触摸控制系统和定位激励的方法

专利名称：：触摸控制系统和定位激励的方法
技术领域：
：本发明涉及一种触摸控制系统以及用于定位在用户和触摸控制系统之间的交互装置的激励的方法。
背景技术：
：这种系统是已知的，并且可以基于各种技术，如电容式、电阻式、压力传感式或表面声波式触摸控制系统。这些系统可以应用在诸如自动贩卖机的触摸屏或PDA的界面之类的各种产品中。它们的共同之处在于，为了获得在用作与用户的接口的交互装置上激励发生的位置的精确定位，需要精确传感器技术和/或分析算法。因此，这种已知系统是相对昂贵的。W003041006公开了这种系统，其采用多个变形测量器检测触摸层上的触摸压力。为了能够识别触摸压力的准确位置，建立了模拟触摸点处的作为在不同的变形测量器处测量到的压力值之和的压力的线性方程系统，并对其进行数值求解。这种装置依赖于在不同的变形测量器上测量到的绝对值，且因此需要精确的变形测量器和与高计算能力结合的校正。US2004/0133366公开另一种接触式传感装置。这种装置包括能够支撑弯曲波的构件，并且传感器安装在所述构件的每个角落，以测量弯曲波信号。为了降低反射对信号的影响，设置吸收器与所述构件的边缘接触。计算测量到每个弯曲波信号的相位角，并且确定至少两对传感器的相位角之间的相位差，以便计算至少两个相位差。由此，可以确定所述接触的位置。所描述的系统和方法限于特定等级的材料，即，能够支撑弯曲波的构件。因此，这种接触式传感装置这种缺少灵活性。US5,241，308公开了一种压敏式触摸面板，其包括具有一定程度的弹性的矩形面板，面板支撑装置和压力传感装置直接安装在所述面板上。根据所测量的压力，确定冲击的位置。这种压敏式触摸面板也受限于某些等级的材料，即弹性材料。如上述情形，交互板的变形用来确定冲击的位置。此外，可以观察到，对于这种触摸控制系统，该系统关于给定激励的响应不能总是得到满足，这导致与该系统的稳定性和可靠性相关的问题。
发明内容因此，本发明的第一个目的是提供一种触摸控制系统和对应的用于定位交互装置的激励的方法，其提供了简化的触摸控制系统和方法，并保持关于所采用的材料的灵活性。第二个目的是提供一种具有改善的响应特性的触摸控制系统，由此允许该触摸控制系统更可靠。第一个目的由权利要求1所述的触摸控制系统实现，其包括位于用户和该系统之间的交互装置，至少两个转换装置，所述转换装置用于将交互装置的机械激励，特别是压力激励转换成相对应的信号，和信号处理装置，被配置为基于所述相对应的信号的至少一个参数的比较确定识别标志(signature)，其中所述识别标志表征交互装置上出现激励的位置。与现有的系统相反，交互装置上出现激励的位置的识别不是基于从转换装置接收的信号的绝对值，并与通常先前在校正运行期间确定的预定值进行比较，而是基于令人惊奇的发现，即，通过比较所述相应的信号相互之间的至少一个参数，可以获得识别激励的位置的所有必要信息。由于所述激励的定位是从所测量的信号的比较而不是信号绝对值求得的，因此不像将它们的分析基于绝对值的现有装置中那样需要复杂的校正程序或校正的或精确的转换装置。在本文中，激励为有意的机械激励，包括但不限于用身体的一部分进行的触摸，并且其可以为由用户在交互装置上产生的静态、动态和/或移动激励。交互装置设置有用户和该系统之间交互可以出现的表面。识别标志为适合确定所述激励的位置的一组经比较的至少一个参数。优选地，所述相应的信号的用在确定识别标志的比较中的参数可以为振幅符号或两个信号之间的振幅比的符号。实际上，转换装置随后区分压力和吸力。采用这种参数，实现了用于确定冲击位置的识别标志的简单而又可靠的确定。优选地，所述信号处理装置被配置为，基于所述相对应的信号的至少一个参数的相关性，特别地，基于它们的振幅比和/或所述振幅比的符号和/或持续时间和/或它们的频谱确定所述识别标志。特别是对所述信号的相关性，获得了所述识别标志的稳定的确定性，以便本发明的触摸控制系统保持它的功能性，以长时间可靠地确定激励的位置。特别地，振幅比的符号是有利的，因此在这种情况中是不依赖于交互板的材料特性的。因此，包括交互装置和信号处理装置的子模块可以与任何一种交互装置组合。因此，可以提供非常灵活的系统。本发明的第二个目的由下述触摸控制系统实现，该触摸控制系统包括位于用户和该系统之间的交互装置，以及至少两个转换装置，所述转换装置用于将交互装置的机械激励，特别是压力激励转换成相对应的信号，这种转换装置结合在具有弹性侧壁的至少一个壳体中。具有弹性侧壁的至少一个壳体的使用可以与上述发明结合。在这种结构中，壳体还可以包括其上设置转换装置的底部面板。通常，转换装置与交互装置直接接触，并且令人惊奇地发现，通过在换能器周围设置壳体，其中该壳体具有弹性侧壁，特别是具有弹性衬垫，则与用在现有技术中没有弹性侧壁的壳体相比，可以观察到关于转换装置上的给定激励的响应的改善，这产生了更精确的装置。因此，该系统可以更可靠地工作。有利地，至少一个，特别是每个转换装置可以包括换能器，特别是变形测量器，更特别的是压电式换能器。换能器将由激励产生诸如压力振动、冲击波和应力振荡之类的物理信息转换成电信号，其随后可以被分析。作为压电式换能器，可以采用陶瓷或PVDF薄膜类型的换能器。这种转换装置对于所述激励具有所希望的响应，由此响应于所施加的机械应力产生电信号的能力，且这不依赖于交互装置的材料。采用变形测量器，触摸控制系统采用压力振动检测激励。对应于在换能器的对应位置处的压力或吸力，该信号在振幅上可以为正的或负的。有利地，至少一个转换装置设置在所述交互装置的一侧，该侧与所述交互装置的朝向用户设置的一侧相反。这样做的好处在于用户仅看见交互装置，且该装置可以保持为较小。优选地，交互装置可以包括多个操作的(active)区域，且所述信号处理装置可以被配置为，基于所述信号处理装置(9)对于对应的识别标志的识别，在对应的操作的区域被激励时，触发预定的动作。由于采用所确定的识别标志，则所述位置(即操作的区域)的识别随时是稳定的。因此，该触摸控制系统可以可靠性触发所述动作。此外，该识别标志保持为基本上依赖于触摸控制系统设置中的变化。因此，对于不同的使用和应用，通过简单地基于识别标志的相关性，则可以利用相同类型的分析。优选地，所述转换装置可以被设置，以便特别是仅基于所述相应的信号的一个参数获得明确的识别标志。因此，取决于操作的区域的数量和可用的转换装置，最优的定位可以将以实现明确的识别标志的不同参数的数量保持为较低。在本文中，动作是随着用户和系统之间的交互的识别而触发的事件。动作例如可以是机器的开关。优选地，触摸控制系统可以包括比操作的区域少的转换装置。所要求的转换装置越少，可以实现的触摸控制系统越便宜。只是必须确保的是转换装置的数量足以毫无疑义地检测激励出现的位置。通过比较所述信号的多于一个的参数，可以将转换装置的数量保持为较低。如下文将进一步更详细地说明的，例如，对五个操作的区域来说，触摸控制系统仅采用三个换能器是足够的，因为通过分析振幅比的符号和信号振幅绝对值比，毫无疑义地识别激励的位置是可以实现的。根据优选的实施方式，至少一个，特别地，所有的转换装置可以被设置为远离操作的区域。用作一种按钮的操作的区域的优势在于，交互指示装置(例如LED)可以定位在操作的区域下面，以向用户显示触摸控制系统已经认识到用户在对应的操作的区域施加的激励。这对透明或半透膜交互装置来说是特别有用的。根据优选的实施方式，所述信号处理装置还可以被配置为，基于第一接触和抬起信号中的特征差异，确定与在第一瞬时和所述交互装置的第一接触对应的第一识别标志，并确定与在第二瞬时从所述交互装置抬起对应的第二识别标志。因此，代替仅将一个动作归因于例如手指触摸和从操作的区域上离开的典型激励，本发明的触摸控制系统识别两种交互方式，因此可以触发两种动作。优选地，所述信号处理装置还被配置为，确定从第一瞬时到第二瞬时的持续时间，并触发作为所述持续时间的函数的不同动作。通过将操作的区域的数量保持为较低，这使得触摸控制系统的使用更灵活。根据有利的变形例，该信号处理装置可以被配置为在第一和第二瞬时触发作为第一接触的位置和所述抬起的位置的函数的不同动作。这使得触摸控制系统相对于给定激励的响应更灵活，不仅是对于第一和第二瞬时可以触发两个不同的动作，而且所述抬起在另一个位置的识别可以用来触发不同的动作。采用具有它自身可检测的识别标志的抬起激励，它事实上独立于第一接触激励的识别标志。有利地，所述信号处理装置还可以被配置为，分析作为时间的函数的所述识别标志，并识别所述交互装置上的所述激励特别是在一维或二维坐标系统中的轨迹，这是基于依赖于所述轨迹相对于所述至少两个转换装置的方向的信号中的特征差异来完成的。因此6能够检测手指和任何其它致动器在交互装置的所述表面上的滑动。这种触摸控制系统再次使触摸控制系统的使用变得更加灵活。例如，可以发现它作为计算机的鼠标控制装置的应用，或者在任何其它类型的变换器，如光或温度控制装置中的应用，或者在诸如工具的高度的控制装置之类的机器控制系统的应用。根据变形例，所述信号处理装置还可以被配置为，在多个对应的操作的区域基本上同时出现激励的情况中，触发多个相应的动作，其中所述触发基于所确定的识别标志与预定识别标志上的重叠的比较。因此，通过提供可以存储在触摸控制系统的存储单元中的足够数量的预定参考识别标志，还可以由触摸控制系统处理激励在几个位置同时出现的多触摸应用。优选地，所述交互装置可以为刚性或软质面板，由皮革、乳胶、硅、塑料、玻璃、金属或木材中的至少一个制成。因此，例如与电容式技术相比，能够以任何类型的材料进行工作。所述材料可以为透明的或不透明的。特别有利的是，包括所述至少两个转换装置和信号处理装置的一种子模块可以与任何类型的交互装置结合。这使得该发明的触摸控制系统相对于预期应用变得非常灵活。本发明还涉及一种包括如上所述的触摸控制系统的设备。这种设备可以利用由所述触摸控制系统提供的改进和优点。本发明的目的还由权利要求13的触摸控制系统来实现，该触摸控制系统包括位于用户和该系统之间的交互装置、至少两个转换装置，特别地，转换装置包括换能器，换能器优选为变形测量器或压电式换能器，所述转换装置用于将交互装置的机械激励，特别是将压力激励转换成相对应的信号，其中所述至少两个转换装置和所述交互装置被设置为，使得一旦出现机械激励，则所述至少两个转换装置和所述交互装置之间的相对运动是可观察的。由于所述至少两个转换装置和所述交互装置之间的相对运动是可观察的，则变得能够不依赖于材料特性而确定机械激励的识别标志。本发明的目的还由权利要求15的方法来实现，与触摸控制系统相同，用于对用户和触摸控制系统之间的交互装置的激励进行定位的方法利用这样的事实，即不需要分析信号绝对值，而是通过所述信号的至少一个参数的比较识别在交互装置上出现的激励的位置。这导致定位是随时稳定的，且其不要求精确的和校正的交互装置。有利地，可以基于所述相对应的信号的至少一个参数的相关性，特别地，基于它们的振幅比和/或所述振幅比的符号和/或持续时间和/或它们的频谱确定所述识别标志。特别地，这些参数和它们相对运功彼此的相关行为提供了交互出现的位置的稳定的分析。有利地，该方法还可以包括步骤c)一旦识别预定的识别标志就触发动作。由于对交互装置上的激励的定位的稳定性，因此该方法可以用来可靠地触发诸如机器或自动售卖机器的开关之类的动作。根据优选的实施方式，交互装置可以包括多个操作的区域，对应的识别标志和动作归因于所述操作的区域的每一个，使得一旦一个操作的区域上存在激励时，对应的动作随着对应的识别标志的确定而触发。由于采用所确定的识别标志，实现了对所述位置、即操作的区域的可靠识别，此外，这种识别也是及时稳定的。因此，触摸控制系统可以可靠地触发动作。而且，识别标志保持为基本上依赖于触摸控制系统的设置变化。因此，对于不同的使用和应用来说，通过简单地基于识别标志的相关性，可以利用相同类型的分析。优选地，该方法可以包括基于第一接触和抬起信号中的特征差异，确定与在第一瞬时和所述交互装置的第一接触对应的第一识别标志，并确定与在第二瞬时从所述交互装置抬起对应的第二识别标志。因此，代替仅将一个动作归因于例如手指触摸和从操作的区域上离开的典型激励，本发明的该方法能够识别两种交互方式，因此可以触发两种动作。根据优选的实施方式，该方法还可以包括确定从第一瞬时到第二瞬时的持续时间，并触发作为所述持续时间的函数的不同动作。因此，该方法更加灵活，且可以将操作的区域的总数量保持为较低。有利地，该方法还可以包括触发第一和第二时刻时的特别是作用第一接触和所述抬起的位置的函数的不同动作。因此，所述独创性的方法不仅可以对第一和第二瞬时触发两个不同的动作，而且所述抬起在另一个位置的识别也可以用来触发不同的动作。优选地，该方法还可以包括分析作为时间的函数的所述识别标志，并识别所述交互装置上的所述激励特别是在一维或二维坐标系统中的轨迹，这是基于依赖于所述轨迹相对于所述至少两个转换装置的厚度的特征差异来完成的。采用所述独创性的方法，因此能够检测手指或任何其它致动器在交互装置的表面上滑动。该方法可以作为计算机的鼠标控制装置的应用，或者在任何其它类型的变换器，如光或温度控制装置中的应用，或者在诸如工具的高度的控制装置之类的机器控制系统的应用。根据变形例，该方法还可以包括在多个对应的操作的区域基本上同时出现激励的情况中，触发多个相应的动作的步骤，其中所述触发基于所确定的识别标志与预定识别标志上的重叠的比较。因此，通过提供可以存储在触摸控制系统的存储单元中的足够数量的预定的和参考的识别标志，还可以由所述独创性方法处理激励在几个位置同时出现的多触摸应用。根据优选的实施方式，该方法还可以包括步骤d)基于所述信号中在整个预定时间间隔范围内的峰的数量，区分来自噪声的激励。有意的激励在整个时间内几乎没有压力变化，以便峰值频率的分析允许有效地去除不需要的噪声信号。有利地，该方法还可以包括步骤e)基于所述信号在最大压力幅值之后的衰减区分来自外部激励的激励。不需要的激励特征在于较低的信号衰减，因此可以在有意的和无意的激励之间实现有效的区分。本发明还涉及一种计算机程序产品，包括一个或多个计算机可读介质，所述计算机可读介质具有用于进行权利要求15至22中的任一项所述的方法的步骤的计算机可执行指令。根据参照附图的进一步的描述，本发明的具体实施方式将变得更为明显，其中图1A示出本发明的第一实施方式，即，包括三个转换装置的触摸控制系统的俯视图，图1B为沿虚线AA的侧视图，图2为示出图1A和1B的触摸控制系统的运行的方块图，图3为示出独创的方法的实施方式的方块图，图4A-4C示出三种典型信号，即，由两种不同的转换装置获得的触摸控制系统的操作的表面上的冲击、外部冲击和环境噪声，图5示出滤出操作的表面上的冲击的算法的方块图，图6A-6C示出第一接触和抬起激励(lift-offexcitation)及滑动激励的典型信号图，图7示出本发明的触摸控制系统的第二实施方式，以及图8a-8c示出本发明的触摸控制系统的第三实施方式。具体实施例方式图1A示出本发明的第一实施方式。触摸控制系统1的俯视图。它包括交互装置3、三个转换装置5a，5b和5c、五个操作的区域7a，7b,7c,7d和7e、以及如可在图IB中示出的连接至转换装置5a，5b，5c的信号处理装置9。交互装置3为透明或半透膜面板，如在本实施方式中那样，但也可以为不透明面板。它可以由任何适合的材料制成，如皮革、乳胶、硅、塑料、玻璃、金属或木材。它提供了用于允许在用户和系统1之间进行交互的表面。代替采用平面面板，本发明覆盖任何形状，特别是任何种类的弯曲表面。如在图1B(其为触摸控制系统1沿线AA的侧视图)中示出的，转换装置5b和5c，几乎与转换装置5a—样，都设置在交互装置3的一侧上，且特别地，设置在交互装置3面对交互装置3的朝向用户(未示出)设置的表面11的相对的一侧上。在本实施方式中，采用了三个交互装置，然而，此数目不是限制性的，并且只要至少两个转换装置为触摸控制系统1的一部分，就能够实现本发明的有益效果。转换装置5a，5b和5c为传感器，每一个传感器包括安装在壳体17内部的支撑装置15上的换能器13。壳体17由底部面板19和与交互装置3接触的顶部面板21构成，换能器13也可以与交互装置3直接接触，因此不需要顶部面板21。壳体17包括弹性侧壁23，特别地，包括弹性衬垫。在本实施方式中，换能器为诸如陶瓷或PVDF(二氟化聚偏二乙烯)薄膜之类的压电式换能器形式的变形测量器。然而，关于转换装置5a，5b，5c的其它结构也是可行的，本发明不限于采用如压电式换能器的变形测量器。例如，也可以采用压电陶瓷传感器，并且大体上可以采用任何种类的压力或力敏感器。换能器可以为无源传感器或供电的传感器。弹性侧壁23具有比支撑装置15高的弹性。换能器13(在该情况中为PVDF薄膜)为变形测量器，其可以检测交互装置3上的压力。PVDF(如铁电聚合物)展现了充分的压电特性，即，具有响应于施加的机械应力产生电压的能力。为此，当在操作的面板上出现压力时，PVDF薄膜弯曲以使它们上面的应力最大化。它们例如通过双面粘性胶带、胶水或机械固定接合到支撑装置15和转换装置17的顶部面板21。根据依照权利要求4的一个独创性方面，采用具有诸如弹性衬垫之类的弹性侧壁23的壳体。这样做的好处是，除了它们的支撑壳体17的顶部面板21的功能之外，还在于它们能够灵活地放大转换装置5a，5b，5c的物理响应，即，与采用刚性侧壁情况相比，对于交互装置3上的给定激励，将由弹性衬垫实现更好的响应。在本发明中，激励为有意的机械激励，特别地，为压力激励，包括但不限于用身体的一部分或工具的触摸，以及包括但不限于由用户在系统1的交互装置3产生的静态、动态或移动激励。在本实施方式中，一个壳体包括所有的转换装置。根据变形例，可以设置多于一个的壳体，每个壳体包括一个转换装置或一个转换装置的一部分。弹性衬垫优选设置在系统1的四个侧面上。在仅有两个转换装置的情况中，可行是仅在两个侧面上具有衬垫，其对应于所述两个转换装置的位置。在系统1具有四个或更多转换装置的情况中，其中至少一个转换装置沿着系统1的特定侧面设置，在衬垫设置在系统1的每个侧面上的情况中，实现了最佳结果。对于为弹性但非刚性的衬垫实现了最佳结果。然而，它们可以被压缩至90%。信号处理装置9被配置为，使得一旦交互装置3的激励在操作的区域7a，7b，7c，7d，7e中的一个上时，则根据由激励发生的操作的区域引起的动作而触发动作。重要的需要提及的是，根据本发明，可行的具有比操作的区域7a，7b,7c,7d,7e少的转换装置5a，5b，5c，几乎与所述转换装置一样，取决于触摸控制系统1的应用和使用，交互装置3可以包括更多或更少的操作的区域。如从图1A中可以看出的，转换装置5a，5b，5c被设置为远离操作的区域7a，7b，7c，7d，7e的位置。这样做的好处在于，诸如LED(未示出)之类的其它元件可以放置在操作的区域7a，7b,7c,7d,7e的下面，以向触摸控制系统1的用户提供系统1是否确实检测到用户在相应的操作的区域7a，7b，7c，7d，7e施加的激励。在图IB中，交互装置3被示出为单层。这仅仅是一种简化的图示，因为交互装置3具有多层结构也是可行的。例如，在玻璃层的情况中，可以设置用作抗反射或抗镜面反射薄膜等的附加层。本发明的依照权利要求1的第二方面的原理实际上在于获取来自转换装置5a，5b,5c的由交互装置3上出现的激励引起信号，并且随后由信号处理装置9解释所获得信号，以检测交互装置3上的操作的区域7a，7b，7C，7d，7e是否已被激活，并且触发相应的动作。在本文中，动作是由用户和系统之间发生的交互而触发的任何事件。这种动作的一个例子可以是随着操作的区域的激励打开和断开一个装置。根据本发明，操作的区域是否已经由激励激活的检测基于由信号处理装置9从转换装置5a，5b，5c接收的信号的比较。这种分析的适合且稳定的参数为相互比较的振幅比和/或振幅比的符号和/或持续时间和/或信号的频谱和/或信号的各种峰值的行程时间。这种分析由信号处理装置9执行。随后一组这些相关参数建立识别标志，其表征交互装置3上发生对应的激励的位置。因此，本发明的原理是发生激励的位置检测基于所述信号的相关特性，这提供了许多好处。在任何时候，当分析相关特性时，不需要校准的或非常精确的换能器。可以采用低成本的换能器，而且，由于对于每个转换装置不存在与预定信号的比较，则只需要较低的运算能力。而且，利用所述信号的相关特性还使得不再需要校正每个触摸控制系统。根据本发明的另一方面，采用弹性侧壁改善了转换装置相对于激励的响应。与现有的装置相反，在此，转换装置5a，5b和5c设置在底部面板19上，因此，变得能够检测或观察交互装置3相对于转换装置5a，5b和5c的位置变化。实际上，转换装置的位置保持稳定(在刚性支撑装置15和底部面板19上)，由此交互板可以移动(弹性侧壁的伸缩)，产生由转换装置检测的压力和吸力信号。这种相对于所有转换装置的有关的移动使得独立于交互板13的材料特性而确定冲击位置成为可能。现在将采用图2-6详细地描述触摸控制系统1的功能，且特别是信号处理装置9的结构。这种描述也对应于所述独创性方法的一个实施方式。图2示出了触摸控制系统1整个运行过程，而图3详细地示出了信号处理装置9如何被配置为基于从转换装置5a，5b和5c获得的信号的相关特性检测激励在交互装置3上出现的位置。图2中示出的过程通过初始化触摸控制系统1(步骤S1)开始，随后等待是否有激励出现(步骤S2)。在已经记录下激励的情况中，执行将实际激励与噪声或外部激励区分开的算法。随后运行关于图5描述的这种算法(步骤S3)。在已经检测到激励(对应于来自用户的激励)的情况中，所述方法开始分析操作的区域7a，7b，7c，7d或7e中的哪一个已经被用户激活(S4)。在本实施方式中，触摸控制系统1被配置为使得一旦检测到中间操作的区域7e的激活，取决于先前的状态，由触摸控制系统1控制的装置或设备打开或断开，随后操作的区域7a，7b，7c或7d上的激励的检测导致由信号处理装置9触发相应的动作(步骤S5)。随后再次重复步骤S2-S5。图3详细地示出了信号处理装置9如何确定交互装置3上的出现激励的位置，因此详细地描述了图2的步骤S4。所描述的算法仅表示确定激励的位置的一种可行方式，其基于从转换装置5a，5b和5c获得的信号的振幅比和它们的绝对振幅的利用。然而，根据其它实施方式，基于所述信号的特性，如信号的持续时间、它们的频谱和/或不同交互装置上的各种峰值的行程时间执行类似的分析也是可行的。在系统1包括与转换装置相同数目的多个操作的区域的情况中，与本实施方式相比，它必须采用多个参数确定信号。所述算法从检测每个转换装置5a，5b，5c的最大峰值开始。图4A示出了从置于交互装置3下面的两个不同变形测量器获得的两个典型信号。事实上，图4A示出了转换装置处的作为时间函数的压力变化，其中在交互装置上的该位置处，正值对应于压力，负值对应于吸力。根据步骤S11，检测到了最大峰值。在这里，最大峰值可以为绝对值、正最大值或负最大值中的一个，因为正最大值和负最大值几乎同时出现。步骤S12用于检测信号中的从信号开始到最大峰值的坐标时间的所有峰值。在每个转换装置5a，5b，5c上，随后选择大于某个预定阈值的第一峰(步骤S13)。可以发现，在此，对绝对值可以实现最佳结果。从第一峰值的振幅的值大于所述阈值开始，信号处理装置9随后为每个转换装置5a，5b，5c计算下述值Q12=(转换装置5a上的第一峰的值)/(转换装置5b上的第一峰的值)，Q13=(转换装置5a上的第一峰的值)/(转换装置5c上的第一峰的值)，以及Q23=(转换装置5b上的第一峰的值)/(转换装置5c上的第一峰的值)。表1的左手侧示出了当在操作的区域7a，7b，7c，7d和7e上检测到压力时图1A和1B的结构中的转换装置5a，5b，5c的响应，并示出了比值Q12，Q13和Q23的符号。在这里，正值对应于压力，负值对应于吸力。“++”表示高压，“+”对应于低压，“_”对应于吸力。振幅和符号是转换装置13在激励之后检测到的变形的结果，如图4a所示，并且不依赖于交互装置3是否为刚性或软质而实现。表1的右手侧示出比值Q12，Q13和Q23的符号，并且通过简单地考虑这些比值的符号(例如，这些符号的对比性)，可以看出，能够毫无疑义地确定操作的区域7b，7c和7d上的激励的位置。为了消除在操作的区域7a和7e上的有关激励的不确定性(由于对这两个操作的区域来说，符号相同)，信号处理装置9被进一步配置为还考虑第二参数，即比值Q12和Q13的值。如果激励在操作的区域7a上，则转换装置5a上的电压值将高于激励在操作的区域7e上的情况中的电压值。因此，对操作的区域7a来说，比值Q12和Q13将比在操作的区域7e的比值Q12和Q13高。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>因此，基于参数振幅的比较，并通过形成比值Q12，Q13和Q23，信号处理装置9可以确定识别标志，其表征各种操作的区域7a，7b,7c,7d和7e。因此，所述识别标志为用来表征激励的位置的信号的一组相关参数。对应于操作的区域7a，7b，7C，7d，7e中的每一个的识别标志在图3中的步骤S15图示出。因此，在所有的比值具有正符号且Q12及Q13高于某个阈值的情况中，操作的区域7a从用户接收激励。如果不是这种情况，则操作的区域7e被激活。在Q12大于零且Q13和Q23小于零的情况中，操作的区域7b被激活。在Q12和Q13小于零且Q23为正的情况中，可以导出操作的区域7c被激活。最后，在Q12和Q23为负且Q13为正的情况中，操作的区域7d被激活。所描述的算法对图1A和1B中图示的结构是最优的，当通过采用各种参数，例如，通过增加附加的相关参数，它可以推广至任何其它结构。通常，因此对于用于m个操作的区域的n个换能器的结构能够获得明确的识别标志。一旦出现激励的操作的区域已经由信号处理装置9识别时(图2中的步骤S4)，可以触发对应的动作(图2中的步骤S5)。令人感兴趣且重要的需要提及的是，本发明的触摸控制系统1实际上不寻求激励的精确坐标，但通过基于对应的操作的区域的识别标志，将激励出现的区域与一系列全局位置区分开，能够确认激励出现的区域。这与定位精确位置的现有装置相反。事实上，只要信号具备这样的特性即可，即，能够在操作的区域之间进行辨别，也能够将在区域7a，7b，7c，7d，7e中的一个出现的激励归因于这些区域中的一个(即，出现激励的区域)。在不明确的激励的情况中，该系统可以被配置为输出错误信号，而不将所述信号归因于所述区域中的一个的激励。配置信号处理装置9确定发生交互的位置的方式，以及根据本发明的方法运行的方式具有下述优点因为所述定位基于所测量信号的相关性，则与将绝对值与预定信号进行比较的情况相比，分析简单。此外，不需要校正，如上所述。而且，所述分析不依赖于所采用的材料。由于采用识别标志，还能够使任何适合的表面变成触摸控制系统，这是通过在所述表面下面设置至少两个转换装置和信号处理装置来实现的。由于采用变形测量器，实际上可以采用任何材料。最后，对用户和系统1之间的交互类型没有任何限制，如可以采用手指、戴手套的手指、手指甲、铁笔(stylus)等。例如，不需要导电性。为了进一步改善信号分析及图1A和1B的触摸控制系统1，根据本申请的另一实施方式，在执行参照图3描述的方法之前，可以执行进一步信号分析。由图5的方块示的附加信号分析的目的是去除不需要的信号，如外部激励和噪声(见图4B和4C)。首先(步骤21)，采用带通滤波器滤出从转换装置5a，5b，5c接收的信号。优选地，采用lOO-lOOOHz的带通滤波器，以便去除来自电源的50Hz的噪声，并且削弱可能由声音传播引起高频。检测该信号是由外部激励或噪声引起的(图4B和4C)且不是由用户想要的有意激励引起(图4A)的方法是基于这样的判定，即外部激励和环境噪声具有比人们想要检测的信号高的频率。在本文中，术语外部激励涉及可以由天线噪声(特别是由围绕该系统的空气中的音响信号)引起的信号或者由在该系统上但在交互装置外界的冲击(如源自该系统的环境的振动)引起的信号。由于由需要的激励施加的压力也具有不固定至某个频率的某个频谱，则不能采用具有极低通带的滤波器，因为这也将削弱人们随后需要分析的压力信号。然而，仍然能够辨别不同类型的信号。图4B示出了从两个不同的变形测量器获得的也为时间的函数的典型的环境噪声。与图4A相比，可以看出，可以在整个时帧范围内确定多个峰值，而在图4A中并不是这样。在实践中，信号处理装置9被配置为检测最大峰值，并且随后从最大值的时间坐标开始，检测所有的峰(正的和负的)，并对它们的数目进行计数(步骤23)。随后，在步骤S24中，确定每个转换装置的平均的峰数量。在该平均值超过某个阈值的情况中(S25)，可以认为该信号表示噪声，将去除它且不再考虑(步骤S26)。随后跳过噪声信号(步骤S27)。在接下来的步骤中，在外部激励型信号(图4C)和操作的区域上激励型交互(图4A)之间进行辨别。在这里，辨别特征在于实际激励比不需要的信号下降快的多(见图4A和4C)。根据该方法，对于转换装置5a，5b，5c的每个信号，数据处理装置9对超过预定值的峰的数量进行计数(步骤29)，所述峰的数量的平均值超过每个转换装置的预定值。在第二平均值大于第二阈值时(S30)，确定存在外部信号。如果不是这样，确定交互装置3上的操作的区域7a，7b，7C，7d，7e已经被触摸。随后根据参照图3描述的方法分析这种激励。图6A至6C示出了可以由触摸控制系统用来触发相应的动作的其它类型的信号。事实上，这种激励可能不正好是如图4A中图示的精确事件，但是通过检测手指(或产生所述激励的任何其它物体)从交互装置3上的抬起，图1A和1B中图示的触摸控制系统1还能够检测连续激励的末端。这再次是由于这样的事实，即观察到压力变化。这种情况在图6A中示出，其示出了作为时间的函数的信号，其中第一信号31是由在第一瞬时处出现的第一接触引起的，较小的第二信号33对应于第二瞬时处的抬起。通过相互彼此第一和第二瞬时处的信号，能够发现哪一个对应于第一接触，哪一个对应于所述抬起。如参照图3所描述的，通过每次确定识别标志，能够确认在交互装置上出现的第一接触的位置和所述抬起的位置。因此，在第一接触瞬时和抬起瞬时，能够配置信号处理装置，以便对于每种类型的激励，触发不同的动作。作为可选择的方案，信号处理装置还可以被配置成确定从第一瞬时到第二瞬时的持续时间，并触发作为所述持续时间的函数的不同的动作。而且，当出现第一接触的位置和出现抬起的位置不同时，这也可以用来触发相应的动作。图6B示出这种信号的第二实施例。再次地，第一信号35对应于第一接触，较小的第二信号37对应于抬升。该实施例还示出了在两个信号35和37之间观察到了微振荡。因此，该信号的这一部分也可以由信号处理装置9利用。—个特殊情况是手指或任何其它交互物体在交互装置3上的滑动，这也可以由图1A和1B中图示的触摸控制系统1检测。这种滑动激励在各个转换装置5a，5b，5c上产生了与时间相对的压力差，这再次可以被用来确定滑动方向。图6C示出了这种信号。这种滑动检测的完成可以用来触发归因于操作的区域7a，7b，7c,Id,7e的动作，操作的区域7a，7b，7c,Id,7e在滑动动作的轨迹上，但也能够将识别标志与预校正的识别标志进行比较，以提高所述激励定位的精度。取决于所采用的转换装置的数量，可以沿一个或两个坐标轴系统检测这种滑动交互作用。作为另一变形例，触摸控制系统1可以用作能够处理各个操作的区域7a，7b，7c，7d,7e被同时激励的情况的多触摸应用。在这种情况中，该系统还可以具有存储预定识别标志的识别标志存储装置。为了识别不同的区域，所测量的识别标志可以与预定识别标志的组合进行比较。作为另一变形例，触摸控制系统1可以被配置为使得多触摸滑动应用可以由触摸控制系统1识别。图7示出了转换装置5a，5b，5c关于各个操作的区域7a_7e的配置的影响。在本发明的该第二实施方式中的具有与已经在图la和lb中使用的关于第一实施方式的相同附图标记的特征不再重复，但在此通过引用的方式结合它们的描述。在本实施方式中，转换装置的配置已经改变了。它们被进一步移动到交互板3的角落。在这种结构中，在五个操作的区域7a_7e上的冲击导致所检测的振幅具有下述符号(表2)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如从表2可以看出，简单地比较作为由转换装置检测的信号的一个参数的振幅的符号(再次，“+”对应于压力，“_”对应于吸力)足以毫无疑义地确定识别标志，该识别标记对应于五个操作的区域中的一个上的冲击的位置。实际上，特别是考虑到某个应用需要的操作的区域的数量配置可用的转换装置，则能够将彼此考虑的不同参数的量限制为最小。在第二实施方式中，所述配置是这样的，使得仅一个参数(振幅的符号)需要比较，以获得必要的数据。图8a和8b示出了本发明的第三实施方式。图8a为第三实施方式的顶视图，图8b为第三实施方式的触摸控制系统41的侧面剖切示意图。第三实施方式的触摸控制系统41与第一实施方式的触摸控制系统1之间的主要差异在于存在定位在三个交互装置45a，45b，45c之间的枢转装置43。触摸控制系统41的具有已经在图la和lb中图示的第一实施方式中采用的相同的附图标记的技术特征也不详细描述，但在此通过引用的方式结合它们的描述。在第三实施方式中，交互装置45a，45b，45c以及枢转装置43设置在底部面板19上，如第一实施方式中一样。然而，在本实施方式中，省略了顶部面板21。当然，根据一种变形，该实施方式也可以包括顶部面板。底部面板19包括向上突出的边缘47，优选位于底部面板19的整个边缘区域周围。底部面板19和向上突出的边缘47可以由一个构件制成，或者由分离的构件制成。向上突出的边缘优选与底部面板19的材料和刚度相同。弹性侧壁23设置在向上突出的边缘47和交互板3之间。枢转装置43优选由刚性材料制成，并直接地或经由衬垫或粘合剂49接触交互板3。枢转装置43可以具有任何形状，但优选为圆柱形状。在本实施方式，枢转装置43定位在外围上的假想的圆(虚线)的中心，在该假想的圆设置有三个交互装置45a，45b，45c。对于这种结构，最容易分析所检测的参数的相关性。然而，本发明不限于这种精确的定位，离中心位置存在偏离也是可行的。而且，底部面板19和枢转装置43可以形成单个构件，或者可以由两个分离的构件构成。枢转装置43的任务是放大交互板3相对于交互装置45a，45b和45c的运动，并由此提供放大效应。实际上，当例如在交互板3的位置x上提供冲击时，交互板3将围绕枢转装置43倾斜。因此，交互装置45a将检测相对大的压力值，从而由交互装置45检测吸力。因此，有助于分析振幅比和/或振幅比的符号或其它参数。结果，容易确定对应于交互装置3上出现冲击的位置的识别标志。为了便于这种倾斜运动，枢转装置43可以具有围绕它周边的底切区域51。这些底切区域51优选靠近底部面板19的界面或在该界面处，并便于交互板与衬垫49(如果存在)一起的倾斜运动。第一和第二实施方式之间的第二个差异涉及交互装置45a，45b，45c的安装。在本实施方式中，交互装置45a，45b和45c包括安装在支撑装置53(刚性或弹性)上的换能器13。支撑装置53保护换能器13以避免损坏。而且，刚性传输装置55设置在换能器13和交互装置3之间。传输装置55将作为如在位置x处的激励的结果产生的信号传递到换能器13上。刚性传输装置55的高度h优选被选择为，使得即使在不存在任何激励的情况中换能器13也能检测对应于某种偏压的信号(如，对应于正压力)。在该情况中，将刚性传输装置55固定(如采用粘合剂)到交互板3上不是强制性的，这便于整个系统41的组装。实际上，吸力(对应于相对于换能器13中的一个的离开交互装置3的移动)随后仍然可以被测量，即，当所测量的信号小于不存在激励时的信号时。支撑装置53的弹性低于弹性侧壁23中的一个，使得一旦有激励时，侧壁23比支撑装置53压缩或伸展得更多。支撑装置53可以具有位于换能器13下面的凹槽部分57(在虚线中)，其具有截面①1和高度h2。该凹槽部分57的截面①1至少等于传输装置55的截面。2，但优选较大。最后，可以选择凹槽部分57，以便形成环形支撑装置55。可以看出，对于环形支撑装置55，观察到增强的敏感性，这归因于换能器13弯曲的增加。当支撑装置53的高度h3等于突出边缘47的高度h4时，可以实现对信号质量的进一步改善。本发明不限于根据第二实施方式的存在枢转装置43与弹性侧壁23的组合，或者存在弹性侧壁23。根据其它变形例，还可行的是，省略弹性侧壁23且仅具有枢转装置43。该实施方式的各个特征和变形可以与第一实施方式的各个特征和变形单独地组合，或者组合以形成本发明的其它实施方式。上述实施方式和处理所述独创性方法也可以采用第二实施方式的触摸控制系统41来完成。本发明可以在各种装置和设备中的应用，如在变换器中控制光或温度，但也可以用在机器控制应用中，如在机器储存中控制工具的高度。它还可以用作计算机中的鼠标控制装置，其为滑动激励分析的两轴应用的一个例子。作为一般应用，触摸控制系统可以用在需要开关的任何地方。仅为一个操作的区域配置的简单的触摸控制系统可以仅采用一个转换装置利用上述与噪声、外部冲击和需要的激励相同类型的分析。这这种情况中，采用信号的绝对值，因为不能确定信号的任何相关性。1权利要求一种触摸控制系统，包括a)交互装置(3)，其位于用户和该系统之间；b)至少两个转换装置(5a，5b，5c)，特别地，其包括换能器(13)，所述换能器优选为变形测量器或压电式换能器，所述转换装置用于将交互装置(3)的机械激励，特别是压力激励转换成相对应的信号；和c)信号处理装置(9)，其被配置为基于所述相对应的信号的至少一个参数的比较确定识别标志，其中所述识别标志表征所述交互装置(3)上出现激励的位置。2.根据权利要求1所述的触摸控制系统，其中，所述信号处理装置(9)被配置为，基于所述相对应的信号的至少一个参数的相关性，特别地，基于它们的振幅比和/或所述振幅比的符号和/或持续时间和/或它们的频谱确定所述识别标志。3.根据权利要求2所述的触摸控制系统，其中，所述至少两个转换装置(5a，5b，5c)结合在具有弹性侧壁(23)的至少一个壳体(17)中。4.一种触摸控制系统，包括a)交互装置(3)，其位于用户和该系统之间；b)至少两个转换装置(5a，5b，5c)，特别地，其包括换能器(13)，所述换能器优选为变形测量器或压电式换能器，所述转换装置用于将交互装置(3)的机械激励，特别是压力激励转换成相对应的信号，这种转换装置结合在具有弹性侧壁(23)的至少一个壳体(17)中。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的触摸控制系统，其中，至少一个转换装置(5a,5b,5c)设置在所述交互装置(3)的一侧，该侧与所述交互装置(3)的朝向用户设置的一侧(11)相反。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的触摸控制系统，其中，所述交互装置(3)包括多个操作的区域(7a，7b，7c，7d，7e)，且所述信号处理装置(9)被配置为，基于所述信号处理装置(9)对于对应的识别标志的识别，在对应的操作的区域(7a，7b，7C，7d，7e)被激励时，触发预定的动作，并且其中所述转换装置(5a，5b，5c)被设置，以便特别是仅基于所述相应的信号的一个参数获得明确的识别标志。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的触摸控制系统，其中，所述信号处理装置(9)还被配置为，基于第一接触和抬起信号中的特征差异，确定与在第一瞬时和所述交互装置(3)的第一接触对应的第一识别标志，并确定与在第二瞬时从所述交互装置(3)抬起对应的第二识别标志。8.根据权利要求7所述的触摸控制系统，其中，所述信号处理装置(9)还被配置为，确定从第一瞬时到第二瞬时的持续时间，并触发作为所述持续时间的函数的不同动作。9.根据权利要求7或8所述的触摸控制系统，其中，所述信号处理装置(9)还被配置为，分析作为时间的函数的所述识别标志，并识别所述交互装置(3)上的所述激励特别是在一维或二维坐标系统中的轨迹，这是基于依赖于所述轨迹相对于所述至少两个转换装置(5a,5b,5c)的方向的信号中的特征差异来完成的。10.根据权利要求6至9中的任一项所述的触摸控制系统，其中，所述信号处理装置(9)还被配置为，在多个对应的操作的区域(7a，7b，7C，7d，7e)基本上同时出现激励的情况中，触发多个相应的动作，其中所述触发基于所确定的识别标志与预定识别标志上的重叠的比较。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的触摸控制系统，其中，所述交互装置(3)为刚性或软质面板，其包括皮革、乳胶、硅、塑料、玻璃、金属或木材中的至少一个。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的触摸控制系统，还包括设置在所述至少两个转换装置(5a,5b,5c,45a,45b,45c)之间的枢转装置(43)。13.一种触摸控制系统，特别是根据权利要求1至12中的任一项所述的触摸控制系统，包括交互装置(3)，其位于用户和该系统之间，至少两个转换装置(5a，5b，5c)，特别地，其包括换能器(13)，所述换能器优选为变形测量器或压电式换能器，所述转换装置用于将交互装置(3)的机械激励，特别是压力激励转换成相对应的信号，其中，所述至少两个转换装置和所述交互装置被设置为，使得一旦出现机械激励，则所述至少两个转换装置和所述交互装置之间的相对运动是可观察的。14.一种设备，包括权利要求1至13中的任一项所述的触摸控制系统。15.一种用于对用户和触摸控制系统之间的交互装置的激励进行定位的方法，包括下述步骤a)采用至少两个转换装置，将施加在交互装置上的机械激励，特别是压力激励转换成相应的信号，以及b)基于所述相应的信号的至少一个参数的比较，确定识别标志，其中所述识别标志表征所述交互装置上出现所述激励的位置。16.根据权利要求15所述的方法，其中，基于所述相对应的信号的至少一个参数的相关性，特别地，基于它们的振幅比和/或所述振幅比的符号和/或持续时间和/或它们的频谱确定所述识别标志。17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括基于第一接触和抬起信号中的特征差异，确定与在第一瞬时和所述交互装置的第一接触对应的第一识别标志，并确定与在第二瞬时从所述交互装置抬起对应的第二识别标志。18.根据权利要求17所述的方法，还包括确定从第一瞬时到第二瞬时的持续时间，并触发作为所述持续时间的函数的不同动作。19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括分析作为时间的函数的所述识别标志，并识别所述交互装置上的所述激励特别是在一维或二维坐标系统中的轨迹，这是基于依赖于所述轨迹相对于所述至少两个转换装置的方向的信号中的特征差异来完成的。20.根据权利要求15至19中的任一项所述的方法，还包括在多个对应的操作的区域基本上同时出现激励的情况中，触发多个相应的动作的步骤，其中，所述触发基于所确定的识别标志与预定识别标志上的重叠的比较。21.根据权利要求15至20中的任一项所述的方法，还包括步骤d)基于所述信号中在整个预定时间间隔范围内的峰的数量区分来自噪声的激励。22.根据权利要求15至21中的任一项所述的方法，还包括步骤e)基于所述信号在最大压力幅值之后的衰减区分来自外部激励的激励。23.一种计算机程序产品，包括一个或多个计算机可读介质，所述计算机可读介质具有用于执行权利要求15至22中的任一项所述的方法的步骤的计算机可执行指令。全文摘要本发明涉及一种触摸控制系统，包括位于用户和该系统之间的交互装置、用于将交互装置的激励转换成相对应的信号的至少两个转换装置、和配置为确定交互装置上出现激励的位置的信号处理装置。为了简化这种系统，本发明采用信号处理装置，其被配置为基于所述相对应的信号的至少一个参数的比较确定识别标志。本发明还涉及一种触摸控制系统，其中转换装置定位在具有弹性侧壁的壳体内。本发明还涉及相应的方法。文档编号G06F3/043GK101802761SQ200880023871公开日2010年8月11日申请日期2008年7月7日优先权日2007年7月9日发明者塞巴斯蒂安·谢纳,格雷瓜尔·让,让-米歇尔·利诺特申请人:传感器公司