光磁三维鼠标及其实现方法技术

本发明专利技术公开了光磁三维鼠标及其实现方法，包括电路板和六自由度磁悬浮结构，六自由度磁悬浮结构包括与运动鼠标固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内的磁悬浮体；磁性腔体形成六面体空间并相对于磁悬浮体可移动，任一面设置的第二永磁层与其相对的磁悬浮体一面的第一永磁层极性相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中。采用上述技术方案，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现鼠标移动的三维加速度检测，运动鼠标的加速度的变化引起相应第一永磁层和第二永磁层磁力的变化通过该结构的压电感应层将磁力变化为电信号，使悬浮体和鼠标移动的加速度的关系即简单又精确。

Three dimensional mouse and its realization method

The invention discloses a three-dimensional optical magnetic mouse and its realization method, including a circuit board and a six degree of freedom magnetic suspension structure. The six degree of freedom magnetic suspension structure includes a magnetic cavity connected with a moving mouse and a magnetic suspension suspended in the magnetic cavity; the magnetic cavity forms a hexahedral space and is movable relative to a magnetic suspension body. The second permanent magnetic layer is the same as the first permanent magnetic layer of the relative magnetic suspension body on one side of the magnetic suspension body, thus producing a mutually exclusive magnetic force at the same time in the six surface of the magnetic suspension body so that the maglev body can reach the magnetic balance state of the six surface and suspend in the magnetic cavity. By using the above technical scheme, a three-dimensional magnetic suspension structure is designed to realize the six degree of freedom suspension and then realize the three-dimensional acceleration detection of the mouse movement. The change of the acceleration of the moving mouse causes the changes of the corresponding first permanent magnetic layer and the magnetic force of the second permanent magnets to change the magnetic force to the electrical signal through the pressure inductor layer of the structure. The relationship between the acceleration of the suspension and the movement of the mouse is simple and precise.

【技术实现步骤摘要】
光磁三维鼠标及其实现方法
本专利技术属于电子输入领域，更具体地说涉及一种光磁三维鼠标及其实现方法。
技术介绍
目前市面上主流的鼠标为二维光电鼠标，使用光学成像器件(“成像芯片”)为测定位移的基础。典型的光电鼠标通常包括以下组成部分：发光二极管、光学透镜、光学引擎、控制芯片、轻触式按键、滚轮、连线、接口(PS/2或USB或无线)、PCB电路板、壳体等。工作方式是：发光二极管产生光电鼠标工作时所需要的光源；光学透镜组件负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮，由凸透镜将已经被照亮的鼠标底部图像成像至光学引擎芯片底部的小孔中；光学引擎一般包括一个半导体光学成像器件(微型摄像头)以及一个专用于对这个摄像头采集到的图像数据进行快速处理的光学定位DSP(数字信号处理器)，微型摄像头以一定的时间间隔不断进行图像拍摄，将图像转化成二进制的数字图像矩阵，光学定位DSP则负责前后相邻图像矩阵的分析比较，对比相邻图像中相同特征点的位置变化信息并据此计算出鼠标在X、Y两个坐标方向上的移动方向和距离。但传统的二维鼠标却无法在三维空间使用，更不能进行六自由度的操作。当二维鼠标上升离开鼠标垫一定距离时，由于出射光线照射到鼠标垫时候入射角度比较大，大部分光线被反射到鼠标底部前端或前方，无法被球面镜接收并会聚到光学成像器件成像，导致芯片无影像信号来计算鼠标的位移，同时，其内置芯片也不存在第三维方向的数据处理功能，更不用说进行六自由度的操作。因此，传统光电鼠标无法获取三维空间六个自由度的信号。然而，随着3D技术的飞速发展，给了人们更高的视觉体验，目前，已经有三维电视、显示器等，同时在电子设备中的三维制图、三维游戏的快速发展，传统二维鼠标已经无法满足在上述应用中的使用需求，因此，对鼠标提出了新的功能需求：具有捕捉其三维空间运动的位置坐标的功能。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术之不足，提出了一种光磁三维鼠标及其实现方法，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而将鼠标移动转化为磁悬浮体在磁性腔体内的位置变化，通过检测磁悬浮体在磁性腔体内的位置变化，就实现鼠标的轨迹跟踪。相对于传统平面二维鼠标，本专利技术技术方案能够脱离桌面限制，可以在任意空间下感应六自由度的移动，从而能够满足鼠标在三维显示应用中的使用需求。本专利技术的技术解决措施如下：本光磁三维鼠标包括壳体，壳体内装设有电路板，所述壳体内还装设有六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与鼠标壳体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体六面均带磁场并形成六面体磁场空间，其任一个面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；鼠标移动时，所述磁性腔体相对于所述磁悬浮体移动并产生相对位移，使施加在所述磁性腔体与所述磁悬浮体之间的磁力的发生变化导致所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置变化；所述磁性腔体六面内壁均设置光定位阵列，该光定位阵列包括多个光发射管和/或光接收管，光发射管和光接收管一一对应设置在所述磁性腔体相对两侧的内壁的光定位阵列；所述电路板实时控制光定位阵列中每个光发射管的工作状态并接收对应的光接收管的信号从而获取所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化，并依此生成光标移动的位移数据。在上述的光磁三维鼠标，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反。在上述的光磁三维鼠标，所述软磁密封层与固定板一体设置。在上述的光磁三维鼠标，所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体磁场空间，所述磁板从外到内依次固连设置固定板、第二永磁层和光定位阵列。在上述的光磁三维鼠标，所述磁性腔体由六块磁板拼接形成六面体空间，所述磁板从外到内依次设置固定板、压电感应层、第二永磁层和光定位阵列。在上述的光磁三维鼠标，所述软磁密封层设有小孔，压电感应层的信号线从孔中引出并与电路板相连。在上述的光磁三维鼠标，第一永磁层采用充磁装置经均匀充磁。在上述的光磁三维鼠标，充磁装置包括竖直设置的下充磁头和位于下充磁头正上方的上充磁头，本装置还包括四个圆周分布且水平设置的侧向面充磁头，所述的侧向面充磁头位于下充磁头和上充磁头之间，在下充磁头的上端设有第一充磁接触平面，在上充磁头的下端设有与所述的第一充磁接触平面平行的第二充磁接触平面，在每个侧向面充磁头的内端分别设有竖直设置的第三充磁接触平面。设计的上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，其可以实现一次六个面的充磁；上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，相对的两个磁头和被充磁的悬浮体形成闭合磁路，提高了充磁磁场强度，而且还提高了充磁效率，生产效率非常高。其次，通过上述结构的设计，避免了在充磁的过程中六面磁悬浮体的位移，同时，由于磁头采用软磁材料，还大幅度减少了漏磁的现象。充磁接触平面的面积与六面磁悬浮体的各个面的面积和形状相同。在上述的六面磁悬浮体的充磁装置中，所述的下充磁头结构、上充磁头结构和侧向面充磁头的结构相同，包括锥形段和与锥形段大头端连接的平直段，在平直段和/或锥形段外侧分别套设有通电线圈。锥形段的设计，其可以实现避让，同时，还可以进一步提高充磁效率。在上述的光磁三维鼠标中，所述的下充磁头固定在机架上；或者在机架上设有驱动所述的下充磁头在竖直方向升降的第一升降驱动机构。第一升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。在下充磁头和机架之间设有第一竖直导向结构。这里的第一竖直导向结构包括导柱结合导套的结构。在上述的光磁三维鼠标中，所述的机架上设有驱动所述的上充磁头在竖直方向升降的第二升降驱动机构。第二升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。在上述的光磁三维鼠标中，每个侧向面充磁头分别与水平驱动机构连接，且所述的水平驱动机构分别连接在机架上。水平驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。通过上述的驱动机构的设计，其可以实现自动化的生产动作，无形中提高了生产效率。在上述的光磁三维鼠标中，所述的机架上设有套设在下充磁头外侧的筒状支撑，在筒状支撑的上端连接有四根圆周分布的悬臂梁，在每根悬臂梁的悬空端分别连接有倾斜向内朝上设置的倾斜支撑且所述的倾斜支撑上端汇聚至环形套周向，四个侧向面充磁头一一设置在所述的悬臂梁上，上充磁头设置在环形套内。通过设计筒状支撑、悬臂梁、倾斜支撑和环形套，其构成一个固定支撑架，充磁头集于一个固定支撑架上，不仅便于装置的拆装，而且还进一步降低了装置的维修难度。在上述的光磁三维鼠标中，在下充磁头的上端套设有固定框，以及位于固定框上方的定位框，在固定框和定位框之间设有轴向弹性结构且定位框套在第一充磁接触平面外围，在机架或固定框上设有驱动所述的定位框在竖直方向升降的升降驱动机构。定位框的内壁上沿口设有倒角。升降驱动机构包括若干圆周分布的气缸或者油缸。通过上述结构的设计，其可以实现六面磁悬浮体定位的准确性，避免了位置的偏离导致后续需要重新矫正，无形中提高了生产效率。在上述的光磁三维鼠标中，所述的固定框外侧设有若干下定位缺口，在定位框的外侧设有若干与所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光磁三维鼠标，其包括壳体，壳体内装设有电路板，其特征在于，所述壳体内还装设有六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与鼠标壳体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体六面均带磁场并形成六面体磁场空间，其任一个面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；鼠标移动时，所述磁性腔体相对于所述磁悬浮体移动并产生相对位移，使施加在所述磁性腔体与所述磁悬浮体之间的磁力的发生变化导致所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置变化；所述磁性腔体六面内壁均设置光定位阵列，该光定位阵列包括多个光发射管和/或光接收管，光发射管和光接收管一一对应设置在所述磁性腔体相对两侧的内壁的光定位阵列；所述电路板实时控制光定位阵列中每个光发射管的工作状态并接收对应的光接收管的信号从而获取所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化，并依此生成光标移动的位移数据。

【技术特征摘要】
1.一种光磁三维鼠标，其包括壳体，壳体内装设有电路板，其特征在于，所述壳体内还装设有六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与鼠标壳体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体六面均带磁场并形成六面体磁场空间，其任一个面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；鼠标移动时，所述磁性腔体相对于所述磁悬浮体移动并产生相对位移，使施加在所述磁性腔体与所述磁悬浮体之间的磁力的发生变化导致所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置变化；所述磁性腔体六面内壁均设置光定位阵列，该光定位阵列包括多个光发射管和/或光接收管，光发射管和光接收管一一对应设置在所述磁性腔体相对两侧的内壁的光定位阵列；所述电路板实时控制光定位阵列中每个光发射管的工作状态并接收对应的光接收管的信号从而获取所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化，并依此生成光标移动的位移数据。2.根据权利要求1所述的光磁三维鼠标，其特征在于，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反。3.根据权利要求1或2所述的光磁三维鼠标，其特征在于，所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体磁场空间，所述磁板从外到内依次固连设置固定板、第二永磁层和光定位阵列。4.根据权利要求3所述的光磁三维鼠标，其特征在于，所述磁性腔体任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙。5.根据权利要求3所述的光磁三维鼠标，其特征在于，还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层，所述软磁密封层采用软磁材料，用于封闭所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小英，
申请(专利权)人：周小英，
类型：发明
国别省市：浙江,33