一种红外触控笔及红外虚拟触控系统的制作方法

本发明涉及红外虚拟触控技术领域，特别是涉及一种红外触控笔及红外虚拟触控系统。

背景技术：

红外虚拟触控技术是一种无需在投影界面上安装其它任何辅助设备，即可实现在投影界面上进行触控操作的技术，例如，在投影界面上实现点击、双击、划线、拖曳等操作，从而获得类似于在手机和平板电脑的电容触摸屏上的操控体验。

现有的红外虚拟触控技术，通常为在投影装置上安装红外光发射器，通过红外光发射器发射与投影界面平行的红外线，当用户通过手指按压投影界面时，红外线被手指反射形成光斑，红外摄像头拾取该光斑，并经信号处理后识别出用户当前的触控操作。

然而，现有的红外虚拟触控技术，由于受其触控原理限制，需要保持红外光发射器发射的红外线与投影界面平行，所产生的光斑才能被红外摄像头正确拾取，一旦二者不平行，则红外摄像头将难以有效拾取所产生的光斑，从而导致无法准确识别用户的虚拟触控操作。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种红外触控笔及红外虚拟触控系统，以实现更准确地识别用户的虚拟触控操作。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种红外触控笔，包括：笔身，笔尖导光柱，红外发光二极管led发光模块，弹簧，电压转换板；

其中，所述笔尖导光柱设置于所述笔身的端部，且所述笔尖导光柱的头部从所述笔身内部向外延伸设置；

所述红外led发光模块设置于所述笔身内部，所述红外led发光模块包括：红外led灯和电路基板；

所述弹簧的两端分别与所述电路基板和所述电压转换板相连，且所述电路基板与电压转换板之间绝缘设置；

所述电压转换板与所述弹簧相连的一侧固接有弹簧顶针，所述弹簧顶针与所述led发光模块之间具有间隙；所述电压转换板未与所述弹簧相连的一侧连接有直流供电模块。

可选的，所述笔尖导光柱位于所述笔身端部的中央；所述红外led灯与所述笔尖导光柱的尾端贴合设置。

可选的，所述笔尖导光柱的材质为导光塑料。

可选的，所述红外触控笔还包括笔帽，所述笔帽设置于所述笔身的尾部。

可选的，所述间隙的范围为0.2～0.5mm。

可选的，所述电压转换板内设置有固定的直流电压变换为可变的直流电压dc/dc电压变换电路。

可选的，所述红外触控笔还包括：系统控制板，所述系统控制板位于所述笔身的内部；

所述系统控制板上设置有：微控制单元mcu控制器，用于接收按键触发信号的按键模块，用于传输无线信号的无线传输模块，用于接收加速度信号的重力传感器，以及用于指示电量状态的led指示灯；所述按键模块，无线传输模块，重力传感器，以及led指示灯均与所述mcu控制器相连。

第二方面，本发明实施例提供了一种红外触控笔，包括：笔身，笔尖导光柱，红外发光二极管led发光模块，压力传感器模块，制动机构，以及系统控制板；

其中，所述压力传感器模块设置于所述笔尖导光柱的尾端；所述笔尖导光柱与所述压力传感器模块之间设置有隔膜；

所述红外led发光模块设置于所述笔身内部；

所述系统控制板包括：微控制单元mcu控制器，红外led驱动电路，电容值模数转换a/d转换电路，按键模块，无线传输模块，重力传感器，以及led指示灯；所述红外led驱动电路，电容值a/d转换电路，按键模块，无线传输模块，重力传感器，以及led指示灯均与所述mcu控制器相连；

所述红外led驱动电路与所述红外led发光模块连接；

所述电容值a/d转换电路与所述压力传感器模块连接。

可选的，所述红外触控笔还包括：制动机构，所述制动机构的第一制动部设置在所述笔尖导光柱上，所述制动机构的第二制动部设置在所述笔身上，所述笔尖导光柱从所述第二制动部的通孔处贯通所述第一制动部，且所述第一制动部的直径大于所述第二制动部通孔的直径。

第三方面，本发明实施例提供了一种红外虚拟触控系统，包括如第一方面和第二方面任意一种所述的红外触控笔，以及用于接收所述红外触控笔所发射信号的投影装置。

本发明实施例提供的一种红外触控笔及红外虚拟触控系统，红外触控笔能够通过红外led发光模块主动发射红外光线，并通过设置于笔身端部的笔尖导光柱，从而将红外光线导出到笔尖，形成能够正确反映虚拟触控位置的光斑，由于该光斑为红外触控笔主动产生，而不是由手指反射红外线形成的，因此，不会受现有红外虚拟触控技术触控原理的限制，也即，无需保持红外光发射器发射的红外线与投影界面平行，所产生的光斑也能够被投影装置有效拾取，可见，应用本发明实施例的红外触控笔及红外虚拟触控系统，在进行红外虚拟触控操作时，能够更准确地识别用户的虚拟触控操作。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的红外触控笔的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的红外触控笔的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的红外触控笔的再一种结构示意图；

图4为发明实施例提供的红外虚拟触控系统的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人发现，现有的虚拟触控技术还存在以下问题：现有的虚拟触控技术要求投影界面在整个投影画面的有效范围内保持净空，即不能存在其它任何会反射红外光线的物体，例如，书本，铅笔等，否则会额外产生干扰识别手指或触控笔位置的红外光斑，这对用户的使用场景也提出了较严格的要求，使得红外触控笔的适用场景严重受限。

有鉴于此，如图1所示，本发明实施例提供了一种红外触控笔，包括：笔身201，笔尖导光柱202，红外led(lightemittingdiode，发光二极管)发光模块203，弹簧204，电压转换板205。

其中，笔身201可以为圆柱状的封闭结构，其头部可以为圆锥状，其材质可以为铝合金，不锈钢，塑料等。

笔尖导光柱202设置于笔身201的端部，且笔尖导光柱202的头部从笔身201内部向外延伸设置，这是由于当红外触控笔还未与投影界面接触时，弹簧204处于自然伸长状态，弹簧顶针207与红外led发光模块203未接触；当红外触控笔触控投影界面时，笔尖导光柱202的头部在触控压力作用下，向笔身201内部缩回，弹簧204受力压缩，弹簧顶针207与红外led发光模块203接触，红外led发光模块203导通上电，发出红外光线，从而使笔尖导光柱202能够将红外光线导出到笔尖形成红外光斑。

本发明实施例中，红外led发光模块203设置于笔身201内部，红外led发光模块203可以包括：红外led灯2031和电路基板2032。需要说明的是，本发明实施例的红外led灯2031发出的红外光线的波长，与投影装置中的红外摄像头中的irfilter(红外线滤镜)的波长相匹配，其目的是为了使红外摄像头正确识别红外光斑。上述波长匹配过程为现有技术，本发明实施例不再赘述。电路基板2032中的电路与红外led灯2031的引脚连接，用于将直流供电模块206提供的电流传导给红外led灯2031而发射红外光线。

弹簧204的两端分别与电路基板2032和电压转换板205相连，且电路基板2032与电压转换板205之间绝缘设置，当笔尖导光柱202未受到触控压力时，弹簧204将红外led发光模块203上的电路基板2032与弹簧顶针207分离开，此时红外led模块203未上电，当笔尖导光柱202接触投影画面并施加压力时，弹簧204被压缩，红外led发光模块203上的电路基板2032与弹簧顶针207接触上，此时红外led模块203上电并发光。

电压转换板205与弹簧204相连的一侧固接有弹簧顶针207，在触控笔未与投影界面接触时，弹簧顶针207与led发光模块203之间具有间隙，从而切断直流供电模块206提供的电流；电压转换板205未与弹簧204相连的一侧连接有直流供电模块206，形成串联电路。可选的，直流供电模块206根据实际使用需求，可以选择由若干节干电池串联组成的一次性干电池，或者可循环充电的锂电池。如果选择可循环充电的锂电池，则可以在供电模块内增加充电管理模块与安全保护模块，为锂电池以涓流充电、恒流充电、恒压充电等充电模式进行充电，以及执行防过压、防过流、防过放等保护功能。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，还可以在笔身201上增加物理充电接口，可选择usb充电口，或者在笔身201上外露金手指接口等，由外置充电器为本发明实施例的红外触控笔充电。当然，也可以选择在笔身201上集成无线充电线圈和无线充电管理单元进行无线充电，以实现无物理充电接口的一体化笔身设计。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，笔尖导光柱202位于笔身201端部的中央，使笔尖导光柱202受力更加均匀，从而使用户利用触控笔对投影界面施加的触控压力更加准确地传导入笔身201内部结构。红外led灯2031与笔尖导光柱202的尾端贴合设置，从而使红外led灯2031发射红外光线更加集中地导入笔尖导光柱202，将红外led发光模块203发出的红外光线导出到笔尖形成亮度更高的光斑，以便于红外摄像头拾取光斑。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，笔尖导光柱202的材质为导光塑料，例如，pc(polycarbonate，聚碳酸酯)，pmma(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)，pom(paraformaldehyde，聚甲醛)等材料。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，红外触控笔还可以包括笔帽208，笔帽208设置于笔身201的尾部，笔帽208与直流供电模块206相连。可选的，笔帽208与笔身201尾部可以通过螺纹配合，当直流供电模块206的电池低电时，用户可以拧开笔帽，以便更换电池。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，在弹簧顶针207与led发光模块203未接触时，二者之间的间隙范围可以为0.2～0.5mm，这是由于，发明人根据大多数用户的按压力度数据研究发现，将弹簧顶针207与led发光模块203的间隙范围设置为上述范围，当用户按压本发明实施例的红外触控笔时，既可以保证本发明实施例的红外触控笔具有舒适的按压触感，又可以保证弹簧顶针207与红外led发光模块203相接触。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，电压转换板205内设置有固定的dc/dc(直流转直流)电压变换电路，其主要作用是为红外led模块203产生适合与稳定的供电直流电压，并调节红外led发光模块203的输出光功率大小以匹配投影装置中的红外摄像头的图像采集灵敏度要求。

本发明实施例提供的一种红外触控笔，红外触控笔能够通过红外led发光模块主动发射红外光线，并通过设置于笔身端部的笔尖导光柱，从而将红外光线导出到笔尖，形成能够正确反映虚拟触控位置的光斑，由于该光斑为红外触控笔主动产生，而不是由手指反射红外线形成的，因此，不会受现有红外虚拟触控技术触控原理的限制，也即，无需保持红外光发射器发射的红外线与投影界面平行，所产生的光斑也能够被投影装置有效拾取，可见，应用本发明实施例的红外触控笔及红外虚拟触控系统，在进行红外虚拟触控操作时，能够更准确地识别用户的虚拟触控操作。

如图2所示，作为本发明实施例一种可选的实施方式，在图1所示红外触控笔结构的基础上，还可以包括：系统控制板309，该系统控制板309位于笔身201的内部。

系统控制板309上设置有：mcu(microcontrollerunit，微控制单元)控制器3094，用于接收按键触发信号的按键模块3091，用于传输无线信号的无线传输模块3093，用于接收感应加速度变化的重力传感器3095，以及用于指示电量状态的led指示灯3092。其中，按键模块3091，无线传输模块3093，重力传感器3095，以及led指示灯3092均与mcu控制器3094相连，从而可以通过mcu控制器3094对各模块进行控制。

其中，mcu控制器3094，是系统控制板309的核心中枢，用于接收并处理按键模块3091产生的按键信号、无线传输模块3093产生的重力传感器信号，并把处理后的信号通过无线传输模块3093发送给投影装置，投影装置接收到信号后执行对应的预定动作，进而实现红外触控笔与投影装置间的交互功能。

按键模块3091可以用于接收用户的按键动作产生的按键触发信号，按键动作可以指用户按住按键模块3091上的按键，投影装置收到按键信号后，可以执行预设的程序或动作，实现红外触控笔与投影装置间的交互功能，例如，按住按键，再结合点击、双击、划线等动作，可作为快速呼出某项功能的快捷键，比如调出查询框，打开某个app(application，应用程序)等，可由投影装置中的软件设置来定义。

无线传输模块3093是红外触控笔与投影装置间进行信息双向交互的通道，无线传输模块3093将触控笔接收到的信息，无线传输给投影装置，投影装置接收到信息后，触发预设的信息对应的程序，执行信息对应的投影功能；通常使用蓝牙ble(bluetoothlowenergy，蓝牙低能耗)无线传输协议进行通讯传输，在传输信号前，红外触控笔与投影装置需要提前完成蓝牙配对以建立通讯连接。

重力传感器3095可以用于感应加速度变化，从而实现以下三个功能：第一个功能是检测红外触控笔倾斜的角度值，例如，当用户倾斜红外触控笔时，重力传感器3095便可以感应到与红外触控笔倾斜角度值所对应的重力值，并转换成红外触控笔倾斜角度值，投影装置中的绘图软件就可以根据触控笔的倾斜角度值信息动态调整笔触的画域，使用户产生使用一支真笔的效果；第二个功能是检测识别敲击触控笔的动作，例如，当用户握住红外触控笔时，手指每次触击笔身201时，重力传感器3095接收到的重力值因来自手指的敲击而改变；再例如，当用户手指双击笔身201时，重力传感器接收到由两次敲击动作产生的两个重力值，即接收到双击信号，mcu控制器3094读取到重力传感器的双击信号后，通过无线传输模块3093把双击信号发送给投影装置，投影装置收到双击信号后执行对应的预设程序或动作，例如，双击笔身切换为橡皮擦功能，由于动作方便快捷，大大提升了用户笔触绘图的效率；第三个功能是唤醒投影装置，例如，当投影装置进入待机熄屏状态后，用户拿起触控笔时，重力传感器3095检测到变化的重力值，向mcu控制器3094发送信号，投影装置接收到此信号后，即可自动唤醒投影装置显示投影画面，免除用户通过手动操作电源键来唤醒投影装置的动作，让用户使用虚拟触控时更智能与快捷。

led指示灯3092可以显示直流供电模块206的电量状态，具体过程为：直流供电模块206为系统控制板309提供电源，系统控制板309中的mcu控制器3094实时监测直流供电模块206的电量，并通过led指示灯3092显示当前的电量状态。比如，当电池低电时，led指示灯显示为红色提醒用户更换干电池或者为红外触控笔充电。需要说明的是，上述mcu控制器3094、按键模块3091、无线传输模块3093、及重力传感器3095，均可以通过现有的mcu控制芯片、微动开关，无线传输芯片、及重力传感芯片实现，其具体规格和型号本发明实施例不做具体限定。

本发明实施例提供的一种红外触控笔，通过设置系统控制板，并在系统控制板上设置mcu控制器、按键模块、无线传输模块、重力传感器、led指示灯等模块，mcu控制器能够接收由按键模块发送的按键信号，由重力传感器发送的重力感应信号，并能够将这些信号通过无线传输模块发送给投影装置，使投影装置接收到信号后执行对应的预定动作；mcu控制器还能够实时监测供电模块的电量，并通过led指示灯显示当前的电量状态。可见，应用本发明实施例提供的一种可选的红外触控笔，可以实现红外触控笔与投影装置间的交互功能以及供电模块电源电量指示的功能，提高本实施例装置的智能程度。

发明人还发现，现有的虚拟触控技术，无法有效检测手指或触控笔的触摸力度信息，在书写或绘画等应用中，无法实现根据触控力度自动调节笔迹或画笔粗细的功能，这更进一步限制了虚拟触控技术的用户使用体验。

有鉴于此，如图3所示，本发明实施例提供了一种红外触控笔，包括：笔身201，笔尖导光柱202，红外led发光模块203，压力传感器模块404，制动机构407，以及系统控制板309。

其中，压力传感器模块404设置于笔身201内，并且位于笔尖导光柱202的尾端后方，笔尖导光柱202与压力传感器模块404之间设置有隔膜405。当红外触控笔在投影画面上进行触控操作时，笔尖导光柱202会将触控压力传递给隔膜405，使隔膜405产生一定的形变，压力传感器模块404就会感应到准确的触控压力值，输出与压力值对应的电容值。需要说明的是，压力传感器是一种基于mems(microelectromechanicalsystems，微机电系统)的静电容量输出的小型压敏器件，隔膜405受到不同的载荷压力时，会产生不同的形变，压力传感器模块404就会输出不同大小的电容值，电容值的输出值与压力大小的对数值呈现为近乎线性的关系。压力传感器模块404连接到电容值a/d(analogtodigitalconverter，模数转换器)转换电路3097上，mcu控制器3094根据读取到的数字量化后的电容值即可计算出压力传感器模块404受到的压力值大小。本发明实施例中，当压力传感器模块404的受力范围为0～5n时，输出电容典型值的范围为8～95pf，采用12bit的a/d转换器，即可实现4096级别的压力感应。

红外led发光模块203固定在笔身201内，并位于笔尖导光柱202一端的侧方，红外led灯2031与笔尖导光柱202的侧方接触；红外led发光模块203的电路基板2032与红外led驱动电路3096连接，mcu控制器3094通过红外led驱动电路3096可以控制红外led发光模块203的开启与关断。在前述实施例中，红外led发光模块203的开启与关断是依靠触控压力让弹簧204压缩变形后，弹簧顶针207物理上接通与断开电源来实现的，触控的手感完全受制于弹簧204的弹力特征，在本发明实施中，由于使用了压力传感器模块404，因此mcu控制器3094可以根据压力传感器模块404传输的压力感应信号，在更广的压力值范围，例如，0.05～2n范围内任意设定一个开启阈值，当触控压力超过这个预设阈值时开启红外led发光模块203，因此可以细腻调节需要的笔触压力，使用户获得舒适的触控手感。

本发明实施例中，系统控制板309可以包括：mcu控制器3094，红外led驱动电路3096，电容值a/d转换电路3097，按键模块3091，无线传输模块3093，重力传感器3095，以及led指示灯3092，其中，红外led驱动电路3096，电容值a/d转换电路3097，按键模块3091，无线传输模块3093，重力传感器3095，以及led指示灯3092均与mcu控制器3094相连，它们与本发明图2所示实施例中的模块与工作原理相同，本发明实施例在此不再赘述。

本发明实施例中，还可以在投影装置的用户设置软件中，将用户需要的最低触控压力值通过无线传输模块3093回传给mcu控制器3094。需要说明的是，最低触控压力值可以不通过用户自己预先设定，系统会有一个默认的预设值，以符合大多数人的需求，如果用户觉得不合适，可以自行更改，以找到适合自己的设定值。本发明实施例中，设置最低触控压力值的目的是：不同人对用多大力让触控笔开始起作用的需求不一样，因此，最低触控压力值可实现即使使用同一根触控笔时，不同用户也可以选择使用不同的触控手感，达到各自最佳的触控体验。另外，mcu控制器3094还可以把触控压力值通过无线传输模块3093发送给投影装置，投影装置中的手写或绘图软件就可以根据接收到的触控压力值实时动态调节笔迹或画笔的粗细，让用户在普通硬质的投影界面上也可获得模拟真正用笔的效果，使虚拟的书写与绘画体验更加逼真。

本发明实施例中，上述红外led驱动电路3096与led发光模块203连接，用于驱动led发光模块203。上述电容值a/d转换电路3097与压力传感器模块404连接，电容值a/d转换电路3097设置于系统控制板309中，它可以作为系统控制板309接收触控笔触控压力值的入口。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，红外触控笔还可以包括：制动机构407，制动机构407的第一制动部4071设置在笔尖导光柱202上，第一制动部4071可以为贴合围绕笔尖导光柱202的环状圆盘设置，制动机构407的第二制动部4072设置在笔身201上，第二制动部4072可以为贴合围绕笔身201内侧的带有通孔的环状圆盘设置，笔尖导光柱202从第二制动部4072的通孔处贯通第一制动部4071，且第一制动部4071的外侧直径大于第二制动部4072通孔的直径。当然，还可以将上述第一制动部4071和第二制动部4072设置为其他形状，例如：柱状，或者条状，只要能达到笔尖导光柱202被制动机构407限位的效果即可。

红外触控笔大力触控投影界面或跌落使笔尖触地产生冲击力时，第二制动部4072给第一制动部4071一个与触控压力相反方向的阻力，将过大的笔尖压力传导到笔身201上，能够避免隔膜405受到过大的笔尖压力造成损坏，进而保护压力传感器模块404不被冲击力损坏。

本发明实施例提供的一种红外触控笔，通过压力传感器模块感应触控压力值输出对应电容值，再通过与压力传感器模块连接的电容值a/d转换电路处理电容值，mcu控制器根据读取到的数字量化后的电容值即可解算出压力传感器受到的压力值大小以实现更细腻的触控压力检测，mcu控制器通过红外led驱动电路和电容值a/d转换电路可以自由控制红外led发光模块的开启与关断，用户可以随意更改与细腻调节触控笔的书写手感。另外，mcu控制器还可以把触控压力值通过无线传输模块发送给投影装置，投影装置中的手写或绘图软件就可以根据接收到的触控压力值实时动态调节笔迹或画笔的粗细，让用户在普通硬质的投影界面上也可获得模拟真正用笔的效果，使虚拟的书写与绘画体验更加逼真，让虚拟触控技术更加具有实用价值。

本发明实施例还提供了一种红外虚拟触控系统，如图4所示，包括上述任一实施例的红外触控笔200，以及用于接收上述任一实施例的红外触控笔所发射信号的投影装置300。

本发明实施例中，红外触控笔200可以与投影装置300进行无线通信，当红外led发光模块203上电时，红外led灯2031被点亮，产生的红外光线通过笔尖导光柱202传导到笔尖，发射出投影装置的红外摄像头可以识别的红外光斑，投影装置获取到此光斑图像，通过二值化图像处理与虚拟触控定位算法的处理，就可以计算出红外触控笔的笔尖位置信息，根据预设的程序实现诸如点击、双击、划线、拖曳等基本虚拟触控动作。

当按键模块3091、重力传感器3095接收到信号时，mcu控制器3094可以将这些信号通过无线传输模块3093发送给投影装置，投影装置接收到信号后，按照软件设置，执行对应的预定动作，进而实现红外触控笔与投影装置间的交互功能。

在投影装置的用户设置软件中，可以将用户需要的最低触控压力值通过无线传输模块3093回传给mcu控制器3094，可实现在即使使用同一根触控笔时，不同用户也可以选择使用不同的触控手感，达到各自最佳的触控体验；另外，mcu控制器3094还可以把触控压力值通过无线传输模块3093发送给投影装置，投影装置中的手写或绘图软件就可以根据接收到的触控压力值实时动态调节笔迹或画笔的粗细，让用户在普通硬质的投影界面上也可获得模拟真正用笔的效果，使虚拟的书写与绘画体验更加逼真。

本发明实施例提供的一种红外虚拟触控系统，通过在红外触控笔的压力感应模块，红外触控笔内的mcu控制器识别到笔尖接触投影界面的压力后，立即点亮红外led发光模块，并将数字量化后的压力值通过红外触控笔内的无线传输模块实时同步发送给投影装置，投影装置就可以同时获取到红外触控笔尖的位置信息和触控压力值信息，在写字、绘画等应用程序内，就可以实现根据触控力度动态调节笔迹或画笔的粗细，模拟出真实用笔的使用体验。通过支持压力感应功能，让用户在普通硬质的投影桌面上也可获得模拟真正用笔的效果，使虚拟的书写与绘画体验更加逼真，让虚拟触控技术更具有实用价值。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。