基本信息
- 项目名称：
- 蓝牙三维虚拟触摸屏
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 科技的飞速发展使人们对人机交互有了更高的要求。从陈规的按键操作到触摸屏技术的转变使人们体会到了科技带来的便捷舒适。但现阶段的触摸屏技术还存在很多问题，比如需要触摸屏幕，还有对触摸屏的安放位置也有严格的要求，同时普通屏幕要变为触摸屏必须覆盖一层特定的触摸膜，这样就给用户带来了很多不便。通过本设计的创作，可以有效地解决上述问题。蓝牙三维虚拟触摸屏系统采用超声波测距技术、蓝牙传输技术，通过类似于GPS原理的定位算法，有效实现定位的虚拟触摸屏系统。该系统使得触摸屏不再需要触摸，可以把任意屏幕瞬时变为虚拟触摸屏，使操作更加便捷自由。
- 详细介绍：
- 课题论述了一种全新的人机交互理念即虚拟触摸屏技术，其主要的应用领域为使用任意演示屏幕的人机交互设施。 本系统共由四部分组成： 使用者手持的定位光标笔。该装置大致由五部分组成，微处理器、电容感应式开关、红色激光发射器、信号发射模块、光标增益调节器。该装置是用户手持的部分。用户用它实现在空中控制电脑屏幕上的光标移动，鼠标左、右键，滚轮，红色激光教鞭等功能，并实现对鼠标增益的改变。 使用者佩戴的移动处理器。该部分大致分为微处理器、定位信号发射器。该部分由用户佩戴在胸前，用于向固定处理器发射超声波信号的装置。 固定接收端。该装置主要由微处理器、四个信号接收模块、蓝牙通信接收器、温度传感器等五部分组成。它将由移动接受端发出来的信号进行放大、再经运算处理，传输给应用光标定位的终端电脑。 上位机光标定位软件。该软件由VB编程软件开发，通过调用系统控件，将接收到的数据转换为鼠标在屏幕上的定位信息，从而实现对光标的准确控制。 （1） 当用户使用本产品时，首先触碰定位光标笔上电容式感应开关，定位光标笔随即向用户身上所佩戴的移动处理器和固定接收器发出一定的电波信号，各设备接受该信号进行时钟校准，实现设备同步。 （2） 同时该信号触发固定接收器的程序指令，计算出光标笔与固定端的距离，由微处理器建立一个以固定处理器为原点的三维坐标轴。 （3） 用户移动定位光标笔过程中，该笔持续发射超声波信号，由固定处理器不断计算其三维坐标值。同时不断监控计算移动处理器的三维坐标值。 （4） 随后将定位光标笔的三维坐标按算法投影到移动处理器建立的虚拟二维坐标系中。 （5） 最终实现了为用户建立一个虚拟触摸屏（任意空间）——在空中对光标的控制。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目前，触摸屏在使用时所欠缺的就是其仅局限拥有触摸检测部件的触摸屏，对于那些普通屏幕就望尘莫及了。而且这些屏幕必须要人去触碰屏幕，这就限定了其安装位置。基于以上原因，设计小组通过对目前鼠标原理进行本质的剖析，充分考虑了鼠标、触摸屏的现状和发展趋势的基础上研究开发的一套系统。该系统将进一步推进人机交流方式的变革，为实现方便、快捷、灵活应用奠定良好的基础。 虚拟触屏鼠标的创新点是将现有的大多数屏幕不需要任何的翻新更改即可变成触屏式屏幕，通过建立虚拟三维坐标系统捕捉光标笔的定位信号，实现在空中对电脑光标的控制，并完全实现鼠标的功能。 基本思路 当用户使用本作品时，首先触碰定位光标笔上电容式感应开关，定位光标笔随即向用户身上所佩戴的移动处理器和固定接收器发出一定的电磁波信号，各设备接受该信号进行时钟校准，实现设备同步。同时该信号触发固定接收器的程序指令，计算出光标笔与固定端的距离，由微处理器建立一个以固定处理器为原点的三维坐标轴。 用户移动定位光标笔过程中，该笔持续发射声波信号，由固定处理器不断计算其三维坐标值。同理不断监控计算移动处理器的三维坐标值。 随后将定位光标笔的三维坐标按算法投影到移动处理器建立的虚拟二维坐标系中。 最终实现了为用户建立一个虚拟触摸屏（任意空间）——在空中对光标的控制。
科学性、先进性
- 由于目前市场上的触摸屏完全是由特殊材质的屏幕加工制作而成，且仍是一种实体的触摸系统。涉及虚拟触摸技术的产品可以说寥寥无几。 本作品需应用距离传感器、单片机、数学建模、蓝牙无线通信等较为成熟的多领域、多学科的尖端技术。因此本作品具有极强的科学性与先进性。
获奖情况及鉴定结果
- （1）本作品在2009年3月24日获得国家专利； （2）本作品在“挑战杯”2009年河北省大学生课外学术科技作品竞赛中荣获特等奖； （3）本作品在河北工程大学2008年大学生学术科技节科技作品竞赛中荣获特等奖。
作品所处阶段
- 本作品处于试验调试阶段，部分功能已实现。
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 电子文稿、实物模型、现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明 用户在使用前，将各部件从组合式的固定处理器中取出佩戴完毕，打开开关即可使用。使用时用户只需将手指放到定位光标笔的电容式开关上，就可在空中控制投影幕布上的光标进行任意的操作。在控制过程中可以使用红外激光教鞭，也可使用光标增益调节器调节灵敏度。 本作品的特点及优势在于可以将普通屏幕改为触摸屏，也可以在现有触摸屏望尘莫及的领域大显身手。因此本作品的使用范围非常广阔，大到巨大的浅色墙壁、投影仪、军事训练场，小到普通的柜员机、手机屏幕，均可以改装成为具有触摸功能的显示仪器。 目前市场上早已经出现应用遥控技术，可以在空中实现鼠标部分功能的遥控器。但是因其不能功能比较单一，不能完全满足使用者的使用要求，而其价格又比较昂贵，所以市场占有率较低。本作品在空中即可完成对电脑的控制，完全满足客户的要求，故市场前景非常广阔。 本作品现阶段的造价成本在2000元左右，但是如果实现产业化发展的话，则其成本将会大幅度降低，预计仅有700元左右。
同类课题研究水平概述
- 就目前国内外相关资料来看，在虚拟触摸屏技术上的研究还属空白。虽然之前些人提出这一概念，因其某些核心的关键技术还没有解决或没找到合适的解决方法，所以也只是停留在设想阶段而已。虽然市面已经出现一些定位的产品，例如唐恩公司的iLocateTM WSN，但是其定位精度较低而且也仅使用于工业及人员的定位，没有实现本作品所达到的设计目的。 此外，国内外关于触摸屏技术的改进及研究，也仅限于现在普遍使用的电阻式、电容式等普通实体触摸屏，并没用涉及在空中即可实现触摸功能的虚拟触摸屏技术。所以本作品所涉及的是一个全新的前沿性课题，也可以说本作品所涉及的该领域是一个空白的领域。因此本作品具有极高的开发与研究价值。
