JPS5872277A - Processing method for component force in touch type coordinate input device - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】本発明は、主として計算機応用分野における座標入力装
置として使用される力検知聾タッチ式座標入力装置（以
下タッチパネルと略称する）の力検出器より出された分
力信号の処理方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting component force signals output from a force detector of a force-sensing deaf-touch coordinate input device (hereinafter abbreviated as a touch panel), which is mainly used as a coordinate input device in the computer application field. This relates to a processing method.

従来、座標入力装置としては、電磁力、静電気あるいは
ライトペンなどを用いるものがあるが、これらは特殊な
ペンを必要とし、利用上の不便があった。この不便を改
善するものとして、指などにによるタッチで簡単に座標
の入力を可能にしたものがいくつか提案されている。そ
れらのうち力検出方式によるタッチペネルについては、
特公昭４９−３４２４７号公報により、その原理及び基
本構成が公知となっている。Conventional coordinate input devices include those that use electromagnetic force, static electricity, light pens, etc., but these require special pens and are inconvenient to use. To improve this inconvenience, several methods have been proposed that allow coordinates to be easily input by touching with a finger or the like. Among them, regarding touch panels using force detection method,
Its principle and basic configuration are known from Japanese Patent Publication No. 49-34247.

第１図に上記公知例の基本構成を示す。その原理は、３
個の力検出器１．２．３の出力をカ及びモーメントの釣
合条件を利用し九針算式を用いて処理し、面板４に作用
する力の位置５の座標を求めるというものである。しか
し、この方式では力検出器１，２．３と面板４の結合部
は滑節とする必要があり、構造的に複雑となる。また、
力検出器１，２．３には正負に変化する力を受けるため
、検出機構に工夫を要する。FIG. 1 shows the basic configuration of the above-mentioned known example. The principle is 3
The outputs of the force detectors 1.2.3 are processed using a nine-point calculation formula using force and moment balance conditions, and the coordinates of the position 5 of the force acting on the face plate 4 are determined. However, in this method, the joint between the force detectors 1, 2.3 and the face plate 4 needs to be a sliding joint, which results in a complicated structure. Also,
Since the force detectors 1, 2.3 receive forces that change between positive and negative, the detection mechanism needs to be devised.

第２図に力検出力の公知例（実開昭５５−１００１３６
号）を示す。これでは、面板４に凹み６を支持具７に突
起８を設けて滑節を実現している。力は支持具７と支持
枠９をつなぐ板バネ１０の表面に貼付した歪ゲージ１１
によって検知している６本例では凹みと突起の摩擦特性
の非線形性に起因する誤差発生の可能性があり、凹み部
へのゴミの侵入によるトラブル、突起部の摩耗による精
度低下が予想され、また、凹みと突起の間のガタの影響
によって、力の正負切替わり時における線形性の確保が
困難となる。Figure 2 shows a known example of force detection ability (Utility Model Application No. 55-100136
No.). In this case, a recess 6 is provided in the face plate 4 and a protrusion 8 is provided in the support 7 to realize a sliding joint. The force is measured by a strain gauge 11 attached to the surface of a leaf spring 10 that connects the support 7 and the support frame 9.
In this example, there is a possibility that an error may occur due to the non-linearity of the friction characteristics between the recess and the protrusion, and troubles due to dirt entering the recess and a decrease in accuracy due to wear of the protrusion are expected. Furthermore, due to the influence of backlash between the recess and the protrusion, it becomes difficult to ensure linearity when the force is switched between positive and negative.

本発明の目的は、滑節に起因する各種の難点を排除する
ために、面板支持部に滑節を必要としない面板支持構造
を実現し、滑節を排除したことにより非線形性をもつに
至った分力信号の処理方法を提供する。The purpose of the present invention is to realize a face plate support structure that does not require a slide in the face plate support part, in order to eliminate various difficulties caused by the slide, and which has nonlinearity due to the elimination of the slide. The present invention provides a method for processing component force signals.

以下、本発明の一実施例を第３図により説明する。第３
図において、面板１２は４個の板バネ１３を介して支持
枠１４と結合されているが、板バネ１３の両端は面板１
２及び支持枠１４に剛に結合されている。板バネ１３の
表面には歪ゲージ１５が貼付されており、板バネの曲げ
変形に応じた歪信号を出す。１６は力の位置を示す。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Third
In the figure, the face plate 12 is connected to the support frame 14 via four leaf springs 13, and both ends of the leaf springs 13 are attached to the face plate 1.
2 and the support frame 14. A strain gauge 15 is attached to the surface of the leaf spring 13, and outputs a strain signal corresponding to the bending deformation of the leaf spring. 16 indicates the position of force.

いま、面板１２上に適当な直角座標系をとり、その一点
Ｐ（ｘ、ｙ）に力を加えたとき、４個の歪ゲージ１５か
らそれぞれε１、ε２、ε３、ε４なる歪信号が発生す
るものとすゐ。一般に、力印加点の座標値ｘ及びｙと歪
信号ε１、ε２、ε３。ε４の間には線形関係が成り立
たない。そこで、未定係数ａ０、ａ１、ａ２・・・、ｂ
０。Now, when a suitable orthogonal coordinate system is set on the face plate 12 and a force is applied to one point P (x, y), strain signals ε1, ε2, ε3, and ε4 are generated from the four strain gauges 15, respectively. Monotosu. Generally, the coordinate values x and y of the force application point and the strain signals ε1, ε2, ε3. A linear relationship does not hold between ε4. Therefore, undetermined coefficients a0, a1, a2..., b
0.

ｂ１、ｂ２・・・を導入して、両者の関係をたとえば次
のように書き表わすことにする・ｘ＝ａ０＋（ａ１ε１＋ａ２ε２＋ａ３ε３＋ａ４ε４
）＋（ａ５ε１２＋ａ６ε１ε２＋ａ７ε１ε３＋ａ８
ε１ε４＋ａ９ε２２＋ａ１０ε２ε３ａ１１ε２ε３
＋ａ１２ε３２＋ａ１３ε３ε４＋ａ１４ε４２）＋（
ａ１５ε１３＋……）＋……（１）ｙ＝ｂ０＋（ｂ１ε１＋ｂ２ε２＋ｂ３ε３＋ｂ４ε４
）＋（ｂ５ε１２＋ｂ６ε１ε２＋ｂ７ε１ε３＋ｂ８
ε１ε４＋ｂ１４ε４２）＋（ｂ１５ε１３＋……＋）
……（２）ここに、εｉ＝ε１／（ε１＋ε２＋ε３＋ε４）（ｉ＝１、２
，３、４）であるεｉはそれぞれ印加力の大きさに比例
するからε１を用いる代りにε１を用いれば、印加力の
大きさの影響を無くすことができる。Let's introduce b1, b2... and express the relationship between them as follows, for example: x=a0+(a1ε1+a2ε2+a3ε3+a4ε4
)+(a5ε12+a6ε1ε2+a7ε1ε3+a8
ε1ε4+a9ε22+a10ε2ε3a11ε2ε3
+a12ε32+a13ε3ε4+a14ε42)+(
a15ε13+...)+...(1) y=b0+(b1ε1+b2ε2+b3ε3+b4ε4
)+(b5ε12+b6ε1ε2+b7ε1ε3+b8
ε1ε4+b14ε42)+(b15ε13+...+)
...(2) Here, εi=ε1/(ε1+ε2+ε3+ε4) (i=1, 2
, 3, and 4) are each proportional to the magnitude of the applied force, so if ε1 is used instead of ε1, the influence of the magnitude of the applied force can be eliminated.

いま（１）、（２）式の近似式としてεの二次の項まで
をとると、未定係数はａ０、ａ１、・・・ａ１４、ｂ０
、ｂ１、・・・ｂ１４の３０個となる。これらを定める
には次のようにする。まず、パネル上の適当な点（ｘ１
、ｙ１）に力を加える。この時の各歪ゲージの出力ε１
〜ε４からε１〜ε４を求め、ｘ１、ｙ１と共に（Ｉ）
、（２）式の近似式に代入すると、εｊ、ｂｊ（ｊ＝０
。１，２．・・・、１４）を未知数とする方程式ができ
る。以下、相異なる点（ｘＲ、ｙＲ）（Ｒ＝２、３、４
・・・１５）に力を加えて同様の操作を繰シ返せば、３
０個の方程式ができる。これらを連立−次方程式として
解けば、未定係数がすべて求まる。Now, if we take up to the quadratic term of ε as approximate expressions for equations (1) and (2), the undetermined coefficients are a0, a1, ... a14, b0
, b1, . . . b14. To determine these, proceed as follows. First, select an appropriate point on the panel (x1
, y1). At this time, the output ε1 of each strain gauge
Find ε1 to ε4 from ~ε4 and use (I) with x1 and y1
, substituting into the approximate expression of equation (2), εj, bj (j=0
. 1, 2. ..., 14) is an unknown quantity. Below, different points (xR, yR) (R=2, 3, 4
...If you apply force to 15) and repeat the same operation, 3
0 equations are created. If these are solved as simultaneous −order equations, all undetermined coefficients can be found.

タッチパネル装置搭載のマイクロ・コンピュータには、
（１）、（２）式の近似式と、上で求まった係数の値を
付与しておけば、力が印加されε１−ε４が出力された
ときの付加点の座標（ｘ，ｙ）の値を求めることができ
る。A microcomputer equipped with a touch panel device has
If we give the approximate expressions (1) and (2) and the values of the coefficients found above, we can calculate the coordinates (x, y) of the addition point when force is applied and ε1-ε4 is output. You can find the value.

なお、（１）、（２）式の関数形は多項式に限らず、種
種の形の関数が応用可能である。Note that the functional forms of equations (1) and (2) are not limited to polynomials, and functions of various forms can be applied.

以上詳述したように、本発明の分力信号処理方法を採用
することにより、タッチパネルの面板支持部から滑節を
排除することができ、滑節の存在に起因する種々の難点
、たとえば、滑節部の摩擦特性に起因する座標値の検出
誤差、滑節部へのゴミの侵入によるトラブル、滑節部の
摩耗による精度低下などが防止できる。As described in detail above, by employing the component force signal processing method of the present invention, it is possible to eliminate slips from the face plate support portion of a touch panel, and various difficulties caused by the presence of slips, such as slips, can be eliminated. It is possible to prevent detection errors in coordinate values due to the frictional characteristics of the joints, troubles caused by dirt entering the joints, and decreased accuracy due to wear of the joints.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はタッチパネルの基本構成を示す斜視図、第２図
はタッチパネルの力検出部の断面図、第３図は本発明の
方法を実施する装置の概略図である。１２・・・面板、１３・・・板バネ、１４・・・支持枠
、１５・・・歪ゲージ。FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of a touch panel, FIG. 2 is a cross-sectional view of a force detection section of the touch panel, and FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for implementing the method of the present invention. 12... Face plate, 13... Leaf spring, 14... Support frame, 15... Strain gauge.

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】[Claims]３点もしくはそれ以上の点で滑節を用いることなく支持
された面板と、各支持点に設置された力検出装置と、検
出した分力信号を処理することによって面板上の力印加
点の座標を求める機能をもつた演算回路を有するタッチ
式座標入力装置において、座標値と非線形関係にある分
力信号を関数仮定と未定係数法によって処理し、分力信
号から力印加点の座標を求めることを特徴とするタッチ
式座標入力装置の分力信号処理方法。A face plate supported without using slides at three or more points, a force detection device installed at each support point, and the coordinates of the force application point on the face plate by processing the detected force signal. In a touch-type coordinate input device that has an arithmetic circuit that has the function of calculating A component force signal processing method for a touch coordinate input device, characterized by: