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    • 1. 发明专利
    • 電子文件檔案之收發認證方法
    • 电子文档文档之收发认证方法
    • TW326118B
    • 1998-02-01
    • TW086105496
    • 1997-04-26
    • 財團法人工業技術研究院
    • 鄭勝文
    • H04L
    • 本發明係有關於一種收發認證方法,特別是有關於一種適用於電子文件檔案之防偽及存證之收發認證方法。本發明根據電子文件格式及其作業安全性之所需考量,提出一種可由收文端根據發文端所傳送之資料,經收文端自行以簡單之運算得出一個與電子文件本文相關之的運算值,再以此值做為電子簽章,由於此簽章係由收文端自行產生,故可做為一確切之交付證明,於日後有糾紛時將更具說服力證實收文端已確實收到此公文。
    • 本发明系有关于一种收发认证方法,特别是有关于一种适用于电子文档文档之防伪及存证之收发认证方法。本发明根据电子文档格式及其作业安全性之所需考量,提出一种可由收文端根据发文端所发送之数据,经收文端自行以简单之运算得出一个与电子文档本文相关之的运算值,再以此值做为电子签章,由于此签章系由收文端自行产生,故可做为一确切之交付证明,于日后有纠纷时将更具说服力证实收文端已确实收到此公文。
    • 2. 发明专利
    • 指示裝置 POINTING DEVICE
    • 指示设备 POINTING DEVICE
    • TWI319539B
    • 2010-01-11
    • TW095144109
    • 2006-11-29
    • 財團法人工業技術研究院
    • 黃仕璟鄭勝文劉順男蔡明杰
    • G06FG01P
    • G06F3/0346
    • 本發明提供一種指示裝置,其係包括有一平面感測單元、一慣性感測單元以及一控制單元。該平面感測單元,其係可以感測該指示裝置之平面運動狀態以產生一平面感測訊號。該慣性感測單元,其係可以感測該指示裝置於空間中之運動狀態,以產生一慣性感測訊號。該控制單元,其係與該平面感測單元以及該慣性感測單元相耦接以處理該平面感測訊號以及該慣性感測訊號。該平面感測單元可以提供判斷該指示裝置在平面或者空間的操作場合,使得使用者可以任意且自由的於空間或者是平面狀態下使用,而提升本發明之指示裝置使用的便利性以及應用的廣泛性。 A pointing device is disclosed in the present invention, which comprises a planar sensing unit, an inertial sensing unit and a controller unit. The planar sensing unit is capable of detecting a movement of the point device moving on a planar surface and generating a planar sensing signal accordingly. The inertial sensing unit is capable of detecting a movement of the point device while it is moving in a free space and thus generating an inertial sensing signal accordingly. The controller unit iscoupled to the planar sensing unit and the inertia sensing unit for enabling the same to receive and process the planar sensing signal and the inertial sensing signal. In a preferred aspect, the planar sensing unit is is capable of detecting and determining whether the pointing device is operating on a surface or in a free space for selectively enabling the pointing device to operate in a mode of two-dimensional detection or in a mode of three-dimensional detection such that users can apply the pointing device freely without being restricted by a surface or a space, and thus not only the usage convenience of the pointing device is enhanced, but also the applications thereof are broadened. 【創作特點】 本發明的主要目的是提供一指示裝置,其係利用平面感測元件與慣性感測器之結合,以達到感測平面運動以及空間運動狀態之目的。
      本發明的次要目的是提供一指示裝置,其係利用平面感測元件與慣性感測器之結合,以達到降低指示裝置成本之目的。
      本發明的另一目的是提供一指示裝置,其係於慣性感測單元結合陀螺儀感測器及設計不同數量之加速度感測器以進行組合,使其能應用在如遊戲、多媒體或其他數位設備上,達到增加應用場合之目的。
      為了達到上述之目的,本發明提供一種指示裝置,包括:一平面感測單元,其係可以感測該指示裝置之平面運動狀態以產生一平面感測訊號;一慣性感測單元,其係可以感測該指示裝置於空間中之運動狀態,以產生一慣性感測訊號;以及一控制單元,其係與該平面感測單元以及該慣性感測單元相耦接,該控制單元可接收該平面感測訊號以及該慣性感測訊號以進行處理。
      較佳的是,該控制單元更耦接有一介面單元,該介面單元係與該平面感測單元以及該慣性感測單元相耦接,以將該平面感測訊號與該慣性感測訊號轉換成一數位訊號。該控制單元,接收該數位訊號並進行運算處理以形成一位移訊號。此外,該控制單元更耦接有一輸出單元,該輸出單元可輸出該位移訊號傳遞至一電子裝置。其中,該電子裝置可選擇為遊戲機、電腦、多媒體裝置或其他數位之裝置。
      較佳的是,該平面感測單元係可為一滾球編碼器以及光學感測器其中之一。該平面感測訊號係可為一脈波感測訊號以及光學感測訊號其中之一。
      為的達到上述之目的,本發明更提供一種指示裝置,包括:一平面感測單元,其係可以感測該指示裝置之平面運動狀態以產生一平面感測訊號;一陀螺儀感測器,其係可感測該指示裝置之角速度大小,以產生一第一感測訊號;一加速度感測單元,其係可以感測該指示裝置之至少一軸加速度大小,以產生一第二感測訊號;以及一控制單元,其係與該平面感測單元、該陀螺儀感測器以及該加速度感測單元相耦接,該控制單元可接收該平面感測訊號以及該第一以及第二感測訊號以進行處理。
      較佳的是,其中該加速度感測單元更包括有一第一加速度感測器,以感測該指示裝置於空間中之繞第一軸轉動之傾斜程度訊號以及空間第二軸加速度大小。
      較佳的是,該加速度感測單元更包括有:一第一加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間中之繞第一軸轉動之傾斜程度訊號以及空間第二軸加速度大小;以及一第二加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間中之第一軸加速度大小以及空間繞第二軸轉動之傾斜程度訊號。該指示裝置更具有一切換開關,使該控制單元選擇接收處理該第一感測訊號以及該第二加速度感測器之傾斜程度訊號其中之一者。
      較佳的是,該加速度感測單元更包括有:一第一加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間中之繞第一軸轉動之傾斜程度訊號以及空間第二軸加速度大小;一第二加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間中之第一軸加速度大小以及空間繞第二軸轉動之傾斜程度訊號;以及一第三加速度感測器,其係可感測該指示裝置之翻轉狀態。
      較佳的是,該平面感測單元更可以產生一回位訊號給該控制單元選擇切換二維以及三維之運算。
      較佳的是,該控制單元更耦接有一介面單元,該介面單元係與該平面感測單元、陀螺儀感測器以及該加速度感測單元相耦接,以將該平面感測訊號與該第一以及第二感測訊號轉換成一數位訊號。該控制單元運算處理該數位訊號以形成一位移訊號。此外,該控制單元更耦接有一輸出單元,該輸出單元可輸出該位移訊號傳遞至一電子裝置。
      為了達到上述之目的,本發明更提供一種指示裝置,包括:一平面感測單元,其係可以感測該指示裝置之平面運動狀態以產生一平面感測訊號;一第一加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間繞第一軸轉動之傾斜程度訊號以及空間第二軸加速度大小以產生一第一感測訊號;一第二加速度感測器,其係可感測該指示裝置於空間中之第一軸加速度大小以及空間繞第二軸轉動之傾斜程度訊號以產生一第二感測訊號;一第三加速度感測器,其係可感測該指示裝置之翻轉狀態以產生一第三感測訊號;以及一控制單元,其係與該平面感測單元、該第一加速度感測器、該第二加速度感測器以及該第三加速度感測器相耦接,該控制單元可接收該平面感測訊號以及該第一、第二以及第三感測訊號以進行處理。
    • 本发明提供一种指示设备,其系包括有一平面传感单元、一惯性传感单元以及一控制单元。该平面传感单元,其系可以传感该指示设备之平面运动状态以产生一平面传感信号。该惯性传感单元,其系可以传感该指示设备于空间中之运动状态,以产生一惯性传感信号。该控制单元,其系与该平面传感单元以及该惯性传感单元相耦接以处理该平面传感信号以及该惯性传感信号。该平面传感单元可以提供判断该指示设备在平面或者空间的操作场合,使得用户可以任意且自由的于空间或者是平面状态下使用,而提升本发明之指示设备使用的便利性以及应用的广泛性。 A pointing device is disclosed in the present invention, which comprises a planar sensing unit, an inertial sensing unit and a controller unit. The planar sensing unit is capable of detecting a movement of the point device moving on a planar surface and generating a planar sensing signal accordingly. The inertial sensing unit is capable of detecting a movement of the point device while it is moving in a free space and thus generating an inertial sensing signal accordingly. The controller unit iscoupled to the planar sensing unit and the inertia sensing unit for enabling the same to receive and process the planar sensing signal and the inertial sensing signal. In a preferred aspect, the planar sensing unit is is capable of detecting and determining whether the pointing device is operating on a surface or in a free space for selectively enabling the pointing device to operate in a mode of two-dimensional detection or in a mode of three-dimensional detection such that users can apply the pointing device freely without being restricted by a surface or a space, and thus not only the usage convenience of the pointing device is enhanced, but also the applications thereof are broadened. 【创作特点】 本发明的主要目的是提供一指示设备,其系利用平面传感组件与惯性传感器之结合,以达到传感平面运动以及空间运动状态之目的。 本发明的次要目的是提供一指示设备,其系利用平面传感组件与惯性传感器之结合,以达到降低指示设备成本之目的。 本发明的另一目的是提供一指示设备,其系于惯性传感单元结合陀螺仪传感器及设计不同数量之加速度传感器以进行组合,使其能应用在如游戏、多媒体或其他数码设备上,达到增加应用场合之目的。 为了达到上述之目的,本发明提供一种指示设备,包括:一平面传感单元,其系可以传感该指示设备之平面运动状态以产生一平面传感信号;一惯性传感单元,其系可以传感该指示设备于空间中之运动状态,以产生一惯性传感信号;以及一控制单元,其系与该平面传感单元以及该惯性传感单元相耦接,该控制单元可接收该平面传感信号以及该惯性传感信号以进行处理。 较佳的是,该控制单元更耦接有一界面单元,该界面单元系与该平面传感单元以及该惯性传感单元相耦接,以将该平面传感信号与该惯性传感信号转换成一数码信号。该控制单元,接收该数码信号并进行运算处理以形成一位移信号。此外,该控制单元更耦接有一输出单元,该输出单元可输出该位移信号传递至一电子设备。其中,该电子设备可选择为游戏机、电脑、多媒体设备或其他数码之设备。 较佳的是,该平面传感单元系可为一滚球编码器以及光学传感器其中之一。该平面传感信号系可为一脉波传感信号以及光学传感信号其中之一。 为的达到上述之目的,本发明更提供一种指示设备,包括:一平面传感单元,其系可以传感该指示设备之平面运动状态以产生一平面传感信号;一陀螺仪传感器,其系可传感该指示设备之角速度大小,以产生一第一传感信号;一加速度传感单元,其系可以传感该指示设备之至少一轴加速度大小,以产生一第二传感信号;以及一控制单元,其系与该平面传感单元、该陀螺仪传感器以及该加速度传感单元相耦接,该控制单元可接收该平面传感信号以及该第一以及第二传感信号以进行处理。 较佳的是,其中该加速度传感单元更包括有一第一加速度传感器,以传感该指示设备于空间中之绕第一轴转动之倾斜程度信号以及空间第二轴加速度大小。 较佳的是,该加速度传感单元更包括有:一第一加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间中之绕第一轴转动之倾斜程度信号以及空间第二轴加速度大小;以及一第二加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间中之第一轴加速度大小以及空间绕第二轴转动之倾斜程度信号。该指示设备更具有一切换开关,使该控制单元选择接收处理该第一传感信号以及该第二加速度传感器之倾斜程度信号其中之一者。 较佳的是,该加速度传感单元更包括有:一第一加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间中之绕第一轴转动之倾斜程度信号以及空间第二轴加速度大小;一第二加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间中之第一轴加速度大小以及空间绕第二轴转动之倾斜程度信号;以及一第三加速度传感器,其系可传感该指示设备之翻转状态。 较佳的是,该平面传感单元更可以产生一回位信号给该控制单元选择切换二维以及三维之运算。 较佳的是,该控制单元更耦接有一界面单元,该界面单元系与该平面传感单元、陀螺仪传感器以及该加速度传感单元相耦接,以将该平面传感信号与该第一以及第二传感信号转换成一数码信号。该控制单元运算处理该数码信号以形成一位移信号。此外,该控制单元更耦接有一输出单元,该输出单元可输出该位移信号传递至一电子设备。 为了达到上述之目的,本发明更提供一种指示设备,包括:一平面传感单元,其系可以传感该指示设备之平面运动状态以产生一平面传感信号;一第一加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间绕第一轴转动之倾斜程度信号以及空间第二轴加速度大小以产生一第一传感信号;一第二加速度传感器,其系可传感该指示设备于空间中之第一轴加速度大小以及空间绕第二轴转动之倾斜程度信号以产生一第二传感信号;一第三加速度传感器,其系可传感该指示设备之翻转状态以产生一第三传感信号;以及一控制单元,其系与该平面传感单元、该第一加速度传感器、该第二加速度传感器以及该第三加速度传感器相耦接,该控制单元可接收该平面传感信号以及该第一、第二以及第三传感信号以进行处理。
    • 3. 发明专利
    • 慣性感測式座標輸入裝置及方法 INERTIAL SENSING INPUT APPARATUS AND METHOD
    • 惯性传感式座标输入设备及方法 INERTIAL SENSING INPUT APPARATUS AND METHOD
    • TWI317898B
    • 2009-12-01
    • TW095146514
    • 2006-12-12
    • 財團法人工業技術研究院
    • 鄭勝文劉順男蔡明杰
    • G06F
    • G01P15/18G06F3/0346
    • 一種慣性感測式座標輸入裝置及方法,該裝置包含一可偵測X、Y、Z三軸加速度之加速度計,及一以Z軸為軸心,用以偵測轉動量之陀螺儀;其座標輸入方法如下:首先,定義各感測元件靜置時之訊號為基礎訊號,然後,由Z軸加速度計偵測Z軸加速度是否改變;若Z軸加速度在一段連續取樣期間,例如連續10次,其與基礎訊號比較無甚改變,則進行平面操作模式,由X軸及Y軸加速度計以平面移動方式使用,偵測左右或前後位移之加速度變化,將X軸及Y軸加速度訊號做雙重積分得到位移’此位移經適當之尺度調整即為座標輸入值;若Z軸加速度改變量夠大,則進行空間操作模式;於平面操作模式時,該陀螺儀可偵測於平面上操作時裝置所產生之轉動量,用以對X軸及Y軸加速度訊號進行補償;藉此達到實現不受操作空間限制,可補償人手操作不自覺轉動之目的;另外,借由本發明提出之遞疊式平均、門檻值設定及停止偵測等方法,可以達到消除慣性感測元件電子雜訊干擾之目的。 An inertial sensing input apparatus is disclosed, which includes:an accelerometer module, capable of detecting accelerations with respect to a Cartesian coordinate system of X-, Y-, and Z-axes;and a gyroscope, used for detecting a rotation measured with respect to the Z-axis. By the aforesaid input apparatus, an input method can be provided which comprises steps of:(a) zeroing each and every sensing element of the input apparatus at rest for defining base signals with respect to each of such sensing elements;(b) using a Z-axis accelerometer selected among those sensing elements to detect and determine whether Z-axis accelerations of the input apparatus measured along the Z-axis of the Cartesian coordinate system are varying;(c) enabling the input apparatus to enter a surface (2D) operating mode while no acceleration varying is detected along the Z axis, whereas an X-axis accelerometer and a Y-axis accelerometer are activated accordingly to detect an X-axis acceleration and a Y-axis acceleration in respective and thus generate an X-axis acceleration signal and a Y-axis acceleration signal correspondingly, and the same time that a gyroscope is activated to detect a rotation of the input apparatus caused when the input apparatus is moving and thus generate an angular velocity signal correspondingly for compensating the X-axis acceleration signal and the Y-axis acceleration signal;(d) enabling the input apparatus to enter a space (3D) operating mode while acceleration varying is detected along the Z axis. Hence, not only the input apparatus is freed from the limitation of operation space and is capable of compensating the unconscious rotation caused by human operation as it is being held in a human hand, but also it is freed from the interferences caused by the electronic noises generated from the inertial sensing elements. 【創作特點】 有鑑於習知技術之缺失,本發明之主要目的在於提出一種慣性感測式座標輸入裝置及方法,其利用加速度計及一個陀螺儀之架構,實現不受操作空間限制,可於平坦表面上作平面操作,亦可於空間中作空間操作。本裝置於平面操作模式時,係以陀螺儀偵測裝置之轉動以補償人手操作不自覺之轉動及消除慣性感測元件電子雜訊之干擾,克服純加速度計座標輸入裝置之技術障礙,達成自然順手之操控感覺。
      為達到上述目的,本發明提出一種慣性感測式座標輸入裝置,其包含:一加速度計,係用以測量X、Y、Z三軸加速度;以及一陀螺儀,係以Z軸為軸心,用以偵測裝置之轉動量;由該陀螺儀經由積分角速度以計算轉動角度,並計算轉動瞬間之離心力及向心力,用以對X軸及Y軸加速度訊號進行補償,再以補償後之X軸及Y軸加速度訊號對應至顯示裝置之座標。
      較佳的是,該Z軸加速度計係用以感測上下方向位移時之加速度,以決定該裝置之操作模式。
      較佳的是,該平面操作模式係包含:X軸加速度計以平面移動方式使用,用以偵測左右位移時之加速度變化,並產生X軸加速度訊號,以及,Y軸加速度計係以平面移動方式使用,用以偵測前後位移時之加速度變化,並產生Y軸加速度訊號;較佳的是,該加速度計係為一模組化結構或三軸分離偵測式結構其中之一或其組合。
      為達到上述目的,本發明更提出一種慣性感測式座標輸入方法,其包含:(a)定義基礎訊號,其係偵測一X軸加速度計、一Y軸加速度計、一Z軸加速度計以及一陀螺儀於靜置狀態時之加速度及角速度,並將其分別定義為基礎訊號(BaseValue,BV);(b)偵測上下方向是否產生位移,由一Z軸加速度計偵測上下方向之Z軸加速度是否改變;(c)若Z軸加速度無甚改變,則進行平面操作模式;由一X軸加速度計以平面移動方式使用,用以偵測左右位移時之加速度變化,並產生X軸加速度訊號,以及,由一Y軸加速度計以平面移動方式使用,用以偵測前後位移時之加速度變化,並產生Y軸加速度訊號;(d)若Z軸加速度改變,則進行空間操作模式;由一陀螺儀偵測左右方向之傾斜,並產生角速度訊號,以及,由一Y軸加速度計偵測前後傾斜產生之加速度變化,並產生Y軸加速度訊號。
      較佳的是,該步驟(b)係將Z軸位移所產生之加速度訊號定義為動作訊號,根據該動作訊號與該Z軸加速度計之基礎訊號相互比對,即可得知上下方向之加速度是否改變。
      較佳的是,該步驟(c)進行平面操作模式時,其更包含下列步驟:(c1)補償X軸以及Y軸加速度訊號,由一陀螺儀偵測裝置於平面上操作時之轉動產生的角速度訊號,該角速度訊號係用以對X軸及Y軸加速度訊號進行補償。
      較佳的是,該步驟(c1)所述該陀螺儀對X軸加速度訊號以及Y軸加速度訊號進行補償,其更包含下列步驟:(c11)計算轉動角度,經由積分角速度以計算轉動角度;(c12)偵測轉動瞬間之離心力(切線方向作用力)及向心力。
      較佳的是,該離心力為該X軸加速度計所偵測,且與X軸位移共同產生X軸加速度訊號;該向心力為該Y軸加速度計偵測,且與Y軸位移共同產生Y軸加速度訊號。
      (c13)訊號補償較佳的是,利用陀螺儀得到之轉動角度、離心力及向心力,可以計算扣除X及Y軸共同產生加速度訊號中之轉動誤差量,以補償操作之可能轉動誤差。
      較佳的是,該計算補償該X及Y軸加速度計之加速度訊號之步驟係包括:計算X軸加速度計實際位移所產生之加速度,該X軸加速度計實際位移所產生之加速度為X軸加速度計偵測到之加速度減去離心力;計算Y軸加速度計實際位移所產生之加速度,該Y軸加速度計實際位移所產生之加速度為Y軸加速度計偵測到之加速度減去向心力;對X、Y軸加速度計實際位移所產生之加速度進行補償。
      較佳的是,該對X、Y軸加速度計實際位移所產生之加速度進行補償,係經由下式運算:
      其中,gcx為補償後之X方向之加速度;gcy為補償後之Y方向之加速度;θ為轉動角度;grx為X軸加速度計實際位移所產生之加速度;gry為Y軸加速度計實際位移所產生之加速度。
      較佳的是,該步驟(c1):該補償後之X軸以及Y軸加速度訊號係經雙重積分成位移,再對應一顯示裝置之X軸及Y軸座標。
      較佳的是,該步驟(c)進行平面操作模式時,其更包含下列步驟:(c13)停止(靜置)偵測,檢視預先儲存之複數筆連續X軸及Y軸加速度訊號是否落入一門檻值範圍內;(c14)若該複數筆連續之X軸及Y軸加速度訊號落入該門檻值範圍內,則將該複數筆訊號平均,並以該平均值取代原基礎訊號(BV);(c15)若該複數筆連續之X軸及Y軸加速度訊號落入該門檻值範圍外,則不進行任何動作。
      較佳的是,該步驟(c13)所儲存訊號之筆數,係依實際操作情況或該裝置大小而設定。
      較佳的是,該步驟(c13)之門檻值範圍,係依實際操作情況或該裝置大小而設定。
      為使 貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同,茲配合圖示詳細說明如后。
    • 一种惯性传感式座标输入设备及方法,该设备包含一可侦测X、Y、Z三轴加速度之加速度计,及一以Z轴为轴心,用以侦测转动量之陀螺仪;其座标输入方法如下:首先,定义各传感组件静置时之信号为基础信号,然后,由Z轴加速度计侦测Z轴加速度是否改变;若Z轴加速度在一段连续采样期间,例如连续10次,其与基础信号比较无甚改变,则进行平面操作模式,由X轴及Y轴加速度计以平面移动方式使用,侦测左右或前后位移之加速度变化,将X轴及Y轴加速度信号做双重积分得到位移’此位移经适当之尺度调整即为座标输入值;若Z轴加速度改变量够大,则进行空间操作模式;于平面操作模式时,该陀螺仪可侦测于平面上操作时设备所产生之转动量,用以对X轴及Y轴加速度信号进行补偿;借此达到实现不受操作空间限制,可补偿人手操作不自觉转动之目的;另外,借由本发明提出之递叠式平均、门槛值设置及停止侦测等方法,可以达到消除惯性传感组件电子噪声干扰之目的。 An inertial sensing input apparatus is disclosed, which includes:an accelerometer module, capable of detecting accelerations with respect to a Cartesian coordinate system of X-, Y-, and Z-axes;and a gyroscope, used for detecting a rotation measured with respect to the Z-axis. By the aforesaid input apparatus, an input method can be provided which comprises steps of:(a) zeroing each and every sensing element of the input apparatus at rest for defining base signals with respect to each of such sensing elements;(b) using a Z-axis accelerometer selected among those sensing elements to detect and determine whether Z-axis accelerations of the input apparatus measured along the Z-axis of the Cartesian coordinate system are varying;(c) enabling the input apparatus to enter a surface (2D) operating mode while no acceleration varying is detected along the Z axis, whereas an X-axis accelerometer and a Y-axis accelerometer are activated accordingly to detect an X-axis acceleration and a Y-axis acceleration in respective and thus generate an X-axis acceleration signal and a Y-axis acceleration signal correspondingly, and the same time that a gyroscope is activated to detect a rotation of the input apparatus caused when the input apparatus is moving and thus generate an angular velocity signal correspondingly for compensating the X-axis acceleration signal and the Y-axis acceleration signal;(d) enabling the input apparatus to enter a space (3D) operating mode while acceleration varying is detected along the Z axis. Hence, not only the input apparatus is freed from the limitation of operation space and is capable of compensating the unconscious rotation caused by human operation as it is being held in a human hand, but also it is freed from the interferences caused by the electronic noises generated from the inertial sensing elements. 【创作特点】 有鉴于习知技术之缺失,本发明之主要目的在于提出一种惯性传感式座标输入设备及方法,其利用加速度计及一个陀螺仪之架构,实现不受操作空间限制,可于平坦表面上作平面操作,亦可于空间中作空间操作。本设备于平面操作模式时,系以陀螺仪侦测设备之转动以补偿人手操作不自觉之转动及消除惯性传感组件电子噪声之干扰,克服纯加速度计座标输入设备之技术障碍,达成自然顺手之操控感觉。 为达到上述目的,本发明提出一种惯性传感式座标输入设备,其包含:一加速度计,系用以测量X、Y、Z三轴加速度;以及一陀螺仪,系以Z轴为轴心,用以侦测设备之转动量;由该陀螺仪经由积分角速度以计算转动角度,并计算转动瞬间之离心力及向心力,用以对X轴及Y轴加速度信号进行补偿,再以补偿后之X轴及Y轴加速度信号对应至显示设备之座标。 较佳的是,该Z轴加速度计系用以传感上下方向位移时之加速度,以决定该设备之操作模式。 较佳的是,该平面操作模式系包含:X轴加速度计以平面移动方式使用,用以侦测左右位移时之加速度变化,并产生X轴加速度信号,以及,Y轴加速度计系以平面移动方式使用,用以侦测前后位移时之加速度变化,并产生Y轴加速度信号;较佳的是,该加速度计系为一模块化结构或三轴分离侦测式结构其中之一或其组合。 为达到上述目的,本发明更提出一种惯性传感式座标输入方法,其包含:(a)定义基础信号,其系侦测一X轴加速度计、一Y轴加速度计、一Z轴加速度计以及一陀螺仪于静置状态时之加速度及角速度,并将其分别定义为基础信号(BaseValue,BV);(b)侦测上下方向是否产生位移,由一Z轴加速度计侦测上下方向之Z轴加速度是否改变;(c)若Z轴加速度无甚改变,则进行平面操作模式;由一X轴加速度计以平面移动方式使用,用以侦测左右位移时之加速度变化,并产生X轴加速度信号,以及,由一Y轴加速度计以平面移动方式使用,用以侦测前后位移时之加速度变化,并产生Y轴加速度信号;(d)若Z轴加速度改变,则进行空间操作模式;由一陀螺仪侦测左右方向之倾斜,并产生角速度信号,以及,由一Y轴加速度计侦测前后倾斜产生之加速度变化,并产生Y轴加速度信号。 较佳的是,该步骤(b)系将Z轴位移所产生之加速度信号定义为动作信号,根据该动作信号与该Z轴加速度计之基础信号相互比对,即可得知上下方向之加速度是否改变。 较佳的是,该步骤(c)进行平面操作模式时,其更包含下列步骤:(c1)补偿X轴以及Y轴加速度信号,由一陀螺仪侦测设备于平面上操作时之转动产生的角速度信号,该角速度信号系用以对X轴及Y轴加速度信号进行补偿。 较佳的是,该步骤(c1)所述该陀螺仪对X轴加速度信号以及Y轴加速度信号进行补偿,其更包含下列步骤:(c11)计算转动角度,经由积分角速度以计算转动角度;(c12)侦测转动瞬间之离心力(切线方向作用力)及向心力。 较佳的是,该离心力为该X轴加速度计所侦测,且与X轴位移共同产生X轴加速度信号;该向心力为该Y轴加速度计侦测,且与Y轴位移共同产生Y轴加速度信号。 (c13)信号补偿较佳的是,利用陀螺仪得到之转动角度、离心力及向心力,可以计算扣除X及Y轴共同产生加速度信号中之转动误差量,以补偿操作之可能转动误差。 较佳的是,该计算补偿该X及Y轴加速度计之加速度信号之步骤系包括:计算X轴加速度计实际位移所产生之加速度,该X轴加速度计实际位移所产生之加速度为X轴加速度计侦测到之加速度减去离心力;计算Y轴加速度计实际位移所产生之加速度,该Y轴加速度计实际位移所产生之加速度为Y轴加速度计侦测到之加速度减去向心力;对X、Y轴加速度计实际位移所产生之加速度进行补偿。 较佳的是,该对X、Y轴加速度计实际位移所产生之加速度进行补偿,系经由下式运算: 其中,gcx为补偿后之X方向之加速度;gcy为补偿后之Y方向之加速度;θ为转动角度;grx为X轴加速度计实际位移所产生之加速度;gry为Y轴加速度计实际位移所产生之加速度。 较佳的是,该步骤(c1):该补偿后之X轴以及Y轴加速度信号系经双重积分成位移,再对应一显示设备之X轴及Y轴座标。 较佳的是,该步骤(c)进行平面操作模式时,其更包含下列步骤:(c13)停止(静置)侦测,视图预先存储之复数笔连续X轴及Y轴加速度信号是否落入一门槛值范围内;(c14)若该复数笔连续之X轴及Y轴加速度信号落入该门槛值范围内,则将该复数笔信号平均,并以该平均值取代原基础信号(BV);(c15)若该复数笔连续之X轴及Y轴加速度信号落入该门槛值范围外,则不进行任何动作。 较佳的是,该步骤(c13)所存储信号之笔数,系依实际操作情况或该设备大小而设置。 较佳的是,该步骤(c13)之门槛值范围,系依实际操作情况或该设备大小而设置。 为使 贵审查委员对于本发明之结构目的和功效有更进一步之了解与认同,兹配合图标详细说明如后。
    • 4. 发明专利
    • 光源位置量測之裝置及方法
    • 光源位置量测之设备及方法
    • TW230243B
    • 1994-09-11
    • TW082103942
    • 1993-05-19
    • 財團法人工業技術研究院
    • 鄭勝文
    • G05D
    • 本發明為一應用光的直射性及光源與光感測器和透光設施之間的幾何函數關係來測量光源與光感測器之間相對位置的裝置。光源發出的光束經過透光設施而被光感測器偵測,當光源與光感側器之間有一相對位移時,光感測器上之光點會顯示出一可量度的位移。根據這位移量,再配合以影像處理設施,應用幾何函數關係,能快速而精確的測量及校準相對位移的數值。本發明能使用在陰極射線管螢光幕上螢光點定位的製程。因準確的定位光源能使螢光點的位移誤差,減低到符合現在高定義電視(HDTV)的要求。
    • 本发明为一应用光的直射性及光源与光传感器和透光设施之间的几何函数关系来测量光源与光传感器之间相对位置的设备。光源发出的光束经过透光设施而被光传感器侦测,当光源与光感侧器之间有一相对位移时,光传感器上之光点会显示出一可量度的位移。根据这位移量,再配合以影像处理设施,应用几何函数关系,能快速而精确的测量及校准相对位移的数值。本发明能使用在阴极射线管萤光幕上萤光点定位的制程。因准确的定位光源能使萤光点的位移误差,减低到符合现在高定义电视(HDTV)的要求。
    • 5. 发明专利
    • 慣性感測六軸向輸入裝置及其使用方法 INERTIAL INPUT APPARATUS WITH SIX-AXIAL DETECTION ABILITY AND THE OPEARTING METHOD THEREOF
    • 惯性传感六轴向输入设备及其使用方法 INERTIAL INPUT APPARATUS WITH SIX-AXIAL DETECTION ABILITY AND THE OPEARTING METHOD THEREOF
    • TWI317498B
    • 2009-11-21
    • TW095146526
    • 2006-12-12
    • 財團法人工業技術研究院
    • 鄭勝文劉順男黃仕璟蔡明杰
    • G06F
    • G01P15/18G06F3/0346G06F3/038G06F3/0485
    • 一種慣性感測六軸向輸入裝置及其使用方法,其利用X、Y、Z三軸加速度計及一個陀螺儀之架構,不受操作空間限制,可於平坦表面上及空間中操作;於平面操作時(亦即一般2D滑鼠模式),係以陀螺儀偵測裝置之轉動以補償人手操作不自覺之偏轉,克服純加速度計座標輸入裝置之技術障礙,達成自然順手之操控感覺;於空間(3D)操作時,最多可偵測六個軸向之輸入資訊,亦即以X、Y、Z三軸為軸心之轉動量和沿X、Y、Z三軸之正負方向判別,適合應用於互動式電腦遊戲之輸入;亦可使用X、Y兩軸加速度計及陀螺儀之組合,構成適合於簡報或遙控環境中使用之3D滑鼠;此外,Z軸加速度計可提供偵測判斷裝置在平坦桌面上或手持於空間中,因而可作為2D/3D滑鼠功能切換之開關訊號。 An inertial input apparatus with six-axial detection abitity, structured with a gyroscopic element and an accelerometer capable of detecting accelerations of X, Y, Z axes defined by a 3-D Cartesian coordinates, which is operable either being held to move on a planar surface or in a free space. When the inertial input apparatus is being held to move and operate on a planar surface by a user, a two-dimensional detection mode is adopted thereby that the gyroscopic element is used for detection rotations of the inertial input apparatus caused by unconscious rolling motions of the user and thus compensating the erroneous rotations, by which the technical disadvantages of prior-art inertial input apparatuses equipped with only accelerometer can be overcame and thus control smoothness of using the input apparatus is enhanced. In addition, when the inertial input apparatus is being held to move and operate in a free space by a user, a three-dimensional detection mode is adopted for enabling the inertial input apparatus to detect movements of the same with respect to at most six axes defined by the 3-D Cartesian coordinates of X, Y, Z axes, that is, the rotations with respect to the X, Y, Z axes and the movements with respect to the X, Y, Z axes, and thus the inertial input apparatus is adapted to be used as an input device for interactive computer games, In a preferred aspect, when the inertial input apparatus is acting as a 3-D mouse suitable to be used for briefing or in a remote control environment, only the detections with respect to the X and Y axes acquired by the accelerometer along with that of the gyroscopic element are adopts and used as control signals for controlling cursor displayed on a screen, but the detection with respect to the Z and axis acquired by the accelerometer is used as a switch signal for directing the inertial input apparatus to switch between its two-dimensional detection mode and three-dimensional detection mode. 【創作特點】 有鑑於習知技術之缺失,本發明之主要目的在於提出一種慣性感測六軸向輸入裝置及其使用方法,其利用X、Y、Z三軸加速度計及一個陀螺儀之架構,不受操作空間限制,可於平坦表面上及空間中操作;於平面操作時(亦即一般2D滑鼠模式),係以陀螺儀偵測裝置之轉動以補償人手操作不自覺之偏轉,克服純加速度計座標輸入裝置之技術障礙,達成自然順手之操控感覺;於空間(3D)操作時,最多可偵測六個軸向之輸入資訊,亦即以X、Y、Z三軸為軸心之轉動量和沿X、Y、Z三軸之正負方向判別,適合應用於互動式電腦遊戲之輸入;亦可使用X、Y兩軸加速度計及陀螺儀之組合,構成適合於簡報或遙控環境中使用之3D滑鼠;此外,Z軸加速度計可提供偵測判斷裝置在平坦桌面上或手持於空間中,因而可作為2D/3D滑鼠功能切換之開關訊號。
      為達到上述目的,本發明提出一種慣性感測六軸向輸入裝置,其包含:一加速度計,係用以偵測X、Y、Z三軸重力加速度;以及一陀螺儀,係用以偵測轉動量;由該陀螺儀經由積分角速度以計算轉動角度,並計算轉動瞬間之離心力及向心力,對Y軸加速度訊號進行補償,再以補償後之Y軸加速度訊號計算裝置前後傾斜角度,並可將該轉動角度及該傾斜角度對應至顯示裝置之座標。
      較佳的是,該X軸加速度係指該裝置左右傾斜時所產生之加速度;該Y軸加速度係指該裝置前後傾斜時所產生之加速度;該Z軸加速度係指該裝置上下移動時所產生之加速度;該陀螺儀係偵測該裝置以Z軸為軸心之轉動量。
      為達到上述目的,本發明更提出一種慣性感測六軸向輸入裝置於空間操作模式之使用方法,其包含:記錄起始時X、Y兩軸加速度值(gxs,gys),以及該陀螺儀之角速度值(ω zs),並設角度初始值θ p=0;計算目前Z軸與Y軸之傾斜角度(θ z,θ y);角度(θ z,θ y)對應到螢幕座標(Mx,My)。
      較佳的是,該計算目前Z軸與Y軸之傾斜角度(θ z,θ y)之步驟更包括:計算Z軸轉動角度θ z;Y軸加速度計之轉動補償;計算該裝置之前後傾斜角度θ y。
      較佳的是,該計算Z軸轉動角度θ z之步驟,係假設取樣間距為△t(約10 msec),前一次角度為θ p,目前角速度值為ω z,當絕對值| ω z-ω zs |大於某臨界值(用於消除小訊號雜訊,例如設定臨界值為0.1°),則積分為:θ z=θ p+(ω z-ω zs)×△tθ p=θ z。
      較佳的是,該Y軸加速度計之轉動補償之步驟,係以gr=R×(ω z-ω zs)估算Y軸向心力,再以ga=gr+gs計算得到補償過之加速度值gy=ga-gr;其中,R為人手操作該輸入裝置之旋轉中心至加速度計距離,gr為向心力,ga為Y軸加速度計實際之感受力,gs為其他雜散力(雜訊、移動等)。
      較佳的是,該計算前後傾斜角度θ y之步驟,該θ y之計算是採用補償過之Y軸加速度值gy,其計算式為:
      較佳的是,該角度(θ z,θ y)對應到螢幕座標(Mx,My)之步驟,其係將計算出之Z軸轉動角度θ z、前後傾斜角度θ y依比率放大對應至螢幕座標(Mx,My):Mx=Sx×θ z,My=S y×θ y;其中,Sx與Sy分別為X軸、Y軸放大比率。
      較佳的是,其更包括一翻頁偵測,其包含:設定一臨界值thr(例如150 count);比較X軸加速度瞬間變化訊號(gx-gxs)與臨界值thr,用以判斷往後或向前翻頁,其中,gx為變化後之X軸加速度值,gxs為起始時X軸加速度值;較佳的是,假如(gx-gxs)>thr,則回前一頁;假如(gx-gxs) thr,則往後一頁;假如(gx-gxs) thr,則往後一頁;假如θ x thr,則回前一頁;假如θ x
    • 一种惯性传感六轴向输入设备及其使用方法,其利用X、Y、Z三轴加速度计及一个陀螺仪之架构,不受操作空间限制,可于平坦表面上及空间中操作;于平面操作时(亦即一般2D鼠标模式),系以陀螺仪侦测设备之转动以补偿人手操作不自觉之偏转,克服纯加速度计座标输入设备之技术障碍,达成自然顺手之操控感觉;于空间(3D)操作时,最多可侦测六个轴向之输入信息,亦即以X、Y、Z三轴为轴心之转动量和沿X、Y、Z三轴之正负方向判别,适合应用于交互式电脑游戏之输入;亦可使用X、Y两轴加速度计及陀螺仪之组合,构成适合于演示文稿或遥控环境中使用之3D鼠标;此外,Z轴加速度计可提供侦测判断设备在平坦桌面上或手持于空间中,因而可作为2D/3D鼠标功能切换之开关信号。 An inertial input apparatus with six-axial detection abitity, structured with a gyroscopic element and an accelerometer capable of detecting accelerations of X, Y, Z axes defined by a 3-D Cartesian coordinates, which is operable either being held to move on a planar surface or in a free space. When the inertial input apparatus is being held to move and operate on a planar surface by a user, a two-dimensional detection mode is adopted thereby that the gyroscopic element is used for detection rotations of the inertial input apparatus caused by unconscious rolling motions of the user and thus compensating the erroneous rotations, by which the technical disadvantages of prior-art inertial input apparatuses equipped with only accelerometer can be overcame and thus control smoothness of using the input apparatus is enhanced. In addition, when the inertial input apparatus is being held to move and operate in a free space by a user, a three-dimensional detection mode is adopted for enabling the inertial input apparatus to detect movements of the same with respect to at most six axes defined by the 3-D Cartesian coordinates of X, Y, Z axes, that is, the rotations with respect to the X, Y, Z axes and the movements with respect to the X, Y, Z axes, and thus the inertial input apparatus is adapted to be used as an input device for interactive computer games, In a preferred aspect, when the inertial input apparatus is acting as a 3-D mouse suitable to be used for briefing or in a remote control environment, only the detections with respect to the X and Y axes acquired by the accelerometer along with that of the gyroscopic element are adopts and used as control signals for controlling cursor displayed on a screen, but the detection with respect to the Z and axis acquired by the accelerometer is used as a switch signal for directing the inertial input apparatus to switch between its two-dimensional detection mode and three-dimensional detection mode. 【创作特点】 有鉴于习知技术之缺失,本发明之主要目的在于提出一种惯性传感六轴向输入设备及其使用方法,其利用X、Y、Z三轴加速度计及一个陀螺仪之架构,不受操作空间限制,可于平坦表面上及空间中操作;于平面操作时(亦即一般2D鼠标模式),系以陀螺仪侦测设备之转动以补偿人手操作不自觉之偏转,克服纯加速度计座标输入设备之技术障碍,达成自然顺手之操控感觉;于空间(3D)操作时,最多可侦测六个轴向之输入信息,亦即以X、Y、Z三轴为轴心之转动量和沿X、Y、Z三轴之正负方向判别,适合应用于交互式电脑游戏之输入;亦可使用X、Y两轴加速度计及陀螺仪之组合,构成适合于演示文稿或遥控环境中使用之3D鼠标;此外,Z轴加速度计可提供侦测判断设备在平坦桌面上或手持于空间中,因而可作为2D/3D鼠标功能切换之开关信号。 为达到上述目的,本发明提出一种惯性传感六轴向输入设备,其包含:一加速度计,系用以侦测X、Y、Z三轴重力加速度;以及一陀螺仪,系用以侦测转动量;由该陀螺仪经由积分角速度以计算转动角度,并计算转动瞬间之离心力及向心力,对Y轴加速度信号进行补偿,再以补偿后之Y轴加速度信号计算设备前后倾斜角度,并可将该转动角度及该倾斜角度对应至显示设备之座标。 较佳的是,该X轴加速度系指该设备左右倾斜时所产生之加速度;该Y轴加速度系指该设备前后倾斜时所产生之加速度;该Z轴加速度系指该设备上下移动时所产生之加速度;该陀螺仪系侦测该设备以Z轴为轴心之转动量。 为达到上述目的,本发明更提出一种惯性传感六轴向输入设备于空间操作模式之使用方法,其包含:记录起始时X、Y两轴加速度值(gxs,gys),以及该陀螺仪之角速度值(ω zs),并设角度初始值θ p=0;计算目前Z轴与Y轴之倾斜角度(θ z,θ y);角度(θ z,θ y)对应到屏幕座标(Mx,My)。 较佳的是,该计算目前Z轴与Y轴之倾斜角度(θ z,θ y)之步骤更包括:计算Z轴转动角度θ z;Y轴加速度计之转动补偿;计算该设备之前后倾斜角度θ y。 较佳的是,该计算Z轴转动角度θ z之步骤,系假设采样间距为△t(约10 msec),前一次角度为θ p,目前角速度值为ω z,当绝对值| ω z-ω zs |大于某临界值(用于消除小信号噪声,例如设置临界值为0.1°),则积分为:θ z=θ p+(ω z-ω zs)×△tθ p=θ z。 较佳的是,该Y轴加速度计之转动补偿之步骤,系以gr=R×(ω z-ω zs)估算Y轴向心力,再以ga=gr+gs计算得到补偿过之加速度值gy=ga-gr;其中,R为人手操作该输入设备之旋转中心至加速度计距离,gr为向心力,ga为Y轴加速度计实际之感受力,gs为其他杂散力(噪声、移动等)。 较佳的是,该计算前后倾斜角度θ y之步骤,该θ y之计算是采用补偿过之Y轴加速度值gy,其计算式为: 较佳的是,该角度(θ z,θ y)对应到屏幕座标(Mx,My)之步骤,其系将计算出之Z轴转动角度θ z、前后倾斜角度θ y依比率放大对应至屏幕座标(Mx,My):Mx=Sx×θ z,My=S y×θ y;其中,Sx与Sy分别为X轴、Y轴放大比率。 较佳的是,其更包括一翻页侦测,其包含:设置一临界值thr(例如150 count);比较X轴加速度瞬间变化信号(gx-gxs)与临界值thr,用以判断往后或向前翻页,其中,gx为变化后之X轴加速度值,gxs为起始时X轴加速度值;较佳的是,假如(gx-gxs)>thr,则回前一页;假如(gx-gxs)<-thr,则往后一页。 较佳的是,假如(gx-gxs)>thr,则往后一页;假如(gx-gxs)<-thr,则回前一页。 较佳的是,假如(gx-gxs)位于±thr之范围内,则不动作。 较佳的是,该临界值thr系可依实际使用状况而调整。 较佳的是,其更包括一翻页侦测,其包含:设置一临界值thr(例如30°);计算X轴倾斜角度θ x;比较θ x是否大于临界值thr,用以判断往后或向前翻页。 较佳的是,假如θ x>thr,则往后一页;假如θ x<-thr,则回前一页。 较佳的是,假如θ x>thr,则回前一页;假如θ x<-thr,则往后一页。 较佳的是,假如θ x位于±thr之范围内,则不动作。 为达到上述目的,本发明更提出一种惯性传感六轴向输入设备切换平面操作模式及空间操作模式之方法,其包括:记录该设备静置于平面上之X、Y、Z三轴加速度值(gxs,gys,gzs)及该陀螺仪之角速度值(ω zs),并设置此时之操作模式为平面(2D)操作模式,角度初始值θ p=0;双重积分Z轴目前加速度与初始加速度差Sz=∫ ∫(gz-gzs);比较目前(gz-gzs)之双重积分值Sz与临界值thr大小;若目前(gz-gzs)之双重积分值Sz小于临界值thr,则保持平面操作模式;若目前(gz-gzs)之双重积分值Sz大于临界值thr,则进行空间(3D)操作模式。 较佳的是,其系于一定时间内连续多次侦测双重积分值Sz皆大于临界值thr时,则切换至空间操作模式。 较佳的是,于空间操作模式过程中,当侦测该双重积分值Sz小于临界值thr,且连续几次目前Y轴加速度gy与初始Y轴加速度gys差之绝对值| gy-gys |于设置之范围值内或趋近于0时,则进行平面操作模式。 为使 贵审查委员对于本发明之结构目的和功效有更进一步之了解与认同,兹配合图标详细说明如后。
    • 6. 发明专利
    • 機器視覺輔助元件取置機的元件定位方法
    • 机器视觉辅助组件取置机的组件定位方法
    • TW140191B
    • 1990-08-21
    • TW078108588
    • 1989-11-06
    • 財團法人工業技術研究院
    • 鄭勝文
    • G03B
    • 本發明係關於機器視覺輔助元件取置機的元件定位方法,主要是利用機器視覺技術找到待著裝元件之中心點與旋轉角,提供給取置機的運動控制單元調整抓取頭上元件的幾何位置,使精確且快速的安放到電路板上適當的位置。其架構主要係由一部由下往上看的攝影機,取得元件底面腳位的二值化影像,再利用巧妙結合與改良的幾種機器視覺技術,得到元件的中心點與旋轉角,傳給運動控制單元做元件定位。由於機器視覺技術的應用,得到的精度和計算的速度皆優於傳統機械式的定位方式,克服了著裝多腳數小腳距表面黏著元件(SMD),例如塑膠有腳晶粒承載(PLCC)型,四邊出腳扁平包裝(QFP)型等精度不夠的問題。
    • 本发明系关于机器视觉辅助组件取置机的组件定位方法,主要是利用机器视觉技术找到待着装组件之中心点与旋转角,提供给取置机的运动控制单元调整抓取头上组件的几何位置,使精确且快速的安放到电路板上适当的位置。其架构主要系由一部由下往上看的摄影机,取得组件底面脚位的二值化影像,再利用巧妙结合与改良的几种机器视觉技术,得到组件的中心点与旋转角,传给运动控制单元做组件定位。由于机器视觉技术的应用,得到的精度和计算的速度皆优于传统机械式的定位方式,克服了着装多脚数小脚距表面黏着组件(SMD),例如塑胶有脚晶粒承载(PLCC)型,四边出脚扁平包装(QFP)型等精度不够的问题。