用于检测触摸表面上的控制路径的角度变化的方法和相应控制模块

1.一种用于确定触摸表面上的控制轨迹的基本角度的方法，其特征在于：
在预定持续时间(dT)期间，沿两个垂直轴线(X，Y)测量两个基本位移值(|dX|，|dY|)；
所述基本位移值(|dX|，|dY|)与参考数据表的基本位移的单位值(Xu，Yu)的区间进行比较；
代表角度的参考数据被分配给控制轨迹的基本角度(dθ)。
2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，代表角度的参考数据是整数或字符。
3.如前述权利要求中任一项所述的确定方法，其特征在于，首先确定中间基本角度(dθ’)，此后基于该中间基本角度，根据每个基本位移的取向的指向，确定控制轨迹关于轴线(X，Y)的基本角度(dθ)。
4.如权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，当两个基本位移值(|dX|，|dY|)的和小于预定阈值时，所述参考数据代表零角度。
5.如权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，如果沿一轴线(X，Y)的基本位移值(|dX|，|dY|)大于参考数据表中的沿该轴线的最大基本位移的单位值(|Xu|，|Yu|)，则所述基本位移值(|dX|，|dY|)除以一整数。
6.一种用于检测触摸表面上的控制轨迹的角度变化的方法，其特征在于：
如权利要求1至5任一项所述的用于确定控制轨迹的基本角度的方法被执行，且在基本步骤期间被分配的基本角度(dθ)被储存；
重复基本步骤且分配的基本角度(dθ)被接连汇集，以确定控制轨迹的角度变化。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，控制轨迹与参考控制轨迹库进行比较，以保留具有与预定形状准则明显对应的形状的控制轨迹。
8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，基于至少两个相继的基本角度(dθ)的差，确定控制轨迹的形状。
9.如权利要求6或8所述的检测方法，其特征在于，基于至少两个相继的基本角度(dθ)的差，确定控制轨迹的旋转方向。
10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，旋转方向和基本角度(dθ)与附加参考数据表进行比较，以给控制轨迹分配具有环形形状的触摸表面上的位置。
11.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，当控制轨迹大于360°时，转数表被增量。
12.一种包括触摸表面(1)的控制模块，其特征在于，其包括处理单元，该处理单元用于执行如权利要求6至11中任一项所述的用于检测控制轨迹的角度变化的方法。
13.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，其包括连接到处理单元的显示屏，该显示屏能显示控制轨迹。
14.如权利要求12或13所述的控制模块，其特征在于，该控制模块能控制机动车的至少一组电气或电子构件的功能，所述构件例如为空调系统、音响系统、导航系统、电话系统、电动摇窗控制器、用于调节外后视镜的控制器、用于调节天窗位置的控制器、用于车内灯光的控制器、用于调节机动车座椅的控制器。

用于检测触摸表面上的控制路径的角度变化的方法和相应\n控制模块\n技术领域\n[0001] 本发明涉及用于确定触摸表面上的控制轨迹的基本角度的方法以及用于检测触摸表面上的角度变化的方法。\n[0002] 本发明还涉及相应的触摸表面控制模块，该模块特别使用压敏电阻器(还已知为FSR电阻器，其是指“力感应电阻器(Force Sensing Resistor)”)。\n[0003] 本发明更特别地用于机动车电气或电子构件的控制，例如多媒体屏或空调系统的控制。\n背景技术\n[0004] 最近已经提出，触摸表面被用于这些控制器，使得可以检测使用者手指的简单按压以触发特定类型的动作或控制，该动作或控制作为被检测的按压的位置和/或该按压在该表面上的后续位移的函数。\n[0005] 这些触摸表面日益使用压敏电阻器技术，其优于其它等同技术，例如电容性或光学技术，这是由于其实施的容易性和其鲁棒性(robustness)。\n[0006] 这些传感器例如已知为“数字化板(digitizer pad)”，下述文献作为现有技术被引用：US 4,810,992、US 5,008,497、FR 2683649或EP 0541102。\n[0007] 这些传感器包括半导体层，其夹置在例如导电层和电阻层之间。通过在FSR层上施加压力，其欧姆电阻降低，由此使得可以通过施加适当的电压来测量施加的压力和/或压力被施加处的位置。\n[0008] 通过传感器发送的坐标此后被用于控制与使用者手指触摸的区域相关联的特定电功能。\n[0009] 在某些情况下，其中希望检测使用者手指的特定轨迹，例如圆形控制轨迹，则特别提供了形状引导手指的触摸表面。例如，环形触摸表面传感器或形状为圆弧带形式的或直线带形式的传感器是已知的。\n[0010] 而且，当触摸表面具有任意形状时，包括执行算法以便计算控制手指的轨迹的角度变化的处理单元的其它控制模块是已知的。\n[0011] 这些计算特别是基于与控制手指行进的位移有关的信息且通过使用例如“反正切”函数的三角函数而被执行。\n[0012] 但是，这些功能需要相当的储存容量且造成强计算时间，这通常与关于汽车工业的约束相矛盾。\n[0013] 实际上，成本和体积规格要求使用低容量的小型微控制器，其可被例如整合到车辆的前控制台以控制车辆的电子或电气构件。\n发明内容\n[0014] 本发明的目的由此是提出一种检测方法和触摸表面控制模块，使得可以确定控制轨迹的角度变化，该方法和模块适用于小容量且低成本的微处理器。\n[0015] 为此，本发明的主题是一种用于确定触摸表面上的控制轨迹的基本角度的方法，其特征在于：\n[0016] -在预定持续时间期间，沿两个垂直轴线测量两个基本位移值；\n[0017] -所述值与参考数据表的基本位移的单位值的区间进行比较；\n[0018] -代表角度的参考数据被分配给控制轨迹的基本角度。\n[0019] 根据用于确定触摸表面上的控制轨迹的基本角度的方法的其它特征，[0020] -代表角度的参考数据是整数或字符，\n[0021] -首先确定中间基本角度，此后基于该中间基本角度，根据每个基本位移的取向的指向，确定控制轨迹关于轴线的基本角度，\n[0022] -当两个基本位移值的和小于预定阈值时，所述参考数据代表零角度，[0023] -如果沿一轴线的基本位移值大于参考数据表中的沿该轴线的最大基本位移的单位值，则所述位移值除以一整数。\n[0024] 本发明的主题还是一种用于检测触摸表面上的控制轨迹的角度变化的方法，其特征在于：\n[0025] -用于确定控制轨迹的基本角度的例如如前所述的方法被执行，且在基本步骤期间被分配的基本角度被储存，\n[0026] -重复基本步骤且分配的基本角度被接连地汇集，以确定控制轨迹的角度变化。\n[0027] 根据用于检测触摸表面上的控制轨迹的角度变化的方法的其它特征，[0028] -控制轨迹与参考控制轨迹库进行比较，以保留具有与预定形状准则明显对应的形状的控制轨迹，\n[0029] -基于至少两个相继的基本角度的差，确定控制轨迹的形状，\n[0030] -基于至少两个相继的基本角度的差，确定控制轨迹的旋转方向，[0031] -旋转方向和基本角度与附加参考数据表进行比较，以给控制轨迹分配具有环形形状的触摸表面上的位置，\n[0032] -当控制轨迹大于360°时，转数表被增量。\n[0033] 本发明的主题还是一种包括触摸表面的控制模块，其特征在于，其包括处理单元，该处理单元用于执行例如如前所述的用于检测控制轨迹的角度变化的方法。\n[0034] 根据控制模块的其它特征，\n[0035] -该控制模块包括连接到处理单元的显示屏，该显示屏能显示控制轨迹，[0036] -该控制模块能控制机动车的至少一组电气或电子构件的功能，所述构件例如为空调系统、音响系统、导航系统、电话系统、电动摇窗控制器、用于调节外后视镜的控制器、用于调节天窗位置的控制器、用于车内灯光的控制器、用于调节机动车座椅的控制器。\n附图说明\n[0037] 通过阅读本发明的说明和附图，其它优点和特征将变得明显，在附图中：\n[0038] 图1是触摸表面的示意图，各种形状的控制轨迹已示出在该触摸表面上；\n[0039] 图2示出了参考数据表；\n[0040] 图3示出了示例性中间基本角度；\n[0041] 图4是流程图，示出了用于确定基本角度的示例性方法的各个步骤；和[0042] 图5是流程图，示出了用于检测控制轨迹的角度变化的示例性方法的各个步骤。\n[0043] 在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。为了清楚，用于确定基本角度的方法的步骤从100开始编号，且用于检测控制轨迹的角度变化的方法的步骤从200开始编号。\n具体实施方式\n[0044] 图1示出了触摸表面1，其特别要整合到电控制模块中，以便例如控制机动车的至少一组电气或电子构件的功能，所述构件例如是空调系统、音响系统、导航系统、电话系统、电动摇窗(window winder)控制器、用于调节外后视镜的控制器、用于调节天窗位置的控制器、用于内部灯光的控制器或用于调节机动车座椅的控制器。\n[0045] 触摸表面1使用例如压敏电阻器(还已知为FSR电阻器，其是指“力感应电阻器”)的传感器且能为控制模块处理单元提供信号，该信号对应于使用者手指施加到触摸表面1的按压的区域。\n[0046] 例如通过改变触摸表面1的压敏电阻传感器的欧姆电阻，按压区域对应于控制手指施加的压力。\n[0047] 通过施加适当的电压，处理单元测量与所施加的压力和/或压力在触摸表面1上施加处的位置对应的信号。\n[0048] 控制模块的处理单元(诸如微控制器，其例如是8位(8-bit)类型的)包括程序储存器，用于执行能够实施用于检测控制轨迹的角度变化的方法的软件。\n[0049] 图1中示出了四个控制轨迹的例子，其中，第一个具有直线形状a，第二个具有椭圆形状b，第三个具有螺旋形状c，第四个具有任意形状d。\n[0050] 控制模块可包括连接到处理单元的显示屏，该显示屏能显示例如图1中所示的控制轨迹。\n[0051] 用于确定触摸表面1上控制轨迹的基本角度的方法包括第一步骤，其中，在预定持续时间dT期间，沿两个垂直轴线X、Y测量两个基本位移值|dX|、|dY|。\n[0052] 预定持续时间dT优选地为处理单元的时钟周期，例如为10毫秒的量级。\n[0053] 基本位移的值|dX|和|dY|表示，在预定持续时间dT期间，触摸表面1上的控制轨迹的基本位移沿两个垂直轴线X和Y的投影。图1示出了位移AB以及沿轴线X和Y的投影|dX|、|dY|的例子。\n[0054] 接下来，所述值|dX|、|dY|与参考数据表(图2)的基本位移的单位值Yu和Yu的区间(span)进行比较。在图2的例子中，单位值Xu、Yu的这些区间通过用于两个垂直轴线X和Y的每个的从0至6的整数示意性地示出。\n[0055] 作为实例，基本位移的单位值Xu和/或Yu的区间是2mm的量级，这对于检测触摸表面上的手指的运动是足够的。\n[0056] 对于基本位移的单位值Xu、Yu的每对区间，该表提供了相应的参考数据，代表角度。\n[0057] 该比较的结果此后使得可以将代表角度的参考数据分配给控制轨迹的基本角度dθ。\n[0058] 因此，该方法使用预先输入的参考数据的表来部分地仿真三角函数，使得可以快速地且不需计算地获得关于控制轨迹的基本角度dθ的信息提示(information cue)。\n[0059] 优选地，参考数据是整数或字符，由此使得可以不使用消耗大量储存容量的十进制数。在图2的表中，正或负整数(-1，0，1，2，3，4，5，6)已经被分配作为代表角度的参考数据。\n[0060] 有利地，确定方法包括附加步骤，其中，首先确定中间基本角度dθ’(图3)，基于该中间基本角度，根据每个基本位移dX、dY的取向的指向，随后确定控制轨迹关于轴线X的基本角度dθ。\n[0061] 优选地，首先在四分之一圆Q1上确定中间基本角度dθ’，然后确定轨迹的基本角度dθ是否从0至90°在第一个四分之一圆Q1上实现、从90°至180°在第二个四分之一圆Q2上实现、从180°至270°在第三个四分之一圆Q3上实现或从270°至360°在第四个四分之一圆Q4上实现。\n[0062] 因此，如果两个基本位移dX和dY沿与两个轴线X和Y相同的指向取向，则基本角度dθ位于第一个四分之一圆Q1内，即在0和90°之间。基本角度dθ由此等于中间基本角度dθ’。\n[0063] 另一方面，如果沿第一轴线X的基本位移dX沿与该轴线X相同的指向取向，但是沿第二轴线Y的基本位移dY沿与该轴线Y相反的指向取向，则基本角度dθ位于第四个四分之一圆Q4中，或表明位于0°和-90°之间或270°至360°之间。基本角度dθ由此等于中间基本角度dθ’的负值。\n[0064] 此外，如果基本位移dX沿与轴线X相反的指向取向，但是基本位移dY沿与后者相同的指向取向，则基本角度dθ位于第二个四分之一圆Q2中，或表明在90°和180°之间。\n基本角度dθ由此等于180°和中间基本角度dθ’之间的差。\n[0065] 最后，如果基本位移dX和dY沿与轴线X和Y相反的指向取向，则基本角度dθ位于第三个四分之一圆Q3中，也就是说在180°和270°之间。基本角度dθ由此等于180°与中间基本角度dθ’的和。\n[0066] 由于用于计算基本角度dθ的该角度划分(slicing)，参考数据表的大小被减小。\n实际上，其足以使得代表一部分圆Q1上的角度的这些值能确定整个圆上的角度。参考数据表的大小由此依赖于基本角度dθ的希望分解度(resolution)。\n[0067] 在图2所示的例子中，表由此包括代表0和90°之间的角度的数据。四分之一圆Q1被划分为扇区，代表该扇区的角度的数据已经被分配给该扇区。因此，第一个四分之一圆Q1被划分为8个扇区，该扇区对应于11.25°的角度分解度(见图3)。\n[0068] 有利地，当两个基本位移值|dX|、|dY|的和小于预定阈值时，参考数据代表零角度。\n[0069] 在图2的表中，负数-1表示零角度。在该例子中，实际上认为，对于两个基本位移值|dX|、|dY|的和小于或等于2mm的位移，基本轨迹角度dθ为零。\n[0070] 优选地，如果位移值(value of displacement)|dX|、|dY|大于参考数据表中沿轴线X、Y的最大基本位移的单位值|Xu|、|Yu|，沿该轴线X、Y的基本位移值|dX|、|dY|被除以一整数，优选地除以二。\n[0071] 因此，参考数据表的大小被限制，而且可以避开(circumvent)异常位移值。\n[0072] 为了确定控制轨迹的角度变化，角度变化检测方法包括基本步骤，在该步骤的过程中，例如如前所述的用于确定控制轨迹的基本角度的方法被执行且分配的基本角度dθ被储存。\n[0073] 接下来，基本步骤被重复，且分配的基本角度dθ被接连汇集(assemble)，以确定控制轨迹的角度变化。\n[0074] 然后可以识别控制轨迹的形状。\n[0075] 例如，控制轨迹与参考控制轨迹库(library)进行比较，以保留具有与预定形状准则显著对应的形状的控制轨迹。\n[0076] 替换地，基于关于轴线X、Y的至少两个相继的基本角度dθ的差，控制轨迹的形状被确定。\n[0077] 在控制轨迹已被确定为基本上圆形的情况中，基于关于轴线X、Y的至少两个相继的基本角度dθ的差，还可以确定轨迹的旋转方向。\n[0078] 以有利的方式，旋转方向和基本角度与附加参考数据表进行比较，以给控制轨迹分配具有环形形状的触摸表面上的位置。\n[0079] 因此，使用者手指行进的基本为圆形的运动的中心的位置的信息被获得(circumvent)，后者还能改变(例如如果控制轨迹具有椭圆形状)。\n[0080] 对于控 制轨 迹的大 于360° 的每个 角度变 化，还 可以使 转数 表(revolutioncounter)增量。\n[0081] 图4示出了用于确定基本角度的示例性方法的各个步骤。\n[0082] 因此，当执行该方法时，在初始阶段100期间，从测量触摸表面1上的第一次按压A的坐标X0和Y0开始。\n[0083] 在预定持续时间dT之后，测量触摸表面1上的第二次按压B的新坐标X1和Y1，然后确定两个基本位移值|dX|和|dY|(步骤101)。\n[0084] 此后，在步骤102中，执行检查以确认两个基本位移|dX|、|dY|的和是否大于预定阈值。\n[0085] 如果两个基本位移|dX|、|dY|的和小于或等于预定阈值，则代表零角度的参考数据被分配给基本角度dθ(步骤103)，且用于确定控制轨迹的基本角度的方法结束(步骤\n104)。\n[0086] 相反，如果两个基本位移|dX|、|dY|的和大于预定阈值，则认为可以以足够精度确定基本角度dθ。\n[0087] 在后一种情况中，然后确定两个基本位移值|dX|、|dY|中的一个(或二者)是否大于参考数据表的基本位移的最大单位值|Xu|、|Yu|(菱形框105)。\n[0088] 如果是这种情况，则基本位移值|dX|、|dY|除以例如二(步骤106)，直至基本位移值|dX|、|dY|被确定小于表的最大单位值Xu、Yu。\n[0089] 此后，在步骤107中，当基本位移值|dX|、|dY|与基本单位位移值|Xu|、|Yu|相适时，这些值与表的基本位移的单位值Xu、Yu的区间进行比较，且代表角度的参考数据被分配给控制轨迹的中间基本角度dθ’。\n[0090] 此后，根据每个基本位移dX、dY取向的指向，确定关于轴线X、Y的控制轨迹的基本角度dθ。\n[0091] 为此，确定沿第一轴线X的基本位移dX是否沿与该轴线X相反的指向(菱形框\n109)。\n[0092] 如果是这样，则确定沿第二轴线Y的基本位移dY是否沿与轴线Y相反的指向(菱形框108)。\n[0093] 如果是这种情况，则在步骤110期间，基本角度dθ等于180°加中间基本角度dθ’。\n[0094] 如果基本位移dY沿与轴线Y相同的指向，则在步骤111期间，基本角度dθ等于\n180°减中间基本角度dθ’。\n[0095] 另一方面，如果沿第一轴线X的基本位移dX沿与轴线X相同的指向，且如果沿第二轴线Y的基本位移dY沿与轴线Y相反的指向，则中间角度dθ’的符号在步骤113期间被变为反向。\n[0096] 最后，如果基本位移dX、dY沿与两个轴线X和Y相同的指向，则行进至下面的步骤\n114同时将dθ’分配给dθ。\n[0097] 接下来，储存所确定的基本角度dθ，第二按压B的坐标Y1、X1的值被指派给第一按压的坐标X0、Y0，且该方法在步骤104处终止。\n[0098] 有利地，该基本步骤被重复且分配的基本角度dθ被接连汇集，以确定控制轨迹的角度变化。\n[0099] 图5示出了用于检测角度变化的方法的特定实施例的各个步骤，对于该实施例，已经确定控制轨迹具有基本为圆形的形状，或者对于该实施例，触摸表面具有基本为圆形的形状，例如环形。\n[0100] 该方法包括第一初始阶段200，在该阶段期间，先前的基本角度值dθ被初始化。\n[0101] 接着，在步骤201期间，确定是否在触摸表面上执行位移。如果没有观查到位移，先前的基本角度值dθ被在步骤202期间重新初始化且该方法在步骤203处终止。\n[0102] 否则，在基本步骤204期间，执行用于确定控制轨迹的基本角度dθ的方法且储存分配的基本角度dθ。\n[0103] 如果基本角度dθ是零，则该方法在步骤205被终止。\n[0104] 否则，在先前的基本角度dθ为零的情况中(步骤206)，在步骤207中，基本角度dθ被分配给该先前基本角度dθ且该方法被终止(步骤205)。\n[0105] 否则，计算两个相继的基本角度dθ之间的差且确定该差是否等于180°(步骤\n207)。如果是这种情况，则已经确定控制轨迹已经进行了完整的半圈(步骤208)，则进行到步骤209。\n[0106] 否则，确定两个相继的基本角度dθ之间的差的符号。如果该符号为正，则基本角度dθ大于先前的基本角度dθ且控制轨迹在三角学意义(trigonometric sense)中先验(a priori)旋转。\n[0107] 随后执行检查(步骤211)以验证在先前步骤期间是否三角学旋转也被确定。如果是这种情况，则三角学旋转方向被证实(步骤212)。\n[0108] 如果在方法的先前步骤中不是这种情况，则旋转方向是不确定的(步骤213)，则行进至下面的步骤209。\n[0109] 另一方面，如果符号为负，则基本角度dθ小于先前的基本角度dθ且控制轨迹先验顺时针旋转(步骤214)。\n[0110] 由此执行检查(步骤215)以验证在先前的步骤期间是否也是顺时针旋转。如果还是这种情况，则旋转的顺时针方向被证实(步骤216)。\n[0111] 如果在先前步骤中不是这种情况，则旋转方向是不确定的(步骤213)，则前进至下一步骤209。\n[0112] 在触摸表面具有环形形状的情况中且如果旋转方向在步骤209中是不确定的，则旋转方向和基本角度dθ与附加参考数据表进行比较，以给控制轨迹分配触摸表面上的位置(步骤210)。\n[0113] 接着，在步骤207中，刚被确定的下一基本角度值dθ被分配给先前的基本角度值dθ，以重新初始化先前的基本角度dθ的值且由此能重复该方法。\n[0114] 应理解，这种检测方法使得控制手指在触摸表面上的位置能被快速且更低成本地确定。