[实用新型]一种三维手写输入装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种手写输入装置，特别是一种三维空间输入装置。

背景技术

现有技术中的手写输入有以下几种方案：

一种是传统的触压方式，如电脑手写板，触摸屏等。这种输入方式需要特质的书写屏，在书写屏中安装有压电传感器或者电容传感器等，来识别使用者的手写动作。

另一种是较为新式的通过空间位置识别进行手写输入的方式，其中又分为超声定位和加速度传感器定位等几种方案。中国专利号200510121260.5，专利名称“用超声波确定于写轨迹的输入方法及装置”的专利公开了一种用超声波确定于写轨迹的输入方法及装置，其中该装置包括两个超声波传感器，分别接收书写笔发射的超声波信号，并有微处理器模块根据接收到的脉冲计数计算出书写笔笔尖的位置信息。中国专利申请号201010144596.4，专利名称“触摸笔及实现触摸功能的方法”的专利公开了一种利用加速度传感器对触摸笔进行定位的手写输入装置，该装置的触摸笔中包括加速度传感器，用于测量所述触摸笔移动时的加速度；压力传感器，用于感应触摸笔选中显示屏上的功能项，并输出选中信息；处理器，用于接收所述选中信息时，根据加速度传感器测量的加速度，计算触摸笔的位置信息。

其他手写输入技术大多与上述的几种类似。在这些手写输入方式中，传统触压方式需要特定的书写屏，因此书写收到较大限制，灵活性不够，另外，随着手写识别精度的提高和手写范围的增大，书写屏的制造成本也会变得很高。

通过空间定位的手写输入方式，其中超声定位手写输入，通常只限于二维定位，这将导致书写位置受到限制，必须在超声波传感器所规定的特定平面进行书写才能正确识别，而在其他平面的书写，书写轨迹会转化成该特定平面的投影，导致书写误差；加速度传感器定位的手写输入方式，其定位原理是通过基于固定点的相对位移对手写笔进行定位，并不是对绝对位置的定位，这就导致定位不够精确，相对位移的累积误差会使手写笔准确位置的判断变得非常困难。

另外，现有的通过空间定位的手写输入方式，仍要依靠压力传感器来判断书写的起始和结束，其采用的压力传感装置难免会对书写平面造成一定的损害。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的上述技术问题而提供一种利用超声波定位的三维手写输入装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种三维手写输入装置，包括信号发射装置，信号接收装置和微处理器和主机，其特征在于：

所述信号发射装置包括外壳内的超声波发生器和控制开关；所述信号接收装置包括至少三个超声波传感器和通讯接口；所述超声波传感器通过通讯接口与微处理器电连接；

所述信号发射装置中的超声波发生器向全空间发射超声信号；所述超声波传感器将接收到的超声信号转化为电信号，并传输给微处理器；微处理器根据接收到的各个超声传感器传输的电信号和已知的各个传感器的位置信息，计算出信号发射装置的空间位置的三维坐标；所述三维坐标通过无线或有线方式发送给主机；所述主机根据接收到的信号发射装置的连续三维坐标完成手写轨迹的识别和输入。

所述信号发射装置的两端放置两个超声波发生器；超声波传感器将接收到的超声信号转化为电信号，并传输给微处理器；微处理器根据接收到的各个超声传感器传输的电信号和已知的各个传感器的位置信息，计算出两个超声波发生器的空间位置的三维坐标，并进一步计算出两个超声波发生器的空间位置连线的延长线与书写平面的交点坐标；所述交点坐标通过无线或有线方式发送给主机。

信号发射装置的空间位置信息可以经由主机处理，用于确定书写平面及控制手写输入的起始和结束。

还可以在手写输入装置中安装压力传感模块，用于确定手写输入的起始和结束。

优选的一种信号接收装置包括至少四个超声波传感器；微处理器采用声音能量定位或到达时差定位的方法处理从超声波传感器接收的信息，计算得出超声波发生器的空间位置的三维坐标。

或者采用另一种信号发射装置，包括时间同步模块，信号接收装置包括至少三个超声波传感器；微处理器采用距离定位的方法处理从超声波传感器接收的信息，计算得出超声波发生器的空间位置的三维坐标。

使用本实用新型所提供的三维手写输入装置，具有以下优点：

1.书写平面不受限制，不需要专用书写介质，不需要特定书写平面，可以选择任意平面作为书写平面；

2.可以远距离输入，配合投影仪，使用者可以远距离控制或修改投影内容；