基本信息
- 项目名称：
- 通过光电计数测距测角在普通显示器上实现触控操作
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品设计、发明的目的是在普通显示器上，以一套我们自创的技术方案（该方案已获得国家发明专利批准），来实现触控操作。它以超低的成本（＜100元），独立的外设（如摄像头般大小），即可在普通屏幕上实现触控操作。 作品主要通过在用户显示器上安装的一个独立外设（内有两个光电式传感器、一个触头和一个鼠标控制芯片）和我们自编的驱动程序来实现精确触摸功能。
- 详细介绍：
- 本作品设计、发明的目的是要在普通显示器上，以一套我们自创的技术方案（该方案已获得国家专利批准）来实现普通显示器的触摸功能。它低廉的价格、简单易行的操作可以让每一位拥有计算机的用户都体验到由触摸技术带来的前所未有的方便和快捷。项目的最终产品可以应用于目前所有的液晶显示器，对于商务笔记本的应用前景最为广阔，同时也可为老年人，伤残人士提供与电脑交互的便利 经过深入详尽的市场调查和分析，我小组深刻的认识到市场对于具有触摸显示功能显示器的巨大需求和目前市场上此类商品严重缺乏、价格普遍昂贵的特点，再结合目前已掌握的软件和硬件方面的知识，决定设计本作品。 本作品通过在用户显示器上安装一个独立外设，内含两个光电传感器，来实现精确触摸功能。这两个传感器一是测距传感器，用以测量触摸点离开固定原点的距离（设屏幕右上角为原点，下同）；二是转角传感器，用以测量触摸点与穿过固定原点的参考直线的夹角（设屏幕左起框所在直线为参考直线）。测距传感器和转角传感器均是采用光电门计数，通过公式转换为长度和角度。通过这两个传感器可得到以原点为中心，以测距传感器测得的数据为半径，以转角传感器测得的数据为夹角的坐标。 此外，本装置还包括触头和鼠标控制芯片。触头分别与测距传感器、转角传感器连接，实现屏幕点击的功能。鼠标控制芯片用以将接收到的传感器计数信息，通过USB接口供主机读取。用户的主机上安装的由我们编写的驱动程序负责将鼠标控制芯片的信息传给主机，由主机接收这段输入，并做出相应的响应，处理USB接口上传来的数据，获取点击的坐标值。 硬件部分工作原理简介： 硬件部分和之前的设计相比做了一定的调整。之前的设计，采用位移传感器和转角传感器测量位移和角度，鉴于成本较高，后期的设计中，硬件部分借鉴机械鼠标的结构，由两个光电门，和一个鼠标IC芯片以及外围电路组成。把鼠标中X轴和Y轴改为测量角度和位移。鼠标左键导线接到触控笔上，方便操作。 USB驱动实现 本驱动将采用微软全新的WDF(Windows Driver Foundation)结构框架，开发一个运行在内核模式的驱动程序 KMDF。
作品图片
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
- 一、作品设计、发明的目的 本作品设计、发明的目的是在普通显示器上，以一套我们自创的技术方案（该方案已获得国家发明专利批准），来实现触控操作。它以超低的成本（＜100元），独立的外设（如摄像头般大小），即可在普通屏幕上实现触控操作。 二、基本思路 通过在显示器上安装一个独立外设，内含有两传感器：一是测距传感器，用以测量触摸点离开固定原点的距离；二是转角传感器，用以测量触摸点与穿过固定原点的参考直线的夹角。测距传感器和转角传感器均采用光电门计数，通过公式转换为长度和角度。通过这两个传感器可得到以原点为中心，以测距传感器测得数据为半径，以转角传感器测得数据为夹角的坐标 装置还包括触头和控制芯片。触头分别与测距传感器、转角传感器连接，实现屏幕点击功能。控制芯片将接收到的光电门计数信息，通过USB接口供计算机读取。计算机上安装的由我们编写的驱动程序负责将鼠标控制芯片的信息传给计算机，由计算机接收这段输入并做出相应的响应，处理USB接口传来的数据，获取点击的坐标值 三、创新点 1本技术方案已获得国家专利局批准 2对硬件进行升级的想法 3无须更换显示器便可在普通显示器上的实现触摸功能 四、技术关键 如何通过光电门计数测距测角，实现对触控点坐标的捕捉，以及光标的跟随，是本作品需要解决的一个关键所在 五、主要技术指标 1测距传感器测量的精确度 2转角传感器的精确度 3拉线的长短
科学性、先进性
- 现有的触摸显示器，一般是在显示器上安装一个触摸屏，触摸屏经过一条信号线连接，用以输出得到的数据。 触摸屏市场，国际知名的品牌有3M,ELO,GVision等,但价格都比较高，因而并未得到广泛普及。而国内的触摸显示器，往往是通过改装已有的品牌机器，大致可以用拆卸拼凑来描绘整个过程。并且要实现这个过程，都需要用户更换自己的显示器，到市场上重新购买具有触摸功能的显示器。 与之相比，本作品首先过程要简单很多，无需更换已有的显示器，用户只需在原有普通显示器的基础上进行硬件升级，安装几个简单、体积小巧的硬件、配套的驱动即可实现触摸功能，整个过程普通用户可以自己轻松完成。另外，价格低廉、对显示器没有拆分卸载的损伤也是本作品的一大优势。 独具创意的想法，简单的操作，低廉的价格，普通用户就可以尽情享受触摸显示屏带来的方便和快捷。
获奖情况及鉴定结果
- 该技术方案已通过国家专利局鉴定审查，并在2009年10月14号通过，成功获得国家专利局专利批准。 获得国家专利表明该方案具有切实的可行性和创新性，我团队打算进一步把它付诸于实践，开发出真实可见的产品，使其得到推广，并期望获得用户最终的认可。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、模型、图片、录像
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
- 一、技术特点和优势 1作品实现简单、方便操作；一般的触摸显示器都在显示器上安装一个触摸屏，而本作品只需在显示器上安装一个独立的外设和配套的驱动程序即可实现触摸功能 2作品技术方案完全自主实现（由专利局批准） 3无需用户更换显示器便能实现同触屏显示器同样的功能 4价格低廉 二、适应范围 1大多数非触摸屏的电脑显示器、电视机、自动贩售机等2显示器生产厂家 三、市场推广前景的技术性说明 我们发明的触摸操作控制装置创造性的提出在普通显示器上实现触摸功能，这个具有触摸功能的显示屏及方法技术已获国家专利批准，迈出了触摸屏方面研究的重要一步。 四、市场分析经济效益预测 普通液晶显示器一般在1-2千，而具有触摸功能的显示器在5-8千，这主要由于具有触摸功能的显示器采用的主流制作技术导致了产品价格很高，导致大部分用户无法负担。此外，对比计算机更新换代时间显示器显然是一种更换频率很低的电子产品。普通用户更愿意对已有的显示器进行类似我们这般的功能升级，而不是为了得到触摸功能就更换显示器。
同类课题研究水平概述
- 对于现有的触摸显示器，一般是在显示器上面安装一个触摸屏，触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。 目前，触摸屏主要包括电阻式，电容式，声波式，红外线式四种，但用的最多的是电阻式触摸屏。国际上知名的触摸显示器厂家品牌有3M,ELO,GVision等,国内有创科恒远,ONETOUCH,ETWO等，但国内市场相对比较乱，基本没有形成大的品牌。 但目前由于高昂的价格或者在技术上的一些分歧，使得普及受到了一定的影响，因而并未得到用户的积极响应。在国内对触摸屏的研究中，我们队长同学走在了前沿，他创造性的提出在普通显示器上也能实现触摸功能，所发明的“触摸操作控制装置，具有触摸功能的显示屏及方法”技术，目前已获国家专利批准，迈出了触摸屏方面研究的重要一步。然而，理论的提出与产品的实现，往往伴随着一个漫长的过程。为了加快触摸屏的发展，本次作品，我们打算把这个方案作出原型，得到一定程度的推广，从而改变国内触摸显示器市场混乱的局面。
