专利名称：三维运动矢量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三维运动矢量采集装置，可作为计算机的输入装置。
背景技术：
随着计算机技术和惯性制导技术的发展，惯性制导系统已经开始被应用于计算机输入输出设备这一领域，然而现有的产品往往具有很大的局限性。中国专利CN201010297225. X，公开了一种书写式电子输入/输出装置，实现了利用惯性制导系统移动光标和手写输入的功能，然而其硬件结构复杂，应用范围有限，制造成本高，产品难以普及。中国专利CN201010200377. 3公开了一种手写输入的移动通信终端及其输入方法，该实用新型与前者相比制造成本较低，但原理复杂，只能输出平面上运动轨迹。
实用新型内容本实用新型提供一种结构简单的三维运动矢量检测装置。本实用新型所述的三维运动矢量检测装置包括端帽、壳体和无线信号终端，所述壳体为笔筒状，所述端帽固定在壳体的首端，所述无线信号终端固定在壳体的尾端或尾部的侧壁上，所述壳体内固定有三轴加速度传感器、三轴电子陀螺仪、微处理器电路和无线信号收发电路，所述三轴加速度传感器位于壳体内前端，所述无线信号收发电路位于壳体内的尾部；三轴加速度传感器用于检测端帽的运动加速度和运动方向，三轴电子陀螺仪用于检测端帽的转动角速度；三轴加速度传感器的测量信号输出端连接微处理器电路的加速度信号输入端，三轴电子陀螺仪的测量信号输出端连接微处理器电路的角速度信号输入端， 微处理器电路的无线信号输出端连接无线信号收发电路的数据输入端，微处理器电路的无线信号接收端连接无线收发电路的数据输出端，该无线信号收发电路的射频信号收发端连接无线信号终端。本实用新型所述的三维运动矢量检测装置中，还可以增加两个信号采集传感器， 所述两个信号采集传感器固定在壳体8的侧壁上，所述两个信号采集传感器的信号输出端分别连接微处理器电路的两个信号输入端。所述信号采集传感器可以采用压力传感器或者轻触开关实现。所增加的两个信号采集传感器在实际应用时，可以模拟鼠标的左右按键，实现信号的选择、拾取等功能，进而可以代替现有的鼠标功能。本实用新型中，采用三轴加速度传感器检测端帽的加速度及方向，并将所述加速度及方向信号转化为电信号，并输出给微处理器电路，实现端帽加速度及运动方向的检测。 本实用新型中，还采用三轴加速度传感器实现对端帽的角速度的检测，并将检测获得的角速度信号发送给微处理器带上，进而实现端帽的三维运动矢量的检测。本实用新型中，采用无线收发电路将检测获得的三维运动矢量信号发送出去，在实际应用中，可以采用无线信号接收模块接收本实用新型所述装置发射的信号。[0010]本实用新型所述的无线信号收发电路可以选择与计算机、手机、掌上电脑中常用的无线信号接收电路相配套的电路，进而，本实用新型所述的装置可以作为现有计算机、手机、掌上电脑等等智能设备的信息采集或录入设备，在计算机、手机、掌上电脑等等智能设备上再现端帽的三维或二维运动轨迹。例如在计算机上安装有与本实用新型所述的装置中的无线信号收发电路配套的无线信号收发电路之后，计算机可以采集获得本实用新型所述装置采集到的三维矢量信号，进而实现在计算机中获得本实用新型所述装置的三维运动轨迹，即在计算机上再现本实用新型所述装置的端帽的三维或二维运动轨迹。本实用新型的优点在于本实用新型运动空间不受限制，通过由加速度传感器、陀螺仪组成的传感器系统将端帽在设定时间内的运动转换为设定时间内的相对位移矢量，将相对位移矢量信息存储并利用相对位移矢量在计算机屏幕上再现物体三维运动轨迹或该轨迹在某一设定平面上的投影，通过设定比例可以再现任意大空间内运动轨迹。因此，当本实用新型作为手写输入终端设备时，可直接在空中比划，也可在任意平面、甚至腿上、手掌上进行操作，实现手写信息的输入。
图1是本实用新型所述的三维运动矢量检测装置的结构示意图，图2是本实用新型所述的三维运动矢量检测装置的电路原理框图。
具体实施方式
具体实施方式
一、参见图1和2说明本实施方式。本实施方式所述的三维运动矢量检测装置包括端帽1、壳体8和无线信号终端12，所述壳体8为笔筒状，所述端帽1固定在壳体8的首端，所述无线信号终端12固定在壳体8的尾端或尾部的侧壁上，所述壳体8 内固定有三轴加速度传感器2、三轴电子陀螺仪3、微处理器电路4和无线信号收发电路9， 所述三轴加速度传感器2位于壳体8内前端，所述无线信号收发电路9位于壳体8内的尾部；三轴加速度传感器2用于检测端帽1的运动加速度和运动方向，三轴电子陀螺仪3用于检测端帽1的转动角速度；三轴加速度传感器2的测量信号输出端连接微处理器电路4的加速度信号输入端，三轴电子陀螺仪3的测量信号输出端连接微处理器电路4的角速度信号输入端，微处理器电路4的无线信号输出端连接无线信号收发电路9的数据输入端，微处理器电路4的无线信号接收端连接无线信号收发电路9的数据输出端，该无线信号收发电路9的射频信号收发端连接无线信号终端12。本实施方式中的三轴加速度传感器可以采用MEMS数字三轴加速度传感器，所述三轴电子陀螺仪可以采用MEMS数字三轴电子陀螺仪。本实施方式所述的无线信号收发电路可以采用2. 4GHzffireless技术。
具体实施方式
二、本实施方式是对具体实施方式
一所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中，所述壳体8的首端为斜面，所述端帽1固定在该斜面外侧，所述三轴加速度传感器2固定在该斜面内侧。
具体实施方式
三、本实施方式是对具体实施方式
一或二所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中，所述端帽1的一端为半球形结构，端帽1的另一端与外壳螺纹连接。当所述壳体8的首端为斜面时，所述斜面与所述半球形结构的端帽1的底面固定连接。
具体实施方式
四、本实施方式是对具体实施方式
一、二或三所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中，所述壳体8侧壁上固定设置有笔夹10。本实施方式在壳体8上增加了笔夹10，方便携带具体实施方式
五、本实施方式是对具体实施方式
一、二、三或四所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中的装置还包括电池6，所述电池6位于壳体8内，所述电池6为三轴加速度传感器2、三轴电子陀螺仪3、微处理器电路4和无线信号收发电路 9提供工作电源。本实施方式中增加了用于供电的电池6，更方便使用。
具体实施方式
六、本实施方式是对具体实施方式
一、二、三、四或五所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中，所述壳体8侧壁上还固定有充电接口，所述电池6为可充电电池，电池6的充电信号输入端连接充电接口的充电信号输出端。本实施方式中的电池6选择可充电电池，并增加了充电接口，更方便使用。本实施方式中的充电接口可以选用USB接口，便于与计算机连接。
具体实施方式
七、本实施方式是对具体实施方式
一、二、三、四、五或六所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中的装置还包括两个信号采集传感器5-1，所述两个信号采集传感器5-1固定在壳体8的侧壁上，所述两个信号采集传感器5-1的信号输出端分别连接微处理器电路4的两个信号输入端。本实施方式中所述的信号采集传感器可以采用压力传感器或者轻触开关实现。本实施方式增加的两个信号采集传感器在实际应用时，可以模拟鼠标的左右按键，实现信号的选择、拾取等功能，进而可以代替现有的鼠标功能。本实施方式中，还可以增加信号采集传感器5-1的个数。当采用压力传感器实现时，所述信号采集传感器采集的是压力信号。本实施方式所述的装置的外形为笔筒状，使用时，采用握笔的方式夹持，所以，采用压力传感器实现信号采集，不妨碍握笔姿势，在正常使用时，压力传感器不拾取信号，当需要输入信号时，增加按压在压力传感器上的手指的力量既可实现信号输入。本实施方式所述的检测装置在与计算机相连接使用时，还可以通过计算机设定信号采集传感器的功能，进而实现相应的功能。
具体实施方式
八、本实施方式是对具体实施方式
一、二、三、四、五、六或七所述的三维运动矢量检测装置的进一步限定，本实施方式中的装置还包括液晶显示器7，所述液晶显示器7固定在壳体8的侧壁上，所述液晶显示器7的信号输入端连接微处理器电路4的显示信号输出端。本实施方式中的液晶显示器，可以显示采集到的端帽的三维矢量信息。本实用新型所述的三维运动矢量检测装置的结构不局限于上述各实施方式所述的结构，还可以是上述各实施方式所述技术特征的合理组合。
权利要求1.一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，该检测装置包括端帽(1)、壳体(8)和无线信号终端(12)，所述壳体(8)为笔筒状，所述端帽(1)固定在壳体(8)的首端，所述无线信号终端(12)固定在壳体⑶的尾端或尾部的侧壁上，所述壳体⑶内固定有三轴加速度传感器O)、三轴电子陀螺仪(3)、微处理器电路(4)和无线信号收发电路(9)，所述三轴加速度传感器(2)位于壳体(8)内前端，所述无线信号收发电路(9)位于壳体(8)内的尾部； 三轴加速度传感器( 用于检测端帽(1)的运动加速度和运动方向，三轴电子陀螺仪(3) 用于检测端帽(1)的转动角速度；三轴加速度传感器O)的测量信号输出端连接微处理器电路(4)的加速度信号输入端，三轴电子陀螺仪(3)的测量信号输出端连接微处理器电路 (4)的角速度信号输入端，微处理器电路(4)的无线信号输出端连接无线信号收发电路(9) 的数据输入端，微处理器电路的无线信号接收端连接无线信号收发电路(9)的数据输出端，该无线信号收发电路(9)的射频信号收发端连接无线信号终端(12)。
2.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，所述壳体(8)的首端为斜面，所述端帽(1)固定在该斜面外侧，所述三轴加速度传感器( 固定在该斜面内侧。
3.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，所述端帽(1)的一端为半球形结构，端帽(1)的另一端与外壳螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，所述壳体(8)侧壁上固定设置有笔夹(10)。
5.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，该装置还包括电池(6)，所述电池(6)位于壳体(8)内，所述电池(6)为三轴加速度传感器O)、三轴电子陀螺仪(3)、微处理器电路(4)和无线信号收发电路(9)提供工作电源。
6.根据权利要求5所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，所述壳体(8)侧壁上还固定有充电接口，所述电池(6)为可充电电池，电池(6)的充电信号输入端连接充电接口的充电信号输出端。
7.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，该装置还包括两个信号采集传感器(5-1)，所述两个信号采集传感器(5-1)固定在壳体(8)的侧壁上，所述两个信号采集传感器(5-1)的信号输出端分别连接微处理器电路的两个信号输入端。
8.根据权利要求7所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，所述信号采集传感器为压力传感器或者轻触开关。
9.根据权利要求1所述的一种三维运动矢量检测装置，其特征在于，该装置还包括液晶显示器(7)，所述液晶显示器(7)固定在壳体(8)的侧壁上，所述液晶显示器(7)的信号输入端连接微处理器电路(4)的显示信号输出端。
专利摘要三维运动矢量检测装置，涉及一种三维运动矢量采集装置。本实用新型设计了一种能够实现三维运动轨迹检测的三维运动矢量检测装置。本实用新型中的壳体为笔筒状，端帽固定在壳体的首端，无线信号终端固定在壳体的尾端或尾部的侧壁上，三轴加速度传感器用于检测端帽的运动加速度及方向，且位于壳体内前端；三轴电子陀螺仪用于检测端帽的转动角速度；三轴加速度传感器的测量信号输出端、三轴电子陀螺仪的测量信号输出端分别连接微处理器电路的加速度信号输入端和角速度信号输入端，微处理器电路的无线信号输出端和输入端分别连接无线信号收发电路的数据输入端和输出端。本实用新型适用于作为计算机、手机、掌上电脑等智能设备的信息录入设备。
文档编号G06F3/033GK202067212SQ201120160128
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者张大理, 张宇, 董文博, 金鹏, 陈诚 申请人:哈尔滨工业大学