DE20117645U1

DE20117645U1 - Bedieneinrichtung

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Publication number: DE20117645U1
Application number: DE20117645U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2011-11-01
Also published as: CN1610921A; US7495655B2; WO2003038587A2; EP1440416A2; WO2003038587A3; US20050052345A1; CN100549924C

Description

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Beschreibung
Bedieneinrichtung

Bei der Bild- und Datenverarbeitung sind verschiedenartige Vorrichtungen zur Vornahme von Positionierungen auf einer grafischen Bedienoberfläche bekannt, die auf einer Anzeigeeinheit wie z.B. einem Monitor, einem großflächigen Anzeigefeld oder einem LCD-Display visualisiert werden. In der Praxis werden Standard- Eingabegeräte eingesetzt, z.B. Tastaturen, die ein spezielles Tastenfeld zur Vornahme von Positionierungen aufweisen, sogenannte Computer- Mäuse oder Eingabegeräte mit einer Rollkugel. Als weitere Eingabegeräte dieser Art sind beispielsweise Joysticks, d.h. ein Bedienelement in Form eines Hebels, oder Grafiktabletts im Gebrauch.

In der Praxis kommen unterschiedlichste Formen von Positionierungen vor. Zum einen kann die grafische Bedienoberfläche selbst, ein Teil derselben oder ein z.B. stark vergrößerter Ausschnitt daraus einer Verschiebung auf der Anzeigeeinheit unterworfen werden. Dies tritt häufig dann auf, wenn der insgesamt anzeigbare Bereich großer ist als die Anzeigefläche der Anzeigeeinheit. Weiterhin ist es bei einem Gebrauch z.B. eines Computersystems ständig erforderlich, graphische Bedienmarkierungen neu zu positionieren. Diese werden häufig Cursor, Einfügemarke oder Mauszeiger genannt und zeigen den Ort an, an dem aktuell eine Veränderung bewirkt werden kann.

Bei den obigen Eingabegeräten werden elektrische Steuersigna-Ie zur Bewirkung von Positionsveränderungen auf mechanischem Wege erzeugt, z.B. durch Betätigen von Tasten oder Abtastung einer Rollbewegung in x-, y- Raumrichtung. Die Steuersignale werden an eine Verarbeitseinheit übermittelt, welche hieraus eine entsprechende Positionsänderung z.B. einer Bedienmarkierung auf der Anzeigeeinheit bewirkt. Diese Funktionalität setzt voraus, dass das jeweilige Eingabegerät bei der Verarbeitseinheit systemtechnisch registriert und aktiviert ist.

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Weiterhin ist es zumindest gewöhnungsbedürftig, dass die Bewegungen an oder mit einem derartigen Eingabegerät räumlich entkoppelt von den davon hervorgerufenen Positionsänderungen auf der Anzeigeeinheit stattfinden. So wird z.B. eine PC-Maus auf einer Oberfläche bewegt, während eine dazugehörige Positionsänderungen auf einem Monitor eintritt. In der Regel befindet sich das zu bedienende Eingabegerät und die Anzeigeeinheit nicht gleichzeitig im Blickfeld einer Bedienperson.

Aus der DE 19880483 ist eine Eingabevorrichtung für einen Computer bekannt. Ferner betrifft die DE 19861129 ein entsprechendes Verfahren zur Durchführung von Abstimmungen mittels einer Eingabevorrichtung für einen Computer mit einer graphischen Benutzeroberfläche.

Dabei wird die Bedienoberfläche eines in einem Computer ablaufenden Anwenderprogrammes auf einem Monitor angezeigt und mittels eines Projektors zusätzlich auf einen Darstellungsbereich, z.B. eine Bildwand, projiziert. Hiermit kann deren Inhalt von mehreren Personen betrachtet werden. Mit Hilfe von Sendeeinrichtungen in Form von Laserpointern können gebündelte Lichtstrahlen auf den Darstellungsbereich gerichtet werden. Mit den jeweils auftretenden Lichtflecken wird ein Mauszeiger nachgebildet und es können an dieser Stelle auf der Projektionsfläche angezeigte bedienbare Inhalte der graphischen Bedienoberfläche aktiviert werden.

Hierzu ist hinter der Bildwand eine Bildaufnahmevorrichtung mit CCD Sensor und Optiksystem plaziert, deren Erfassungsbereich zumindest die gesamte Bildwand umfaßt. Eine Steuerschaltung erfaßt durch zeilen- und spaltenweise Auswertung des CCD Sensors die genaue x- y- Position eines auftreffenden Lichtflecks. Hiermit wird ein elektronisches Signale erzeugt und an den Computer übertragen, das charakteristisch ist für den Ort, an dem der Strahl im Erfassungsbereich auf die Bildwand trifft bzw. für Strecke und Richtung, in die sich ein auftreffender Lichtfleck bewegt. Hiermit werden asynchrone

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Mauszeiger Positionierungsereignisse nachgebildet und es ist eine Aktivierung von Objekten im Erfassungsbereich möglich.

Mit dieser Art der Nachbildung von Mauszeigern ist aber der Nachteil verbunden, dass von der Erfassungseinheit eine hohe Verarbeitsleistung erbracht werden muß, um die genaue x- y-Position eines jeden Lichtflecks quasi in Echtzeit zu ermitteln. Dabei muß die Verarbeitungsleistung auch u.U. schnelle Lageänderungen eines Lichtflecks erfassen können. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass ein Lichtfleck mit Erfassung von dessen Position auf der Bildwand und einer Zuordnung zu dort projizierten bedienbaren Objekten einer grafisches Bedienoberfläche die Eigenschaft eines eigenständigen Cursors annimmt. Dieser ist nicht synchron ist mit dem Cursor, der auf dem Monitor des dazugehörigen Computers angezeigt und z.B. mittels einer Computermaus verwaltet wird. Auf das im Computer ausgeführte Anwendungsprogramm können somit von verschiedenen Cursors ausgelöste Aktionen einwirken. Dabei sind Kollisionen durch eine Lichtfleck- Cursorbedienung über die Bildwand und eine quasi zeitgleich Maus- Cursorbedienung über den Computermonitor nicht vollständig auszuschließen. Eine solche Vorrichtung ist im industriellen Bereich z.B. in einer Warte zur Steuerung einer Fertigungsanlage aus sicherheitstechnischen Gründen nicht einsetzbar.

Ein weiterer Nachteil der aus der DE 19880483 und DE 19861129 bekannten Vorrichtungen wird darin gesehen, dass eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Erfassungsbereich benötigt wird, der den Darstellungsbereich z.B. eines Großbildschirms vollständig überdeckt. Hierzu muß die Bildaufnahmevorrichtung in einem Abstand hinter der Bildwand und den darauf zu erfassenden Lichtpunkten angeordnet werden. Da die x- y- Koordinatenlage eines Lichtpunktes und dessen Bewegung absolut in Bezug zu den Abmessungen des Erfassungsbereichs erfaßt werden, ist weiterhin eine Kalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung relativ zur Bildschirmwand erforderlich. Die Bildaufnahmevorrichtung darf nach der Kalibrierung nicht mehr bewegt werden.

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Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass die Oberfläche der Bildwand den auftreffenden Lichtpunkt reflektieren muß,
da andernfalls eine Navigation und Positionierung durch eine
Bedienperson nicht möglich ist. Bei Bildschirmen ist eine Reflexion der Oberfläche aber unerwünscht. Die aus der DE

19880483 und DE 19861129 bekannte Vorrichtung ist somit z.B.
bei Verwendung einer Leinwand als Darstellungsbereich, nicht
aber bei einem TFT- Bildschirm einsetzbar. Ferner muß die
Sendeeinrichtung einen scharfen, gut sichtbaren Lichtpunkt
erzeugen, damit eine Positionierung durch eine Bedienperson
möglich ist. Insbesondere bei Großbildschirmen wird hierzu in der Sendeeinrichtung Laserstrahlung eingesetzt werden müssen. Dabei sind aber Sicherheitsbestimmungen einzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eingabevorrichtung
zu schaffen, bei der ein Benutzer auf eine besonders einfache Weise auf einer graphischen Bedienoberfläche Positionsänderungen von Elementen, insbesondere eines Cursors, hervorrufen und Aktionen auslösen kann.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Bedieneinrichtung gemäß dem vorliegenden Anspruch 1. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung sind in den Unteransprüchen
angegeben.

Die Bedieneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat
den besonderen Vorteil, dass keine räumliche Zuordnung des
mobilen optischen Empfangssensors zur Größe der Darstellungsfläche der Anzeigeeinheit notwendig ist. Insbesondere ist

keinerlei Abstandstiefe zwischen Anzeigeeinheit und Empfangssensor einzuhalten. Folglich kann der Empfangssensor an einem beliebigen Ort im Streubereich des diffusen Lichtstrahls des
mobilen Bedienteils plaziert werden, z.B. unmittelbar hinter
einer als Anzeigeeinheit dienenden Bildwand oder z.B. auf der Oberseite des Gehäuses eines als Anzeigeeinheit dienenden Monitors. Grundsätzlich kann der Empfangssensor somit in der
gleichen Ebene mit der Anzeigeeinheit bzw. davor oder daneben

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oder darüber liegend angeordnet sein. Bei der vorliegenden Erfindung ist ferner keine Kalibrierung des Empfangssensors in Bezug auf die räumliche Lage der Anzeigeeinheit notwendig, da Positionsänderungen der Bedienoberfläche bzw. von visuellen Elementen auf der Bedienoberfläche relativ zur ursprünglichen Position des verschobenen Objektes bewirkt werden. Der mobile optische Empfangssensor kann somit jederzeit bewegt und an einem anderen Ort aufgestellt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist ferner keine Reflexion eines Lichtstrahls z.B. zum Zwecke der Orientierung und visuellen Rückkopplung der gewählten Position für einen Benutzer erforderlich. Vielmehr dient das der Positionsänderung unterworfene Objekt selbst als visuelle Marke.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem, einer Positionsänderung ausgesetzten Objekt um einen Cursor oder Einfügemarke handelt. Der tatsächliche, bereits positionierte Cursor des Systems ist die visuelle Marke. Hierdurch sind Fehleingaben in Bezug auf dessen Position nicht möglich, da diese vom Computer selbst bestimmt wird. Auch kann die Geschwindigkeit der Cursorbewegung vom Computer überwacht und ausgewertet werden. Da der tatsächliche Systemcursor bei der Erfindung quasi nachgeführt wird, kann das eingesetzte optisehe Bedienteil auch nicht sichtbares Licht aussenden, z.B.

Infrarotstrahlung. Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung kein kleinflächiger, d.h. scharfer Lichtpunkt benötigt, so dass insbesondere bei möglicher Personengefährdung ein Einsatz von Laserstrahlung nicht zwingend erforderlich ist.

Im Weiteren wird die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 eine erste vorteilhafte Ausführung der Erfindung,

wobei die Lichtquelle des optischen Bedienteils der Erfindung einen diffusen Lichtstrahl ausgibt und der

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Figur 2

optische Empfangssensor beispielhaft hinter einer großflächigen Anzeigeeinheit angeordnet ist,

eine zweite vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei der optische Empfangssensor eine lichtempfindliche elektronische Fläche aufweist,

Figur 3 eine dritte vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei die Lichtquelle der optischen Bedieneinrichtung einen gerasterten Lichtstrahl ausgibt,

Figur 4 eine weitere Darstellung zur Ausführung der Erfindung gemäß der Figur 3, und

Figur 5

eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei auf der Anzeigeeinheit ein bedienbares Prozeßabbild einer technischen Einrichtung ausgegeben wird und die optische Bedieneinrichtung zusätzlich zur Positionierung der Bedienmarkierung die Aktivierung von Funktionen im Prozeßabbild ermöglicht.

Figur 1 zeigt eine erste vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei die Lichtquelle LQ des optischen Bedienteils F einen diffusen Lichtstrahl LS ausgibt und der optische Empfangssensor S beispielhaft hinter einer großflächigen Anzeigeeinheit D angeordnet ist, z.B. einem Großbildschirm.

Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung weist eine elektronische Verarbeitungseinheit V auf, die zumindest graphische Bedienoberflachen von Anwendungsprogrammen und gegebenenfalls frei positionierbare graphische Bedienmarkierungen zusätzlich datentechnisch generiert. Im Beispiel der Figur 1 wird eine graphische Bedienoberfläche VA und eine cursorartige Bedienmarkierung C generiert und sowohl auf dem Anzeigefeld D als auch auf einem lokalen Monitor VD der Verarbeitungseinheit VD ausgegeben. Hierzu ist die Verarbeitungseinheit V über eine bevorzugt busartige Datenverbindung Kl mit der Anzeigeeinheit

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D verbunden. Über eine weitere Datenverbindung K2 ist der mobile optische Empfangssensor S an die Verarbeitungseinheit V angeschlossen. Die Verbindungen Kl, K2 können auch in einer gemeinsamen Busleitung zusammengefaßt sein. 5

Im Beispiel der Figur 1 wird das mobile Bedienteil F der erfindungsgemäßen Einrichtung von einer Person P gehandhabt. Diese aktiviert durch Betätigung einer Taste Tl die Lichtquelle LQ im Bedienteil F und löst damit die Abstrahlung eines diffusen Lichtstrahles LS durch aus. Dieser ist auf ein als Anzeigeeinheit D dienendes großflächiges Anzeigefeld gerichtet. Der diffuse Lichtstrahl LS erzeugt ein inhomogenes Lichtfeld LFD bevorzugt auf dessen Oberfläche. Durch ein geeignetes Schwenken des Bedienteils F kann das inhomogene Lichtfeld in ausgewählte Raumrichtungen B verschoben werden. Erfindungsgemäß können hiermit Anzeigeinhalte VA auf dem Anzeigefeld D in derselben Raumrichtung nachgeführt werden.

Dies wird am Beispiel der Positionierung einer graphischen Bedienmarkierung C, insbesondere eines Cursors oder Mauszeigers, im Detail erläutert. Der Bediener P zeigt mit dem mobilen Bedienteil F in Richtung eines Bildschirms D. Nach drücken und festhalten der Taste Tl kann der Cursor C auf dem Bildschirm D entsprechend bewegt werden. Bewegt er das Bedienteil nach rechts, so bewegt sich auch der Cursor C auf dem Bildschirm D nach rechts. Bewegt er das Bedienteil F nach unten, so bewegt sich auch der Cursor C auf dem Bildschirm D nach unten. Ist die gewünschte Position erreicht, wird die Taste Tl wieder losgelassen. Über weitere Tasten T2 kann der Bediener P Eingaben durchführen. Die Anordnung der Tasten Tl,T2 und die durch deren Betätigung aktivierbaren Eingabemöglichkeiten können dabei so gestaltet sein, dass diese den Tasten einer Computermaus und der Belegung von deren rechter und linker Maustaste weitgehend vergleichbar sind.

Erfindungsgemäß ist in räumlicher Nähe zur Anzeigeeinheit D ein mobiler optischer Empfangssensor S plaziert. Im Beispiel

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der Figur 1 ist dieser hinter dem Anzeigefeld D angeordnet. Dieser wertet die Bewegungsrichtungen B des diffusen Lichtstrahls LS des mobilen Bedienteils F und des davon erzeugten inhomogenen Lichtfeldes LFD aus und setzt diese in ein Steuersignal um. Dieses wird über eine Datenbusverbindung Kl,K2 an eine Verarbeitungseinheit V übertragen. Diese wiederum bewirkt eine den Bewegungen des diffusen Lichtstrahls LS entsprechende Nachführung der Lage von Anzeigeinhalten auf dem Anzeigefeld, d.h. einer graphischen Bedienoberfläche und/oder Teilen derselben und/oder von darin befindlichen visuellen Elementen, wie z.B. dem Cursor C.

Im Beispiel der Figur 1 könnte der optische Empfangssensor S auch auf dem Gehäuse des lokalen Monitors VD der elektronisehe Verarbeitungseinheit angebracht sein. Würde der Bediener P das Bedienteil F auf den Monitor richten, so wäre die oben beschriebenen Positionsänderungen in der gleichen Weise ausführbar. In diesem Fall könnte der optische Empfangssensor S z.B. in Form einer WebCam ausgeführt sein. Es handelt sich dabei um eine elektronische Einrichtung, mit der ein Videoabbild des vor der Verarbeitungseinheit V liegenden Raumes digital erfaßt, in die Verarbeitungseinheit eingelesen und z.B. auch über das Internet übertragen werden kann.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung besteht darin, dass das mobile Bedienteil nicht systemtechnisch mit der jeweils zu bedienenden Anzeigeeinheit verbunden sein muß. Es ist weder eine unmittelbare datentechnische Verbindung noch irgend eine logische Anmeldung des mobilen Bedienteils bei Verarbeitungseinheit erforderlich z.B. im Sinne eines Betriebsmittels. Vielmehr können gemäß der Erfindung mit einem mobilen Bedienteil beliebige Anzeigeeinheiten bedient werden, sofern diese mit einem entsprechenden optischen Empfangssensor ausgerüstet sind.

Gegenüber bisherigen Standard- Eingabegeräten weist die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung als besonderen Vorteil auf,

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dass damit eine Bedienung auf eine besonders ergonomische Weise möglich ist. Es wird in der Praxis von Bedienpersonen als besonders angenehm empfunden, wenn mit einem ortsungebundenen Bedienteil z.B. in Form eines Handgeräts auf eine bestimmte Stelle eines Bildschirmes gezeigt werden kann, an der dann direkt sichtbare Veränderungen bewirkt werden können, besonders Positionsänderungen eines Cursors. Das Zeigen und Bewegen mit einer Vorrichtung in der Art einer Fernbedienung ist einfacher, als eine Eingabe von Positionsveränderungen über eine Maus, eine Tastatur oder einen Joystick.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung besteht darin, dass keine mechanischen Teile wie z.B. eine Rollkugel, Tastatur oder Maus benötigt werden. Es wird weiterhin keine Unterlage benötigt, wie z.B. eine Tischoberfläche, ein Mauspad oder ein Grafiktablett.

Das mobile Bedienteil Tl der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung hat vorteilhaft die Form einer Handgerätes, insbesondere einer Fernbedienung. Diese ermöglicht es somit einem Benutzer, quasi auf die dazugehörige Anzeigeeinheit "zu zeigen". Im einfachsten Fall kann hierzu eine beliebige Strahlungsquelle, wie z.B. eine Taschenlampe, eingesetzt werden.

Figur 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei der optische Empfangssensor beispielhaft eine lichtempfindliche elektronische Fläche aufweist.

Dabei wird der diffuse Lichtstrahl LS bei Eintritt in den Empfangssensor S zunächst vorteilhaft über eine Linse Sl gebündelt. Die so erzeugte Projektion der Lichtquelle LQ des Bedienteils F bildet sich auf einer innen liegenden Oberfläche als ein Lichtpunkt ab. Werden Bedienteil F und damit die Lichtquelle LQ bewegt, im Beispiel in Richtung Bl, so bewegt sich auch der Lichtpunkt, im Beispiel in Richtung B2. Eine lichtempfindliche Oberfläche S2 im Empfangssensor S, z.B. ein CCD-Bildsensor oder eine Lateraleffektdiode, kann die Bewe-

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gungsrichtung des Lichtpunktes auswerten und ein entsprechendes Steuersignal zur Nachführung des Cursors C errechnen.

In den Figuren 3 und 4 ist eine dritte vorteilhafte Ausführung der Erfindung dagestellt, wobei die Lichtquelle LQ des mobilen Bedienteils F einen gerasterten Lichtstrahl LS ausgibt. Dieser projiziert ein gerastertes Lichtfeld LFG auf die Oberfläche der Anzeigeeinheit D. Eine derartige Ausführung ist besonders robust gegenüber externer Störstrahlung oder Steulicht. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das gerastertes Lichtfeld LFG insbesondere durch die Absendung einer Infrarotstahlung für Personen nicht sichtbar ist. Auf Grund der besonderen Eigenschaften der Erfindung ist eine visuelle Kontrolle der hervorgerufenen Positionsänderungen für einen Benutzer über die Anzeigeinhalte der Anzeigeeinheit möglich.

Bei vielen Einsatzfällen ist es ausreichend, wenn ein relativ grobes Strahlengitter LS vom Bedienteil F erzeugt wird. Im Beispiel der Figur 4 leiten im Empfangssensor S drei Infrarot-Empfangssensoren SB die bei einer Bewegung des Bedienteils F auftretenden Hell-/ Dunkelübergänge an eine Auswertelogik SV weiter. Diese kann aus dem Verlauf der Impulse die jeweils vorliegenden Bewegungsrichtung ermitteln. Für eine horizontale und vertikale Bewegungserkennung ist eine matrixförmige Anordnung von z.B. neun Infrarot Empfangssensoren im Empfangssensor S vorteilhaft.

Figur 5 zeigt eine dritte vorteilhafte Ausführung der Erfindung, wobei auf der Anzeigeeinheit ein bedienbares Prozeßabbild einer technischen Einrichtung ausgegeben wird und die optische Bedieneinrichtung zusätzlich zur Positionierung einer Bedienmarkierung auch eine Aktivierung von Funktionen im Prozeßabbild ermöglicht.

Technische Einrichtungen werden in zunehmender Weise mit Hilfe von digitalen, programmierbaren Vorrichtungen bedient, die vielfach auch ein Automatisierungssystem darstellen können

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bzw. ein Bestandteil eines solchen sein können. Unter technischen Einrichtungen werden dabei alle Arten von technischen Geräten und Systemen sowohl in Einzelanordnung als auch in einer z.B. über einen Feldbus datentechnisch miteinander vernetzten Anordnung verstanden. So sind unter technischen Einrichtungen z.B. im Rahmen einer industriellen Anwendung einzelnen Betriebsmittel zu verstehen, wie z.B. Antriebe, Bearbeitungsmaschinen. Als eine technische Einrichtung wird aber auch eine gesamte Produktionsanlage angesehen, bei der u.U. mit lokal verteilten Betriebsmitteln ein gesamter technischer Prozeß, z.B. in einer chemischen Anlage, einer Fertigungsanlage oder verarbeitenden Anlage, ausgeführt wird.

Die zur Führung von technischen Einrichtungen eingesetzten programmierbaren Vorrichtungen werden allgemein als HMI Geräte bezeichnet, wobei mit HMI der Begriff &ldquor;Human Machine Interface' abgekürzt wird. Weiterhin ist es übliche geworden, diese Geräteklasse als Vorrichtungen zum &ldquor;Bedienen- und Beobachten"¹ technischer Einrichtungen zu bezeichnen, abgekürzt als &ldquor;B+B-Geräte"⁸. Diese Geräte, die den eigentlichen, zur unmittelbaren Steuerung einer technischen Einrichtung dienenden Geräten häufig vorgelagert sind, weisen eine zunehmende Funktionalität auf. Der Begriff HMI Gerät ist als Oberbegriff zu verstehen und umfaßt alle zu dieser Gerätegruppe gehörigen Komponenten, z.B. &ldquor;Operator Panels', die häufig auch abgekürzt als ,,OP* bezeichnet werden. HMI Geräte weisen eine zunehmende Funktionalität auf und übernehmen z.B. in einem vernetzten Automatisierungssystem Funktionen, die allgemein als Vor- und Nachbearbeitung von Daten der zu steuernden technisehen Einrichtung angesehen werden können. Hierdurch wird eine zusätzliche zentrale Steuereinrichtung, z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung, nicht nur entlastet. Vielmehr werden durch ein HMI Gerät Funktionen ermöglicht, die Komfort und Qualität einer Bedienung durch eine Bedienperson, d.h.

insbesondere die Übersicht über die zu bedienende Einrichtung und die Fehlerfreiheit von Bedienungen, deutlich verbessern.

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Figur 3 zeigt beispielhaft ein HMI System. Dabei dient eine elektronische Verarbeitungseinheit V zur Steuerung eines nicht näher dargestellten technischen Anlage. Die Verarbeitungseinheit ist beispielhaft in Form eines Computers V ausgeführt, der mindestens ein anlagenspezifisches Steuerungsprogramm ausführt. Dieses generiert mindestens ein bedienbares Prozeßabbild VA, das über einen als Anzeigeeinheit dienenden Monitor VD ausgegeben wird. Die Verarbeitungseinheit V mit der Anzeigeeinheit VD kann z.B. an einer zentralen Stelle in einer Warte der technischen Anlage plaziert sein. Zur Erleichterung der Bedienung verfügt das in Figur 3 dargestellte HMI System über eine weitere Anzeigeeinheit D. Diese kann dezentral an einer ausgewählten Stelle der technischen Anlage angeordnet sein, um z.B. Maschinenbedienern vor Ort Einflußnahmen auf den Zustand der technischen Anlage zu ermöglichen. Bei der weiteren Anzeigeeinheit D kann es sich z.B. um ein Operator Panel handeln, das über eine vorteilhaft als Feldbusverbindung ausgeführte Datenverbindung Kl mit der Verarbeitungseinheit V verbunden ist. Auf der Anzeigeeinheit D wird das gleich Prozeßabbild VA wird auf dem Monitor VD zur Ausgabe gebracht. Mit Hilfe der Erfindung ist eine besonders ergonomische Bedienung der Anzeigeeinheit D möglich. Gegenüber herkömmlichen Operator Panels kann dabei u.U. auch vollständig auf separate Bedientasten an der Anzeigeeinheit verziehtet werden. Ferner kann die Anzeigeeinheit D eine im Vergleich zu herkömmlichen Operator Panels deutlich vergrößerte Anzeigefläche aufweisen.

Zur Bedienung richtet eine Bedienperson die optische Bedieneinrichtung F auf die Anzeigeeinheit D. Der davon abgesandte Lichtstrahl LS überdeckt auf Grund seiner Streuung auch den optischen Empfangssensor S, der im Beispiel der Figur 3 unterhalb der Anzeigeeinheit D angeordnet ist. Die Bedieneinrichtung F ist beispielhaft in der Art einer Fernbedienung mit zwei Funktionstasten Tl,T2 ausgeführt. Die Lichtquelle LQ an der Stirnseite weist vorteilhaft Infrarot LED's auf.

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Drückt eine Bedienperson die Funktionstaste Tl, so wird ein Infrarot-Lichtstrahl LS von der Lichtquelle LQ ausgesendet. Der Empfangssensor S erfaßt den Lichtstrahl LS und sendet über die Datenverbindung K2 zunächst ein Signal "Taste Tl gedrückt" an den Computer V. Eine Bewegung der Bedieneinrichtung F wird vom Empfangssensor S ebenfalls erkannt und z.B. als Information "Taste Tl gedrückt, Cursor um Delta x/y bewegt" an den Computer V übertragen. Der Computer V führt nun den Cursor C auf der Anzeigeeinheit D entsprechend der erfaßten relativen Bewegung der Bedieneinrichtung F nach.

Die Genauigkeit der Positionierung und die Nachführgeschwindigkeit des Cursors C auf Anzeigeeinheit D, kann von der Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtstrahles LQ abhängig gemacht werden. Eine langsamere Bewegung bewirkt eine langsamere und somit genauere Positionierung des Cursors C, während eine schnellere Bewegung eine schnellere, aber nicht ganz so genaue Nachführung und damit Positionierung des Cursors C hervorruft. Ist der Cursor C auf die erfindungsgemäße Weise bis zur Erreichung der gewünschten Zielposition nachgeführt, dann kann der Bediener die Taste Tl loslassen. In der Regel liegt der Cursor C dann auf einer Stelle des Prozeßabbildes D, an der Funktionen ausgelöst werden können. Für deren Aktivierung kann der Bediener die Taste T2 betätigen. Hiermit wird ebenfalls die Lichtquelle LQ eingeschaltet, wobei dem Infrarot-Lichtstrahl LS zusätzlich die Information "Taste T2 gedrückt" aufmoduliert wird. Der Computer V kann dann die dazugehörige Funktion auslösen. Die optische Bedieneinheit F kann auch weitere Funktionstasten aufweisen, denen z.B. frei programmierbare Aktionen zugeordnet werden können.

Claims

1. Bedieneinrichtung für ein Anzeigefeld (D), mit

a) einem mobilen Bedienteil (F) mit Mitteln (LQ, LG, T1) zur Abstrahlung eines diffusen Lichtstrahls (LS),

b) einer elektronischen Verarbeitungseinheit (V), die

a) zumindest graphische Bedienoberflächen (VA) von Anwendungsprogrammen datentechnisch generiert, und

b) mindestens eine Datenverbindung (K1, K2) aufweist,

c) mindestens einer Anzeigeeinheit (D, VD), welche

a) an eine Datenverbindung (K1, K2) der Verarbeitungseinheit (V) angeschlossen ist, und

b) graphische Bedienoberflächen (VA) visualisiert,

d) einem mobilen optischen Empfangssensor (S), der

a) an eine Datenverbindung (K1, K2) der Verarbeitungseinheit (V) angeschlossen ist und

b) Bewegungsrichtungen (B, B1) des diffusen Lichtstrahls (LS) eines mobilen Bedienteils (F) in ein Steuersignal umsetzt, das nach Übertragung über eine Datenverbindung (K1, K2) in der Verarbeitungseinheit (V) eine den Bewegungen des diffusen Lichtstrahls (LS) entsprechende Nachführung der Lage der graphischen Bedienoberfläche (VA) und/oder Teilen derselben und/oder von darin befindlichen visuellen Elementen (C) bewirkt.

2. Bedieneinrichtung für ein Anzeigefeld (D) nach Anspruch 1, wobei

a. die elektronische Verarbeitungseinheit (V) als ein visuelles Element (C) eine in einer graphischen Bedienoberfläche (VA) frei positionierbare graphische Bedienmarkierung (C) datentechnisch generiert,

b. die Anzeigeeinheit (D, VD) graphische Bedienoberflächen (VA) und graphische Bedienmarkierungen (C) visualisiert, und

c. der mobile optische Empfangssensor (S) Bewegungsrichtungen (B, B1) des diffusen Lichtstrahls (LS) des mobilen Bedienteils (F) in ein Steuersignal umsetzt, das nach Übertragung über eine Datenverbindung (K1, K2) in der Verarbeitungseinheit (V) eine den Bewegungen des diffusen Lichtstrahls (LS) entsprechende Nachführung der graphischen Bedienmarkierung (C) bewirkt.

3. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Web- Cam als mobilen optischen Empfangssensor (S).

4. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Taschenlampe als mobiles Bedienteil (F).

5. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Mittel (LQ, LG, T1) des mobilen Bedienteils (F) einen im infraroten Bereich liegenden diffusen Lichtstrahl (LS) erzeugen.

6. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Mittel (LQ, LG, T1) des mobilen Bedienteils (F) einen gerasterten diffusen Lichtstrahl (LS) erzeugen.

7. Bedieneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das mobile Bedienteil (F) die Form eines Handgerätes aufweist, insbesondere einer Fernbedienung.