一种带有实时触摸感应功能的键盘制造技术

本发明专利技术公开了一种带有实时触摸感应功能的键盘，包括键盘，键盘上的每个按键内设有检测装置；所述检测装置用于检测追踪键盘上的手部信息，以实现对手的实时追踪；所述键盘连续检测手部在键盘上的分布判断手部的操作并输出对应的指令。本发明专利技术在普通键盘上设置检测装置，手指触碰键钮时可实时全面的检测手指在键盘上的位置以及手势信息等，再通过蓝牙或数据线传送到外部设备。用户也可以在扩展现实技术场景屏幕看到虚拟键盘相应键钮出现手指样式，该过程实现对手指行为轨迹的实时追踪。该过程实现对手指行为轨迹的实时追踪。该过程实现对手指行为轨迹的实时追踪。

【技术实现步骤摘要】
一种带有实时触摸感应功能的键盘


[0001]本专利技术属于涉及电子产品辅助设备
，尤其涉及一种带有实时触摸感应功能的键盘。

技术介绍

[0002]扩展现实(XR)实际是一个概括性术语，囊括了增强现实(AR)，虚拟现实(VR)，混合现实(MR)以及介于他们之间的所有内容。
[0003]增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在(王涌天，陈靖，程德文.增强现实技术导论：科学出版社，2015.4)。
[0004]拟现实头戴显示器设备，简称AR头显或AR眼镜，是利用仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。
[0005]AR技术将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在(以下称之AR为场景)，利用AR头显或AR眼镜把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息被人类感官所感知(常勇.基于空间数据的户外增强现实技术研究：山东大学出版社，2015.2)。
[0006]VR(Virtual Reality)虚拟现实是多媒体技术的终极应用形式，它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、人工智能技术、高速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。随着虚拟现实技术的发展，真正地实现虚拟现实，将引起整个人类生活与发展的很大变革。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备，面对一种三维的模拟现实，似乎置身于一个具有三维的视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界，并且人与这个环境可以通过人的自然技能和相应的设施进行信息交互(张燕翔.虚拟/增强现实技术及其应用：中国科学技术大学出版社，2017.1)。
[0007]混合现实技术(MR)是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。
[0008]用户只有在带上头显设备或眼镜时，才可观察到现实肉眼难以观察到的信息，但有时用户需要在扩展现实场景中利用键盘这种输入设备对场景输入实时信息或相关指令，相关目前市场上存在的大部分头显设备或眼镜的外部输入设备主要包括指环、手环、触控笔、手柄等多种形态，在人眼无法查看的前提下，很容易导致按钮错按，造成操作失误，影响实时场景体验。触摸技术作为一种高端的电子输入技术，被广泛的应用到各个领域，如手机
触摸屏、台灯开关、MP3触摸划条、抽油烟机触摸按键等。相较于机械按键输入，触摸输入具有无损耗、灵敏度可调、可靠性稳定、使用寿命长等优点，同时对于量产产品，能够缩短产品开发周期、降低单位成本。根据不同的工作原理，触摸输入方式又分为电阻式、电容式、声波式(表面声波式)、红外线式(光学式)、电感式、电磁式等。电容式触摸感应元件，内部是一个以电容器为基础的元件。以传导性物体(此处为手指)触摸电容器可改变电容此改变会被内置于微控制器内的电路所侦测(轻松实现电容式触摸感应按键开关设计_陈林)。
[0009]电容式触摸感应元件的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指接触按键，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。测量周期的变化，就可以侦测触摸动作是否发生。
[0010]具体测量方式有两种:一是可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此按键便被视作为被触摸；二是可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果按键被触摸，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。通过PCB走线作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。
[0011]以上这两种测量方法，都需要通过比较测量数值和一个预先设置的门限值，来判断开关是否被触摸。所以，门限值需要被适当地校准，以免影响开关的灵敏度。在系统中，可以对所有开关做一次初始校准，设置门限值。如果系统工作的一个动态变化的环境中，还应当在系统增加周期性校准。如果门限值设置过于远离空闲值(没有被触摸时候的数值)，触摸事件就可能很难被检测到，除非手指非常用力地按压，但这会影响使用键盘的工作效率。如果门限值设置过于接近空闲值，在用户的手指还没有触摸到键钮时，就可能误检测出触摸事件。
[0012]因为要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。由于键钮上方的材料种类，会影响闲置电容和电容的变化率。尽可能使用最薄的材料，使电容变化极大化、建议使用具有高介电常数的材料，例如玻璃、以增加绝对电容。

技术实现思路

[0013]针对上述存在的问题，本专利技术提供一种带有实时触摸感应功能的键盘，通过在普通电容键键盘帽表面安装电容感应元件，手指触碰键钮时可实时全面的检测手指在键盘上的位置，通过蓝牙或数据线传送到外部设备，实现对手指的实时行为轨迹的跟踪和手部手势的检测。
[0014]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0015]一种带有实时触摸感应功能的键盘，包括键盘，键盘上的每个按键内设有检测装置；所述检测装置用于检测追踪键盘上的手部信息，以实现对手的实时追踪；所述键盘连续检测手部在键盘上的分布判断手部的操作并输出对应的指令。
[0016]优选的，所述检测装置为电容感应元件。
[0017]优选的，将电容感应元件的电容变化通过RC充放电电路转化为充放电时间的变化。
[0018]优选的，当感应电容不变时，充放电时间固定不变，当手指接近键钮时，感应电容
变大，从而使充放电时间变长，将标准充放电时间与手指接触时充放电时间比较，就能判断出是否有按键被触摸。
[0019]优选的，所述检测装置为红外感应元件。
[0020]优选的，在键盘上的每个按键开设小孔，小孔下方设置有所述红外感应元件。
[0021]优选的，所述键盘通过蓝牙或者数据线与外部设备连接。
[0022]优选的，所述检测装置为电阻感应元件。
[0023]优选的，当按键被触摸时，扩展现实场景中的虚拟键盘相应的按键亮起。
[0024]优选的，当按键按下才触发按键操作，当触摸按键时，检测装置检测手在键盘上的位置信息。
[0025]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]1、本专利技术在普通键盘上设置检测装置，手指触碰键钮时可实时全面的检测手本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有实时触摸感应功能的键盘，包括键盘，其特征在于，键盘上的每个按键内设有检测装置；所述检测装置用于检测追踪键盘上的手部信息，以实现对手的实时追踪；所述键盘连续检测手部在键盘上的分布判断手部的操作并输出对应的指令。2.根据权利要求1所述的一种带有实时触摸感应功能的键盘，其特征在于，所述检测装置为电容感应元件。3.根据权利要求2所述的一种带有实时触摸感应功能的键盘，其特征在于，将电容感应元件的电容变化通过RC充放电电路转化为充放电时间的变化。4.根据权利要求3所述的一种带有实时触摸感应功能的键盘，其特征在于，当感应电容不变时，充放电时间固定不变，当手指接近键钮时，感应电容变大，从而使充放电时间变长，将标准充放电时间与手指接触时充放电时间比较，就能判断出是否有按键被触摸。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏鹏，孙倩，徐佳琦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：