一种超声波笔的笔迹定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声传感技术领域，尤其涉及一种超声波笔的笔迹定位方法。
【背景技术】
[0002]随着信息化时代来临，作为与电子平台便捷交互的触控技术应用已经深入到人们的日常生活中，很多的日常事务和商业事务以电子化方式自助办理，例如常常需要人们以原笔迹手写进行数字签名等，因此就需要提供一种数字化的手写输入装置。
[0003]现有技术中，中国专利号“200710026504.0”在2007年9月5日公开了一种超声波定位装置及其定位方法，其技术方案为所述超声波定位装置包括具有超声波发射模块并可由轻触开关控制超声波发射的信号笔、用于完成定位的至少四个超声波接收模块，以及主处理模块，各接收模块均包括可接收信号笔发射超声波的超声波换能器和放大输出该超声波信号至主处理模块的超声波放大处理电路，主处理模块包括依次连接的可放大接收模块输出信号的自动增益电路、将信号转换成所需波形信号的脉冲转换电路、可选择输入各方向波形信号的信号选通电路以及可依据测量出的各方向接收超声波时间和超声波传播速度确定信号笔坐标的带通用端口的微微控制器。但该专利在实际应用过程中，由于超声波接收模块设置在书写平面相对的两个边缘上，导致整个定位装置的边框较宽和厚度较厚，不能满足零边框和降低整个装置的厚度的要求。
【发明内容】
[0004]
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种超声波笔的笔迹定位方法，本发明能够降低超声波笔书写装置的厚度和边框宽度，达到了装置轻薄化和零边框的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种超声波笔的笔迹定位方法，其特征在于:超声波笔发射超声波信号，超声波信号经衍射改变传播路径后传递给至少两个超声波接收器，超声波接收器将接收到的超声波信号传递给主控制器单元；超声波笔在书写前，超声波笔发出的超声波信号在书写板上形成光标指引点，超声波笔在书写时，主控制器单元控制超声波笔在书写板上显示书写笔迹。
[0006]超声波笔在书写前，主控制器单元将超声波笔开始发射超声波信号的时间作为第一时间基准，将接收到超声波信号的时间作为第二时间基准，主控制器单元根据第二时间基准和第一时间基准的时间差，用已知的超声波速度分别计算出超声波发射点到至少两个超声波接收器的距离，再根据三点定位原理使超声波笔发出的超声波信号在书写板上形成光标指引点。
[0007]所述超声波笔为通过信号线与主控制器单元连接的有线超声波笔，所述的有线超声波笔包括笔壳，所述笔壳内固定设置有压感单元、笔尖和超声波发射单元，所述笔尖的一端与压感单元连接，另一端伸出笔壳，所述压感单元和超声波发射单元均通过信号线与主控制器单元连接，压感单元通过信号线向主控制器单元传递压感信号；工作时，主控制器单元通过信号线控制超声波笔的超声波发射单元发射超声波信号。
[0008]所述超声波笔为通过红外信号与主控制器单元连接的无线超声波笔，所述的无线超声波笔包括笔壳，所述笔壳内固定设置有压感单元、笔尖、超声波发射单元、从控制器单元和红外发射单元，所述笔尖的一端与压感单元连接，另一端伸出笔壳，所述超声波发射单元、红外发射单元和压感单元均与从控制器单元连接；所述书写板上设置有与主控制器单元连接的红外接收单元，压感单元通过红外发射单元和红外接收单元向主控制器单元传递压感信号；工作时，主控制器单元通过红外接收单元和红外发射单元确定超声波笔开始发射超声波信号的时间。
[0009]所述书写板上设置有用于衍射超声波信号的孔。
[0010]所述孔为内径为0.1一4mm的小孔或内径大于4_的大孔，为小孔时，超声波接收器固定在书写板背面；为大孔时，超声波接收器固定在大孔内，且大孔内设置有由微孔材料制成的衍射层。
[0011]所述大孔内还设置有填充层。
[0012]采用本发明的优点在于:
一、本发明主要是利用衍射原理进行超声波信号的传递，这样的方式使得超声波接收器位于书写板的背面，书写板的正面没有安装设备和部件，正面更加整洁美观，有利于大幅降低超声波笔书写装置的厚度和边框宽度，从而达到装置轻薄化和零边框的目的。
[0013]二、本发明中的超声波笔的悬浮高度能够达到30cm，且在书写前能够在书写板上形成光标指引点，有利用引导人们快速且精确地书写。
[0014]三、本发明中的超声波笔可以采用有线超声波笔或无线超声波笔，相当于压感信号的传输可以采取有线传输和红外线传输两种方式，具有适用范围广、传输速度快和稳定性的优点，能够满足不同用户的需要。
[0015]四、本发明中，通过书写板上的孔衍射超声波信号，改变了超声波信号的传播路径，即能使超声波笔发出的超声波信号先沿书写板正面传播，并在达到孔处时经过衍射改变传输路径到达位于孔背面的声波接收器，这种方式既有利于超声波信号的稳定传播和书写笔迹的精确判定，又能达到书写板纯平和零边框的目的。
[0016]五、本发明中，当孔为小孔时，如果小孔的内径小于0.1mm，将不利于超声波信号的引导，而如果小孔的内径大于4mm，首先导致经小孔到达接收器的超声波信号的信噪比很低，不满足使用要求，其次也不利于防尘防水，因此，将小孔的内径设置为0.1—4_，既有利于超声波信号的稳定传输和超声波信号的准确接收，又具有较好的防尘和防水效果。而当孔为大孔时，超声波接收器固定在设置有衍射层的大孔内，这样的设置方式既具有较好的防尘和防水效果，又具有制造优势，即具有便于快速开孔的优点。另外，超声波接收器固定在孔内的结构，还能够进一步降低书写板的整体厚度。
[0017]六、本发明中，通过大孔内的填充层能够提高超声波笔书写装置的防尘防水效果。
【附图说明】
[0018]图1为实施例1中超声波信号传播的原理图；
图2为实施例2的整体结构示意图； 图3为实施例2中书写板的结构示意图；
图4为实施例2中超声波笔的结构示意图；
图5为实施例3的整体结构示意图；
图6为实施例3中超声波笔的结构示意图；
图7为实施例4的结构示意图；
图中的标记为:1、书写板，2、超声波笔，3、超声波接收器，4、孔，5、背面，6、正面，7、信号线，8、主控制器单元，9、压感单元，10、超声波发射单元，11、从控制器单元，12、红外发射单元，13、笔尖，14、笔壳，15、衍射层，16、填充层。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
一种超声波笔的笔迹定位方法，控制超声波笔2发射超声波信号，超声波信号先沿书写板I正面6传播，再经书写板I上的孔4衍射改变传播路径后，传递给设置在书写板I背面5上的至少两个超声波接收器3，超声波接收器3将接收到的超声波信号传递给主控制器单元8 ；
超声波笔2在书写前，超声波笔2与书写板I未接触，主控制器单元8将超声波笔2开始发射超声波信号的时间作为第一时间基准，主控制器单元8将接收到超声波信号的时间作为第二时间基准，主控制器单元8先根据第二时间基准和第一时间基准计算出两者之间的时间差，再根据已知的超声波速度，分别计算出超声波发射点到至少两个超声波接收器3的距离，再根据三点定位原理确定超声波笔2对应悬浮在书写板I上的坐标，使超声波笔2发出的超声波信号在书写板I上形成光标指引点；
超声波笔2在书写时，超声波笔2上的压感单元9与书写板I接触并产生压力，压感单元9在压力的作用下向主控制器单元8发出压感信号，主控制器单元8接收到压感信号后，根据压感信号控制超声波笔2在书写板I上显示书写笔迹，同时光标指引点消失。其中，压力信号的强弱与书写出的笔迹强度和笔锋相关联。
[0020]本实施例中，所述超声波接收器3固定在书写板I背面5的孔4旁，一个超声波接收器3对应至少一个孔4。
[0021]本实施例中，书写板I上的孔4为内径为0.1mm的圆形小孔，且当圆形小孔的内径为0.1mm时，超声波频率为3400khz。
[0022]本实施例中，超声波笔2对应悬浮在书写板I上的坐标是指超声波笔2的笔尖13对应悬浮在书写板I上的坐标。
[0023]实施例2
一种超声波笔的笔迹定位方法，控制超声波笔2发射超声波信号，超声波信号先沿书写板I正面6传播，再经书写板I上的孔4衍射改变传播路径后，传递给设置在书写板I背面5上的至少两个超声波接收器3，超声波接收器3将接收到的超声波信号传递给主控制器单元8 ；
超声波笔2在书写前，超声波笔2与书写板I未接触，主控制器单元8将超声波笔2开始发射超声波信号的时间作为第一时间基准，主控制器单元8将接收到超声波信号的时间作为第二时间基准，主控制器单元8先根据第二时间基准和第一时间基准计算出两者之间的时间差，再根据已知的超声波速度，分别计算出超声波发射点到至少两个超声波接收器3的距离，再根据三点定位原理确定超声波笔2对应悬浮在书写板I上的坐标，使超声波笔2发出的超声波信号在书写板I上形成光标指引点；
超声波笔2在书写时，超声波笔2上的