專利名稱：一種軌跡球裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及公共場合使用的光學(xué)跟蹤球設(shè)備領(lǐng)域，更具體的說，改進涉及的是一種軌跡球裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光學(xué)跟蹤球設(shè)備如激光軌跡球裝置或者光電軌跡球裝置，其激光或光電的發(fā)送/接收芯片均平放在軌跡球裝置的底部。如圖Ia所示，當(dāng)導(dǎo)光透鏡底面101水平設(shè)置在軌跡球本體100的正下方時，其X向與Y向的速度是相同的，發(fā)送/接收芯片中的微芯片在計算X軸和Y軸移動方向和距離時，由于X-Y方向的運動速度一致，并不需要進行任何調(diào)節(jié)或修正，其比例關(guān)系可表示為X:Y=D:D=1，其中D為軌跡球本體100的直徑。另一方案可在軌跡球本體100側(cè)邊呈90°各放置一光電(或激光)發(fā)送/接收芯片101，如圖Ib所示，分別識別X向與Y向的運動，其比例關(guān)系亦可為X Y=D:D=I，因其需要兩路發(fā)送/接收芯片101，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故沒有采用。但是，現(xiàn)有技術(shù)中將發(fā)送/接收芯片平放在軌跡球裝置的底部，就意味著軌跡球裝置的線路板也需要平放在其底部，因為發(fā)送/接收芯片是焊接在線路板上的；由此使得整個軌跡球裝置的高度或厚度超過傳統(tǒng)的機械傳動式軌跡球裝置的高度或厚度，從而限制了激光或光電式軌跡球的使用領(lǐng)域和發(fā)展范圍。此外，因為軌跡球在工作狀態(tài)下是運動的，現(xiàn)有軌跡球裝置很難以較低的成本做到完全防水的結(jié)構(gòu)，例如專利申請?zhí)枮?00620013555. 0的光電不銹鋼軌跡球，運動時滲入的積水積存在底部，影響平放在線路板底部發(fā)送/接收芯片的光路。有產(chǎn)品采用在軌跡球上方設(shè)計一可開啟的封蓋，打開其取出軌跡球清除積水，使用不方便，也無法滿足公共場合防暴抗拆除的使用要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進和發(fā)展。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種軌跡球裝置，可減薄現(xiàn)有激光或光電式軌跡球裝置的厚度，避免因體積較大而縮小其使用領(lǐng)域和限制其發(fā)展范圍。本實用新型的另一個目的在于，為實現(xiàn)完全防水結(jié)構(gòu)的軌跡球裝置提供較為可行的解決方案，可以較低成本方式滿足在公共場合使用時的防暴抗拆除要求。本實用新型的技術(shù)方案如下一種軌跡球裝置，包括軌跡球本體和線路板；在線路板上設(shè)置有激光或光電的發(fā)送/接收芯片；發(fā)送/接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面朝向軌跡球本體表面設(shè)置；軌跡球本體的球心位于導(dǎo)光透鏡底面的法向面上；其中導(dǎo)光透鏡底面設(shè)置在軌跡球本體的側(cè)面；導(dǎo)光透鏡底面相對軌跡球本體的底平面傾斜設(shè)置。所述的軌跡球裝置，其中導(dǎo)光透鏡底面相對軌跡球本體的底平面傾斜角度β范圍可設(shè)置在0° < β < 90°之間。所述的軌跡球裝置，所述的軌跡球本體包裹在上固定架和下固定架之間；軌跡球
3本體的上部從上固定架的中心孔中露出；軌跡球本體的下部支撐在下固定架中可滾動設(shè)置；其中下固定架的側(cè)壁傾斜設(shè)置；在傾斜的側(cè)壁上設(shè)置有適配導(dǎo)光透鏡底面的窗口 ；線路板固定設(shè)置在該傾斜側(cè)壁的外表面上。所述的軌跡球裝置，其中在窗口處的下固定架側(cè)壁與發(fā)送/接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面之間設(shè)置有防水硅膠。所述的軌跡球裝置，其中在下固定架的側(cè)壁或底部設(shè)置有用于排出內(nèi)部積水的泄水孔。所述的軌跡球裝置，其中在泄水孔處可設(shè)置連接導(dǎo)水管的接頭。所述的軌跡球裝置，其中軌跡球本體與上固定架之間設(shè)置有透明或半透明的防塵罩。所述的軌跡球裝置，其中軌跡球本體設(shè)置為鋼球。本實用新型所提供的一種軌跡球裝置，由于采用了線路板傾斜側(cè)放在軌跡球本體側(cè)面的技術(shù)手段，一來克服了現(xiàn)有激光或光電式軌跡球裝置的厚度或高度要比同類型機械傳動式軌跡球裝置較厚或較高的缺陷，避免了因整個軌跡球裝置體積變大而縮小其使用領(lǐng)域和限制其發(fā)展范圍；二來僅在激光或光電的發(fā)送/接收芯片中，革命性地對其微芯片中的FIRMWARE程序稍加修正，解決了線路板傾斜側(cè)放帶來的X_Y方向運動速度不一致問題， 就能為實現(xiàn)完全防水結(jié)構(gòu)的軌跡球裝置提供了較為可行的解決方案，以較低的成本方式滿足了在公共場合使用時的防暴抗拆除要求。

圖Ia是現(xiàn)有技術(shù)中軌跡球裝置中的線路板平放底部實現(xiàn)方法原理圖。圖Ib是現(xiàn)有技術(shù)中軌跡球裝置中的線路板豎放側(cè)邊實現(xiàn)方法原理圖。圖2是本實用新型軌跡球裝置中的線路板斜放側(cè)放實現(xiàn)方法原理圖。圖3是本實用新型軌跡球裝置的外觀立體圖。圖4是本實用新型軌跡球裝置的內(nèi)部剖視圖。圖5是本實用新型軌跡球裝置的爆炸圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
和實施例加以詳細說明，所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的具體實施方式
。本實用新型的一種軌跡球裝置，可以是激光軌跡球裝置，或者也可以是光電軌跡球裝置，其具體實施方式
之一，如圖3所示，包括上固定架140、下固定架110、軌跡球本體 100和線路板170 ；上固定架140可通過螺釘固定連接在下固定架110上，將軌跡球本體100 包裹在中間；軌跡球本體100的上部從上固定架140的中心孔中露出；軌跡球本體100的下部支撐在下固定架110中可滾動設(shè)置；如圖4所示，下固定架110的一邊側(cè)壁傾斜設(shè)置； 線路板170可通過螺釘固定連接在該傾斜側(cè)壁的外表面上；在線路板170上設(shè)置有激光或光電的發(fā)送/接收芯片171 ；發(fā)送/接收芯片171的導(dǎo)光透鏡底面朝向軌跡球本體100表面設(shè)置；在該傾斜的側(cè)壁上設(shè)置有適配導(dǎo)光透鏡底面的窗口 111 ；如圖2所示，軌跡球本體 100的球心位于導(dǎo)光透鏡底面102的法向面上；導(dǎo)光透鏡底面102傾斜設(shè)置在軌跡球本體100的側(cè)面，導(dǎo)光透鏡底面102的位置可優(yōu)選位于軌跡球本體100球心以下的位置；導(dǎo)光透鏡底面102相對軌跡球本體100的底平面傾斜角度β。基于上述軌跡球裝置，本實用新型還提出了一種軌跡球?qū)崿F(xiàn)方法，其具體實施方式
之一，包括以下步驟將線路板傾斜側(cè)放在軌跡球本體球心以下的側(cè)面位置，保證軌跡球本體的球心位于導(dǎo)光透鏡底面的法向面上；使線路板上激光或光電的發(fā)送/接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面朝向軌跡球本體表面且相對軌跡球本體的底平面傾斜角度β ；由發(fā)送/接收芯片中的圖像采集系統(tǒng)采集軌跡球本體移動時的表面微縮圖像數(shù)據(jù)；由發(fā)送/接收芯片中的數(shù)字信號處理器根據(jù)表面微縮圖像數(shù)據(jù)確定軌跡球本體移動的方向和距離。進一步地，在確定軌跡球本體移動的方向和距離時，可由發(fā)送/接收芯片中的微芯片在計算Y軸方向的移動距離時采用β角的三角函數(shù)進行修正，其中，Y = XXcosii?；谏鲜鲕壽E球?qū)崿F(xiàn)方法，本實用新型還提出了一種軌跡球?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)，其具體實施方式
之一，如圖4所示，包括軌跡球本體100和線路板170 ；在線路板170上設(shè)置有激光或光電的發(fā)送/接收芯片171 ；優(yōu)選線路板170傾斜側(cè)放在軌跡球本體100球心以下的側(cè)面位置；如圖2所示，軌跡球本體100的球心位于導(dǎo)光透鏡底面102的法向面上；線路板上發(fā)送/接收芯片171的導(dǎo)光透鏡底面102朝向軌跡球本體100表面且相對軌跡球本體100 的底平面傾斜角度β ；發(fā)送/接收芯片171包括用于采集軌跡球本體移動時表面微縮圖像數(shù)據(jù)微芯片的圖像采集系統(tǒng)、根據(jù)表面微縮圖像數(shù)據(jù)確定軌跡球本體移動方向和距離的數(shù)字信號處理器、以及計算X軸和Y軸移動方向和距離的微芯片。進一步地，所述微芯片包括用于在計算Y軸方向的移動距離時進行修正的Y位移修正固件，即燒錄在微芯片中改進的FIRMWARE程序。較好的是，該Y位移修正固件在計算Y軸方向的移動距離時采用β角的三角函數(shù)進行修正，其中，Y = XXcosii。如圖2所示，激光或光電的發(fā)送/接收芯片中的微芯片在計算X軸和Y軸移動方向和距離時，由于X-Y方向的運動速度并不一致，需要進行相應(yīng)地調(diào)節(jié)或修正，其比例關(guān)系可表示為X:Y=D:DXCOsi3，其中D為軌跡球本體的直徑。如果X-Y方向的運動速度差仍在人感受容忍范圍內(nèi)，也可不進行修正。與現(xiàn)有技術(shù)中的軌跡球裝置及其實現(xiàn)方法和系統(tǒng)相比，本實用新型所提供的一種軌跡球裝置及其實現(xiàn)方法和系統(tǒng)，由于采用了線路板傾斜側(cè)放在軌跡球本體側(cè)面的技術(shù)手段，一來克服了現(xiàn)有激光或光電式軌跡球裝置的厚度或高度要比同類型機械傳動式軌跡球裝置較厚或較高的缺陷，避免了因整個軌跡球裝置體積變大而縮小其使用領(lǐng)域和限制其發(fā)展范圍；二來僅在激光或光電的發(fā)送/接收芯片中，革命性地對其微芯片中的FIRMWARE程序稍加修正，解決了線路板傾斜側(cè)放帶來的X-Y方向運動速度不一致問題，就能為實現(xiàn)完全防水結(jié)構(gòu)的軌跡球裝置提供了較為可行的解決方案，以較低的成本方式滿足了在公共場合使用時的防暴抗拆除要求。在本實用新型線路板傾斜側(cè)放的光電軌跡球裝置及其實現(xiàn)方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，如圖2所示，導(dǎo)光透鏡底面102相對軌跡球本體100的底平面傾斜角度β的范圍可設(shè)置在0° < β <90°之間，從三角函數(shù)余弦的曲線圖可知，該取值范圍內(nèi)的斜率較大，可具有較高的系數(shù)修正效果；優(yōu)選35°飛5°之間，不僅此角度范圍內(nèi)的余弦數(shù)值變化率較高，而且可使軌跡球裝置在整體上具有較小體積；例如45°、52°、58°等具有更好的修正效果的角度值。圖2中導(dǎo)光透鏡底面102相對軌跡球本體100的底平面傾斜的角度 β，也即圖4中線路板170相對下固定架110底面傾斜的角度β，β大小取決于軌跡球本體直徑、收/發(fā)芯片(電路板)的尺寸以及整個軌跡球的優(yōu)選厚度。較好的是，如圖3所示，由于下固定架110內(nèi)底面已沒有任何電路，所以可以在下固定架110的側(cè)壁上設(shè)置泄水孔接頭114，用于連接排水管排出從軌跡球本體100與防塵罩160之間的縫隙滲入到下固定架110底部的積水。此外，或者也可在下固定架110的底部設(shè)置泄水孔接頭。在固定架110的外側(cè)壁上設(shè)置有一個連通內(nèi)部的泄水孔接頭114，再在泄水孔接頭114上接上排水管，將固定架110內(nèi)部的積水排除出，既不會對軌跡球本體100 的運動造成任何影響，也不會對固定架110另外一側(cè)斜放的線路板170產(chǎn)生什么影響。由此可以低成本的方式將光電式軌跡球裝置做成完全防水的結(jié)構(gòu)。較好的是，如圖4所示，在窗口 111處的下固定架110側(cè)壁與發(fā)送/接收芯片171 的導(dǎo)光透鏡底面之間設(shè)置有防水硅膠172，用于阻止?jié)B入到下固定架110內(nèi)部的積水浸入線路板170上，避免造成電路和元器件的損毀；同時，由于徹底隔絕了電路和軌跡球球體， 在軌跡球采用金屬球體時，仍可以耐受非常高的外部靜電電壓沖擊，從而擴大了金屬軌跡球的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，如圖4和5所示，在本實用新型線路板傾斜側(cè)放的光電軌跡球裝置及其實現(xiàn)方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，在該光電軌跡球裝置的內(nèi)部還設(shè)置有防水海綿150、防塵罩 160 ；防塵罩160設(shè)置在上固定架140與軌跡球本體100之間；防水海綿150設(shè)置在防塵罩 160與上固定架140之間。在具體實施過程中，軌跡球本體100可以設(shè)置成不銹鋼球，不銹鋼球的表面可以做噴砂處理。軌跡球本體100還可以設(shè)置成透明球或半透明球，在線路板上發(fā)光二極管(或其它光源)的照射下，整個球體可以具有晶瑩剔透的背光效果；也可將防塵罩160采用透明的材質(zhì)制成，在要求高防爆性能采用不銹鋼球體時，在線路板上發(fā)光二極管(或其它光源)的照射下，使軌跡球裝置有環(huán)狀背光效果。再如，當(dāng)軌跡球本體100采用不銹鋼球時，所述防塵罩160可采用透明或半透明的材料制作，在線路板上設(shè)置的發(fā)光二極管的照射下，可以在光線較暗的環(huán)境或夜晚起到背光的作用。當(dāng)所述軌跡球本體100不采用不銹鋼球時，可以設(shè)置軌跡球本體100采用透明或半透明的材料制作，在線路板上設(shè)置的發(fā)光二極管的照射下，也可以在光線較暗的環(huán)境或夜晚起到背光的作用，以實現(xiàn)整個裝置的背光效果。在本實用新型軌跡球?qū)崿F(xiàn)方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，以激光發(fā)送/接收芯片采用安華高科Avago的導(dǎo)航傳感器ADNS-7550為例，通過透鏡和照明系統(tǒng)取得表面的微縮圖像，接著這些圖像通過數(shù)字信號處理器處理來決定移動的方向和距離；賽普拉斯微芯片控制導(dǎo)航傳感器取得X和Y軸向的移動的方向和距離，經(jīng)計算后發(fā)送給上位機。具體的，Avago基于光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)的ADNS-7550通過光學(xué)方式取得連續(xù)表面圖像，并使用數(shù)學(xué)計算來決定移動的方向和距離，傳感器內(nèi)含一個圖像采集系統(tǒng)(IAS，Image Acquisition System)和一個數(shù)字信號處理器(DSP，Digital Signal Processor)，其中 IAS 通過透鏡和照明系統(tǒng)取得表面的微縮圖像，接著這些圖像通過DSP處理來決定移動的方向和距離。結(jié)構(gòu)設(shè)計時出于節(jié)省整個產(chǎn)品厚度的考慮，而將PCB板斜向放置于軌跡球的側(cè)邊，這一特殊設(shè)計使得Y軸測到的移動距離相比X軸比例略小，所以微芯片的FIRMWARE程序?qū)Υ俗髁诵拚?。因此FIRMWARE程序革命性地將Y軸相對位移數(shù)據(jù)對照Avago導(dǎo)航傳感器的位移數(shù)據(jù)表做了非線性的放大。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不足以限制本實用新型的技術(shù)方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進，例如，作為等同替換的技術(shù)方案之一，或者也可以對X軸移動的距離進行修正，其中，X = Υ/008β ；又如，除了可以在公共場合使用之外，還可以在工業(yè)用的各種制造、檢測設(shè)備上使用，也可以在醫(yī)療診斷儀器和成像設(shè)備上使用等，而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種軌跡球裝置，包括軌跡球本體和線路板；在線路板上設(shè)置有激光或光電的發(fā)送 /接收芯片；發(fā)送/接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面朝向軌跡球本體表面設(shè)置；軌跡球本體的球心位于導(dǎo)光透鏡底面的法向面上；其特征在于導(dǎo)光透鏡底面設(shè)置在軌跡球本體的側(cè)面；導(dǎo)光透鏡底面相對軌跡球本體的底平面傾斜設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌跡球裝置，其特征在于導(dǎo)光透鏡底面相對軌跡球本體的底平面傾斜角度β范圍可設(shè)置在0° < β <90°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌跡球裝置，其特征在于所述的軌跡球本體包裹在上固定架和下固定架之間；軌跡球本體的上部從上固定架的中心孔中露出；軌跡球本體的下部支撐在下固定架中可滾動設(shè)置；下固定架的側(cè)壁傾斜設(shè)置；在傾斜的側(cè)壁上設(shè)置有適配導(dǎo)光透鏡底面的窗口 ；線路板固定設(shè)置在該傾斜側(cè)壁的外表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌跡球裝置，其特征在于在窗口處的下固定架側(cè)壁與發(fā)送/ 接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面之間設(shè)置有防水硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌跡球裝置，其特征在于在下固定架的側(cè)壁或底部設(shè)置有用于排出內(nèi)部積水的泄水孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌跡球裝置，其特征在于在泄水孔處可設(shè)置連接導(dǎo)水管的接頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌跡球裝置，其特征在于軌跡球本體與上固定架之間設(shè)置有透明或半透明的防塵罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌跡球裝置，其特征在于軌跡球本體設(shè)置為鋼球。
專利摘要本實用新型公開了一種軌跡球裝置，將線路板傾斜側(cè)放在軌跡球本體球心以下的側(cè)面位置，保證軌跡球本體的球心位于導(dǎo)光透鏡底面的法向面上；使線路板上激光或光電的發(fā)送/接收芯片的導(dǎo)光透鏡底面朝向軌跡球本體表面且相對軌跡球本體的底平面傾斜設(shè)置。由于采用了線路板傾斜側(cè)放在軌跡球本體側(cè)面，克服了激光或光電式軌跡球裝置比機械傳動式軌跡球裝置較厚的缺陷，避免了因體積變大而縮小其使用領(lǐng)域和限制其發(fā)展范圍；而在激光或光電的發(fā)送/接收芯片中僅對其微芯片中的FIRMWARE程序稍加修正，就能為實現(xiàn)完全防水結(jié)構(gòu)的軌跡球裝置提供了較為可行的解決方案，以較低的成本方式滿足了在公共場合使用時的防暴抗拆除要求。
文檔編號G06F3/033GK202120223SQ20112023440
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者王晟, 陳曉, 陳榮華 申請人:深圳市科羽科技發(fā)展有限公司