基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板和超聲波筆，所述書(shū)寫(xiě)板上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器，所述超聲波筆包括超聲波發(fā)射器和筆芯，超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波依次經(jīng)筆芯和書(shū)寫(xiě)板內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器。本發(fā)明利用了超聲蘭姆波的特性，使超聲波經(jīng)由書(shū)寫(xiě)板內(nèi)部到達(dá)超聲波接收器，能夠最大程度地消除超聲波筆傾斜書(shū)寫(xiě)時(shí)所帶來(lái)的誤差，從而使得書(shū)寫(xiě)時(shí)的精確度更高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超聲傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化時(shí)代來(lái)臨，作為與電子平臺(tái)便捷交互的觸控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入到人們的日常生活中，很多的日常事務(wù)和商業(yè)事務(wù)以電子化方式自助辦理，例如常常需要人們以原筆跡手寫(xiě)進(jìn)行數(shù)字簽名等，因此就需要提供一種數(shù)字化的書(shū)寫(xiě)裝置。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)“201210041949.7”在2013年9月11日公開(kāi)了一種超聲波手寫(xiě)輸入系統(tǒng)，其技術(shù)方案為所述超聲波手寫(xiě)輸入系統(tǒng)，其至少包括手寫(xiě)輸入工作平面、于所述工作平面上運(yùn)動(dòng)的超聲波手寫(xiě)筆、接收所述超聲波手寫(xiě)筆發(fā)出的超聲波的至少兩個(gè)相互間隔的超聲波接收傳感器，所述超聲波手寫(xiě)筆包括筆尖部開(kāi)設(shè)有超聲波出口的殼體及設(shè)置于殼體內(nèi)并將超聲波由所述超聲波出口發(fā)射向所述工作平面的超聲波發(fā)射傳感器，所述超聲波接收傳感器接收到的系統(tǒng)用于計(jì)算超聲波飛行時(shí)間的有效超聲波為經(jīng)過(guò)所述工作平面反射的超聲波。該專(zhuān)利在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是利用從筆尖開(kāi)口以發(fā)射聲波，減小超聲筆出口與書(shū)寫(xiě)筆尖的距離，從而減小書(shū)寫(xiě)時(shí)傾斜所帶來(lái)的誤差。但這種方案由于筆尖開(kāi)口離筆尖仍有一定的距離，因此不能完全避免筆尖傾斜所帶來(lái)的誤差。并且，這種方案從筆尖開(kāi)口發(fā)射出來(lái)的超聲波是經(jīng)過(guò)工作平面反射到達(dá)接收器，其超聲波接收器為麥克風(fēng)，必須置于工作平面之上，給書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)產(chǎn)品集成化帶來(lái)不便。
[0004]另外，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)“201520590075.X”在2016年4月6日公開(kāi)了一種超聲波筆手寫(xiě)輸入裝置，其技術(shù)方案為所述手寫(xiě)輸入裝置包括基板、主控制器單元、超聲波筆和至少兩個(gè)超聲波接收器，所述的超聲波接收器與主控制器單元連接，所述基板上開(kāi)設(shè)有孔，所述的超聲波接收器固定設(shè)置在基板上;手寫(xiě)時(shí)，超聲波筆發(fā)出的超聲波信號(hào)通過(guò)基板正面和孔傳遞至超聲波接收器。但該技術(shù)中聲波筆的壓力值需要另外單獨(dú)布置壓感單元獲取，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和制作成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，本發(fā)明利用了超聲蘭姆波的特性，使超聲波經(jīng)由書(shū)寫(xiě)板內(nèi)部到達(dá)超聲波接收器，能夠最大程度地消除超聲波筆傾斜書(shū)寫(xiě)時(shí)所帶來(lái)的誤差，從而使得書(shū)寫(xiě)時(shí)的精確度更高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:包括書(shū)寫(xiě)板和超聲波筆，所述書(shū)寫(xiě)板上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器，所述超聲波筆包括超聲波發(fā)射器和筆芯，超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波依次經(jīng)筆芯和書(shū)寫(xiě)板內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器。
[0008]所述筆芯上設(shè)置有信號(hào)接收部，所述超聲波發(fā)射器固定在與信號(hào)接收部相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器直接或間接同信號(hào)接收部耦合。
[0009]所述筆芯包括一體成型的圓柱段和截頭圓錐段，所述信號(hào)接收部一體成型在筆芯的截頭圓錐段上。
[0010]所述信號(hào)接收部為圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0011]所述信號(hào)接收部上設(shè)置有多個(gè)支柱，所述超聲波發(fā)射器固定在支柱上。
[0012]所述筆芯為板狀結(jié)構(gòu)或圓柱體結(jié)構(gòu)，為板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，信號(hào)接收部為筆芯中后部的一個(gè)平面，所述超聲波發(fā)射器直接耦合在該平面;為圓柱體結(jié)構(gòu)時(shí)，信號(hào)接收部為在筆芯上構(gòu)造的一個(gè)平面，所述超聲波發(fā)射器直接耦合在該平面。
[0013]所述筆芯包括筆尖，所述筆尖為半球形結(jié)構(gòu)、弧形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或楔形結(jié)構(gòu)。
[0014]所述超聲波筆還包括筆殼，所述超聲波發(fā)射器和筆芯均固定在筆殼內(nèi)，且筆芯與筆殼之間設(shè)置有空氣超聲波通道。
[0015]所述書(shū)寫(xiě)板上設(shè)置有由吸波材料制成的屏蔽層，所述屏蔽層設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板邊緣區(qū)域的正面、背面和/或側(cè)面。
[0016]所述超聲波接收器設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板的正面、背面、側(cè)面或斜面。
[0017]所述筆芯采用有機(jī)玻璃材質(zhì)制成。
[0018]采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019]—、本發(fā)明中，書(shū)寫(xiě)時(shí)，超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波依次經(jīng)筆芯和書(shū)寫(xiě)板內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器，該設(shè)置方式能使超聲波先進(jìn)入筆芯，再經(jīng)筆芯進(jìn)入書(shū)寫(xiě)板并形成蘭姆波，最后由書(shū)寫(xiě)板的內(nèi)部傳播至超聲波接收器，在整個(gè)書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，只有筆芯直接并且只能直接接觸書(shū)寫(xiě)板才能實(shí)現(xiàn)超聲波的傳播，超聲波經(jīng)由固體介質(zhì)傳播，超聲波的損耗較小，最大程度地消除了傾斜書(shū)寫(xiě)時(shí)所帶來(lái)的誤差，使得書(shū)寫(xiě)時(shí)的精確度更高。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的超聲波是經(jīng)由固體介質(zhì)傳播，由于固體介質(zhì)本身的特性比空氣穩(wěn)定，因此在固體介質(zhì)中傳播的聲波抗干擾性比空氣中傳播的聲波抗干擾性更強(qiáng)，進(jìn)而保證書(shū)寫(xiě)的穩(wěn)定性更好。
[0020]二、本發(fā)明中，筆芯上設(shè)置有信號(hào)接收部，超聲波信號(hào)通過(guò)信號(hào)接收部再傳遞到筆尖，增大了接收面積，提高了能量傳輸效率。
[0021]三、本發(fā)明中，圓柱段、截頭圓錐段和信號(hào)接收部三者一體成型制成的結(jié)構(gòu)，既有利于簡(jiǎn)化筆芯的制造工序和降低筆芯的制造成本，又有利于加快超聲波的傳播速度和降低超聲波在傳播過(guò)程中的損耗，進(jìn)而提高書(shū)寫(xiě)時(shí)的響應(yīng)速度。
[0022]三、本發(fā)明中，信號(hào)接收部設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)，有利于超聲波信號(hào)的穩(wěn)定接收。
[0023]四、本發(fā)明中，信號(hào)接收部上設(shè)置有多個(gè)支柱，超聲波發(fā)射器固定在支柱上，該結(jié)構(gòu)使得超聲波發(fā)射器與信號(hào)接收部之間有間隙，該間隙能夠用于傳播空氣聲波，將其應(yīng)用于如中國(guó)專(zhuān)利號(hào)“201520590075.X”所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，就能實(shí)現(xiàn)在書(shū)寫(xiě)板上形成光標(biāo)指引點(diǎn)。
[0024]五、本發(fā)明中，筆芯可為板狀結(jié)構(gòu)或圓柱體結(jié)構(gòu)，筆芯的結(jié)構(gòu)有多種方式可以選擇，能夠適用于不同規(guī)格和類(lèi)型的超聲波筆。信號(hào)接收部為筆芯上的一個(gè)平面，超聲波發(fā)射器固定與該平面相對(duì)的位置，這樣的設(shè)置方式有利于超聲波的有效傳播。
[0025]六、本發(fā)明中，筆芯的筆尖可以為半球形結(jié)構(gòu)、弧形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或楔形結(jié)構(gòu)，筆尖的結(jié)構(gòu)多種多樣，滿足不同用戶的需求。
[0026]七、本發(fā)明中，超聲波筆還包括筆殼，筆芯與筆殼之間設(shè)置有空氣超聲波通道，該結(jié)構(gòu)能夠傳播空氣聲波，能實(shí)現(xiàn)在書(shū)寫(xiě)板上形成光標(biāo)指引點(diǎn)。
[0027]八、本發(fā)明中，在書(shū)寫(xiě)板邊緣區(qū)域的正面、背面和/或側(cè)面設(shè)置由吸波材料制成的屏蔽層，通過(guò)屏蔽層能夠減少蘭姆波的反射。
[0028]九、本發(fā)明中，超聲波接收器可以設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板的正面、背面、側(cè)面或斜面，超聲波接收器的設(shè)置方式多種多樣，滿足不同規(guī)格產(chǎn)品的需要，例如，超聲波設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板背面時(shí)，有利于增強(qiáng)書(shū)寫(xiě)板的美觀性和降低整個(gè)書(shū)寫(xiě)板的厚度，并能使書(shū)寫(xiě)板的邊框更窄。
[0029]十、本發(fā)明中，筆芯采用有機(jī)玻璃材質(zhì)制成，這種材料易于加工，同時(shí)，在本發(fā)明所采用的5兆赫頻率以下的超聲波條件下，其衰減系數(shù)事宜，且聲耦合特性好。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明中超聲波接收器設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板背面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明中超聲波筆的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為圖2的A—A#lj視圖；
[0033]圖4為本發(fā)明中超聲波接收器設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明中超聲波接收器設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板正面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明中超聲波接收器設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板斜面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖中的標(biāo)記為:1、書(shū)寫(xiě)板，2、超聲波筆，3、超聲波接收器，4、超聲波發(fā)射器，5、M⑶主控單元，6、筆芯，7、屏蔽層，8、信號(hào)接收部，9、支柱，10、空氣超聲波通道。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1
[0038]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0039]本實(shí)施例中，所述筆芯6的端部即為信號(hào)接收部8，超聲波發(fā)射器4對(duì)應(yīng)固定在筆芯6的端部，超聲波發(fā)射器4與筆芯6的端部之間既可以直接接觸，也可以不直接接觸，超聲波發(fā)射器4的發(fā)射方向與筆芯6端部的端面相垂直。其中，筆芯6可為圓柱體結(jié)構(gòu)或截頭圓錐結(jié)構(gòu)等。
[0040]本實(shí)施例中，所述超聲波發(fā)射器4和超聲波接收器3均是超聲波換能器，可以是壓電陶瓷換能器、石英晶片換能器等壓電器件，其中，超聲波接收器3設(shè)置為扁平狀結(jié)構(gòu)，固定在書(shū)寫(xiě)板I的背面。
[0041]本實(shí)施例中，所述書(shū)寫(xiě)板I實(shí)質(zhì)上是矩形，采用透明材質(zhì)如玻璃，以便安裝在顯示器上實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)輸入。
[0042]實(shí)施例2
[0043]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0044]本實(shí)施例中，所述筆芯6包括一體成型的圓柱段和截頭圓錐段，所述信號(hào)接收部8為圓柱體結(jié)構(gòu)，信號(hào)接收部8—體成型在筆芯6的截頭圓錐段上，超聲波發(fā)射器4與筆芯6的端部之間既可以直接接觸，也可以不直接接觸，超聲波發(fā)射器4的發(fā)射方向與信號(hào)接收部8的端面相垂直。其中，信號(hào)接收部8位于截頭圓錐段的大端，圓柱段位于截頭圓錐段的小端，信號(hào)接收段的外徑大于截頭圓段大端的外徑。
[0045]實(shí)施例3
[0046]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0047]本實(shí)施例中，所述筆芯6包括一體成型的圓柱段和截頭圓錐段，所述信號(hào)接收部8為圓柱體結(jié)構(gòu)，信號(hào)接收部8—體成型在筆芯6的截頭圓錐段上。其中，信號(hào)接收部8位于截頭圓錐段的大端，圓柱段位于截頭圓錐段的小端，信號(hào)接收段的外徑大于截頭圓段大端的外徑。
[0048]進(jìn)一步的，所述信號(hào)接收部8上一體式設(shè)置有多個(gè)凸出于其端面的支柱9，所述超聲波發(fā)射器4通過(guò)支柱9固定在信號(hào)接收部8上。該結(jié)構(gòu)使得超聲波發(fā)射器4與信號(hào)接收部8之間有間隙，該間隙能夠用于傳播空氣聲波。更進(jìn)一步的，所述超聲波筆2還包括筆殼，所述超聲波發(fā)射器4和筆芯6均固定在筆殼內(nèi)，所述筆芯6與筆殼之間設(shè)置有空氣超聲波通道10，該空氣超聲波通道10與超聲波發(fā)射器4與信號(hào)接收部8之間的間隙相通。這樣，超聲波發(fā)射器4發(fā)射的超聲波在就可以分成兩部分傳播，一部分超聲波經(jīng)固體介質(zhì)(包括信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I)傳播，用于確定書(shū)寫(xiě)軌;另一部超聲波經(jīng)空氣(間隙和空氣超聲波通道10)傳播，此時(shí)只需在書(shū)寫(xiě)板I上開(kāi)孔，就能使經(jīng)空氣傳播的超聲波到達(dá)超聲波接收器3，經(jīng)空氣傳播的超聲波在未書(shū)寫(xiě)時(shí)，能夠在書(shū)寫(xiě)板I上形成光標(biāo)指引點(diǎn)，引導(dǎo)人們書(shū)寫(xiě)。
[0049]實(shí)施例4
[0050]一種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0051]本實(shí)施例中，所述筆芯6為板狀結(jié)構(gòu)或圓柱體結(jié)構(gòu)，一種已知可行的板狀結(jié)構(gòu)是，筆芯6約為等腰三角形結(jié)構(gòu)，筆芯6的尖端部作為筆尖，信號(hào)接收部8為筆芯6中后部的一個(gè)平面，所述超聲波發(fā)射器4直接耦合在該平面;為圓柱體結(jié)構(gòu)時(shí)，信號(hào)接收部8為在筆芯6上構(gòu)造的一個(gè)平面;所述超聲波發(fā)射器4直接耦合在該平面，其中，用于信號(hào)接收的平面可以設(shè)置在筆芯6的中部、后部或中后部，該平面可以與筆芯6的軸心線相垂直/平行，也可以傾斜設(shè)置在筆芯6上。
[0052]實(shí)施例5
[0053]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0054]本實(shí)施例中，所述書(shū)寫(xiě)板I上設(shè)置有由吸波材料制成的屏蔽層7，所述屏蔽層7設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板I邊緣區(qū)域的正面、背面和/或側(cè)面，所述屏蔽層7可采用涂覆或包裹的方式設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板I上，通過(guò)屏蔽層7能夠有效吸收到達(dá)書(shū)寫(xiě)板I各個(gè)邊緣區(qū)域的蘭姆波，減少蘭姆波的反射，避免這種蘭姆反射波影響原有波形。
[0055]實(shí)施例6
[0056]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0057]本實(shí)施例中，所述筆芯6包括筆尖，所述筆尖為半球形結(jié)構(gòu)、弧形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或楔形結(jié)構(gòu)等。
[0058]實(shí)施例7
[0059]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。其中，所述超聲波接收器3設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板I的正面、背面、側(cè)面或斜面。
[0060]實(shí)施例8
[0061]—種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，包括書(shū)寫(xiě)板I和超聲波筆2，所述書(shū)寫(xiě)板I上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器3，所述超聲波筆2包括超聲波發(fā)射器4和筆芯6，所述筆芯6優(yōu)選采用有機(jī)玻璃材質(zhì)制成，所述筆芯6上設(shè)置有信號(hào)接收部8，所述超聲波發(fā)射器4固定在與信號(hào)接收部8相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器4直接或間接同信號(hào)接收部8耦合，書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆芯6與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波發(fā)射器4發(fā)出的超聲波依次經(jīng)信號(hào)接收部8、筆芯6和書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器3。
[0062]實(shí)施例9
[0063]在上述I 一8的任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)還包括M⑶主控單元5和基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射單元，其中，
[0064]M⑶主控單元5通過(guò)電路與超聲波接收器3連接，M⑶主控單元5能夠獲取到超聲波接收器3將蘭姆波轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)，根據(jù)該電信號(hào)，MCU主控單元5能夠計(jì)算出超聲波從筆尖到至少兩個(gè)超聲波接收器3的距離，從而確定書(shū)寫(xiě)軌跡；同時(shí)，M⑶主控單元5還能夠?qū)@得的電信號(hào)還原成相應(yīng)的蘭姆波波形，并能根據(jù)該波形的幅值變化確定書(shū)寫(xiě)力度。
[0065]基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射單元為現(xiàn)有技術(shù)中的公知技術(shù)，具體為:若超聲波筆2設(shè)計(jì)為無(wú)線時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射單元是紅外發(fā)射單元;若超聲波筆2設(shè)計(jì)為有線時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射單元是電信號(hào)，MCU主控單元5根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)獲得超聲波發(fā)射的基準(zhǔn)時(shí)間，從而獲得超聲波從超聲波發(fā)射器4傳播到超聲波接收器3的時(shí)間，進(jìn)而獲得超聲波分別從筆尖到至少兩個(gè)接收器的距離。
[0066]另外，在實(shí)際書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，超聲波發(fā)射器4所發(fā)出的超聲波在到達(dá)超聲波接收器3時(shí)，需要經(jīng)過(guò)兩種傳播路徑，其一為超聲波在筆芯6內(nèi)的傳播途徑，其二為在書(shū)寫(xiě)板I內(nèi)部的傳播路徑，超聲波在這兩種介質(zhì)里面的速度是不同的，因此，下面以兩個(gè)超聲波接收器3為例，來(lái)說(shuō)明超聲波從筆尖位置到達(dá)超聲波接收器3的傳播距離:
[0067]設(shè)定筆芯6長(zhǎng)度為L(zhǎng)o，超聲波在筆芯6中的速度為So，筆芯6的筆尖到第I接收器的距離為L(zhǎng)i，筆芯6的筆尖到第2超聲接收器的距離為L(zhǎng)2，超聲波在書(shū)寫(xiě)板I中的速度為Si，兩個(gè)超聲接收器之間的距離為L(zhǎng)3,筆芯6中超聲波的傳播時(shí)間為T(mén)o，超聲波從筆尖到達(dá)第I超聲接收器的傳播時(shí)間ST1，超聲波從筆尖到達(dá)第2超聲波接收器3的傳播時(shí)間為T(mén)2，MCU主控單元5根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)在第I超聲接收器處所得到的時(shí)間為T(mén)/，MCU主控單元5根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)在第2超聲接收器處所得到的時(shí)間為IV，其中Lo、L3、T/、IV ?為已知量，其中:
[0068]Τι’=Το+Τι
[0069]τ2，=Το+Τ2
[0070]Lo = To*So
[0071]由上述三式可得出T1J2的值，由此:
[0072]Li = Ti*Si
[0073]L2 = T2*Si
[0074]根據(jù)三角定位原理得出關(guān)于x、y坐標(biāo)方程組:
[0075]Li2 = x2+y2
[0076]L22= (L3~x)2+y2
[0077]由上面二式得出X的唯一坐標(biāo)值:
[0078]x=(Li2-L22+L32)/(2*L3)
[0079]并由此得出y的坐標(biāo)值，取其正值即可。
[0080]本實(shí)施例的具體書(shū)寫(xiě)原理為:超聲波發(fā)射器4發(fā)射超聲波，超聲波經(jīng)信號(hào)接收部8進(jìn)入筆芯6，超聲波在筆芯6內(nèi)傳播，當(dāng)筆尖在書(shū)寫(xiě)板I上書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆尖與書(shū)寫(xiě)板I直接接觸，超聲波經(jīng)筆尖傳播至?xí)鴮?xiě)板I內(nèi)部并形成蘭姆波，蘭姆波在書(shū)寫(xiě)板I的內(nèi)部及正面背面向各個(gè)方向傳播，至少兩個(gè)超聲波接收器3固定在書(shū)寫(xiě)板I上接收到蘭姆波，并將蘭姆波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，MCU主控單元5根據(jù)電信號(hào)確定超聲波分別從筆尖到至少兩個(gè)超聲波接收器3的距離，從而確定書(shū)寫(xiě)軌跡。其中，書(shū)寫(xiě)板I所傳播的蘭姆波的信號(hào)強(qiáng)度在一定書(shū)寫(xiě)力度范圍內(nèi)，隨書(shū)寫(xiě)力度變化，其波形也呈相應(yīng)線性變化，這種線性波形變化可作為超聲波筆2壓力感應(yīng)的依據(jù)，即超聲波筆2的壓力感應(yīng)可通過(guò)波形的線性變化來(lái)得到。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:包括書(shū)寫(xiě)板(I)和超聲波筆(2)，所述書(shū)寫(xiě)板(I)上至少設(shè)置有兩個(gè)超聲波接收器(3)，所述超聲波筆(2)包括超聲波發(fā)射器(4)和筆芯(6)，超聲波發(fā)射器(4)發(fā)出的超聲波依次經(jīng)筆芯(6)和書(shū)寫(xiě)板(I)內(nèi)部傳播后到達(dá)超聲波接收器(3)。2.如權(quán)利要求1所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述筆芯(6)上設(shè)置有信號(hào)接收部(8)，所述超聲波發(fā)射器(4)固定在與信號(hào)接收部(8)相對(duì)的位置，超聲波發(fā)射器(4)直接或間接同信號(hào)接收部(8)耦合。3.如權(quán)利要求2所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述筆芯(6)包括一體成型的圓柱段和截頭圓錐段，所述信號(hào)接收部(8)—體成型在筆芯(6)的截頭圓錐段上。4.如權(quán)利要求2或3所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)接收部(8)為圓柱體結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求4所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)接收部(8)上設(shè)置有多個(gè)支柱(9)，所述超聲波發(fā)射器(4)固定在支柱(9)上。6.如權(quán)利要求2所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述筆芯(6)為板狀結(jié)構(gòu)或圓柱體結(jié)構(gòu)，為板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，信號(hào)接收部(8)為筆芯(6)中后部的一個(gè)平面，所述超聲波發(fā)射器(4)直接耦合在該平面;為圓柱體結(jié)構(gòu)時(shí)，信號(hào)接收部(8)為在筆芯(6)上構(gòu)造的一個(gè)平面，所述超聲波發(fā)射器(4)直接耦合在該平面。7.如權(quán)利要求1、2、3或6中任一項(xiàng)所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述筆芯(6)包括筆尖，所述筆尖為半球形結(jié)構(gòu)、弧形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或楔形結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求1、2、3或6中任一項(xiàng)所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波筆(2)還包括筆殼，所述超聲波發(fā)射器(4)和筆芯(6)均固定在筆殼內(nèi)，且筆芯(6)與筆殼之間設(shè)置有空氣超聲波通道(10)。9.如權(quán)利要求1所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述書(shū)寫(xiě)板(I)上設(shè)置有由吸波材料制成的屏蔽層(7)，所述屏蔽層(7)設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板(I)邊緣區(qū)域的正面、背面和/或側(cè)面。10.如權(quán)利要求1所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波接收器(3)設(shè)置在書(shū)寫(xiě)板(I)的正面、背面、側(cè)面或斜面。11.如權(quán)利要求1所述的基于超聲蘭姆波的書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)，其特征在于:所述筆芯(6)采用有機(jī)玻璃材質(zhì)制成。
【文檔編號(hào)】G06F3/043GK105867704SQ201610330637
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】林立, 尹華成, 蒲彩林, 何智星
【申請(qǐng)人】成都吉銳時(shí)代觸摸技術(shù)有限公司