自由导向装置的基于振动的轨迹计算制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定在基板上的自由导向电子装置的至少一个运动参数例如自由导向电子装置的移动的速度的方法，该方法包括：测量由自由导向电子装置和基板之间的相互作用产生的振动信号(404)，以及从自由导向电子装置的所测量出的振动信号(404)确定自由导向电子装置的运动参数。

Vibration based trajectory calculation of a free guiding device

The invention relates to a method for determining at least one motion parameter free guiding electronic device on the substrate such as free oriented electronic device moving speed, the method includes: vibration measuring signals generated by the interaction between the free oriented electronic device and the substrate (404), and from the measured vibration signal oriented free electronic device (404) to determine the motion parameters of free oriented electronic device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由导向装置的基于振动的轨迹计算
本专利技术涉及在权利要求1的前序部分中所述的类型的方法和在权利要求12的前序部分中所述的类型的自由导向装置。
技术介绍
电子信息和通信系统，尤其是个人计算机(PC)、膝上型计算机、平板型计算机和智能电话在日常生活、休闲和工作中的使用的日益增加，使得值得进行人机接口的改进。作为人机接口，除了诸如键盘、鼠标或触敏表面等的输入装置之外，诸如电子手术刀或其它电子工具(特别是电子笔)等的基于电子的自由导向装置也是尤其令人感兴趣的。电子笔尤其具有这样的优点，即，它们可以将使用笔在表面上书写的功能性和简单性与电子数据处理的更多可能性相结合。因此，期望电子笔在外观和手感上尽可能类似于传统笔。例如，在WO02/07424A2中，描述了一种用于手写识别的电子信息系统，其包括笔和具有压力或感应敏感表面的平板，其中，从压力或感应敏感表面，或者通过加速度传感器或光学传感器，捕获笔或笔尖的移动。然后，可以将传感器数据无线地传送到PC，其中PC可以基于所接收到的笔移动数据来执行手写识别。一般来说，为了利用测量传感器(例如，加速度传感器或转速传感器)捕获自由导向装置(例如，电子笔)的移动，必须对所述传感器的数据进行积分一次或两次，以获得自由导向装置(例如，电子笔)的速度信号(一次积分)或者轨迹或位置信号(二次积分)。这种双重积分的缺点主要在于，利用自由导向电子装置(例如，电子触笔)的测量传感器的对加速度和/或角速度的测量即使存在小的误差，也可能导致在一次积分中在确定速度/速度信号时的更大误差，从而可能导致在对速度信号进行积分之后所确定的轨迹或所确定的位置信号中的甚至更大的误差。
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此，本专利技术的目的是改进自由导向电子装置，尤其针对可以捕获和确定自由导向装置的移动或轨迹的精度来改进自由导向电子装置。用于解决问题的方案根据本专利技术，该目的是通过用于确定在权利要求1的前序部分中所述的类型的自由导向电子装置的至少一个运动参数的方法以及通过在权利要求12的前序部分中所述的类型的自由导向电子装置来实现的。有利的实施例和进一步的改进是从属权利要求的主题。在此，自由导向电子装置可以被理解为可以由用户例如通过手或脚自由移动的装置，并且其可以设置有诸如测量传感器等的电子组件。例如，所述自由导向电子装置可以是电子笔、(例如，应用于按摩或应用于矫形的)电子手套、假体、电子工具(例如，加工工具)、刷子等。根据本专利技术的用于确定在基板上的自由导向电子装置的至少一个运动参数(例如，电子装置的移动速度)的方法可以包括测量由电子装置与基板的相互作用而生成的振动信号，以及从电子装置的所测量的振动信号确定电子装置的运动参数(例如，电子装置的所述移动速度)。例如，要确定的至少一个运动参数可以是电子笔的笔移动的速度，并且振动信号可以例如通过电子笔与基板(例如，纸)的相互作用而产生。然后，例如可以根据本专利技术从所测量的振动信号确定电子笔的笔移动的速度。由此，振动信号可以通过自由导向电子装置与基板的接触而产生，尤其例如可以通过振动传感器或声学传感器(例如，麦克风)来测量。例如，当电子笔的尖端(例如，书写尖端)在书写基板上以特定接触压力正在移动时，可能发生振动。在手写期间，这些振动可以被感觉和听到，尤其可以通过振动传感器或声学麦克风来测量到。然而，同样地，振动或振动信号可以由自由导向电子装置(例如，电子笔)的测量传感器根据加速度传感器数据来测量或确定，并且可以用于确定自由导向电子装置的运动、定向和位置。因此，可以沿着一个轴或针对一个维度，或者也沿着两个或三个轴或针对两个或三个维度来测量振动信号。例如，可以针对二维或三维参考系统来测量振动信号，以确定自由导向电子装置的运动、定向和位置。根据本专利技术的从自由导向电子装置(例如，电子笔)的所测量的振动信号来确定自由导向电子装置(例如，电子笔)的运动参数，这有利地使得能够改进自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹的计算，即，使得能够提高自由导向电子装置(例如，电子笔)覆盖的行进距离的计算的精度，或者提高可以确定自由导向装置(例如，电子笔)的位置信号的精度。从自由导向电子装置的所测量的振动信号确定自由导向电子装置(例如，电子笔)的运动参数，可以例如包括确定自由导向电子装置的移动速度，例如，笔移动的速度或笔速度，其中，术语速度还可以包括角速度。由此，有利地，可以在不进行加速度数据的积分，特别是不进行平移加速度数据的积分的情况下执行由导向电子装置的运动参数的确定，特别是移动速度的确定(例如，笔移动的速度的确定)。装置移动(例如，笔移动)的由此确定的速度/确定的速度数据、或者装置移动速度(例如，书写速度)可以用作计算自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹的基础，其中，可以例如从自由导向电子装置(例如，电子笔)的所测量的振动信号推导出的速度数据的单次积分来确定自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹。换句话说，例如，自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹的计算已经可以通过单次积分，即，通过基于从自由导向电子装置(例如，电子笔)的振动信号确定的速度数据的单次积分，而不是传统的加速度数据的双重积分来实现。除了减少必要的积分步骤的数量之外，由于自由导向电子装置的典型移动(例如，书写移动)通常仅持续几秒钟，因而与用于计算自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹的传统方法相比，速度数据的单次积分的缩短了的积分时间可以使得轨迹计算的精度的提高。此外，可以从加速度信号和/或从声学信号确定用于确定自由导向电子装置(例如，电子笔)的运动参数的振动信号。这例如可以通过来自自由导向电子装置的测量传感器(例如，电子笔的测量传感器)的数据、以及例如通过来自已经存在的加速度传感器的数据、和/或通过来自专门设计用于测量所述振动信号的振动传感器的数据、和/或来自声学传感器(例如，麦克风)的数据来实现。由于通常自由导向电子装置(例如，电子笔)已经配备有用于确定位置和运动的加速度传感器，因此可以有利地使用这些已经存在的加速度传感器的加速度数据来确定振动信号。因此，可以从已经存在的加速度数据滤波出振动信号作为附加信息。虽然在用于确定自由导向电子装置(例如，书写基板上的电子笔)的轨迹的传统方法中，不考虑该附加信息或者甚至将其看作是干扰源，但是本专利技术允许以从加速度数据提取振动信号，这可以显着地提高自由导向电子装置(例如，电子笔)的轨迹计算的精度。此外，由于不需要附加的内部和/或外部传感器，因而可以避免不必要地增加自由导向电子装置(例如，电子笔)的结构的复杂性。在根据本专利技术的确定自由导向电子装置(例如，电子笔)的运动参数的框架内，可以确定振动信号的振幅和/或振动信号的频谱。振动信号可以通过其振幅以及通过其频谱来表现特征。因此，振幅和频谱可以取决于要确定的运动参数，并且例如可以取决于装置移动的速度(例如，笔移动的速度)。在这里，振动信号的振幅尤其还可以被理解为处理后的振动信号的振幅，其中已经通过一个或多个方法步骤(例如，滤波和相乘)而对该振动信号进行了处理。要确定的运动参数(例如，装置移动的速度)与振动信号的振幅或频谱的相互关系可以几乎独立于类似类别的基板材料的基板的影响。例如，要确定的运动参数(例如，笔移动的速度)与振动信号的振幅或频谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定基板上的自由导向电子装置的至少一个运动参数的方法，其中所述运动参数例如是所述自由导向电子装置的移动速度，所述方法包括：测量由所述自由导向电子装置和所述基板之间的相互作用所产生的振动信号(404)；以及从所述自由导向电子装置的所测量出的振动信号(404)来确定所述自由导向电子装置的所述运动参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.23 DE 102014219169.61.一种用于确定基板上的自由导向电子装置的至少一个运动参数的方法，其中所述运动参数例如是所述自由导向电子装置的移动速度，所述方法包括：测量由所述自由导向电子装置和所述基板之间的相互作用所产生的振动信号(404)；以及从所述自由导向电子装置的所测量出的振动信号(404)来确定所述自由导向电子装置的所述运动参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，从加速度信号和/或声学信号来确定所述振动信号(404)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述振动信号(404)的振幅和/或确定所述振动信号(404)的频谱。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，计算所述振动信号的包络曲线(805)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述包络曲线的计算包括以下步骤中的至少一个：计算所述振动信号在当前测量时间点附近的预定时间窗范围的平均功率(605)，以及从所述振动信号的平均功率(605)来计算所述振动信号的振幅。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在计算所述振动信号的平均功率之前，执行对所述振动信号的高通滤波，其中例如以大于20Hz、30Hz或40Hz的截止频率执行所述高通滤波。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在从所述振动信号的平均功率来计算所述振动信号的振幅之前，执行对所述振动信号的低通滤波，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·勒奇格尔，B·克莱纳，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE