施方式】
[0018]本发明的实施例提供用于共振检测的系统和方法。根据本发明的方法、系统和产品可以以各种方式实现，在下文描述非穷举的说明。
[0019]示例说明共振检测
[0020]根据一个示例性实施例，工厂制造具有触觉使能(haptically-enabled)触摸屏的蜂窝电话。蜂窝电话具有压电致动器使得以近似触摸屏的机械共振频率向触摸屏输出触觉效果。以触摸屏的共振频率输出力会是有利的，因为共振振动能更有效地在触摸屏上产生大幅值振动。
[0021]然而，因为制造过程易于变化，因此蜂窝电话中的触摸屏的共振频率可能变化。因此，会期望单独地确定用于每一触摸屏的共振频率。因此，工厂可以采用有效地确定蜂窝电话上诸如触摸屏的表面的共振频率的一个或多个实施例。
[0022]根据一个示例性实施例，用于共振检测的系统包括处理器、致动器和传感器。致动器配置成从处理器接收致动器信号并且将振动输出到表面。传感器耦合到该表面，并配置成将表示表面的运动的传感器信号传送到处理器。然后，处理器指示致动器停止振动该表面。然后处理器分析在该表面向静止返回时的该表面的运动，以便确定表面的共振频率。在确定共振频率后，处理器可以将共振频率存储在与表面有关的计算机可读介质中。例如，如果表面是移动电话上的触摸屏，那么该系统可以将共振频率存储在移动电话内的存储器芯片中，以便配置该电话来使用触摸屏的共振频率。
[0023]这种示例性实施例在制造工艺中会是有利的，因为它允许在组装线工艺中快速确定不同表面的共振频率，并且由于这种工艺能测量每一表面而不是代表性样品的共振频率，因此能提供更精确的结果。
[0024]提供示例来向阅读者介绍在此讨论的主要内容。本发明不限于该示例。下述章节描述用于共振检测的系统和方法的各个实施例。
[0025]用于共振检测的系统
[0026]图1是示出根据本发明的一个实施例的用于共振检测的系统100的框图。在图1中所示的示例性实施例中，系统100包括计算机101，或其他基于处理器的设备、触摸屏102和致动器103。计算机101包括处理器110，并与致动器103和触摸屏102通信。处理器110配置成将致动器信号输出到致动器103，并且从致动器103接收输入信号。触摸屏102包括表面，以及用于感测与表面的接触的传感器。在本发明的一些实施例中，表面包括接触表面或想要由用户接触的表面，诸如触摸屏的表面。致动器103包括压电元件，并与触摸屏102通信。致动器103配置成把力输出到触摸屏102。尽管用在该示例性实施例中的致动器103包括压电致动器，但也可以使用其他适合的致动器，并且也可以使用相同或不同类型的多个致动器。
[0027]如本领域所公知的，压电元件能输出力并且检测施加到压电元件的力。当压缩或拉伸时，压电元件生成能被测量并用来确定所施加的压缩或拉伸量的电压。
[0028]图1中所示的系统100能确定触摸屏102的表面的共振频率。根据该示例性实施例，处理器110生成致动器信号并将其传送到致动器103。致动器103将力输出到触摸屏102，使触摸屏102的表面振动。处理器110从致动器103接收信号，该信号由压电元件响应表面的运动而生成并表示表面对力的响应。然后，计算机101分析该响应并确定表面的共振频率。
[0029]在示例性实施例中，处理器110将致动器信号传送到致动器103，致动器信号包括选定频率的方波。致动器103输出力到具有与致动器信号大致相同的频率的表面，使该表面振动。当处理器110停止传送致动器信号时，致动器103停止输出力，并且允许该表面向静止返回。
[0030]在表面向静止返回时，将压缩和拉伸压电致动器，生成传送到处理器的电压。处理器测量电压并至少部分地基于测量的电压确定在表面向静止返回时的表面振动的周期。通过公式f = 1/T，能将测量的周期(T)转换成频率(f)，其约是表面的共振频率。
[0031]例如，图2示出根据本发明的一个实施例的在激励期间和表面向静止返回时的表面的振动的频率的图200。如能看到的，在激励期间，表面的振动的周期210快于向静止返回时的表面的共振周期220。然而，即使在以非共振频率激励后，当输入力不再驱动该表面时，该表面趋于以共振频率振动。通过测量其向静止返回时的表面的振动周期，计算机101可以确定表面的共振频率。
[0032]用于确定共振频率的方法
[0033]图3示出根据本发明的一个实施例的用于共振检测的流程图300。将根据图1中所示的系统论述图4中所示的方法，尽管如下文所述，可以使用不同的系统来执行该方法。
[0034]当处理器接收用于校准的请求时，方法300从块310开始。用于校准的请求表示处理器应当确定表面的共振频率。在本发明的一个实施例中，所述请求指出处理器应当对多个表面中的哪一个确定共振频率。例如，处理器可以与多个致动器通信，每个致动器耦合到不同的表面。在本发明的一个实施例中，处理器从用户输入端，如从菜单选择接收请求。在另一实施例中，处理器从远程处理器接收请求。例如，处理器可以从作为制造处理器的一部分的远程处理器接收请求，由此远程处理器请求该处理器确定设备外壳的表面的共振频率。又一实施例可以从其他源，诸如网络或作为启动处理的结果，接收校准请求。
[0035]在块320中，计算机选择校准频率以输出到表面。例如，在本发明的一些实施例中，选择频率，以使致动器按被选频率输出基本上正弦的振动。在这种情况下，致动器配置成输出基本上仅包括被