一种电容笔、书写终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电容笔、书写终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法，该书写终端包括电极面板系统以及书写绝缘层，所述书写绝缘层设置于所述电极面板系统上，所述电极面板系统通过于一绝缘基板的上下两面构造电容阵列形成位置电容，本发明专利技术采用电容感应技术融合传统书写工具，构建、检测并跟踪记录位置电容，进而实现书写轨迹的跟踪和记录。

Capacitance pen, writing terminal and writing track tracking detection system and method thereof

The invention discloses a capacitive pen, writing and writing terminal trajectory tracking detection system and method, including the writing terminal electrode panel system and writing the insulating layer, the insulating layer is arranged on the writing panel system of the electrode, the electrode through the panel system in the upper and lower sides of the insulating substrate structure of capacitor array formation the position of capacitor, the invention adopts capacitive sensing technology integration of traditional writing tools, construction, detection and tracking position of capacitor, so as to realize the writing track tracking and recording.

【技术实现步骤摘要】
一种电容笔、书写终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法
本专利技术涉及电容笔
，特别是涉及一种电容笔、书写数字矢量化终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法。
技术介绍
书写不仅是常见的学习方法，更是人类表达观点、传播思想、呈现行为的重要手段之一，在科技、人文的传承和发展过程中发挥着极大的作用。在信息科学技术高度发展的今天，书写信息化更利于书写信息的传播、保存、修改以及查阅。现有的书写信息化方案主要有三种：基于移动设备实现书写数字化、基于电子白板的实现书写信息化以及基于智能笔的实现书写数字化。这些现在的技术在实现书写数字化的应用中局限明显。相关的实现原理方案如下：基于移动设备的书写数字化技术，触控、手写或者基于电容笔输入在智能手机、平板电脑等移动设备的使用中极为常见，通过电容感应原理实现触控、书写的跟踪定位，移动设备引入电容触摸技术旨在解决触摸控制和手写输入，电容笔输入体验远不如手写方便，在实际中极少使用。此外，移动设备的书写时刻的字迹呈现必须依赖设备本身的液晶显示系统，钢化玻璃的表面书写体验与传统的纸张书写体验有较大的差距，而且用户长时间使用液晶系统容易出现视觉疲劳，影响视力健康。基于电子白板的书写数字化技术，电子白板经过多年的发展，基于不同原理的产品已经得到广泛应用。实现电子白板的触摸交互，主要触摸定位跟踪问题，主流的技术主要有压感、电磁、红外、光学以及电容感应，这些技术都可以很好地实现电子白板的定位跟踪，但在实际的应用中，电子白板必须依托投影系统进行使用，书写要么使用手指，要么使用特制笔，其书写体验与传统书写有较大的差异。基于智能笔的书写数字化技术，当前，主流智能笔有主要有“红外线超声波式”和“点印方式”，前者定位精度差，后者需要定制纸，除此之外，它们更致命的缺点就是需要能量维持工作，电能容量大笔就大，没有书写的感觉；容量小就需要经常补充能量，使用不方便。无法传承传统的书写习惯。综上所述，现有的技术方案在一定程度上可以实现书写信息化，但是这些技术方案的初衷并不在于传承传统书写习惯，而且大多需要配合显示系统使用，无论在书写精度还是书写体验上与传统的书写都有较大的差别。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种电容笔、书写终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法，其采用电容感应技术融合传统书写工具，构建、检测并跟踪记录位置电容，进而实现书写轨迹的跟踪和记录。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种书写终端，包括电极面板系统以及书写绝缘层，所述书写绝缘层设置于所述电极面板系统上，所述电极面板系统通过于一绝缘基板的上下两面构造电容阵列形成位置电容。进一步地，所述电容阵列采用分层架构，以所述绝缘基板为中心，上下铺设电极，各层层内电极相互平行，层与层之间的电极相互垂直。进一步地，所述电容阵列于所述绝缘基板的上面铺设横向/纵向电极，于所述绝缘基板下面铺设纵向/横向电极，所述横向电极之间相互平行，各横向电极之间的间距相等，所述纵向电极之间相互平行，各纵向之间的电极相等且与横向电极之间的间距相等。进一步地，所述电极的材料采用金属导体或其它半导体材料。为达到上述目的，本专利技术还提供一种电容笔，用于书写终端配合使用，包括：笔芯，所述笔芯的头部采用导电笔尖，所述笔芯设置于一笔壳内，所述导电笔尖与笔芯之间提供握持的笔壳部分为导电笔壳。进一步地，所述导电笔尖与导电笔壳部分采用移动式接触。进一步地，所述导电笔尖与所述导电笔壳之间留有空隙，所述空隙间距为1mm以内。为达到上述目的，本专利技术还提供一种书写终端的书写轨迹跟踪检测系统，包括：控制中心、驱动通道开关、电容阵列单元、采集通道开关、信号整形电路以及脉宽测量单元，所述控制中心，用于控制产生脉冲驱动信号，控制所述驱动通道开关打开驱动所述电容阵列单元的电极的通道，所述控制中心控制所述采集通道开关，使所述电容阵列单元的电容阵列产生的耦合信号进入所述信号整形电路，对形变的耦合信号进行整形后由所述脉宽测量单元测量脉宽信号的脉宽并获取数据，并由所述控制中心根据脉宽测量单元测量的数据计算书写的位置。为达到上述目的，本专利技术还提供一种书写终端的书写轨迹跟踪检测方法，包括如下步骤：步骤一，控制中心控制于该电极面板系统的一面电极产生脉冲驱动信号，控制驱动通道开关打开驱动电极的通道；步骤二，控制采集通道开关，采集另一面电极检测到的电容阵列产生的耦合信号，并进入信号整形电路通过电压比较器对形变的耦合信号进行整形；步骤三，利用脉宽测量单元测量整形后的耦合信号的脉宽并获取数据，并送至所述控制中心。进一步地，当所有采集通道的脉宽测量完毕，切换下一个驱动通道，进行新一轮的采集，依次循环，直至所有的驱动通道切换驱动完毕，最后计算、存储可能存在的位置电容位置，开始新一轮的检测。与现有技术相比，本专利技术一种电容笔、书写终端及其书写轨迹跟踪检测系统、方法通过采用电容感应技术实现了与传统的笔、纸进行结合，以达到跟踪记录书写轨迹的目的。附图说明图1为本专利技术一种书写终端的结构示意图；图2为本专利技术具体实施例中电极面板系统的结构示意图；图3为本专利技术具体实施例中电容阵列结构示意图；图4为本专利技术具体实施例中书写时笔尖影响结点电容示意图；图5为本专利技术一种电容笔的结构示意图；图6为本专利技术具体实施例中书写与不书写情况下笔尖与外壳的接触情况示意图；图7为本专利技术一种书写终端的书写轨迹跟踪检测系统的系统架构图；图8为本专利技术一种书写终端的书写轨迹跟踪检测方法的步骤流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图1为本专利技术一种书写终端的结构示意图。如图1所示，本专利技术一种书写终端，包括：电极面板系统10以及书写绝缘层20。其中，电极面板系统10基于平行板电容原理构造位置电容实现，如图2所示，其通过于一绝缘基板的上下两面构造电极阵列形成位置电容，具体地说，于绝缘基板3的上面铺设横向电极4，电极材料可采用金属导体或其它半导体材料，在绝缘基板3下面铺设纵向电极5，电极材料可采用金属导体或其它半导体材料，本专利技术具体实施例中，纵横向电极的设计准则是：横向电极之间相互平行，各横向电极之间的间距相等，纵向电极之间相互平行，各纵向之间的电极相等且与横向电极之间的间距相等，如图3所示。当然，也可以于绝缘基板的上面铺设横向电极，于绝缘基板的下面铺设纵向电极，本专利技术不以此为限。利用上述结构，在横向电极与纵向电极之间的交叉点处形成结点电容，当笔尖处于交叉处合作附近时，如图4所示，因为笔尖与横纵电极也会形成电容，这样会改变等效结点电容的大小，确定位置电容的位置就是通过检测变化等效结点电容的位置来实现的。在本专利技术中，利用电容充放电原理跟踪检测位置电容，由于电容充放电的原因，会引起脉冲信号产生形变。比较常见的改变上升沿和下降沿时间，被改变的程度与电容的大小有直接的关系，在充电电流和放电电流一定的前途下，电容越大，边沿就变得越平缓，即上升沿和下降沿的时间更长，基于这个原理，本专利技术设计跟踪检测位置电容的检测系统，工作原理是：在其中一面电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种书写终端，包括电极面板系统以及书写绝缘层，所述书写绝缘层设置于所述电极面板系统上，所述电极面板系统通过于一绝缘基板的上下两面构造电容阵列形成位置电容。

【技术特征摘要】
1.一种书写终端，包括电极面板系统以及书写绝缘层，所述书写绝缘层设置于所述电极面板系统上，所述电极面板系统通过于一绝缘基板的上下两面构造电容阵列形成位置电容。2.如权利要求1所述的一种书写终端，其特征在于：所述电容阵列采用分层架构，以所述绝缘基板为中心，上下铺设电极，各层层内电极相互平行，层与层之间的电极相互垂直。3.如权利要求2所述的一种书写终端，其特征在于：所述电容阵列于所述绝缘基板的上面铺设横向/纵向电极，于所述绝缘基板下面铺设纵向/横向电极，所述横向电极之间相互平行，各横向电极之间的间距相等，所述纵向电极之间相互平行，各纵向之间的电极相等且与横向电极之间的间距相等。4.如权利要求1所述的一种书写终端，其特征在于：所述电极的材料采用金属导体或其它半导体材料。5.一种电容笔，用于与权利要求1所述的书写终端配合使用，包括：笔芯，所述笔芯的头部采用导电笔尖，所述笔芯设置于一笔壳内，所述导电笔尖与笔芯之间提供握持的笔壳部分为导电笔壳。6.如权利要求5所述的一种电容笔，其特征在于：所述导电笔尖与导电笔壳部分采用移动式接触。7.如权利要求6所述的一种电容笔，其特征在于：所述导电笔尖与所述导电笔壳之间留有空隙，所述空隙间距为1mm以内。8.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德文，袁海，官冠，廖景文，杨明瑾，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44