通过惯性传感器确定书写方向制造技术

本发明专利技术涉及一种具有笔位置检测的电子笔(100)，电子笔(100)包括至少一个书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔(100)的位置和移动的惯性位置检测传感器系统，其中电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，该书写坐标系具有在二维书写基板(106)上彼此正交的两个轴X、Y(107,108)以及具有垂直于该二维书写基板的轴Z；其特征在于，惯性位置检测传感器系统被配置成用于对于书写基板(106)上的X轴和Y轴的多对不同轴取向，确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；以及其中数字处理单元被配置成基于由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的至少一个特征特性的确定来确定书写方向。

Writing direction determined by inertial sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过惯性传感器确定书写方向
本专利技术涉及如在专利权利要求1前序部分中所指定类型的电子笔以及如在专利权利要求9前序部分中所指定的方法。
技术介绍
电子信息和通信系统，尤其是个人计算机(PC)、笔记本电脑、平板电脑和智能电话，在日常生活、休闲和工作中的不断增加的使用使得值得开发人机界面的改进。除了诸如键盘、鼠标或触敏表面的人机界面之外，电子笔尤其受关注。电子笔尤其具有如下优点：它们可以将在表面上用笔书写的功能性和简便性与电子数据处理的多得多的可能性相结合。因此，希望电子笔在外观和操作上尽可能类似于常规的笔。例如，在WO02/07424A2中，描述了一种用于手写识别的电子信息系统，该电子信息系统具有笔和带有压敏表面或感应敏感表面的平板电脑，并且其中笔或笔尖的移动要么从平板电脑的压敏表面或感应敏感表面捕获，要么由加速度传感器或光学传感器捕获。然后可以将传感器数据无线传输到个人计算机，个人计算机可以基于接收到的笔移动数据来执行手写识别。然而，用于手写识别的已知电子笔和电子信息系统的缺点是需要外部位置参考，诸如书写基板上的预定参考图案，该外部位置参考经由电子笔中的照相机评估并用于位置确定。如果要在没有这种外部参考的情况下进行操作，则当前不能总是以足够的精度来检测电子笔的移动和位置数据，尤其是电子笔相对于书写基板的移动和位置数据，这例如可能导致笔移动的错误确定。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的目的是例如在关于准确性的方面改进电子笔，使得可以确定电子笔在书写基板上的移动和位置，并且特别是例如使得即使不借助于外部参考也可以确定电子笔在书写基板上的书写方向。技术方案根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1所述的电子笔和根据权利要求9所述的方法来实现。有利的实施例和进一步的发展是从属权利要求的主题。首先应指出的是，术语“书写方向”可以理解为意味着例如连接不同的连续书写图案(例如字符、字母、单词)的线，以及由此书写方向的方向可以指用电子笔书写连续书写图案的时间上的顺序。因此，根据本专利技术的示例性电子笔可以包括至少一个书写芯线，至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔的位置和移动和移动的惯性位置传感器技术或惯性传感器或惯性位置检测系统。可以将电子笔配置成用于初始指定书写坐标系，该书写坐标系具有在二维书写基板上彼此正交的两个轴X、Y以及具有垂直于二维书写基板的轴Z。换句话说，彼此正交的两个轴X、Y位于二维书写基板中。惯性位置检测传感器系统或惯性位置传感器还可以被配置成用于对于书写基板上的X轴和Y轴的多对不同取向确定电子笔的沿X轴和沿Y轴的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，其中对于每个轴取向对或每对轴取向，X轴的轴取向和Y轴的轴取向彼此正交。惯性位置传感器技术或惯性位置检测传感器系统或惯性位置传感器可以进一步被配置成用于确定在笔杆的三维正交坐标系中的加速度和加速度曲线，其中电子笔的纵轴可以指定或限定笔杆坐标系的轴。笔杆坐标系由此尤其例如可以如下地被转换成书写坐标系。例如，通过在笔杆坐标系中评估由惯性位置检测传感器系统获得的加速度信息，可以确定地球重力场的方向或电子笔的纵轴相对于重力方向的角度，并且由此可以确定电子笔的纵轴与书写基板/书写基板平面之间的倾斜角。由此，例如，为了获得两个坐标系相对于彼此的第一取向，电子笔的纵轴在书写基板表面或平面或者纸表面或平面上的投影可以被视为书写坐标系的角平分线，其中，例如，纵轴的投影可以从两点的连接获得，例如从在纸平面/书写基板平面上的电子笔的尖/笔尖(例如书写芯尖)的接触点与电子笔的纵轴的垂足的连接，该垂足是从电子笔的笔杆的笔套端部或穿过该笔套端部的垂足(或从沿纵轴的不与笔尖重合的任何其他点或穿过该任何其他点的垂足)。然后，例如可以通过笔尖或书写尖的一个/第一接触点来指定书写坐标系的原点，并且书写坐标系或书写基板坐标系的轴X、Y例如可以从对笔的投影纵轴施加旋转(例如旋转过示例性的±45°的角度)来获得。然而，例如，电子笔的纵轴相对于书写基板/书写基板平面的方位角或电子笔相对于书写基板/书写基板平面的方位角最初是未知的。因此，正交笔坐标系(其一个轴与笔的纵轴重合)的坐标到在书写基板平面上的可能的正交书写坐标系的示例性描述的转换可以基于由惯性位置检测传感器系统确定的倾斜角以及确定的或假定的方位角。换句话说，例如，电子笔或电子笔的纵轴相对于书写基板平面的位置可以仅位于圆锥或圆锥形表面上，该圆锥或圆锥形表面的尖端立在书写基板上并且与电子笔的笔尖或书写尖重合。但是，电子笔的纵轴在该圆锥上的角位置或方位角最初是未知的。理论上，在方位角未知的情况下，在二维书写基板平面中X轴和Y轴的无数对不同的轴向方向或取向是可能的，或者是与笔的可能位置兼容的。换句话说，例如在笔的特定倾斜角下，对于书写坐标系的X轴和Y轴的每对不同的轴方向或轴取向，可以用方位角在书写基板平面或由所述对描述的书写坐标系中分别描述。因此，有必要从X轴和Y轴的多对不同的轴取向中找出那对或者那些轴向方向或方位角，其中一对中的一个轴例如X轴对应于实际书写方向。如所提及的那样，惯性位置检测传感器系统可以被配置成确定在正交坐标系中的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，并且在笔坐标系中的加速度或加速度曲线可以被转换为在书写基板平面上的书写坐标系中的加速度或加速度曲线，反之亦然。因此，惯性位置检测传感器系统可以被配置成对于在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴取向确定电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，其中对于每对轴取向，X轴的轴向取向和Y轴的轴取向彼此正交。可以从惯性位置检测传感器系统，例如从沿上述圆锥或圆锥表面的圆周的多个方位角(例如，以步长为30°或20°或10°)确定，选择在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴的轴向取向，用于电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线(尤其是一维加速度曲线)。从而可以从惯性位置检测传感器系统确定选择在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴的轴向取向用于电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线(尤其是一维加速度曲线)，或者通过电子笔的数字处理单元进行选择与所述对相关联的方位角。在书写基板上的X轴(多个X轴)和Y轴(多个Y轴)的多对不同的轴向取向可以例如由{X0,Y0}0、{X1,Y1}1、{X2,Y2}2、……、{Xn,Yn}n表示，其中n是大于或等于零的自然数。除非另有明确说明，否则术语“X轴和/或Y轴”可以理解为来自所述示例性的对{X0,Y0}0、{X1,Y1}1、{X2,Y2}2、……、{Xn,Yn}n的轴，其中在每一对中，该对的轴彼此正交。在此，选择X轴(多个X轴)和Y轴(多个Y轴)的各种不同的取向，使得多个对中的所有X轴和Y轴都处于二维书写基板平面中，使得每个给定的对的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有笔位置检测的电子笔(100)，其包括至少一个书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔(100)的定位和移动的惯性位置检测传感器系统，其中电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，所述书写坐标系具有在二维书写基板(106)上彼此正交的两个轴X、Y(107、108)以及具有垂直于所述二维书写基板的轴Z；/n其特征在于，/n所述惯性位置检测传感器系统被配置成用于对于所述书写基板(106)上的X轴和Y轴的多对不同轴取向确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；以及/n其中所述数字处理单元被配置成基于对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的至少一个特征特性的确定来确定所述书写方向。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170907 DE 202017105404.71.一种具有笔位置检测的电子笔(100)，其包括至少一个书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔(100)的定位和移动的惯性位置检测传感器系统，其中电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，所述书写坐标系具有在二维书写基板(106)上彼此正交的两个轴X、Y(107、108)以及具有垂直于所述二维书写基板的轴Z；
其特征在于，
所述惯性位置检测传感器系统被配置成用于对于所述书写基板(106)上的X轴和Y轴的多对不同轴取向确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；以及
其中所述数字处理单元被配置成基于对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的至少一个特征特性的确定来确定所述书写方向。


2.根据权利要求1所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的至少特征特性的确定来确定书写方向；以及
其中由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的所述至少一个特征特性的确定包括：对于来自X轴和Y轴的多对不同轴取向的X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在加速度曲线的至少两对连续的且相反的加速度变化之间的至少两个时间偏移(315、318)；以及
数字处理单元被配置成确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿一个轴例如X轴确定的加速度曲线(312)具有以下特征特性：时间偏移(315、318)为极值，例如最小和/或最大并且彼此不同。


3.根据前一权利要求所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于所确定的加速度和加速度曲线的一阶导数，对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在一对连续的且相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移(315、318)。


4.根据前一权利要求所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成从所述时间间隔对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定在一对连续的且相反的加速度变化(314、316、317、319)之间的时间偏移(315、318)，对于所述时间间隔所确定的加速度和所确定的加速度的绝对值的一阶导数等于零或几乎等于零。


5.根据任一前述权利要求所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(407)的至少一个特征特性来确定书写方向；以及
其中由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(407)的所述至少一个特征特性的确定包括：对于来自X轴和Y轴的多对取向的X轴对给定取向和Y轴的给定取向，确定加速度曲线(407)的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度(414、415、416、417)；以及
其中所述数字处理单元被配置成确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿一个轴例如X轴确定的加速度曲线(407)具有以下特征特性：所述加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度之差为极值并且不同于零。


6.根据任一前述权利要求所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少特征特性来确定书写方向；并且其中，
所述数字处理单元被配置成对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线与预先确定的加速度曲线执行比较，用于确定所述X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，所确定的加速度曲线沿一个轴例如X...

【专利技术属性】
技术研发人员：KP·肯普夫，
申请(专利权)人：斯特比洛国际公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE