專利名稱:基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù),特別涉及基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù):
隨著科技的發(fā)展,各種電子產(chǎn)品越來越深入人們的生活、工作、學(xué)習(xí)中,而傳統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)設(shè)備在呈現(xiàn)信息的時候大多只能單方面的向使用者輸出圖像和聲音信息,使用者無法參與其中。近年來,隨著各種定位技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)交互式電子白板類產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,支持使用者與信息發(fā)布者呈現(xiàn)的信息之間的互動,這樣可以更好、更形象、更深入的獲取信息。但是這些產(chǎn)品往往由于重量、體積龐大不易攜帯、搬運(yùn)。同時此類產(chǎn)品需要多個電子產(chǎn)品聯(lián)動,拆卸、組裝、運(yùn)行都比較繁瑣,很不方便。而且當(dāng)電子白板不使用的時候,仍然占據(jù)著空間,使空間利用率大大下降?;谏厦嬉延须娮赢a(chǎn)品的各種不足,我們設(shè)計(jì)發(fā)明了基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板。它能實(shí)現(xiàn)目前市場上常見的交互式電子白板的所有功能,同時由于它將各種電子部件高度集成于ー個控制模塊中、并且使用本發(fā)明中最核心的柔性壓力傳感器打造白板主體,因此它又擁有了輕便、易攜帯、易拆卸、易組裝、易運(yùn)輸、通用性好、運(yùn)行方便、低成本等優(yōu)點(diǎn)。國外于20世紀(jì)80年代開始對檢測接觸點(diǎn)和區(qū)域、接觸界面形狀、壓カ分布的觸覺陣列進(jìn)行研究,近年來發(fā)展到了高密度多陣列,柔性材料也成為了重要的研究方面。已經(jīng)從單純的傳感器設(shè)計(jì)研制發(fā)展成為誰急觸覺傳感、控制、信息處理等復(fù)雜的系統(tǒng)及其過程的研究,并在傳感器柔性カ敏材料等研究方面取得了較大進(jìn)展。目前,多媒體教學(xué)和企業(yè)培訓(xùn)學(xué)習(xí)活動已經(jīng)非常普遍。從最早的黒板板書到現(xiàn)在的交互式電子白板的應(yīng)用,使大家從被動的、單方面的接收知識信息升級到與知識信息的互動之中。但是在交互式電子白板的應(yīng)用過程中,人們發(fā)現(xiàn)不論是學(xué)校教學(xué)還是企業(yè)培訓(xùn)講座,傳統(tǒng)的交互式電子白板最大的不便之處在于它的體積和重量。我們試想以下幾種情況
I.學(xué)校里上課時,需要用到交互式電子白板的課是ー班的第一節(jié)課和ニ班的第二節(jié)課。那么此時,哪怕不考慮安放、校準(zhǔn)的步驟,由于傳統(tǒng)交互式電子白板的較大的體積和重量,也不能滿足老師在上完ー班的課將白板搬運(yùn)到ニ班的需求。那就只有放棄互動教學(xué)或者購置兩塊交互式電子白板的選擇了。另外,平時不需要用到互動教學(xué)的課時,那么大ー塊電子白板則白白占據(jù)了講臺很大的空間。2.企業(yè)培訓(xùn)時,時常需要邀請專業(yè)的培訓(xùn)講師來為員エ進(jìn)行講課。有些大型企業(yè) 更要求講師巡回給各個地方的分公司的員エ們進(jìn)行培訓(xùn)。于是要么講師放棄更生動、更直觀、更有效率的互動講解方案,要么每個地方都購置ー套平時使用率并不高的交互式電子白板。在上面兩個例子中,很顯然一個輕便易攜的交互式電子白板,不單能給學(xué)校和企業(yè)降低很多辦公成本,也能使工作效率上升ー個臺階。
由此,我們開發(fā)了基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能電子白板,在保留了傳統(tǒng)交互式電子白板所有功能的基礎(chǔ)上,更克服了成本高、體積大、重量重等不利因素,具有體積小、重量輕、易攜帯、易安裝、易使用、通用性好等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
如圖I、圖2和圖3所示,本發(fā)明的主要目的在于提供了一種基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板,這種智能交互白板是由柔性傳感器I、數(shù)據(jù)采集器2、數(shù)據(jù)處理器3、通信模塊4、動カ模塊5和外設(shè)智能終端6組成。其中,柔性傳感器I能實(shí)現(xiàn)目前市場上常見的壓感式電子白板的所有功能的同時還具有輕量化、能卷曲和折疊,它負(fù)責(zé)捕捉壓力信息等優(yōu)點(diǎn);數(shù)據(jù)采集器2負(fù)責(zé)定位信號的收集、分析和管理工作,然后實(shí)現(xiàn)互動;當(dāng)電子白板需要與計(jì)算機(jī)等外設(shè)智能終端6連接時,則通過通信模塊4采用藍(lán)牙模組或者無線模組實(shí)現(xiàn);動カ模塊5為柔性傳感器I、數(shù)據(jù)采集器2、通信模塊4提供電力。本發(fā)明的柔性陣列式壓カ傳感器屬于電阻式傳感器,其工作原理與普通電阻式傳 感器基本相同。即接觸力作用在力敏電阻元件上,力敏電阻元件將物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓?,通過變換電路又轉(zhuǎn)換為電壓變化從而得到相關(guān)的カ信息。壓カ傳感器由2片很薄的聚酷薄膜組成,一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體,另一片內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體;導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測量需要而設(shè)計(jì);導(dǎo)體外表有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層。當(dāng)2片薄膜合為一體時,大量的橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列。當(dāng)外力作用到這些感應(yīng)點(diǎn)上時,半導(dǎo)體的阻值會隨外力的變化而成比例變化,由此來反映感應(yīng)點(diǎn)的壓カ值。當(dāng)壓カ為O時,阻值最大;壓カ越大,阻值越小,從而可以反映出兩接觸面間的壓力分布情況。本發(fā)明的柔性陣列式壓カ傳感器,可用于任意2個柔性或柔/剛接觸表面的用力分布檢測,一般為平面結(jié)構(gòu)。它不僅具有普通陣列式傳感器的優(yōu)點(diǎn),還具有良好的柔韌性,可以自由彎曲、折疊,廣泛應(yīng)用于接觸時測量、無損檢測、機(jī)器人、生物力學(xué)等領(lǐng)域。如圖4和圖5所示,本發(fā)明的目的還在于一種基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,這種智能交互白板的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟
第一歩柔性壓力傳感器壓カ信息與位置信息關(guān)聯(lián)。壓カ傳感器是由2片很薄的聚酯薄膜組成,一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帯狀導(dǎo)體,另一片內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體;導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測量需要而設(shè)計(jì);導(dǎo)體外表有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層。當(dāng)2片薄膜合為一體時,大量的橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列。當(dāng)外力作用到這些感應(yīng)點(diǎn)上吋,半導(dǎo)體的阻值會隨外力的變化而成比例變化,由此來反映感應(yīng)點(diǎn)的壓カ值。當(dāng)壓カ產(chǎn)生,埋藏在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的壓カ感應(yīng)導(dǎo)體便發(fā)生形變,縱向?qū)w和橫向?qū)w接觸,電阻發(fā)生變化,通過導(dǎo)線,數(shù)據(jù)采集器獲得數(shù)據(jù),從而得到(x,y)值。第二步亞光涂層附著在柔性傳感器表層。在柔性壓力傳感器表層涂有ー層亞光涂料層。這種設(shè)計(jì)能降低光的全反射,増加漫反射,減少小角度下的反光,使白板看起來更柔和、溫馨。涂層還能有效保護(hù)白板表面,減少粉塵的堆積,減少劃傷,保護(hù)柔性白板面的邊緣不易卷起。亞光涂層并不影響壓カ傳感器的正常工作。
第三步多點(diǎn)壓カ數(shù)據(jù)采集與處理。橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列,每個交叉點(diǎn)都是ー個數(shù)據(jù)采集點(diǎn),可以同時采集壓力信息,每個點(diǎn)的壓カ信息通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器,通過數(shù)據(jù)處理,分析出其位置信息與壓カ信息,然后傳送給計(jì)算機(jī),從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓カ采集與處理。后期根據(jù)需求,可以通過傅里葉算法對采集的多點(diǎn)信息進(jìn)行過濾,根據(jù)規(guī)則集過濾信息,可以實(shí)現(xiàn)有針對性的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。第四步多點(diǎn)柔性白板技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)。本發(fā)明中的電子白板的分辨率達(dá)4096X4096,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。本發(fā)明支持多點(diǎn)觸控,最高能支持2000個點(diǎn)同時觸控。本發(fā)明柔韌性高,可以根據(jù)需要彎出任意弧度,可以卷曲收納,可以折疊。彎曲、卷曲、折疊并不對柔性白板產(chǎn)生傷害,也不降低產(chǎn)品的性能。本發(fā)明支持主流交互式電子白板尺寸應(yīng)用,包括(單位mm) =1210x905,1590x1190,1930x1090,2090x1180,1200x920,2670x1500 等。本發(fā)明支持超大幅面,可以支持大面積印刷,制作超大幅面的柔性電子白板,不過這樣做會使解析度有所降低。本發(fā)明還可以通過拼接,制作出超大幅面的柔性電子白板,但是這里的拼接エ藝要求很高,需要專門的拼接技術(shù)來完成此エ序。該技術(shù)目前支持2到16塊柔性電子白板的拼接。
圖I為本發(fā)明的基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1_柔性傳感器;2_數(shù)據(jù)采集器;3_數(shù)據(jù)處理器;4_通信模塊;5-動カ模塊;6_外設(shè)智能終端。圖2為本發(fā)明的基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板折疊狀態(tài)示意圖。附圖標(biāo)記說明7-控制盒;8_連接線;9_柔性壓力傳感器面板。圖3為本發(fā)明的基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板收卷狀態(tài)示意圖。附圖標(biāo)記說明10_集成收納盒;11_柔性壓力傳感器面板;12_輔助支撐軸。圖4為本發(fā)明的壓カ傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明13_壓カ感應(yīng)導(dǎo)體;14-導(dǎo)線;15-載體;16-感應(yīng)區(qū)。圖5為本發(fā)明的壓カ傳感器的電路簡圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。實(shí)施例一
如圖I、圖2和圖3所示,本發(fā)明的主要目的在于提供了一種基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板,這種智能交互白板是由柔性傳感器I、數(shù)據(jù)采集器2、數(shù)據(jù)處理器3、通信模塊4、動カ模塊5和外設(shè)智能終端6組成。其中,柔性傳感器I能實(shí)現(xiàn)目前市場上常見的壓感式電子白板的所有功能的同時還具有輕量化、能卷曲和折疊,它負(fù)責(zé)捕捉壓カ信息等優(yōu)點(diǎn);數(shù)據(jù)采集器2負(fù)責(zé)定位信號的收集、分析和管理工作,然后實(shí)現(xiàn)互動;當(dāng)電子白板需要與計(jì)算機(jī)等外設(shè)智能終端6連接吋,則通過通信模塊4采用藍(lán)牙模組或者無線模組實(shí)現(xiàn);動カ模塊5為柔性傳感器I、數(shù)據(jù)采集器2、通信模塊4提供電力。本發(fā)明的柔性陣列式壓カ傳感器屬于電阻式傳感器,其工作原理與普通電阻式傳感器基本相同。即接觸力作用在力敏電阻元件上,力敏電阻元件將物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓?,通過變換電路又轉(zhuǎn)換為電壓變化從而得到相關(guān)的カ信息。壓カ傳感器由2片很薄的聚酷薄膜組成,一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體,另一片內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體;導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測量需要而設(shè)計(jì);導(dǎo)體外表有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層 。當(dāng)2片薄膜合為一體時,大量的橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列。當(dāng)外力作用到這些感應(yīng)點(diǎn)上時,半導(dǎo)體的阻值會隨外力的變化而成比例變化,由此來反映感應(yīng)點(diǎn)的壓カ值。當(dāng)壓カ為O時,阻值最大;壓カ越大,阻值越小,從而可以反映出兩接觸面間的壓力分布情況。本發(fā)明的柔性陣列式壓カ傳感器1,可用于任意2個柔性或柔/剛接觸表面的用力分布檢測,一般為平面結(jié)構(gòu)。它不僅具有普通陣列式傳感器的優(yōu)點(diǎn),還具有良好的柔韌性,可以自由彎曲、折疊,廣泛應(yīng)用于接觸時測量、無損檢測、機(jī)器人、生物力學(xué)等領(lǐng)域。實(shí)施例ニ
如圖4和圖5所示,本發(fā)明的目的還在于一種基于柔性陣列式壓カ傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,這種智能交互白板的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟
第一歩柔性壓力傳感器壓カ信息與位置信息關(guān)聯(lián)。壓カ傳感器由2片很薄的聚酯薄膜組成,一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體,另一片內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體;導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測量需要而設(shè)計(jì);導(dǎo)體外表有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層。當(dāng)2片薄膜合為一體時,大量的橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列。當(dāng)外力作用到這些感應(yīng)點(diǎn)上時,半導(dǎo)體的阻值會隨外力的變化而成比例變化,由此來反映感應(yīng)點(diǎn)的壓カ值。當(dāng)壓カ產(chǎn)生,埋藏在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的壓カ感應(yīng)導(dǎo)體便發(fā)生形變,縱向?qū)w和橫向?qū)w接觸,電阻發(fā)生變化,通過導(dǎo)線,數(shù)據(jù)采集器獲得數(shù)據(jù),從而得到(x,y)值。第二步亞光涂層附著在柔性傳感器表層。在柔性壓力傳感器表層涂有ー層亞光涂料層。這種設(shè)計(jì)能降低光的全反射,増加漫反射,減少小角度下的反光,使白板看起來更柔和、溫馨。涂層還能有效保護(hù)白板表面,減少粉塵的堆積,減少劃傷,保護(hù)柔性白板面的邊緣不易卷起。亞光涂層并不影響壓カ傳感器的正常工作。第三步多點(diǎn)壓カ數(shù)據(jù)采集與處理。橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓カ感應(yīng)點(diǎn)陣列,每個交叉點(diǎn)都是ー個數(shù)據(jù)采集點(diǎn),可以同時采集壓力信息,每個點(diǎn)的壓カ信息通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器,通過數(shù)據(jù)處理,分析出其位置信息與壓カ信息,然后傳送給計(jì)算機(jī),從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓カ采集與處理。后期根據(jù)需求,可以通過傅里葉算法對采集的多點(diǎn)信息進(jìn)行過濾,根據(jù)規(guī)則集過濾信息,可以實(shí)現(xiàn)有針對性的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。第四步多點(diǎn)柔性白板技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)。本發(fā)明中的電子白板的分辨率達(dá)4096X4096,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。本發(fā)明支持多點(diǎn)觸控,最高能支持2000個點(diǎn)同時觸控。本發(fā)明柔韌性高,可以根據(jù)需要彎出任意弧度,可以卷曲收納,可以折疊。彎曲、卷曲、折疊并不對柔性白板產(chǎn)生傷害,也不降低產(chǎn)品的性能。本發(fā)明支持主流交互式電子白板尺寸應(yīng)用,包括(單位mm) =1210x905,1590x1190,1930x1090,2090x1180,1200x920,2670x1500 等。
本發(fā)明支持超大幅面,可以支持大面積印刷,制作超大幅面的柔性電子白板,不過這樣做會使解析度有所降低。本發(fā)明還可以通過拼接,制作出超大幅面的柔性電子白板,但是這里的拼接エ藝要求很高,需要專門的拼接技術(shù)來完成此エ序。該技術(shù)目前支持2到16塊柔性電子白板的拼接。
權(quán)利要求
1.一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,其特征在于這種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板是由柔性傳感器(I)、數(shù)據(jù)采集器(2)、數(shù)據(jù)處理器(3)、通信模塊(4)、動力模塊(5)和外設(shè)智能終端(6)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,其特征在于柔性傳感器(I)能卷曲和折疊,它負(fù)責(zé)捕捉壓力信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,其特征在于數(shù)據(jù)采集器(2)負(fù)責(zé)定位信號的收集、分析和管理工作,然后實(shí)現(xiàn)互動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,其特征在于當(dāng)電子白板需要與外設(shè)智能終端(6)連接時,則通過通信模塊(4)采用藍(lán)牙模組或者無線模組實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,其特征在于動力模塊(5)為柔性傳感器(I)、數(shù)據(jù)采集器(2)、通信模塊(4)提供電力。
6.一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,其特征在于,包括以下步驟 第一步柔性壓力傳感器壓力信息與位置信息關(guān)聯(lián); 第二步亞光涂層附著在柔性傳感器表層; 第三步多點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)采集與處理; 第四步多點(diǎn)柔性白板技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,其特征在于在第一步中,壓力傳感器(I)由2片很薄的聚酯薄膜組成,一片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體,另一片內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,其特征在于在第二步中,在柔性壓力傳感器(I)表層涂有一層亞光涂料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,其特征在于在第三步中,橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點(diǎn)就形成了壓力感應(yīng)點(diǎn)陣列,每個交叉點(diǎn)都是一個數(shù)據(jù)采集點(diǎn),可以同時采集壓力信息,每個點(diǎn)的壓力信息通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器(2),通過數(shù)據(jù)處理,分析出其位置信息與壓力信息,然后傳送給計(jì)算機(jī),從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓力采集與處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板的設(shè)計(jì)方法,其特征在于在第四步中,電子白板的分辨率達(dá)4096X4096,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,支持多點(diǎn)觸控,最高能支持2000個點(diǎn)同時觸控,柔韌性高,可以根據(jù)需要彎出任意弧度,可以卷曲收納,可以折疊,支持超大幅面,可以支持大面積印刷,制作超大幅面的柔性電子白板,支持2到16塊柔性電子白板的拼接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于柔性陣列式壓力傳感技術(shù)的智能交互白板,這種智能交互白板是由柔性傳感器1、數(shù)據(jù)采集器2、數(shù)據(jù)處理器3、通信模塊4、動力模塊5和外設(shè)智能終端6組成。其中,柔性傳感器1能實(shí)現(xiàn)目前市場上常見的壓感式電子白板的所有功能的同時還具有輕量化、能卷曲和折疊,它負(fù)責(zé)捕捉壓力信息等優(yōu)點(diǎn);數(shù)據(jù)采集器2負(fù)責(zé)定位信號的收集、分析和管理工作,然后實(shí)現(xiàn)互動;當(dāng)電子白板需要與計(jì)算機(jī)等外設(shè)智能終端6連接時,則通過通信模塊4采用藍(lán)牙模組或者無線模組實(shí)現(xiàn);動力模塊5為柔性傳感器1、數(shù)據(jù)采集器2、通信模塊4提供電力。
文檔編號G06F3/041GK102662517SQ20121009464
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者蘇菲 申請人:蘇州中科啟慧軟件技術(shù)有限公司