Brevet FR2825499A1 — publié le 20021206

R:\18300\18353 3 doc - 10.33 - 01/06/01 -11/12 DISPOSITIF ET PROCEDE DE LOCALISATION DE LA POINTE D'UN STYLO SUR UN SUPPORT DE NUMÉRISATION DESCRIPTION Domaine technigue L' invention concerne un dispositif et un procédé de localisation d'une pointe d'un stylo sur un support d'écriture, le stylo et le support faisant partie d'un système de numérisation d'écriture comportant en outre au moins deux dipôles magnétiques couplés chacun à une source de courant de manière à produire des champs magnétiques distincts. L' invention concerne également un système de numérisation d'écriture et un stylo destiné à être utilisé dans un tel système. L' invention trouve des applications dans les ordinateurs portables, les agendas électroniques, ou encore dans les téléconférences au cours desquelles le contenu d'un texte manuscrit doit être envoyé en temps réel à plusieurs personnes communiquant à travers un réseau de type internet. Etat de la technique antérieure Un dispositif connu de localisation de la pointe d'un stylo dans un système de numérisation d'écriture comporte une table numérique munie de moyens pour transformer les positions du stylo en donnces numériques qui sont ensuite, soit stockées dans une mémoire couplée à la table, soit transmises par voie radio à un ordinateur qui comporte un logiciel de traitement destiné à décoder les données numériques pour obtenir les codes alphanumériques correspondants. La localisation de la pointe du stylo dans ce dispositif est obtenue grâce à un système de cocrdonnées prédéfini sur la surface de la table . numerlque. Un inconvénient de ce dispositif provient du fait que cette localisation nest possible que sur la table spécifiquement conçue à cet effet. Un autre dispositif connu décrit dans le document WO 99/39302 utilise une caméra associée au stylo et un algorithme de suivi des mouvements du stylo. Ce dispositif est coûteux et ltalgorithme mis en uvre est complexe. Le but de l' invention est de remédier aux inconvénients de l'art antérieur décrit ci-dessus au moyen d'un dispositif de localisation de la pointe dun stylo sur un support quelconque placé dans un champ magnétique généré par au moins deux dipôles. Selon l 'invention, le stylo comporte un premier capteur destiné à mesurer les champs magnétiques produits par chacun des dipôles magnétiques et un deuxTème capteur destiné à mesurer l'angle dinclinaison de l'axe du stylo par rapport à la verticale et des moyens de transmission de données en provenance desdits premier et deuxième capteurs vers une unité de traitement apte à calculer la position de la pointe du stylo sur la surface du support d'écriture en fonction des valeurs mesurées du champ magnétique et de l'angle D. Selon l 'invention, l'unité de traitement comporte un logiciel permettant de calculer par triangulation les positions de la pointe du stylo par rapport à la position de chacun desdits dipôles magnétiques. Selon l 'invention, les dipôles magnétiques sont alimentés simultanément par des courants périodiques ayant des fréquences différentes. Selon l 'invention, les dipôles magnétiques sont alimentés séquentiellement par un même courant qui peut être continu ou périodique. Selon l'invention, le logiciel de calcul est apte à distinguer les champs magnétiques produits par chaque dipôle en fonction de la fréquence dalimentation de chaque dipôle. Selon l' invention, le logiciel de calcul est apte à distinguer les champs magnétiques produits par chaque dipôle en fonction de l' instant dalimentation de chaque dipôle. Selon l' invention, le premier capteur est un magnétomètre, et le deuxième capteur est un accéléromètre apte à mesurer le champ de pesanteur. Selon l'invention, le stylo comporte en outre un troisième capteur destiné à détecter le contact de la pointe du stylo sur le support d'écriture et à mesurer la force d'appui de ladite pointe sur ledit support. Le procédé selon l' invention comporte les étapes suivantes: - mesurer au moins deux champs magnétiques générés par au moins deux dipôles sur le support d'écriture; - mesurer l'inclinaison du stylo par rapport à la verticale; - transmettre les grandeurs mesurées à une unité de traitement qui calcule la distance entre le stylo et la position de chaque dipôle magnétique, en fonction des valeurs mesurées des champs magnétiques et de l'inclinaison du stylo. Le procédé comporte en outre une étape consistant à détecter le contact de la pointe du stylo sur le support de numérisation et à mesurer la force d'appui de ladite pointe sur ladit support. D'autres caractéristiques et avantages de linvention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement un système de numérisation d'écriture comportant un dispositif de localisation selon l' invention. - la figure 2 illustre schématiquement un stylo utilisé dans un système de numérisation illustré par la figure 2. - la figure 3 représente schématiquement un système de génération de champs magnétiques selon un mode de réalisation de l' invention; - la figure 4 illustre schématiquement les champs magnétiques générés par le dispositif de la figure 2. Le système de numérisation de la figure 1 comporte un support d'écriture 2, qui peut être horizontal, vertical ou incliné d'un angle quelcouque par rapport à la verticale, sur lequel un utilisateur peut écrire au moyen d'un stylo 4. Ce support 2 comporte deux dipôles magnétiques d' axes perpendiculaires au support 61, 62 destinés chacun à générer un champ magnétique dans la direction du stylo 4. Comme on peut le voir à la figure 2, le stylo 4 comporte un magnétomètre 8 destiné à mesurer les champs magnétiques générés par les dipôles 61, 62, un inclinomètre 10 destiné à mesurer l'angle d'inclinaison de l'axe du stylo 4 par rapport à la verticale, un capteur de force 12 destiné à mesurer la force d'appui du stylo sur la support 2, et un cTrcuit électronique de traitement 14 destiné à coder les valeurs de champs magnétiques, de l'angle d'inclinaison B. et de la force d'apui mesurées. Le cTrcuit électronique 14 est relié à une antenne 16 qui transmet les donnces codées, en provenance du circuit électronique 14, vers une unité de traitement 20 (figure 3) apte à calculer la position de la pointe du stylo 4 sur la surface du support d'écriture 2. Préférentiellement, les dipôles magnétiques 61, 62 sont des bobines cylindriques ayant une section S. un diamètre de l'ordre d'un centimètre et une longueur également de l'ordre d'un centimètre. Chaque bobine comporte un nombre n de spires, typiquement égal à cent, parcourues par un courant électrique i. La figure 3 illustre un schéma bloc d'un circuit de commande des dipôles 61, 62 pour générer deux champs magnétiques distincts à lemplacement du stylo 4. Ce cTrcuit de commande comporte un occillateur 30, un commutateur 32, un cTrcuit de réception 34 et un circuit de décodage 36. Selon une variante de réalisation, les bobines 61, 62 sont alimentées séquentiellement à travers le commutateur 32 par un courant de fréquence fO égale à 100 kHz, le commutateur 32 réalisant une commutation toutes les 10 ms. Dans une deuxième variante de réalisation, les bobines 61, 62 sont alimentées par deux courants ayant des fréquences différentes. Sur la figure 4, M1 et M2 représentent respectivement les positions des dipôles 61 et 62 sur le support 2, P représente la position de la pointe du stylo sur le support 2, Hi représente le champ magnétique crce au point P selon la direction de l'axe du stylo par un dipôle 6i. Dans le cas particulier o le support 2 est horizontal et o le stylo 4 est incliné d'un angle par rapport à la verticale, la valeur de la projection du champ magnétique crée par un dipôle 6i au point P est donné par: Hmi = Hi cos é= M/r3cos o Mi est le moment dipolaire du dipôle 6i donné par l' expression: Mi=niS si le dipôle est une bobine à n spires de section S et parcourue par un courant i. Connaissant Mi, Hmi, et cos 0, et en séparant le champ des deux dipôles 61 et 62, il est possible d'obtenir les distances r1 et r2 du point P par rapport aux deux points M1 et M2 et donc la position de la pointe du stylo par triangulation. Dans le cas particulier o le support 2 est vertical, Hmi = Hi sin D= M/r3 sin Un calcul identique permet d'obtenir les distances r1 et r2 et donc la position de la pointe du stylo par rapport aux deux points Mlet M2. Dans le cas particulier o le support 2 est incliné d'un angle quelconque par rapport à lhorizontal Hmi=Hi sin 6= M/r3 sin o 6=0-, étant liangle d'inclinaison du support par rapport à l'horizontale. Les valeurs mesurces du champ magnétique, de l'inclinaison de l'axe du stylo et de la force dappui sont transmises par radio ou par une liaison filaire à l'unité de traitement 20 qui reçoit des signaux numériques proportionnels aux valeurs des champs magnétiques Hm1 et Hm2 mesurés par le magnétomètre en utilisant le signal de synchronisme du commutateur 32. Les dipôles 61 et 62 sont implantés en des points connus par rapport à la surface du support 2. Selon le mode de réalisation préféré de l' invention, le magnétomètre 8 est logé dans le corps du stylo et est constitué par une bobine d' induction comprenant quelques centaines de spires. L'inclinomètre est un accéléromètre permettant de mesurer la valeur du champ de pesanteur projetée sur l'axe du stylo, le capteur de force 12 est un capteur piézoélectrique. Le calcul de la position de la pointe sur le support 2 n'est effectué que lorsque la force mesurée par le capteur piézoélectrique 12 est supérieure à un seuil prédéterminé. En outre, l'analyse de la force d'appui de la pointe sur le support 2 fournit des informations calligraphiques (pleins et déliés) de l'écriture. Dans le cas dune reconnaissance de signature, cette information améliore la fiabilité de la reconnaissance. Selon un autre mode de réalisation de linvention, lunité de traitement est intogrée dans le corps du stylo et comporte en outre une mémoire destinée à stocker les positions successives calaulées de la pointe du stylo. Ce dernier comporte une interface permettant de transférer de facon différce les valeurs mémorisoes dans cette mémoire vers un micro- ordinateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation dune pointe d'un stylo (4) sur un support d'écriture (2), le stylo (4) et le support (2) faisant partie d'un système de numérisation d'écriture comportant en outre au moins deux dipôles magnétiques (6) couplés chacun à une source de courant de manière à produire des champs magnétiques distincts perpendiculaires au plan du support(2), caractérisé en ce que ledit stylo (4) comporte un premier capteur (8) destiné à mesurer les champs magnétiques produits par chacun des dipôles magnétiques et un deuxième capteur (10) destiné à mesurer l'angle d'inclinaison H de l'axe du stylo (4) par rapport à la verticale et des moyens de transmission (16) de donnces en provenance desdits premier (8) et deuxième (10) capteurs vers une unité de traitement (20) apte à calculer la position de la pointe du stylo (4) sur la surface du support décriture (2) en fonction des valeurs mesurées du champs magnétiques et de l'angle O. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stylo (4) comporte en outre un troisième capteur destiné à détecter le contact de la pointe du stylo sur le support d'écriture (2) et à mesurer la force d'appui de ladite pointe sur ledit support (2). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de traitement (20) comporte un logiciel permettant de calculer, par triangulation, les positions de la pointe du stylo (4) par rapport à chacun desdits dipôles (6). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dipôles magnétiques (6) sont alimentés simultanément par des courants périodiques ayant des fréquences différentes. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dipôles magnétiques (6) sont alimentés séquentiellement par un même courant. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le courant d'alimentation desdits dipôles est continu. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le courant d'alimentation desdits dipôles est pério alternatif. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le logiciel de calcul est apte à distinguer les champs magnétiques produits par chaque dipôle (6) en fonction de la fréquence d'alimentation de la bobine de chaque dipôle (6). 9. Dispositif selon la revendications 5, caractérisé en ce que le logiciel de calcul est apte à distinguer les champs magnétiques produits par chaque dipôle (6) en fonction de l' instant d'alimentation de la bobine de chaque dipôle (6). 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier capteur (8) est un magnétomètre et le -deuxième capteur (10) est un accéléromètre apte à mesurer le champ de pesanteur. 11. Système de numérisation d'écriture, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de localisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Stylo (4) destiné à être utilisé dans un système de numérisation d'écriture, caractérisé en ce qu'il comporte un premier capteur (8) destiné à mesurer les champs magnétiques produits par au moins deux dipôles magnétiques (6), un deuxième capteur (10) destiné à mesurer l' angle d' inclinaison de l' axe du stylo (4) par rapport à la verticale, et un troisième capteur (12) destiné à détecter le contact de la pointe du stylo (4) sur un support d'écriture (2) et à mesurer la force d'appui de ladite pointe sur ledit support (2). 13. Procédé de localisation de la pointe dun stylo (4) sur un support d'écriture (2), le stylo (4) et le support (2) faisant partie d'un système de numérisation d'écriture, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mesurer au moins deux champs magnétiques générés par au moins deux dipôles (6) sur le support d'écriture (2); - mesurer l'inclinaison du stylo (4) par rapport à la verticale; calculer la distance entre le style (4) et chaque dipole magnétique (6) en fonction des valeurs mesurées des champs magnétiques et de l'inclinaison du stylo (4). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape consistent à détecter le contact de la pointe du style sur le support (2) et à mesurer la force dappui de