DE20110942U1 - Steuergerät für einen Zeiger auf einem Computerbildschirm - Google Patents

Description

: LEiNWEBER & 'ZIMMERMANN

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Dipl.-Ing. H. Leinweber (t 1976)
Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann
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Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus
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den

Unser Zeichen

2. Juli 2001 krgs S 176 D

Mettler-Toledo (Albstadt) GmbH
Unter dem Malesfelsen 34, D-72458 Albstadt

Steuergerät für einen Zeiger auf einem Computerbildschirm

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für einen Zeiger auf einem Computerbildschirm, mit einem Gehäuse, das eine einen Gehäuseinnenraum umschließende Gehäusewand aufweist, die an einer Gehäuseunterseite zur Verschiebung des Gehäuses auf einer Unterlage und an einer Gehäuseoberseite zum manuellen Angriff eines Benutzers ausgebildet ist, und mit einer in dem Gehäuseinnenraum angeordneten elektronischen Kamera, deren Objektiv durch eine an der Gehäuseunterseite in der Gehäusewand ausgebildete Öffnung hindurch auf die Unterlage ausgerichtet ist und mit einer elektronischen Bildverarbeitungseinrichtung versehen ist, von der aus nacheinander aufgenommenen Bildern der Unterlage ein der Verschiebung des Gehäuses auf der Unterlage entsprechendes Signal erzeugbar ist, welches über eine Signalverbindung zur Steuerung der Position des Zeigers an eine Steuereinheit des Computerbildschirms übertragbar ist.

Derartige Steuergeräte werden weithin als "Maus" bezeichnet. Die durch ihre Verschiebung auf der Unterlage ausgeführten Bewegungen übertragen sich auf den im allgemeinen auch als "Cursor" bezeichneten Zeiger am Bildschirm. Die Umsetzung der Verschiebungen der Maus in das zur Steuerung der Position des Zeigers geeignete Signal

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kann mechanisch oder optisch erfolgen. Im erstgenannten Fall treibt ein aus der Gehäuseunterseite der Maus herausragender Rollball Impulsgeber an, die der Verschiebung längs zwei zueinander orthogonalen Koordinatenachsen entsprechende Impulse abgeben. Im letztgenannten Fall wird die Unterlage nicht mechanisch durch den Rollball, sondern von der elektronischen Kamera abgetastet, deren Bildverarbeitungseinrichtung aus den während der Verschiebungen nacheinander aufgenommenen Bildern der Unterlage das der Verschiebung der Maus entsprechende Signal bildet.

Diese optische Abtastung hat insbesondere den Vorteil, daß bewegliche mechanische Teile, darunter vor allem der gegen Verschmutzung anfällige Rollball, entfallen. In einem industriellen Umfeld werden jedoch an die Robustheit der Maus sehr hohe Anforderungen gestellt, denen weder die nach dem altbekannten mechanischen Prinzip arbeitenden Mäuse noch die neueren optischen Mäuse genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das besonderen Robustheitsanforderungen eines industriellen Umfeldes genügt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein die Öffnung verschließendes transparentes Fenster aufweist und flüssigkeitsdicht ausgebildet ist.

Die insgesamt flüssigkeitsdichte Ausbildung des Gehäuses ermöglicht den Einsatz der Maus nicht nur in spritzwassergefährdeter Umgebung, sondern sogar deren Betrieb unter Wasser. Es hat sich gezeigt, daß die Funktionsfähigkeit der in dem Gehäuse angeordneten elektronischen Kamera durch das transparente Fenster bei ausreichender Fensterstärke nicht beeinträchtigt wird.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß in dem Gehäuse ein Permanentmagnet zur Erzeugung einer zwischen einer metallischen Unterlage und der Gehäuseunterseite wirkenden Anziehungskraft angeordnet ist. Aus ergonomischen Gründen ist oftmals die Verwendung der Maus auf einer nicht horizontalen Unterlage wünschenswert. Durch die von dem Permanentmagneten erzeugte magnetische Anziehungskraft haftet die Maus auch bei nichthorizontaler Ausrichtung auf der metallischen Unterlage und behält daher ihre Position bei, bis sie vom Benutzer in eine andere Position verschoben wird.

Diese Ausführungsform kann speziell derart weiter ausgestaltet werden, daß der Permanentmagnet ringförmig ausgebildet und mit einer seiner ringförmigen Stirnseiten auf die Gehäuseunterseite aufgesetzt ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Permanentmagnet die Öffnung der Gehäuseunterseite ringförmig umschließen, was einen platzsparenden Aufbau begünstigt und eine gleichmäßige Verteilung der Anziehungskraft um die Öffnung herum nach sich zieht. Dabei kann der Ring beispielsweise einen kreisförmigen oder auch einen elliptischen Ringquerschnitt aufweisen. Abweichend von dieser Ausführungsform kann es jedoch auch genügen, als Permanentmagnet einen oder zwei kurze runde oder eckige Stabmagnete zu verwenden, sofern sie nur ausreichen, die Maus bei Bedarf auch an senkrechten oder schrägen Flächen festzuhalten.

Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, daß in der Gehäusewand eine flüssigkeitsdichte Durchführung für die Signalverbindung ausgebildet ist. Diese Durchführung dient insbesondere dazu, ein Signalkabel vom Gehäuseinnenraum nach außen zu führen. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Signalverbindung drahtlos ausgebildet ist und eine in dem Gehäuse angeordnete Funkschnittstelle aufweist. In diesem Fall wird mittels der Durchführung eine kurze Stummelantenne aus dem Gehäuse herausgeführt, wodurch eine Dämpfung der elektromagnetischen Signale durch das Gehäuse vermieden wird.

Insbesondere im Fall einer drahtlosen Signalverbindung ist es zweckmäßig, daß in dem Gehäuseinnenraum ein von einem externen Ladegerät wiederaufladbarer Speicher für elektrische Betriebsenergie vorgesehen ist. Damit erhält die Maus ihre eigene interne Energieversorgung, so daß alle äußeren Leitungsverbindungen entfallen. Zur Wiederaufladung wird die Maus beispielsweise in eine im Stand der Technik bekannte Ladeschale eingelegt, in der ihr beispielsweise von einem Akku gebildeter Speicher über die Ladekontakte von dem externen Ladegerät aufgeladen wird.

Der allgemeinen Robustheit ist es dienlich, daß das Gehäuse aus einem korrosionsbeständigen Stahl besteht. Aus denselben Gründen ist es zweckmäßig, daß das Fenster aus einem Mineralglas besteht.

Eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die Öffnung von einem zum Gehäuseinnenraum hin eingezogenen Rand der Gehäusewand begrenzt und das Fenster in den eingezogenen Rand eingeklebt ist. Der eingezogene Rand bildet eine Vertiefung, in die das Fenster bündig mit der Gehäuseunterseite eingesetzt wird. Die Verklebung sichert eine absolut dichte und stabile Verbindung. ·

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Des weiteren ist es zweckmäßig, daß die Gehäusewand aus zwei flüssigkeitsdicht miteinander verbundenen Wandteilen zusammengesetzt ist. Bei diesen beiden Wandteilen handelt es sich zweckmäßigerweise um das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil. Die im Gehäuseinnenraum anzubringenden Komponenten können im unverbundenen Zustand der beiden Wandteile montiert und sodann die beiden Wandteile zur Bildung des Gehäuses zusammengesetzt werden. Da es sich bei diesen Komponenten um keine wartungsbedürftigen Teile handelt, empfiehlt es sich, die beiden Wandteile vollständig miteinander zu verkleben, wodurch die erwünschte dichte und stabile Verbindung erhalten wird.

Im Rahmen der Erfindung ist auch vorgesehen, daß an der Gehäuseoberseite in die Gehäusewand eine durch manuelle Kraftausübung elastisch auslenkbare Tastenfläche eingeformt und in dem Gehäuseinnenraum ein auf die Auslenkung ansprechender Wandler zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals vorgesehen ist. Hierbei wird also ein Teil des Gehäuses selbst als Maustaste genutzt. In aller Regel werden in herkömmlicher Weise zwei solcher Tastenflächen, d. h. Maustasten, ausgebildet, die das übliche Klicken ermöglichen. Diese Ausbildung der Tasten genügt den hohen Anforderungen eines industriellen Umfeldes, insbesondere der nötigen Dauerdichtheit und Oberflächenrobustheit. Ein sehr wichtiger anderer Gesichtspunkt besteht darin, daß die Tastenflächen einen fühlbaren Druckpunkt liefern und dadurch zufällige Schaltbetätigungen ausgeschlossen sind. Es kann durch Handschuhe hindurch sicher geklickt werden, was insbesondere in einem industriellen Umfeld wichtig ist.

Eine konstruktiv günstige Ausgestaltung besteht in diesem Zusammenhang darin, daß die Tastenfläche durch einen von einer in die Gehäusewand eingepreßten Randwellung begrenzten Bereich der Gehäusewand gebildet ist. Durch das Einpressen der Tastenflächen in das Material der Gehäusewand erhalten die Tastenflächen eine gewisse Vorspannung und Flexibilität. Dies wird durch die Randwellung weiter unterstützt. Das Material wird durch den Preßvorgang an diesen Stellen zusätzlich dünner. Ein Druck auf eine solche Tastenfläche löst dann eine Durchbiegung des Materials aus, die sich beim Loslassen wieder zurückspannt, was als "Knackfroscheffekt" bekannt ist.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Längsschnitt durch eine optische Maus auf einer Unterlage,

Fig. 2 eine Detailansicht eines Fensters im Gehäuse der Maus, und

Fig. 3 (a) und (b) Detailansichten von Signaldurchführungen im Gehäuse der Maus.

In Fig. 1 ist auf einer von einer Stahlplatte gebildeten ebenen Unterlage 1 eine optische Maus mit ihrem Gehäuse 2, dessen Gehäusewand 30 aus Edelstahl geformt ist, und ihren in dem von der Gehäusewand 30 umschlossenen Gehäuseinnenraum 31 angeordneten Komponenten erkennbar. Aus Fig. 1 geht ferner hervor, daß die Gehäusewand 30 an der zur Unterlage 1 weisenden Gehäuseunterseite 3 eben ausgebildet und auf der Unterlage 1 verschiebbar ist. Die Gehäuseunterseite 3 weist in einer zur Zeichnungsebene von Fig. 1 senkrechten Aufsicht auf die Unterlage 1 einen etwa elliptischen Grundriß auf. Von der Gehäuseunterseite 3 aus erstreckt sich die in der Ansicht von Fig. 1 nach oben hin flach konvex gewölbte Gehäuseoberseite 4, die zum manuellen Angriff eines Benutzers handgerecht geformt ist. Das Gehäuse 2 ist bis auf eine in der Mitte der Gehäuseunterseite 3 ausgebildete kreisförmige Öffnung 5 und eine in der Gehäuseoberseite 4 nahe deren Übergang in die Gehäuseunterseite 3 ausgebildete Durchführung 6 vollständig geschlossen.

Die Öffnung 5 der Gehäuseunterseite 3 ist durch ein transparentes Fenster 7 aus Mineralglas flüssigkeitsdicht verschlossen. Ebenso ist die Durchführung 6 durch einen Einsatz 8 flüssigkeitsdicht verschlossen, welcher in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Antennenteil einer drahtlosen Signalverbindung ausgebildet ist. Alternativ könnte der Einsatz 8 auch durch eine flüssigkeitsdichte Signalkabeldurchführung gebildet sein.

Die in Fig. 2 wiedergegebene Detaildarstellung der Anordnung des Fensters 7 in dem Gehäuse 2 läßt erkennen, daß die Gehäusewand 30 im Bereich der Öffnung 5 unter Bildung eines zum Gehäuseinnenraum hin eingezogenen Randes 32 verformt ist. Dieser Rand 32 weist einen ringförmigen Abschnitt 33, dessen Ringebene sich parallel zur Gehäuseunterseite 3 erstreckt, und daran anschließend einen sich parallel zur Ringebene erstreckenden Flanschabschnitt 34 auf. In die von dem ringförmigen Abschnitt 33 und dem Flanschabschnitt 34 begrenzte Vertiefung ist das Fenster 7 mit einem Klebstoff 18 dicht eingeklebt. Die zur Unterlage 1 weisende Außenseite des Fensters 7 ist dabei mit der zur Unterlage 1 weisenden Außenseite der Gehäusewand 30 bündig.

In Fig. 3 (a) und (b) sind Einzelheiten der Durchführung 6 für den Fall einer Signalkabeldurchführung bzw. einer drahtlosen Signalverbindung dargestellt. In beiden Fällen weist

der Einsatz 8 einen ringförmigen Einstich 35 auf, in den die Gehäusewand 30 abdichtend eingreift. Durch den Einsatz 8 ist in Fig. 3 (a) das Signalkabel 19 dicht hindurchgeführt. In Fig. 3 (b) ist eine kurze Stummelantenne 20 abdichtend durch den Einsatz 8 hindurch aus dem Gehäuseinnenraum 31 herausgeführt, um eine Abschirmung des elektromagnetisehen Signals durch die Gehäusewand 30 aus Stahl zu vermeiden.

Insbesondere für den Fall der drahtlosen Signalverbindung sind in dem Gehäuseinnenraum 31 ein Akkumulator zur Lieferung der für den Betrieb der Maus erforderlichen elektrischen Energie und die zur Wiederaufladung des Akkumulators mittels einer Ladeschale, in welche die Maus bei Nichtbenutzung eingelegt wird, notwendigen Einrichtungen angeordnet. Dies ist in Fig. 1 schematisch durch eine gestrichelte Linie 21 angedeutet.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist schematisch ein ringförmiger Permanentmagnet 9 angedeutet, der mit einer seiner ringförmigen radialen Stirnflächen auf die Innenseite der Gehäuseunterseite 3 aufgesetzt ist. An dieser Stirnfläche ist einer der beiden Magnetpole ausgebildet, während der andere Magnetpol entgegengesetzter Polarität an der zur Gehäuseseite 4 weisenden oberen radialen Stirnfläche liegt. Der Permanentmagnet 9 verursacht eine gegenseitige Anziehungskraft zwischen der Unterlage 1 und der Gehäuseunterseite 3, durch die das Gehäuse 2 in jeder Lage auf der Unterlage 1 gehalten wird und trotzdem frei verschiebbar ist.

In dem Gehäuse 2 ist eine in Fig. 1 schematisch dargestellte elektronische Kamera 15 mit Bildauswerteelektronik 17 angeordnet, von der lediglich schematisch das Objektiv 10 und ein optisches System 16 angedeutet ist. Durch dieses Objektiv 10 wird die zur Gehäuseunterseite 3 weisende Oberfläche der Unterlage 1 auf die in der Kamera vorgesehene Bildverarbeitungseinrichtung abgebildet. Bei der Bewegung des Gehäuses 2 auf der Unterlage 1 werden nacheinander aufgenommene Bilder der Unterlage in bekannter Weise von der elektronischen Bildverarbeitungseinrichtung ausgewertet und daraus ein der Verschiebung des Gehäuses 2 auf der Unterlage 1 entsprechendes Signal gebildet. Dieses Signal wird über die an der Durchführung 6 bestehende drahtlose oder drahtgebundene Signalverbindung an eine Steuereinheit eines Computerbildschirms übertragen und dort zur Positionierung des Bildschirmcursors nutzbar gemacht.

An der Gehäuseoberseite 4 sind in die Gehäusewand 30 zwei Tastenflächen eingepreßt, von denen eine in Fig. 1 erkennbar und mit dem Be.zugszeichen 11 bezeichnet ist.

Die Tastenflächen 11 sind jeweils von einer eingepreßten Randwellung 12 begrenzt, wobei die Gehäusewand 30 durch den Preßvorgang an diesen Stellen eine geringere Stärke er-

hält. Durch diesen Preßvorgang und die Ausbildung der Randwellung 12 erhalten die Tastenflächen 11 eine gewisse Vorspannung und Flexibilität. Wenn der Benutzer von außen auf die Tastenflächen 11 drückt, biegt sich das Material durch und kehrt beim Loslassen wieder in seine Ausgangslage zurück.

Zur Erfassung der dabei erfolgenden Auslenkung liegt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Innenseite der Tastenfläche 11 eine Drehrolle 14 an, welche die Betätigung der Tastenfläche 11 auf einen für kleine Arbeitswege ausgelegten Mikroschalter 13 überträgt, welcher ein einem üblichen Mausklick entsprechendes elektrisches Schaltsignal erzeugt.

Die Tastenflächen 11 führen daher zu keinerlei Durchbrüchen im Gehäuse 2, wodurch die Dichtheit der Maus gewährleistet ist. Indem die Taste aus dem Material der Gehäusewand 30, nämlich Edelstahl, besteht, tritt auch kein Verschleiß der Tastenoberfläche, beispielsweise durch Chemikalien oder Abrieb, auf.

Durch diese Ausbildung wird eine auf dem üblichen optischen Funktionsprinzip beruhende Maus erhalten, die vollständig geschlossen ist und unter den schwierigen Umgebungsbedingungen eines industriellen Umfeldes eingesetzt werden kann. Der Betrieb der Maus ist selbst unter Wasser möglich. Das korrosionsbeständige Material des Gehäuses 2, beispielsweise Edelstahl, und das für das Fenster 7 verwendete Mineralglas, das beispielsweise eine Stärke bis zu 2 mm haben kann, verleihen der Maus eine hohe Robustheit. Die Gehäusewand 30 kann in zwei Teilen ausgeführt sein, deren einer die Gehäuseunterseite 3 und deren anderer die Gehäuseoberseite 4 bildet. Nach Montage aller Komponenten der Maus können die beiden Teile zur Bildung des vollständigen Gehäuses 2 beispielsweise durch Verkleben zusammengesetzt werden.

Claims (12)

1. Steuergerät für einen Zeiger auf einem Computerbildschirm, mit einem Gehäuse (2), das eine einen Gehäuseinnenraum umschließende Gehäusewand (30) aufweist, die an einer Gehäuseunterseite (3) zur Verschiebung des Gehäuses (2) auf einer Unterlage (1) und an einer Gehäuseoberseite (4) zum manuellen Angriff eines Benutzers ausgebildet ist, und mit einer in dem Gehäuseinnenraum (31) angeordneten elektronischen Kamera, deren Objektiv (10) durch eine an der Gehäuseunterseite (3) in der Gehäusewand (30) ausgebildete Öffnung (5) hindurch auf die Unterlage (1) ausgerichtet ist und mit einer elektronischen Bildverarbeitungseinrichtung versehen ist, von der aus nacheinander aufgenommenen Bildern der Unterlage (1) ein der Verschiebung des Gehäuses (2) auf der Unterlage (1) entsprechendes Signal erzeugbar ist, welches über eine Signalverbindung zur Steuerung der Position des Zeigers an eine Steuereinheit des Computerbildschirms übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein die Öffnung (5) verschließendes transparentes Fenster (7) aufweist und flüssigkeitsdicht ausgebildet ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein Permanentmagnet (9) zur Erzeugung einer zwischen einer metallischen Unterlage (1) und der Gehäuseunterseite (3) wirkenden Anziehungskraft angeordnet ist.

3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) ringförmig ausgebildet und mit einer seiner ringförmigen Stirnseiten auf die Gehäuseunterseite (3) aufgesetzt ist.

4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusewand eine flüssigkeitsdichte Durchführung für die Signalverbindung ausgebildet ist.

5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverbindung drahtlos ausgebildet ist und eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Funkschnittstelle aufweist.

6. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuseinnenraum ein von einem externen Ladegerät wiederaufladbarer Speicher für elektrische Betriebsenergie vorgesehen ist.

7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem korrosionsbeständigen Stahl besteht.

8. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (7) aus einem Mineralglas besteht.

9. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung von einem zum Gehäuseinnenraum hin eingezogenen Rand der Gehäusewand begrenzt und das Fenster in den eingezogenen Rand eingeklebt ist.

10. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand aus zwei flüssigkeitsdicht miteinander verbundenen Wandteilen zusammengesetzt ist.

11. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gehäuseoberseite in die Gehäusewand eine durch manuelle Kraftausübung elastisch auslenkbare Tastenfläche eingeformt und in dem Gehäuseinnenraum ein auf die Auslenkung ansprechender Wandler zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals vorgesehen ist.

12. Steuergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenfläche durch einen von einer in die Gehäusewand eingepreßten Randwellung begrenzten Bereich der Gehäusewand gebildet ist.