專利名稱：用于共振檢測的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用于共振檢測的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
電子設備制造商力求為用戶生產豐富的界面。傳統(tǒng)的設備利用視覺和聽覺暗示來 向用戶提供反饋。在一些界面設備中，還向用戶提供動感反饋(諸如主動和阻力反饋)，和 /或觸感反饋(諸如振動，浮凸和熱)，更通常統(tǒng)稱為“觸覺反饋”。觸覺反饋能提供增強和 簡化用戶界面的暗示。一些傳統(tǒng)的設備可能不能向用戶輸入界面輸出觸覺效果。例如，觸摸屏可能不具 有向用戶提供觸覺暗示的能力。如果裝配這種設備來輸出觸覺效果，則如果在生成觸覺效 果時沒有考慮觸摸屏的特性，那么這些觸覺效果可能是低質量的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供用于共振檢測的系統(tǒng)和方法。例如，本發(fā)明的一個實施例包 括用于共振檢測的方法，包括將致動器信號傳送到耦合到設備的表面的致動器，致動器信 號用來使致動器向表面輸出力；確定表面對力的響應；至少部分地基于響應，確定表面的 共振頻率；以及輸出共振頻率。另一實施例包括計算機可讀介質，其具有用于執(zhí)行這種方法 的程序代碼。記載這些示例性實施例不限制或限定本發(fā)明，而是提供示例以幫助其理解。在詳 細的說明書中論述示例性實施例，并且提供本發(fā)明的進一步描述。通過研究本說明書，可以 進一步理解由本發(fā)明的各個實施例提供的優(yōu)點。


當參考附圖，閱讀下述詳細說明書時，更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面 和優(yōu)點，其中圖1是示出根據一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)的框圖；圖2是根據一個實施例的在激勵期間和在表面向靜止返回時的表面的振動的頻 率的圖；圖3是根據一個實施例的用于共振檢測的方法的流程圖；圖4和5是根據一個實施例的由致動器生成的波形的圖示；圖6是示出根據一個實施例的對致動器信號的響應的圖；圖7是示出根據本發(fā)明的一個實施例的對致動器信號的響應的圖8是示出根據一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)的框圖；以及圖9A和9B分別是示出根據第一和第二實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例提供用于共振檢測的系統(tǒng)和方法。根據本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和產 品可以以各種方式實現，在下文描述非窮舉的說明。示例說明共振檢測根據一個示例性實施例，工廠制造具有觸覺使能(haptically-enabled)觸摸屏 的蜂窩電話。蜂窩電話具有壓電致動器使得以近似觸摸屏的機械共振頻率向觸摸屏輸出觸 覺效果。以觸摸屏的共振頻率輸出力會是有利的，因為共振振動能更有效地在觸摸屏上產 生大幅值振動。然而，因為制造過程易于變化，因此蜂窩電話中的觸摸屏的共振頻率可能變化。因 此，會期望單獨地確定用于每一觸摸屏的共振頻率。因此，工廠可以采用有效地確定蜂窩電 話上諸如觸摸屏的表面的共振頻率的一個或多個實施例。根據一個示例性實施例，用于共振檢測的系統(tǒng)包括處理器、致動器和傳感器。致動 器配置成從處理器接收致動器信號并且將振動輸出到表面。傳感器耦合到該表面，并配置 成將表示表面的運動的傳感器信號傳送到處理器。然后，處理器指示致動器停止振動該表 面。然后處理器分析在該表面向靜止返回時的該表面的運動，以便確定表面的共振頻率。在 確定共振頻率后，處理器可以將共振頻率存儲在與表面有關的計算機可讀介質中。例如，如 果表面是移動電話上的觸摸屏，那么該系統(tǒng)可以將共振頻率存儲在移動電話內的存儲器芯 片中，以便配置該電話來使用觸摸屏的共振頻率。這種示例性實施例在制造工藝中會是有利的，因為它允許在組裝線工藝中快速確 定不同表面的共振頻率，并且由于這種工藝能測量每一表面而不是代表性樣品的共振頻 率，因此能提供更精確的結果。提供示例來向閱讀者介紹在此討論的主要內容。本發(fā)明不限于該示例。下述章節(jié) 描述用于共振檢測的系統(tǒng)和方法的各個實施例。用于共振檢測的系統(tǒng)圖1是示出根據本發(fā)明的一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)100的框圖。在圖1 中所示的示例性實施例中，系統(tǒng)100包括計算機101，或其他基于處理器的設備、觸摸屏102 和致動器103。計算機101包括處理器110，并與致動器103和觸摸屏102通信。處理器 110配置成將致動器信號輸出到致動器103，并且從致動器103接收輸入信號。觸摸屏102 包括表面，以及用于感測與表面的接觸的傳感器。在本發(fā)明的一些實施例中，表面包括接觸 表面或想要由用戶接觸的表面，諸如觸摸屏的表面。致動器103包括壓電元件，并與觸摸屏 102通信。致動器103配置成把力輸出到觸摸屏102。盡管用在該示例性實施例中的致動器 103包括壓電致動器，但也可以使用其他適合的致動器，并且也可以使用相同或不同類型的 多個致動器。如本領域所公知的，壓電元件能輸出力并且檢測施加到壓電元件的力。當壓縮或 拉伸時，壓電元件生成能被測量并用來確定所施加的壓縮或拉伸量的電壓。圖1中所示的系統(tǒng)100能確定觸摸屏102的表面的共振頻率。根據該示例性實施
6例，處理器110生成致動器信號并將其傳送到致動器103。致動器103將力輸出到觸摸屏 102，使觸摸屏102的表面振動。處理器110從致動器103接收信號，該信號由壓電元件響 應表面的運動而生成并表示表面對力的響應。然后，計算機101分析該響應并確定表面的 共振頻率。在示例性實施例中，處理器110將致動器信號傳送到致動器103，致動器信號包括 選定頻率的方波。致動器103輸出力到具有與致動器信號大致相同的頻率的表面，使該表 面振動。當處理器110停止傳送致動器信號時，致動器103停止輸出力，并且允許該表面向 靜止返回。在表面向靜止返回時，將壓縮和拉伸壓電致動器，生成傳送到處理器的電壓。處理 器測量電壓并至少部分地基于測量的電壓確定在表面向靜止返回時的表面振動的周期。通 過公式f = 1/T，能將測量的周期(T)轉換成頻率(f)，其約是表面的共振頻率。例如，圖2示出根據本發(fā)明的一個實施例的在激勵期間和表面向靜止返回時的表 面的振動的頻率的圖200。如能看到的，在激勵期間，表面的振動的周期210快于向靜止返 回時的表面的共振周期220。然而，即使在以非共振頻率激勵后，當輸入力不再驅動該表面 時，該表面趨于以共振頻率振動。通過測量其向靜止返回時的表面的振動周期，計算機101 可以確定表面的共振頻率。用于確定共振頻率的方法圖3示出根據本發(fā)明的一個實施例的用于共振檢測的流程圖300。將根據圖1中 所示的系統(tǒng)論述圖4中所示的方法，盡管如下文所述，可以使用不同的系統(tǒng)來執(zhí)行該方法。當處理器接收用于校準的請求時，方法300從塊310開始。用于校準的請求表示 處理器應當確定表面的共振頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，所述請求指出處理器應當對 多個表面中的哪一個確定共振頻率。例如，處理器可以與多個致動器通信，每個致動器耦合 到不同的表面。在本發(fā)明的一個實施例中，處理器從用戶輸入端，如從菜單選擇接收請求。 在另一實施例中，處理器從遠程處理器接收請求。例如，處理器可以從作為制造處理器的一 部分的遠程處理器接收請求，由此遠程處理器請求該處理器確定設備外殼的表面的共振頻 率。又一實施例可以從其他源，諸如網絡或作為啟動處理的結果，接收校準請求。在塊320中，計算機選擇校準頻率以輸出到表面。例如，在本發(fā)明的一些實施例 中，選擇頻率，以使致動器按被選頻率輸出基本上正弦的振動。在這種情況下，致動器配置 成輸出基本上僅包括被選頻率的正弦振動。例如，可以選擇130赫茲(Hz)的頻率。在其他實施例中，可希望傳送包括多個頻率，諸如掃頻(frequency swe印，下文詳 細所述)或方波的致動器信號。例如，掃頻包括多個被選頻率的順序施加。第一被選頻率 配置成使致動器輸出基本僅包括被選頻率的振動。當掃頻進行時，改變被選頻率，使得致動 器輸出僅包括新選擇的頻率的振動。掃頻繼續(xù)，直到輸出每一所需頻率為止。在另一實施 例中，可以使用任一任意波形。在塊330中，計算機將致動器信號傳送到耦合至設備的表面，諸如觸摸屏102的致 動器103。致動器信號被配置成使致動器103把力輸出到表面。計算機可以將致動器信號直接傳送到致動器，或可以將致動器信號傳送到另一處 理器。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，計算機可以與致動器直接通信，并可以配置成輸出 用來驅動致動器的信號。然而，在另一實施例中，致動器、表面和本地處理器可以包含在與
7計算機通信的設備中。在這種實施例中，計算機可以將致動器信號傳送到本地處理器，其然 后可以生成用來驅動致動器的信號。另外，計算機可以將包括高級或低級命令的致動器信號傳送到設備。通常，高級命 令包括有關待生成的力的參數信息，從而設備的處理器能通過使用參數信息計算波形的形 狀來生成所需的振動。而低級命令包括詳述波形的形狀的信息，諸如沿波形的采樣點，其可 以允許設備的處理器輸出驅動致動器的信號，而不必計算波形的形狀。圖4表示根據本發(fā)明的一個實施例的由致動器生成的波形。在本發(fā)明的該實施例 中，處理器Iio可以生成高級命令以輸出圖4中所示的波形。在這種實施例中，處理器可以 輸出包括頻率參數、幅值參數和波形參數的致動器信號。為生成圖4中所示的波形，高級命 令可以包括頻率410，諸如140Hz、幅值420，諸如250伏，以及波形類型，諸如正弦。然后，該 命令可以被傳送到致動器，其然后可以生成通過250伏峰對峰驅動信號生成的140Hz的正 弦振動。高級命令還可以包括其他參數或參數值。例如，高級命令可以包括與單個力有關 的多個參數，諸如多個頻率參數。包括在高級命令中的參數可以包括大范圍的值。例如但 不是限制，波形參數可以指定正弦波形、矩形波形、鋸齒波形、脈沖波形或用戶定義的波形。 頻率參數可以定義一個或多個頻率或一個或多個周期，以用來生成力。幅值參數可以指定 峰幅值、平均幅值或最小幅值。也可以以一個或多個不同的單位，諸如但不是限制，表面的 位移、電壓、或電流來指定幅值。其他參數可以包括在高級命令中。盡管一些實施例可以傳送具有高級命令的致動器信號，但其他實施例可以傳送具 有低級信息的致動器信號。例如，根據一個實施例，致動器信號可以包括沿描述力的波形的 點。在另一實施例中，致動器信號可以包括描述將生成的波形的函數。圖5示出根據一個 實施例的將由致動器生成的波形500。在產生波形500中，使用低級命令，包括可以包含在 低級命令中的沿波形的點510，生成致動器信號。在一些實施例中，低級命令可以是有利的。此外，由于其允許傳輸定制波形，因此 低級致動器信號可以是有利的。高級命令也可以包括定制波形。在這種實施例中，諸如通 過參數信息或通過包括沿波形的點，與在低級命令中指定波形的方式類似地，指定波形的 形狀。盡管各種類型的命令被表述成高級和低級，但這只是為了方便描述，并不意欲限制可 以在各種實施例中使用的命令的類型或范圍。而是，能使用配置成使致動器輸出所需波形 的任何致動器信號。在另一實施例中，處理器，諸如處理器110可以輸出直接驅動致動器103的致動器 信號。例如，處理器110可以將正弦致動器信號輸出到用來在觸敏輸入設備的表面上輸出 力的壓電元件。在該實施例中，正弦致動器信號配置成直接傳送到致動器(諸如壓電元件， 或馬達)的驅動信號。在一個壓電實施例中，處理器110可以生成用來驅動壓電元件的基 本上單一頻率正弦致動器信號。壓電元件接收致動器信號，并且將振動施加在表面上，這種 振動具有約等于致動器信號頻率的頻率。在該實施例中，處理器Iio負責驅動致動器130， 而不是如關于上面的高級和低級命令實施例所描述的那樣將信號發(fā)送到其他處理電路來 生成驅動致動器的信號。然而，在一些實施例中，在由致動器接收前，可通過一個或多個電 路部件傳送致動器驅動信號。例如，在將致動器信號傳送到致動器前，處理器可以將致動器 驅動信號傳送到放大器或濾波器。
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盡管在一些實施例中，可以傳送包括基本僅一個頻率的致動器信號，但在其他實 施例中，可以傳送包括多個頻率的致動器信號。例如，在一個實施例中，計算機101可以輸 出具有順序輸出的多個頻率的致動器信號，諸如掃頻。在這樣的實施例中，計算機101能輸 出具有第一頻率、第二頻率、步長和波形類型的高級命令。第一和第二頻率可以指定用于掃 頻的開始和結束頻率，并且步長可以指定在第一和第二頻率間使用的遞增頻率。波形類型 可以表示掃頻。在使用掃頻的一個實施例中，應當選擇第一和第二頻率，使得表面的共振頻率可 能落在第一和第二頻率間。因此，在掃頻中，計算機101輸出以第一頻率開始的被選頻率序 列，以及使用步長遞增到后續(xù)選擇的頻率。如果適當地選擇第一和第二頻率，則表面的共振 頻率將落在兩者之間，并且其在掃頻期間被識別為被選頻率的一個。另外的實施例可以輸 出包括不同參數的高級命令。在塊340中，計算機101接收與施加到表面的力有關的響應。例如，如前所述，計 算機101可以接收響應表面的運動由壓電元件生成的信號。在致動器停止輸出力時，表面 可以繼續(xù)振動，這使壓電元件輸出表示表面對力的響應的電流。然后由計算機101接收響應。例如，在一個實施例中，致動器可以包括與計算機101通信的壓電元件。壓電元件 可以將電壓或電流信號直接傳送到信號處理器，諸如通過壓電元件和計算機101間耦合的 導線。在相關實施例中，壓電元件可以通過另外的電路，諸如放大器或濾波器耦合到計算機 101。這種實施例可以有利地將輸入信號提供給計算機101，該信號具有在可由計算機101 接收的范圍內的電壓或電流值，或用于將濾波的電壓或電流值提供給計算機101。在另一實 施例中，可以將表面和致動器包含在具有處理器的設備內?？梢詫⒃O備的處理器配置成從 壓電元件接收電壓或電流信號，并且將響應信息傳送到計算機101。例如，設備的處理器可 以從壓電元件接收信號，以采樣速率采樣信號，存儲采樣的值，并且將采樣的值諸如通過網 絡連接傳送到計算機101。在塊350中，計算機101至少部分地基于響應來確定表面的共振頻率。在計算機 101已接收表示表面對力的響應的信號后，計算機101分析該響應，以確定該響應是否表示 表面的共振頻率。例如，再次參考圖2和3，在本發(fā)明的一個實施例中，計算機101可以分析 表面對力的響應200、300，并且確定平穩(wěn)段(plateau) 320的存在或大小，諸如圖3中可以看 到的。在一個實施例中，這種確定可以是迭代過程。例如，計算機101可以不檢測所接收響 應200中的平穩(wěn)段。然后，計算機101可以重新執(zhí)行步驟320和340，并且分析接收的響應 300以確定共振頻率。根據一個實施例，通過返回到塊320，可以確定表面的多個共振頻率。例如，可以在 沒有物體接觸表面時確定表面的第一共振頻率。可以在物體，諸如手指正接觸表面時確定 第二共振頻率。可以在多個物體正接觸表面時或對于物體在不同的位置接觸物體確定另外 的共振頻率。例如，在一個實施例中，第一共振頻率可以包括表面的基頻，并且第二共振頻 率可以包括基頻的整數倍?；l描述表面的最低共振頻率。使用該實施例，可以依照與表 面的狀態(tài)有關的共振頻率輸出觸覺效果。例如，如果無物體接觸表面，可以生成第一共振頻 率，以及當物體正接觸表面時，可以輸出第二共振頻率。在一個實施例中，計算機通過傳送一系列致動器信號來順序地生成多個力從而可
9以確定共振頻率。例如，計算機可以繼續(xù)迭代具有不同被選頻率的相繼致動器信號，直到找 到共振頻率為止。根據一個實施例，計算機101以低于共振頻率的頻率，生成具有基本上僅 一個第一頻率的第一致動器信號。然后，致動器生成第一力以輸出到表面。在這種實施例 中，計算機101接收表面對第一力的第一響應。然后，計算機確定所接收的第一響應中的第一幅值，并且存儲第一幅值和第一頻 率。然后，計算機傳送具有大于第一頻率的第二頻率的第二致動器信號。致動器將第二力 輸出到表面，并且計算機101接收表面對第二力的第二響應。計算機確定第二響應中的第 二幅值以及把它與第一響應中的第一幅值比較。如果第二幅值大于第一幅值，那么計算機 可以丟棄第一幅值和第一頻率，并且存儲第二幅值和第二頻率。然后，計算機繼續(xù)傳送致動 器信號以及接收對這些信號的響應。對于接收的每一響應，計算機確定這一響應內的幅值 并且將其與存儲的響應進行比較以確定最大響應。計算機可以繼續(xù)輸出致動器信號，同時 所接收的響應內的幅值繼續(xù)增加，并且在一個或多個接收的響應具有小于存儲的平穩(wěn)段的 幅值后，可以確定共振頻率。在一個實施例中，表面可以包括多點觸摸輸入表面，諸如多點觸摸屏。在這種實施 例中，用于共振檢測的系統(tǒng)可以傳送一系列致動器信號以確定與多點觸摸輸入表面有關的 多個共振頻率。可以采用這種實施例來在同時或相繼地在一個或多個位置處與表面接觸期 間，確定多點觸摸輸入表面的共振頻率。在另一實施例中，表面可以包括多點輸出表面。這種表面可以耦合到用來將局部 力輸出到觸摸表面的離散區(qū)域的多個致動器。例如，可以將具有矩形形狀的觸摸表面耦合 到四個致動器，其中，每一致動器耦合到觸摸表面的不同的四分之一區(qū)域?？梢詫⒚恳恢聞?器配置成將局部力輸出到觸摸面的相應的四分之一區(qū)域。因此，可以將實施例配置成確定 與致動器中的每一個關聯的表面的共振頻率。圖6是示出根據一個實施例的對致動器信號的電阻響應600的圖。圖6中所示的 響應600(垂直軸)根據由于對壓電致動器設備的輸入掃頻(水平軸)獲得的壓電致動器 設備的被測量電阻產生?？梢钥吹?，響應包括兩個相對高幅值部分610a和610b以及低幅 值槽620。高幅值的區(qū)域表示壓電致動器的相對高的電阻，而槽620的底部表示壓電致動器 的相對低的電阻。計算機101可以接收響應600并且通過確定壓電致動器顯示出最低電阻 (即槽620)時的頻率來確定共振頻率。圖7是示出根據一個實施例的對致動器信號的響應700的圖。在圖7中所示的圖 中，響應700表示基于致動器輸出力的設備表面運動。在圖7所示的圖中，水平軸表示采樣 的時間，而豎直軸表示表面的位移。在切斷(cutoff)740前的時間720，致動器正輸出力。 在接近切斷740時，致動器停止輸出力以及允許表面向靜止位置返回。表面的固有響應710 表示在隨時間730耗散的持續(xù)振動。由計算機101測量表面繼續(xù)振動期間的持續(xù)時間730 并存儲。然后，系統(tǒng)100以其他頻率振動表面并測量用于其他頻率的每一個的固有響應710 的持續(xù)時間730?？梢詫⑸晒逃许憫?10的最大持續(xù)時間730的力的頻率確定為表面的 共振頻率。在塊360中，計算機101輸出共振頻率。在計算機101已經確定用于表面的共振 頻率后，計算機可以通過將頻率保存在非易失性計算機可讀介質中來輸出共振頻率，其可 以在顯示屏上顯示頻率，可以生成具有共振頻率的致動器信號，或可以根據本領域技術人員公知的方法輸出頻率。盡管上述描述描述了用于共振檢測的各個實施例，但是本發(fā)明的一些實施例可以 包括另外或不同的步驟。例如，當物體正接觸表面時，其共振頻率可能改變。因此，可以期 望在用戶正觸摸表面時確定表面的共振頻率。此外，共振頻率可能基于接觸施加到表面的 何處而改變。因此，在一些實施例中，可以希望基于在一個或多個位置與表面的接觸，計算 一個或多個共振頻率。在這樣的實施例中，致動器信號可以至少部分基于感測的與表面接 觸的位置。在另外的實施例中，可以將計算機101配置成檢測動態(tài)改變的共振頻率。例如，當 用戶觸摸表面(或停止接觸表面)時，表面的共振頻率可能改變，因此，可以希望確定用于 多個接觸壓力的共振頻率。在這種實施例中，可以將用于共振檢測的系統(tǒng)配置成確定與壓 力有關的多個共振頻率，壓力與例如啟動與表面的接觸(諸如通過將手指壓在表面上)或 結束與表面的接觸(諸如通過從表面移開手指)的用戶有關。上述方法的優(yōu)點可以是，用于輸出觸覺振動的系統(tǒng)能在相對較低幅值輸入信號的 情況下，輸出更高幅值的振動。通常，當系統(tǒng)按共振驅動時，能顯著地放大共振頻率的小能 量輸入，以生成更顯著的輸出。因此，可以更有效地按共振驅動系統(tǒng)。此外，因為表面結構 可以改變，因此其他類似地設計的設備中的表面可以具有不同的共振頻率。或者，當表面被 使用時，可能被磨損或其共振頻率可以改變。此外，如果正接觸，例如通過指尖，則可能改變 表面的共振頻率。因此，可以希望把在此討論的一些或所有不同實施例包含在用于這些設 備的校準系統(tǒng)中。這種校準系統(tǒng)可以包含在設備本身中，或可以在制造工藝期間使用，或兩 者均可。某些實施例可以包括計算機可讀介質，存儲用于指示機器或計算機執(zhí)行上述的一 個或多個方法的程序代碼。這種機器或計算機能確定觸覺表面的共振頻率。例如，機器或 計算機可以定期地，或當用戶指示時，確定觸覺表面的共振頻率。另外，這樣的機器或計算 機可以當表面正在被諸如用戶接觸時確定表面的共振頻率?？梢韵Ｍ谥聞悠骺赡茉谟脩?正接觸時向表面輸出觸覺效果的時間確定共振頻率。圖8是示出根據一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)800的框圖。系統(tǒng)800包括計 算機810和設備820。計算機810包括處理器811，并與設備820通信。處理器811配置成 將致動器信號輸出到設備820，并且從設備820接收輸入信號。設備820包括表面821、致 動器822和處理器823。處理器823與致動器822和表面821通信，并配置成從計算機810 接收致動器信號，將致動器驅動信號傳送到致動器822，并接收傳感器信號。在圖8所示的實施例中，致動器822包括用于在表面上生成力的適當的致動器。例 如，在本發(fā)明的一個實施例中，致動器822包括壓電致動器。這種實施例可能是有利的，因 為壓電元件能用作配置成感測表面821的運動的傳感器；壓電元件可以在諸如通過振動表 面壓縮或拉伸時生成電壓。能測量生成的電壓并用來確定表面的相應運動。也可以使用其 他致動器。例如，致動器822可以包括電動機、電磁致動器、音圈、線性共振致動器、形狀記 憶合金、電活性聚合物，或能感測運動的其他適當的致動器。在本發(fā)明的一個實施例中，可 以采用電動機來感測表面的運動。例如，電動機可以包括能輸出力并能感測換能器的運動 的換能器。這種換能器可以包括光學編碼器，或可以能生成與換能器的運動成比例的電壓 或電流。
圖8中所示的表面821可以是用戶可以接觸的設備的任何表面。例如，在一個實 施例中，該表面可以是觸摸屏的表面。在另一實施例中，該表面可以是用來向握住該設備的 用戶提供觸覺感應的蜂窩電話或PDA的表面。在其他實施例中，該表面可以是輸入設備的 一部分，諸如觸摸屏或按鈕。在一些實施例中，該表面可以是下述的任何一個但不是限制 設備的外殼的表面，諸如蜂窩電話上的電池蓋、汽車的控制臺上的觸摸屏、汽車內的觸敏表 面、膝上型電腦或個人計算機上的觸摸屏、自動取款機或其他終端設備上的觸摸屏，或觸敏 表面，透明、半透明或不透明的。可以有利地采用任何適當的表面。圖9A是示出根據一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)900的框圖。系統(tǒng)900與在 此所述的其他系統(tǒng)類似，然而，圖9A中所示的系統(tǒng)900包括單個自含的設備910，包括表面 911、致動器912和處理器913。設備910能確定其自己的表面911的共振頻率。處理器913 與致動器912和表面911通信。在圖9A所示的實施例中，處理器配置成傳送致動器信號、 接收傳感器信號并確定表面的共振頻率。處理器913還配置成從表面911接收輸入信號。 致動器912與處理器913和表面911通信，并配置成從處理器913接收致動器信號，將振動 輸出到表面911，并且將傳感器信號傳送到處理器913。在所示的實施例中，致動器將振動 輸出到表面911，并還響應于振動操作作為傳感器來測量表面911的運動。至少部分地基于 表面911的感測的運動，致動器912將傳感器信號傳送到處理器913。圖9B是示出根據一個實施例的用于共振檢測的系統(tǒng)950的框圖。系統(tǒng)950與圖 9A所示的實施例類似，但還包括與致動器962分開的傳感器964。其他實施例也可以包含 與致動器不同的傳感器，諸如在本申請文件中所述的其他實施例。系統(tǒng)950包括設備960，其包括表面961、致動器962、處理器963和傳感器964。處 理器963與致動器962、表面961和傳感器964通信。處理器配置成將致動器信號傳送到致 動器962，從傳感器964接收傳感器信號并且從表面961接收輸入信號。致動器配置成從處 理器963接收致動器信號，并且將振動輸出到表面961。傳感器964配置成測量表面961對 由致動器962輸出的振動的響應。傳感器964還可以配置成檢測用戶與表面961的接觸。實施例可以有利地用在各種情形中。例如，一個實施例可以有利地包含在制造具 有觸覺使能表面，諸如觸覺使能觸摸屏的設備的制造場所。這種場所可以利用一個或多個 實施例來確定每一被制造設備的表面的共振頻率，并且將共振頻率存儲在設備內，諸如計 算機可讀介質上。替代地，設備可以包括一個或多個實施例。例如，車輛中的導航系統(tǒng)可以包括觸摸 屏。導航系統(tǒng)也可以包括配置成確定觸摸屏的表面的共振頻率的實施例。用戶可以采用實 施例來在沒有物體接觸表面時確定觸摸屏的共振頻率。替代地，導航系統(tǒng)可以每次通電時， 或定期地，諸如每三個月，確定觸摸屏的共振頻率。再參考圖1、8和9A-9B，能在數字電子電路，或計算機硬件、固件、軟件或它們的組 合中，實現實施例。在一個實施例中，計算機可以包括一個或多個處理器。處理器包括耦合 到處理器的計算機可讀介質，諸如隨機存取存儲器(RAM)。處理器執(zhí)行在存儲器中存儲的計 算機可執(zhí)行程序指令，諸如執(zhí)行用于編輯圖像的一個或多個計算機程序。這種處理器可以 包括微處理器、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGAs)、 狀態(tài)機等等。這些處理器可以進一步包括可編程電子設備，諸如可編程邏輯控制器(PLC)、 可編程中斷控制器(PIC)、可編程邏輯設備(PLD)、可編程只讀存儲器(PR0M)、電子(可擦
12除)可編程只讀存儲器(EPR0M或EEPR0M)，或其他類似的設備。這些處理器可以包括介質，或可以與介質通信，例如計算機可讀介質，其可以存儲 當由處理器執(zhí)行時，能使處理器執(zhí)行在此所述的如由處理器執(zhí)行或輔助的步驟的指令。計 算機可讀介質的實施例可以包括但不限于電子、光、磁或其他存儲或傳輸設備，其能給處理 器，諸如網絡服務器中的處理器提供計算機可讀指令。介質的其他例子包括但不限于軟盤、 CD-ROM、磁盤、存儲芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的處理器、所有光介質、所有磁帶或其他磁性 介質，或計算機處理器能讀取的任何其他介質。而且，各種其他設備可以將指令傳輸或傳送 到計算機，諸如路由器、專用或公共網絡，或其他傳輸設備。所述的處理器或處理可以在一 個或多個結構中，以及可以分散在一個或多個結構。處理器可以包括用于執(zhí)行在此所述的 一個或多個方法(或部分方法)的代碼。概述提供前述描述僅用于示例和說明目的，并不意欲窮舉或將本發(fā)明限制到所公開的 具體形式。在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種改進或修正對本領域的技術人員 來說將是顯而易見的。
1權利要求
一種方法，包括將致動器信號傳送到與設備的表面耦合的致動器，所述致動器信號用來使所述致動器輸出力到所述表面；接收所述表面對所述力的響應；至少部分地基于所述響應，確定所述表面的共振頻率；以及輸出表示所述共振頻率的信號。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述共振頻率包括所述表面的基頻。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述力包括頻率和持續(xù)時間。
4.如權利要求3所述的方法，其中，在所述持續(xù)時間期間，所述頻率增加。
5.如權利要求3所述的方法，進一步包括選擇至少一個被選頻率，以及其中，所述力基 本上僅包括所述至少一個被選頻率。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述至少一個被選頻率包括多個被選頻率，以及其 中，傳送所述致動器信號進一步包括傳送多個致動器信號，每一致動器信號包括被選頻率 的至少一個，并且相繼地將所述多個致動器信號的每一個傳送到所述致動器。
7.如權利要求6所述的方法，進一步包括確定被選頻率中的哪一個接近所述共振頻率。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述致動器包括壓電致動器。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述壓電致動器用來至少部分地基于所述表面的 響應生成電壓。
10.如權利要求1所述的方法，其中，測量所述響應包括測量所述響應的幅值。
11.如權利要求10所述的方法，其中，確定所述表面的共振頻率包括 確定所述響應的最大幅值；以及確定所述響應在所述最大幅值處的頻率。
12.如權利要求1所述的方法，進一步包括接收用于校準的請求。
13.如權利要求1所述的方法，進一步包括確定多個共振頻率，以及輸出所述多個共振 頻率，其中，所述多個共振頻率與接觸所述表面的物體有關。
14.如權利要求1所述的方法，其中，所述表面包括接觸表面。
15.一種系統(tǒng)，包括致動器，耦合到設備的表面，所述致動器用來接收致動器信號并且輸出力到所述表傳感器，用來檢測所述表面對力的響應以及傳送與所述響應有關的傳感器信號； 處理器，用來 傳送所述致動器信號； 接收所述傳感器信號；至少部分地基于所述傳感器信號，確定所述表面的共振頻率；以及 輸出表示所述共振頻率的信號。
16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述共振頻率包括所述表面的基頻。
17.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述力包括頻率和持續(xù)時間。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，在所述持續(xù)時間期間，所述頻率增加。
19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述力基本上僅包括被選頻率。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述被選頻率包括多個被選頻率，以及其中，所 述致動器信號包括多個致動器信號，每一致動器信號包括所述被選頻率中的至少一個并被 相繼地傳送到所述致動器。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進一步用來確定所述被選頻率中的 哪一個接近所述共振頻率。
22.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述致動器包括壓電致動器。
23.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述壓電致動器用來至少部分地基于所述表面 的響應生成電壓。
24.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進一步用來確定所述響應的幅值。
25.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進一步用來通過確定所述響應的最 大幅值以及確定所述響應的最大幅值處的頻率，來確定所述表面的共振頻率。
26.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進一步用來接收用于校準的請求。
27.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進一步用來確定多個共振頻率，其 中，所述多個共振頻率與接觸所述表面的物體有關。
28.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述表面包括接觸表面。
29.一種計算機可讀介質，包括程序代碼，所述計算機可讀介質包括用于將致動器信號傳送到與設備的表面耦合的致動器的程序代碼，所述致動器信號用 來使所述致動器輸出力到所述表面；用于接收所述表面對所述力的響應的程序代碼；用于至少部分地基于所述響應，確定所述表面的共振頻率的程序代碼；以及用于輸出表示所述共振頻率的信號的程序代碼。
30.如權利要求29所述的計算機可讀介質，其中，所述共振頻率包括所述表面的基頻。
31.如權利要求29所述的計算機可讀介質，其中，所述力包括頻率和持續(xù)時間。
32.如權利要求31所述的計算機可讀介質，其中，在所述持續(xù)時間期間，所述頻率增加。
33.如權利要求31所述的計算機可讀介質，進一步包括用于選擇至少一個被選頻率的 程序代碼，以及其中，所述力基本上僅包括被選頻率。
34.如權利要求33所述的計算機可讀介質，其中，所述被選頻率包括多個被選頻率，以 及其中，傳送致動器信號進一步包括傳送多個致動器信號，每一致動器信號包括被選頻率 中的至少一個，以及相繼地將多個致動器信號的每一個傳送到所述致動器。
35.如權利要求34所述的計算機可讀介質，進一步包括確定被選頻率中的哪一個接近 所述共振頻率的程序代碼。
36.如權利要求29所述的計算機可讀介質，其中，所述致動器包括壓電致動器。
37.如權利要求36所述的計算機可讀介質，其中，所述壓電致動器用來至少部分地基 于所述表面的響應生成電壓。
38.如權利要求29所述的計算機可讀介質，其中，測量所述響應包括測量所述響應的 幅值。
39.如權利要求38所述的計算機可讀介質，其中，確定所述表面的共振頻率包括確定所述響應的最大幅值；以及 確定所述響應的最大幅值處的頻率。
40.如權利要求29所述的計算機可讀介質，其中，所述表面包括接觸表面。
41.一種裝置，包括用來將致動器信號傳送到與設備的表面耦合的致動器的電路，所述致動器信號用來使 所述致動器輸出力到所述表面；用來接收所述表面對所述力的響應的電路；用來至少部分地基于所述響應，確定所述表面的共振頻率的處理器；以及 用來輸出表示所述共振頻率的信號的電路。
全文摘要
公開了共振檢測的系統(tǒng)和方法。例如，用于共振檢測的一種方法包括將致動器信號傳送到與設備的表面耦合的致動器的步驟。致動器信號用來使致動器輸出力到表面。該方法進一步包括下述步驟接收表面對力的響應；至少部分地基于響應來確定表面的共振頻率；以及輸出表示共振頻率的信號。
文檔編號G01H13/00GK101981532SQ200980111123
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2008年3月27日
發(fā)明者丹尼·A·格蘭特, 科林·M·蒂爾林 申請人:伊梅森公司