Brevet FR2952449A1 — publié le 20110513

Procédé et dispositif pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile. L'invention concerne un procédé et un dispositif 5 pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile résistive, notamment analogique. On connaît déjà par le document EP0773496, un procédé consistant à détecter des coordonnées d'entrée relatives à un appui continu sur une dalle tactile 10 résistive analogique pendant un intervalle de temps et à détecter un changement des dites coordonnées au delà d'un seuil prédéterminé. Le procédé décrit nécessite un retour des dites coordonnées en deçà du seuil prédéterminé pour accepter la séquence comme entrée de commande valide. Un 15 tel procédé se limite à des commandes très simples comme par exemple la simulation d'un clic de souris lorsqu'un appui bref s'ajoute à un premier appui. Les procédés de l'état antérieur de la technique des dalles tactiles résistives analogiques, posent 20 problème interpréter des gestes de commande plus élaborés comme par exemple et à titre non limitatif, celui de l'effet zoom en appliquant simultanément deux doigts que l'on écarte ou rapproche comme le permettent d'autres techniques parmi lesquelles on peut citer celles des 25 dalles tactiles capacitives et celles des dalles résistives matricielles. Cependant, ces dernières technologies sont plus adaptées aux domaines de la téléphonie mobile et de la bureautique qu'aux domaines de l'industrie et des 30 transports, notamment des véhicules automobiles, généralement en ambiances plus sévères. La technologie des dalles tactiles résistives analogiques offrent des qualités de robustesse et d'étendue d'utilisation que n'offrent pas les autres technologies, par nature plus 35 fragiles et plus complexes. Un besoin certain se fait donc sentir pour permettre à la technologie des dalles tactiles résistives analogiques de reconnaître des gestes de commande élaborés qui demandent notamment de localiser précisément plus d'un appui simultané. Lorsqu'on appuie sur un point de coordonnées x, y d'une dalle résistive analogique, ce point présente une résistance électrique de la dalle qui est fonction de ces coordonnées. On peut alors retrouver les coordonnées du point à partir d'une mesure de la résistance. Un problème à résoudre et que, lorsqu'on appuie sur plus d'un point, la dalle présente une résistance électrique qui est globalement fonction des coordonnées de l'ensemble de ces points mais ne présente pas de résistance électrique individuellement pour chaque point comme pourrait le faire une dalle résistive matricielle. Dans le but de remédier aux problèmes posés par l'état connu de la technique, l'invention a pour objet un procédé pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile qui donne à chaque scrutation périodique un couple de coordonnées de point d'appui, comprenant . - une première transition qui détecte un premier front montant d'appui ; - une première étape activée par la première transition pour mémoriser un premier point d'appui de premières coordonnées correspondant au couple de coordonnées donné par la dalle tactile lorsque la première transition est validée ; - une deuxième transition qui détecte un deuxième front montant d'appui ; une deuxième étape activée par la deuxième transition pour calculer des deuxièmes coordonnées de deuxième point d'appui en fonction des premières coordonnées et du couple de coordonnées donné par la dalle tactile lorsque la deuxième transition est validée. Particulièrement, la dalle tactile est une dalle tactile résistive analogique. Avantageusement, le procédé est exécuté dans une interface homme machine de véhicule, notamment de véhicule automobile. De manière remarquable, la dalle tactile est une 5 dalle tactile à sept fils ou une dalle tactile à huit fils. Particulièrement, la deuxième étape utilise une formule de calcul barycentrique. Selon différents modes de mise en oeuvre préférés, 10 le procédé comprend une étape qui active une fonction d'agrandissement lorsqu'une distance entre le premier et le deuxième point d'appui est inférieure à un seuil de petite valeur et/ou une étape qui active une fonction de réduction lorsqu'une distance entre le premier et le 15 deuxième point d'appui est supérieur à un seuil de grande valeur. L'invention a aussi pour objet un dispositif pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile. De manière remarquable, le dispositif est agencé 20 pour exécuter le procédé selon l'invention. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faisant référence aux dessins 25 donnés uniquement à titre d'exemple pour illustrer un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une dalle tactile résistive analogique à quatre fils; - la figure 2 est une vue schématique d'une dalle 30 tactile résistive analogique à cinq fils; - la figure 3 montre des étapes de procédé conforme à l'invention ; - les figures 4 et 5 sont des vues de dessus de dalle tactile résistive analogique à laquelle on applique 35 l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique d'une dalle tactile résistive analogique à sept fils; - la figure 7 est une vue schématique d'une dalle tactile résistive analogique à huit fils. En référence à la figure 1, une dalle tactile résistive analogique à quatre fils comprend deux plaques 10, 16 parallèles séparées par un espace à haute impédance qu'il est possible de réduire, voire d'annuler par appui sur l'une des surfaces, mise alors en contact avec l'autre surface au point d'appui. Sur la plaque 10, deux conducteurs parallèles sont reliés à un microcontrôleur 19 par deux fils 11, 12. Sur la plaque 16, deux conducteurs parallèles sont reliés au microcontrôleur 19 par deux fils 13, 14. Les conducteurs reliés aux fils 11, 12 de la plaque 10 sont perpendiculaires aux conducteurs reliés aux fils 13, 14 de la plaque 16. Un axe Ox qui longe le conducteur relié par le fil 14, prend son origine au point qui surplombe le conducteur relié par le fil 11. Un axe 0y qui longe le conducteur relié par le fil 11, prend son origine au point que surplombe le conducteur relié par le fil 14. Les plaques 10 et 16 sont rectangulaires de longueur L suivant Ox et de largeur H suivant Oy. Chacune des plaques a une résistivité surfacique 6 de sorte qu'une tension électrique nulle appliquée au fil 11 avec une tension électrique Va appliquée au fil 12, provoque une première distribution de potentiel électrique dans la plaque 10 et que la tension électrique nulle appliquée au fil 14 avec une tension électrique Va appliquée au fil 13, provoque une deuxième distribution de potentiel électrique dans la plaque 16. La mesure des coordonnées x, y d'un point de la plaque 10 ou 16 sur lequel appuie un doigt vivant ou tout autre objet inerte, se fait de la façon suivante. Le microcontrôleur 19 applique à un instant t, une tension nulle sur le fil 11, la tension Va sur le fil 12 et mesure la tension commune aux deux fils 13 et 14 court-circuités. En absence d'appui, la tension Vm ainsi mesurée de la plaque 16, est nulle. En présence, à une distance x du conducteur relié au fil 11, d'un appui qui met la plaque 16 en contact avec la plaque 10, la tension Vm mesurée est donnée par la formule : Vm(t)=ùV L a Le microcontrôleur 19 applique ensuite à un instant t+p/2, une tension nulle sur le fil 14, la tension Va sur le fil 13 et mesure la tension commune aux deux fils 11 et 12 court-circuités. En absence d'appui, la tension Vm ainsi mesurée de la plaque 16, est nulle. En présence, à une distance y du conducteur relié au fil 14, d'un appui qui met la plaque 16 en contact avec la plaque 10, la tension Vm mesurée est donnée par la formule : Vm(t+p) uVa Le microcontrôleur répète les deux opérations 15 précédentes à une fréquence d'échantillonnage 1/p de façon à générer un signal S(t)={x(t),y(t)}T tel que : L Vm (t p) {x(01 Va Y(t) r r Vm (t Va En référence à la figure 2, une dalle tactile résistive analogique à cinq fils comprend deux plaques 20 20, 26 parallèles séparées par un espace à haute impédance qu'il est possible de réduire, voire d'annuler par appui sur l'une des surfaces, mise alors en contact avec l'autre surface au point d'appui. A chaque coin de la plaque 26, quatre plots conducteurs sont reliés à un 25 microcontrôleur 29 par quatre fils 21, 22, 23, 24. La plaque 26 uniformément conductrice de l'électricité, est reliée au microcontrôleur 29 par un fil 25. Les fils 11, 12 de la plaque 10 sont perpendiculaires aux fils 13, 14 de la plaque 16. Un axe Ox part du plot relié par le fil 30 24 pour aboutir au plot relié par le fil 21. Un axe Oy part du plot relié par le fil 24 pour aboutir au plot relié par le fil 23. Les plaques 20 et 26 sont rectangulaires de longueur L suivant Ox et de largeur H suivant Oy. La plaque 26 a une résistivité surfacique 6 de sorte qu'une tension électrique nulle appliquée aux fils 23, 24, avec une tension électrique Va appliquée aux fils 21, 22, provoque une première distribution de potentiel électrique dans la plaque 26 et qu'une tension électrique nulle appliquée aux fils 21, 24, avec une tension électrique Va appliquée aux fils 23, 22, provoque une deuxième distribution de potentiel électrique dans la plaque 26. La mesure des coordonnées x, y d'un point de la plaque 20 ou 26 sur lequel appuie un doigt vivant ou tout autre objet inerte, se fait de la façon suivante. Le microcontrôleur 29 applique aux quatre fils à un instant t, les tensions qui provoquent la première distribution de tension et mesure la tension électrique obtenue sur le fil 25. En absence d'appui, la tension Vm ainsi mesurée de la plaque 20, est nulle. En présence, à une distance x des plots reliés aux fils 23, 24, d'un appui qui met la plaque 26 en contact avec la plaque 20, la tension Vm mesurée est donnée par la formule : Vm (t) =ùV a 29 applique ensuite à un instant qui provoquent la deuxième et mesure la tension électrique obtenue sur le fil 25. En absence d'appui, la tension Vm ainsi mesurée de la plaque 20, est nulle. En présence, à une distance y des plots reliés aux fils 21, 24, d'un 30 appui qui met la plaque 26 en contact avec la plaque 20, la tension Vm mesurée est donnée par la formule : Vm (t + )H Va Le microcontrôleur répète les deux opérations précédentes à une fréquence d'échantillonnage 1/p de 35 façon à générer un signal S(t)={x(t),y(t)}T tel que : Le microcontrôleur 25 t+p/2, les tensions distribution de tension L V«t p) X(t) Va y(t) r r Vm (t P Va La dalle résistive représentée sur les figures 4 et 5, comprend : - une électrode 1 qui correspond au conducteur de 5 la figure 1 relié au fil 11 ou aux plots de la figure 2 reliés aux fils 23 et 24 ; - une électrode 2 qui correspond au conducteur de la figure 1 relié au fil 12 ou aux plots de la figure 2 reliés aux fils 21 et 22 ; 10 - une électrode 3 qui correspond au conducteur de la figure 1 relié au fil 13 ou aux plots de la figure 2 reliés aux fils 23 et 22 ; - une électrode 4 qui correspond au conducteur de la figure 1 relié au fil 14 ou aux plots de la figure 2 15 reliés aux fils 21 et 24. En référence à la figure 3, une séquence bouclée d'étapes et de transitions 101 à 108 est exécutées par le microcontrôleur 19 ou 29 selon le type de dalle résistive utilisée. 20 Deux transitions 101 et 105 sont validées à chaque top d'horloge de période p/2. Une validation de la transition 101 après activation de l'étape 108, active une étape 102 dans laquelle le microcontrôleur 19 applique une tension nulle 25 sur le fil 11 et une tension Va sur le fil 12 de façon à mesurer une tension Vm sur les fils 13 et 14 ou dans laquelle le microcontrôleur 29 applique une tension nulle sur les fils 23, 24 et une tension Va sur les fils 21, 22 de façon à mesurer une tension Vm sur le fil 25. 30 L'obtention de la tension Vm valide une transition 103 qui, suite à l'activation de l'étape 102, active une étape 104 dans laquelle le microcontrôleur 19 ou 29 génère une valeur x proportionnelle à la longueur L de la dalle en fonction de la tension Vm mesurée. Une validation de la transition 105 après activation de l'étape 104, active une étape 106 dans laquelle le microcontrôleur 19 applique une tension nulle sur le fil 14 et une tension Va sur le fil 13 de façon à mesurer une tension Vm sur les fils 11 et 12 ou dans laquelle le microcontrôleur 29 applique une tension nulle sur les fils 21, 24 et une tension Va sur les fils 23, 22 de façon à mesurer la tension Vm sur le fil 25. L'obtention de la tension Vm valide une transition 107 qui, suite à l'activation de l'étape 106, active l'étape 108 dans laquelle le microcontrôleur 19 ou 29 génère une valeur y proportionnelle à la largeur H de la dalle en fonction de la tension Vm mesurée. Les valeurs x et y sont transmise par un signal S à un calculateur ou circuit dédié 18 qui exécute une ou plusieurs étapes au sein d'une séquence de transitions et d'étapes 109 à 124 à chaque réception du signal S. En absence d'appui sur la dalle, les tensions Vm mesurées tant suivant x que suivant y sont nulles de sorte qu'elles valident une transition 109 qui active une étape 110 qui positionne et maintient un premier couple de coordonnées (x1, y') à des valeurs initiales nulles. L'invention exploite le fait qu'un utilisateur n'appuie généralement jamais deux doigts rigoureusement simultanément. Une fréquence d'horloge suffisamment rapide permet de détecter l'appui du premier doigt qui précède l'appui du deuxième doigt. Une transition 111 est validée par un ou plusieurs appuis qu'une mesure non nulle de la tension Vm permet de détecter, l'une au moins des composantes x ou y étant alors positive. Si aucun appui ne précédait la validation de la transition 111, le premier couple de coordonnées (xi, y') possède les valeurs nulles précédemment initialisées dans l'étape 110 de sorte qu'une transition 113 est validée. Une validation de la transition 113 active une étape 114 qui positionne le premier couple de coordonnées (xi, y') aux valeurs qui résultent de la dernière activation de l'étape 108. Le couple de coordonnées (xl, yl) indique alors une position 5 du premier appui sur la dalle telle que représentée sur la figure 4. Après validation des transitions 103 et 105 par les tops d'horloge suivants, les valeurs non nulles du couple de coordonnées (xl, yl) valident une transition 115 qui active une étape 116. Le but de l'étape 116 est de reconnaître si les nouvelles coordonnées (x,y) générées par la dernière activation des étapes 104 et 108, reflètent simplement un déplacement de l'appui précédemment détecté avec les coordonnées (xl, yl) ou un deuxième appui. Lorsque les nouvelles coordonnées (x,y) reflètent le deuxième appui repéré 7 sur la figure 5, le court-circuit des points 5 et 7 lors de la mesure de la tension Vm, a pour effet de produire une valeur moyenne de sorte que les coordonnées (x,y) générées dans les étapes 104 et 108, correspondent à des coordonnées (x3, y3) d'un point d'appui virtuel 6 situé entre les points d'appui réel 5 et 7 de coordonnées respectives (xl, yl) et (x2, Y2). La fréquence d'horloge est suffisamment rapide pour qu'un échelon de distance d entre les points 5 et 6 de coordonnées respectives (xl, yl) et (x3, y3) ne puisse manifestement pas correspondre à un simple déplacement du premier appui. La distance d est calculée dans l'étape 116 par une formule du type : d:=ix-x1 2+(y-y1)2 Une valeur de la distance d supérieure à un seuil 6 représentatif de l'échelon, par exemple un écart minimal possible entre deux doigt, valide une transition 119 et une valeur de la distance d inférieure au seuil 6, valide une transition 117. La transition 117 représentative d'un déplacement du premier appui, active une étape 118 dans laquelle les coordonnées (xl, yl) du premier appui sont réactualisées avec les coordonnées (x, y) qui résultent des dernières activations d'étapes 104 et 108. La transition 119 représentative d'un deuxième appui, active une étape 120 dans laquelle les coordonnées (x2, y2) du deuxième appui sont calculées par une formule du type : (x2,y2) :=(2x-x1,2y-y1) Il est aussi possible de calculer dans l'étape 120, en posant (x3, y3)=(x, y), l'équation d'une droite Y=AX+B qui joint les points 5 et 6 et sur laquelle se trouve le point 7 au moyen d'une formule du type : Y = y3 yl X + ylx3 - xly3 x3ùx1 x3ùx1 La détection de deux appuis permet d'interpréter de nombreux gestes de commande. Par exemple, un zoom avant géré dans une étape 122 activée par une transition 121, est détecté lorsque la distance d est inférieure à un seuil a qui correspond à deux appuis fortement rapprochés qui ne demandent qu'à s'éloigner l'un de l'autre pour commander un agrandissement de zone d'affichage qui sera mesuré ensuite par la variation des coordonnées (x,y). Par exemple encore, un zoom arrière géré dans une étape 124 activée par une transition 123, est détecté lorsque la distance d est supérieure à un seuil R qui correspond à deux appuis fortement éloignés qui ne demandent qu'à se rapprocher l'un de l'autre pour commander une réduction de zone d'affichage qui sera mesurée ensuite par la variation des coordonnées (x,y). Les explications qui viennent d'être données sont basées sur une origine des axes Ox, Oy qui correspond à une valeur nulle de tension, typiquement dans un coin de la dalle. Il va de soi que les explications restent valables lorsqu'on effectue un changement de repère dans le cadre duquel les valeurs nulles sont simplement remplacées de manière connue par des constantes. Nous avons vu l'intérêt d'utiliser une dalle tactile résistive analogique, en termes de robustesse et de possibilités d'appuis qui ne se limitent pas à ceux de doigts humains. Les figures 1 et 2 ont montré des dalles à quatre fils et à cinq fils. Les figures 6 et 7 montrent à présent des dalles à sept fils et à huit fils qui améliorent la robustesse du procédé et du dispositif conforme à l'invention, si besoin est. La figure 6 présente une dalle résistive analogique à sept fils. Cette dalle fonctionne sur le même principe que la dalle à cinq fils ci-dessus expliquée en référence à la figure 2. L'ensemble des électrodes de mesure est sur la plaque inférieure 60 relativement rigide. La souplesse de la plaque supérieure 68 permet de mettre un point sur lequel on appuie, en contact avec la plaque 60. La plaque supérieure 68 présente de bonnes caractéristiques de conductivité électrique de sorte que le potentiel électrique du point de contact est très proche de celui d'une électrode reliée d'une part à cette plaque et d'autre part à un conducteur 63. Cependant de nombreuses sollicitations en pression de la plaque 68 peuvent conduire à des microfissures susceptibles de modifier la résistance. Des variations de température peuvent aussi faire varier la résistance de la plaque 68. Deux fils 64 et 65 sont connectés aux deux extrémités d'une première diagonale de la plaque 68 de façon à jauger régulièrement la résistance électrique de la plaque selon la première diagonale. Deux fils 66 et 67 sont connectés aux deux extrémités d'une deuxième diagonale de la plaque 68 de façon à jauger régulièrement la résistance électrique de la plaque selon la deuxième diagonale diagonale. La résistance jaugée de la plaque 68 est utilisée pour corriger la mesure du potentiel Vm du point de contact sur la plaque 60. Quatre fils sont ainsi ajoutés pour intégrer les variations de résistance liées aux conditions de fonctionnement, dans la mesure des coordonnées de point d'appui et augmenter ainsi la précision des mesures. De façon à ne pas augmenter exagérément la quantité de fils, les cinq fils 21 à 25 de la figure 2 sont remplacés par trois fils 61 à 63. Le fil 61 est relié à au moins une première électrode sur un bord de la plaque 60 parallèle à l'axe Ox via au moins une diode passante dans le sens qui va du fil 61 vers la première électrode et à au moins une deuxième électrode sur un bord de la plaque 60 parallèle à l'axe Oy via au moins une diode passante dans le sens qui va de la deuxième électrode vers le fil 61. Le fil 62 est relié à au moins une troisième électrode sur un bord opposé de la plaque 60 parallèle à l'axe Ox via au moins une diode passante dans le sens qui va de la troisième électrode vers le fil 62 et à au moins une quatrième électrode sur un bord opposé de la plaque 60 parallèle à l'axe Oy via au moins une diode passante dans le sens qui va du fil 62 vers la quatrième électrode. Une tension électrique appliquée sur le fil 61, supérieure à une tension électrique appliquée sur le fil 62, crée une différence de potentiel entre la première et la troisième électrode qui permet de faire une mesure selon l'axe Oy. Une tension électrique appliquée sur le fil 61, inférieure à une tension électrique appliquée sur le fil 62, crée une différence de potentiel entre la deuxième et la quatrième électrode qui permet de faire une mesure selon l'axe Ox. Les sept fils 61 à 67 sont raccordés à un microcontrôleur 69 agencé pour exécuter la boucle de transitions et d'étapes 101 à 108 dans laquelle sont ajoutées des étapes activées par des transitions que des top supplémentaires d'horloge valident de façon à corriger les calculs effectués dans les étapes 104 et 108. La figure 7 présente une dalle résistive analogique à huit fils. Cette dalle fonctionne sur le même principe que la dalle à quatre fils ci-dessus expliquée en référence à la figure 1. On retrouve des électrodes de mesure connectées à des fils 71, 72 sur une plaque inférieure 70 relativement rigide et des électrodes de mesure connectées à des fils 73, 74 sur la plaque supérieure 80 dont la souplesse permet de mettre un point sur lequel on appuie, en contact avec la plaque 70. La plaque supérieure 80 présente des caractéristiques planaires de résistivité électrique adaptées pour mesurer le potentiel électrique du point de contact en fonction de celui des électrodes reliées aux fils 73, 74. Cependant de nombreuses sollicitations en pression de la plaque 80 peuvent conduire à des microfissures susceptibles de modifier la résistance. Des variations de température peuvent aussi faire varier la résistance de la plaque 80. Deux fils 75 et 76 sont connectés aux deux extrémités d'une première diagonale de la plaque 80 de façon à jauger régulièrement la résistance électrique de la plaque selon la première diagonale. Deux fils 77 et 78 sont connectés aux deux extrémités d'une deuxième diagonale de la plaque 80 de façon à jauger régulièrement la résistance électrique de la plaque selon la deuxième diagonale. La résistance jaugée de la plaque 80 est utilisée pour corriger la mesure du potentiel Vm du point de contact sur la plaque 70. Quatre fils sont ici aussi ajoutés pour intégrer les variations de résistance liées aux conditions de fonctionnement, dans la mesure des coordonnées de point d'appui et augmenter ainsi la précision des mesures. Les huit fils 71 à 78 sont raccordés à un microcontrôleur 79 agencé pour exécuter la boucle de transitions et d'étapes 101 à 108 dans laquelle sont ajoutées des étapes activées par des transitions que des top supplémentaires d'horloge valident de façon à corriger les calculs effectués dans les étapes 104 et 108. 30 35 REVENDICATIONS1. Procédé pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile qui donne à chaque scrutation périodique un couple de coordonnées (x,y) de point d'appui, comprenant : - une première transition (113) qui détecte un premier front montant d'appui ; - une première étape (114) activée par la première transition pour mémoriser un premier point d'appui (xl,yl) de premières coordonnées correspondant au couple de coordonnées (x,y) donné par la dalle tactile lorsque la première transition est validée ; - une deuxième transition (119) qui détecte un 15 deuxième front montant d'appui ; - une deuxième étape (120) activée par la deuxième transition pour calculer des deuxièmes coordonnées de deuxième point d'appui (x2,y2) en fonction des premières coordonnées (xl,yl) et du couple de coordonnées (x,y) 20 donné par la dalle tactile lorsque la deuxième transition est validée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dalle tactile est une dalle tactile résistive 25 analogique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dalle tactile est une dalle tactile à sept fils ou une dalle tactile à huit fils. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est exécuté dans une interface homme machine de véhicule. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape 120 utilise une formule de calcul barycentrique (x2,y2)=(2x-xl,2y-y1). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape (122) qui active une fonction d'agrandissement lorsqu'une distance (d) entre le premier et le deuxième point d'appui est inférieure à un seuil de petite valeur (a). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape (124) qui active une fonction de réduction lorsqu'une distance (d) entre le premier et le deuxième point d'appui est supérieur à un seuil de grande valeur (R). 8. Dispositif (18) pour localiser précisément plus d'un appui sur une dalle tactile, caractérisé en ce qu'il est agencé pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes.