旋转屏装置及角度测量方法与流程

1.本发明属于电子设备技术领域，更具体地说，是涉及一种旋转屏装置及角度测量方法。


背景技术：

2.为满足消费者在不同应用场景下的使用需求，带有可折叠屏的显示器、智能音箱随之产生，然而要实现屏幕旋转角度的自动调节，就需要对屏幕旋转角度进行较精确的测量，现有传统的转角测量方法是在转轴路径的各个角度上设置光电传感器，通过判断每个光传感器工作状态，从而判断转轴的相对位置，因而判断屏幕的旋转角度，此种角度测量方法成本高，角度测量精度受限于光电传感器的分布密度，测量误差大，而且光传感器安装难度较大。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的在于提供一种旋转屏装置及角度测量方法，以解决现有技术中存在的旋转屏角度测量成本高、而且安装难度大的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明第一方面提供一种旋转屏装置，包括：
5.底座，所述底座上设置有第一三轴重力传感器；
6.屏幕，所述屏幕与所述底座可旋转连接，所述屏幕上设置有第二三轴重力传感器，所述第二三轴重力传感器的其中一轴与所述第一三轴重力传感器的其中一轴平行设置；
7.处理器，所述处理器用于获取重力加速度在所述第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第一三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第一夹角；获取重力加速度在所述第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第二三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第二夹角；根据所述第一夹角和所述第二夹角获取所述屏幕和所述底座之间的夹角。
8.在一实施例中，还包括信号传输结构，所述信号传输结构包括i2c总线，所述第一三轴重力传感器、所述第二三轴重力传感器、处理器均与所述i2c总线电连接。
9.在一实施例中，所述底座和所述屏幕通过旋转轴可旋转连接，所述旋转轴固定于所述屏幕上，或者，所述旋转轴固定于所述底座上。
10.在一实施例中，所述底座和所述屏幕通过旋转轴可旋转连接，所述屏幕包括正面显示屏和背面安装板，所述旋转轴安装于所述背面安装板的中部。
11.在一实施例中，所述旋转屏装置为手机。
12.在一实施例中，所述旋转屏装置为智能音箱。
13.在一实施例中，所述屏幕上具有角度显示区，所述角度显示区用于显示所述屏幕和所述底座之间的夹度。
14.本发明第二方面提供一种旋转屏装置角度测量方法，所述测量方法包括：
15.获取重力加速度在所述第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第一三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第一夹角；
16.获取重力加速度在所述第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第二三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第二夹角；
17.根据所述第一夹角和所述第二夹角获取所述屏幕和所述底座之间的夹角。
18.在一实施例中，所述第一三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，所述第二三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，所述第一三维直角坐标系和所述第二三维直角坐标系的第一轴向方向相同，且为所述屏幕旋转的轴向方向，所述第一三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于所述底座所在的平面，所述第二三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于所述屏幕所在的平面。
19.在一实施例中，所述第一夹角为θ1，所述第二夹角为θ2，所述屏幕和所述底座之间的夹角为δθ，
20.θ1＝arccosx1/g，θ2＝arccosx2/g，δθ＝θ1-θ2；
21.其中，g为重力加速度，x1为重力加速度在第一三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量，所述x2为重力加速度在第二三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量。
22.本发明提供的旋转屏装置包括底座、屏幕和处理器，底座上设置有第一三轴重力传感器，屏幕与底座可旋转连接，屏幕上设置有第二三轴重力传感器，第二三轴重力传感器的其中一轴与第一三轴重力传感器的其中一轴平行设置，处理器用于获取重力加速度在第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第一三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第一夹角，获取重力加速度在第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第二三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第二夹角，根据第一夹角和第二夹角获取屏幕和底座之间的夹角。该旋转屏装置仅需两个三轴重力传感器就能完成屏幕角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了成本，而且测量精度高。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的旋转屏装置的结构示意图；
25.图2为图1中旋转屏装置角度测量原理的示意图；
26.图3为本发明实施例提供的旋转屏装置角度测量方法的流程示意图。
27.其中，图中各附图标记：
28.1-底座；
29.2-屏幕；
30.3-旋转轴；
31.11-第一三轴重力传感器；
32.21-第二三轴重力传感器；
33.22-正面显示屏；
34.23-背面安装板；
35.θ1-第一夹角；
36.θ2-第二夹角。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“固定”、“安装”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
42.现有屏幕旋转角度测量方法是在转轴路径的各个角度设置光电传感器，通过判断每个光传感器工作状态，从而判断转轴的相对位置，从而获取屏幕的旋转角度，这种方法测量成本高，角度测量精度受限于光电传感器的分布密度，测量误差大，而且光传感器安装难度较大。本技术基于以上问题提出一种旋转屏装置及角度测量方法。
43.下面结合具体实施例对本发明提供的旋转屏装置及角度测量方法进行详细说明。
44.图1为本发明实施例提供的旋转屏装置的结构示意图，请参阅图1所示，本发明实施例的第一方面提供一种旋转屏装置，包括底座1、屏幕2和处理器，所述底座1上设置有第一三轴重力传感器11，所述屏幕2与所述底座1可旋转连接，所述屏幕2上设置有第二三轴重力传感器21，所述第二三轴重力传感器21的其中一轴与所述第一三轴重力传感器11中的其中一轴平行设置，所述处理器用于获取重力加速度在所述第一三轴重力传感器11的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第一三维直角坐标系中的所述重力加速度分
量获取第一夹角；获取重力加速度在所述第二三轴重力传感器21的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第二三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第二夹角；根据所述第一夹角和所述第二夹角获取所述屏幕和所述底座之间的夹角。
45.本实施例的旋转屏装置可以为显示器或者智能音箱，例如，显示器或者智能音箱需要实时获取屏幕2和所述底座1之间的夹角，从而实现与操作者位置的互动。
46.本实施例的底座1上设置有第一三轴重力传感器11，屏幕2上设置有第二三轴重力传感器21，第二三轴重力传感器21与所述第一三轴重力传感器11中的其中一轴平行设置，本实施例对所述第一三轴重力传感器11在底座1上的设置位置不做特别限制，本实施例对所述第二三轴重力传感器21在屏幕2上的设置位置不做特别限制。
47.本实施例的第一三轴重力传感器11能够输出重力加速度在第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，本实施例的第二三轴重力传感器21能够输出重力加速度在第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，本实施例的三轴重力传感器能够测量出双轴正负90度的重力加速度。由于现有三轴重力传感器的角度误差可以控制在5度之内，该测量方法较传统方法测量精度有明显提升。
48.请参阅图1，示例性地，本实施例的第一三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，第二三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，第一三维直角坐标系的第一轴向方向和第二三维直角坐标系的第一轴向方向相同(图中第一三维直角坐标系的y方向和第二三维直角坐标系的y方向相同)，且为屏幕旋转的轴向方向，第一三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于底座所在的平面，第二三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于屏幕所在的平面。图2为图1中旋转屏装置角度测量原理的示意图，请参阅图1和图2所示，本实施例的第一三轴重力传感器输出的在第一三维直角坐标系的三个轴向方向上的重力加速度为(x1,y1,z1)，本实施例的第二三轴重力传感器输出的在第二三维直角坐标系的三个轴向方向上的重力加速度为(x2,y2,z2)，图中的第一夹角θ1＝arccosx1/g，第二夹角θ2＝arccosx2/g，其中，x1为重力加速度在第一三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量，x2为重力加速度在第二三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量。根据图中第一三维直角坐标系和第二三维直角坐标系的关系，可以得出屏幕2和底座1之间的夹角δθ＝θ1-θ2。本实施例的(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)为根据第一三轴重力传感器和第二三轴重力传感器直接获取的数值，通过计算公式：
49.θ1＝arccosx1/g，θ2＝arccosx2/g，δθ＝θ1-θ2，即可获得屏幕2和底座1之间的夹角角度。
50.本实施例提供的旋转屏装置包括底座、屏幕和处理器，底座上设置有第一三轴重力传感器，屏幕与底座可旋转连接，屏幕上设置有第二三轴重力传感器，第二三轴重力传感器的其中一轴与第一三轴重力传感器的其中一轴平行设置，处理器用于获取重力加速度在第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第一三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第一夹角，获取重力加速度在第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第二三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第二夹角，根据第一夹角和第二夹角获取屏幕和底座之间的夹角。该旋转屏装置仅需两个三轴重力传感器就能完成屏幕角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了成本，而且测量精度有明显提升。
51.优选地，该旋转屏装置还包括信号传输结构，所述信号传输结构包括i2c总线，所述第一三轴重力传感器11、所述第二三轴重力传感器21、处理器均与所述i2c总线电连接。本实施例的信号传输结构采用i2c总线，i2c总线只需要一根数据线和一根时钟线两根线，总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路，因此i2c总线简化了硬件电路pcb布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性，因为i2c芯片除了这两根线和少量中断线，与系统再没有连接的线，可以很容易形成标准化和模块化，便于重复利用。i2c总线可以通过外部连线进行在线检测，便于系统故障诊断和调试，故障可以立即被寻址，软件也利于标准化和模块化，缩短开发时间。
52.可选地，所述底座1和所述屏幕2通过旋转轴3可旋转连接，所述旋转轴3固定于所述屏幕2上，或者，所述旋转轴3固定于所述底座1上。本实施例的底座1和屏幕2通过旋转轴3连接，底座1和屏幕2的可旋转连接方式简单，其中，旋转轴3固定于屏幕1上，或者旋转轴3固定于底座1上，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
53.在一具体实施例中，所述底座1和所述屏幕2通过旋转轴3可旋转连接，所述屏幕1包括正面显示屏22和背面安装板23，所述旋转轴3安装于所述背面安装板23的中部。本实施例的屏幕2包括正面显示屏22和背面安装板23，通过将旋转轴3安装于背面安装板23的中部，实现方式简单。
54.在一具体实施例中，所述旋转屏装置为手机。本实施例的旋转装置为手机，现有手机转角测量方法是在转轴路径的不同角度加光电传感器，通过判断每个光传感器工作状态，从而判断转轴的相对位置，从而判断屏幕的转动角度，该方案角度测量精度受限于光电传感器的分布密度，而由于光电传感器体积和成本限制，光电传感器不能大量安装，因此无法较精确的测量屏幕转动角度，该手机仅需两个三轴重力传感器就能完成屏幕角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了成本，而且测量精度有明显提升。
55.在一具体实施例中，所述旋转屏装置为智能音箱，该智能音箱仅需两个三轴重力传感器就能完成屏幕3旋转角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了成本，由于现有三轴重力传感器的角度误差可以控制在五度之内，本实施例的屏幕旋转角度的测量方法较传统旋转角度测量方法精度有明显提升。
56.在一具体实施例中，所述屏幕2上具有角度显示区，所述角度显示区用于显示所述屏幕2和所述底座1之间的夹角。本实施例通过在屏幕2上设置角度显示区用于显示所述屏幕2和所述底座1之间的夹角，旋转屏装置使用者可以直观的获取屏幕2和所述底座1之间的夹角。
57.本发明实施例提供的旋转屏装置包括底座、屏幕和处理器，底座上设置有第一三轴重力传感器，屏幕与底座可旋转连接，屏幕上设置有第二三轴重力传感器，第二三轴重力传感器的其中一轴与第一三轴重力传感器的其中一轴平行设置，处理器用于获取重力加速度在第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第一三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第一夹角，获取重力加速度在第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第二三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第二夹角，根据第一夹角和第二夹角获取屏幕和底座之间的夹角。该旋转屏装置仅需两个三轴重力传感器就能完成屏幕角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了成本，而且测量精度有明显提升。
58.图3为本发明实施例提供的旋转屏装置角度测量方法的流程示意图，请参阅图1-图3所示，本发明实施例的第二方面提供一种旋转屏装置角度测量方法，所述旋转屏装置为如上实施例所述的旋转屏装置，旋转屏装置包括底座1、屏幕2和处理器，所述底座1上设置有第一三轴重力传感器11，所述屏幕2与所述底座1可旋转连接，所述屏幕2上设置有第二三轴重力传感器21，所述第二三轴重力传感器21的其中一轴与所述第一三轴重力传感器11中的其中一轴平行设置，所述测量方法包括：
59.s101、获取重力加速度在所述第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第一三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第一夹角；
60.s102、获取重力加速度在所述第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据所述第二三维直角坐标系中的所述重力加速度分量获取第二夹角；
61.s103、根据所述第一夹角和所述第二夹角获取所述屏幕和所述底座之间的夹角。
62.本实施例的旋转屏装置可以为具有旋转屏的电子设备例如显示器、音箱等，本实施例的旋转屏装置角度测量方法测量屏幕和底座之间的夹角。
63.示例性地，本实施例的第一三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，第二三维直角坐标系包括第一轴向方向、第二轴向方向和第三轴向方向，第一三维直角坐标系的第一轴向方向和第二三维直角坐标系的第一轴向方向相同(图中第一三维直角坐标系的y方向和第二三维直角坐标系的y方向相同)，且为屏幕旋转的轴向方向，第一三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于底座所在的平面，第二三维直角坐标系的第二轴向方向垂直于屏幕所在的平面。请参阅图1和图2所示，本实施例的第一三轴重力传感器输出的在第一三维直角坐标系的三个轴向方向上的重力加速度为(x1,y1,z1)，本实施例的第二三轴重力传感器输出的在第二三维直角坐标系的三个轴向方向上的重力加速度为(x2,y2,z2)，图1中的第一夹角θ1＝arccosx1/g，第二夹角θ2＝arccosx2/g，其中，x1为重力加速度在第一三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量，x2为重力加速度在第二三维直角坐标系中的第三轴向方向上的分量。根据图1中第一三维直角坐标系和第二三维直角坐标系的关系，可以得出屏幕2和底座1之间的夹角δθ＝θ1-θ2。本实施例的(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)为根据第一三轴重力传感器和第二三轴重力传感器直接获取的数值，通过计算公式：θ1＝arccosx1/g，θ2＝arccosx2/g，δθ＝θ1-θ2，即可获得屏幕2和底座1之间的夹角角度。
64.本实施例的三轴重力传感器能够直接获取重力加速度在三维直角坐标系中的三个分量，本实施例通过利用第一三轴重力传感器获取重力加速度在第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，利用第二三轴重力传感器获取重力加速度在第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，由于现有三轴重力传感器的角度误差可以控制在五度之内，该测量方法较传统方法测量精度有明显提升。
65.本实施例的角度测量方法包括获取重力加速度在第一三轴重力传感器的第一三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第一三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第一夹角，获取重力加速度在第二三轴重力传感器的第二三维直角坐标系中的重力加速度分量，根据第二三维直角坐标系中的重力加速度分量获取第二夹角，根据第一夹角和第二夹角获取屏幕和底座之间的夹角。该角度测量方法仅需两三轴重力传感器就能完成屏幕角度测量，不需要在转轴上安装大量的光电传感器，因此减小了光电传感器所需的体积和成本，
便于智能产品小型化，而且现有三轴重力传感器角度测量的误差可以控制在五度以内，较传统方法测量精度有明显提升。
66.在以上描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
67.以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。