DE29718636U1 - Phonetic control, input and communication device with acoustic feedback, especially for woodworking machines - Google Patents
Phonetic control, input and communication device with acoustic feedback, especially for woodworking machinesInfo
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Description
20.10.97 Dr. Gerhard Ratzel Römerweg 5420.10.97 Dr. Gerhard Ratzel Römerweg 54
Patentanwalt 67434 Neustadt/WeinstraßePatent Attorney 67434 Neustadt/Weinstraße
Anmelder:
Lothar Rosenbaum
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Lothar Rosenbaum
Kelberger Str. 63
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Bezeichnung:Designation:
Phonetische Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung mit akustischer Rückmeldung insbesondere für HolzbearbeitungsmaschinenPhonetic control, input and communication device with acoustic feedback especially for woodworking machines
Die vorliegende Erfindung betrifft eine phonetische Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung mit akustischer Rückmeldung, insbesondere für HolzbearbeitungsmaschinenThe present invention relates to a phonetic control, input and communication device with acoustic feedback, in particular for woodworking machines
Phonetische Steuereinrichtung, die auch Vokalsteuerungen genannt werden, sind dem Stand der Technik in vielfältiger Form bekannt.Phonetic control devices, also called vowel controls, are known in the state of the art in many different forms.
Auf dem Gebiet der Holzbearbeitungsmaschinen, insbesondere der Sägewerke, die durch besonders starke Hintergrundgeräusche gekennzeichnet sind, sind spezielle für diesen Arbeitsbereich besonders geeignete phonetische Steuereinrichtungen dem Stand der Technik nicht bekannt.In the field of woodworking machines, in particular sawmills, which are characterized by particularly loud background noise, there are no known phonetic control devices in the state of the art that are particularly suitable for this working area.
Vokalsteuerungen sind insbesondere auf dem Gebiet des Spielzeugwesens und des Kraftfahrzeugwesens in vielfältiger Weise bekannt. So beschreibt die deutsche Offenlegungschrift 3236724 eine durch Sprache steuerbare Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge.Vocal controls are known in many different ways, particularly in the field of toys and motor vehicles. For example, German patent application 3236724 describes an operating device for motor vehicles that can be controlled by voice.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift 9010164 beschreibt eine Antriebsvorrichtung eines Echospielzeuges, die im wesentlichen einen Schallerzeuger, eine Sprachsteuerungsvorrichtung und eine Antriebsvorrichtung umfasst.The German utility model 9010164 describes a drive device of an echo toy, which essentially comprises a sound generator, a voice control device and a drive device.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für phonetische Steuereinrichtungen sind medizinische Einrichtungen, beispielsweise Krankenhaus-Betten. In die-Another area of application for phonetic control devices is medical facilities, such as hospital beds. In these
sem Zusammenhang wird zum Stand der Technik auf die USA-Patentschrift 5349480 hingewiesen.In this context, reference is made to US Patent Specification 5349480 for the state of the art.
Auch auf dem Gebiet der Haushaltsgeräte spielt die Vokalsteuerung bereits eine wesentliche Rolle; hierzu ist beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift 3709670 hinzuweisen, die eine phonetische Steuereinrichtung für Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen, Trockner und Elektroherde mit einer Programmschalteinrichtung zur Steuerung auswählbarer unterschiedlicher Arbeitsprogramme beschreibt, wobei die Auswahl eines Arbeitsprogrammes durch Erkennung und Auswertung eines vom Gerätebenutzer gesprochenen Codewortes erfolgt.Vocal control already plays an important role in the field of household appliances; for example, reference should be made to German laid-open specification 3709670, which describes a phonetic control device for household appliances such as washing machines, dishwashers, dryers and electric stoves with a program switching device for controlling selectable different operating programs, whereby the selection of an operating program takes place by recognizing and evaluating a code word spoken by the user of the device.
Diesem bekannten Stand der Technik gegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, die spezielle Problematik bei Holzbearbeitungsmaschinen in Betracht zu ziehen und das Vorhandensein der starken Hintergrundgeräusche und die damit verbundenen Nachteile auszuschalten. In contrast to this known state of the art, the present invention is based on the task of taking into account the specific problems of woodworking machines and eliminating the presence of strong background noise and the associated disadvantages.
Diese Aufgabe wird bei einer phonetischen Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die phonetische Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung eine solche Softwareverarbeitungsvorrichtung enthält, die die Hintergrundgeräusche softwaremäßig mitverarbeitet.This task is solved in a phonetic control, input and communication device of the type mentioned above in that the phonetic control, input and communication device contains such a software processing device that processes the background noises using software.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen und in der vorliegenden Beschreibung geoffenbart. Further preferred embodiments of the subject matter of the invention are disclosed in the subclaims and in the present description.
Die erfindungsgemäße phonetischen Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung beinhaltet eine vollkommen neu entwickelte Benutzeroberfläche, mit deren Hilfe also die Steuerung verschiedenster Vorgänge im Holzindustriebereich durch die menschliche Sprache ermöglicht wird.The phonetic control, input and communication device according to the invention includes a completely newly developed user interface, with the help of which the control of various processes in the wood industry is made possible by human speech.
Dabei wird beispielsweise auch das weitverbreitete Betriebssystem Windows 95 (eingetragenes Markenzeichen) eingesetzt.For example, the widely used operating system Windows 95 (registered trademark) is also used.
Ein großer Unterschied zu anderen Sprachanwendungen ergibt sich durch die Tatsache, daß jeder Bediener seinen eigenen Wortschatz in das System zusammen mit den Umgebungsgeräuschen einlernen muß. Somit können auch Dialekte erkannt und verarbeitet werden.A big difference to other speech applications is the fact that each operator has to learn his or her own vocabulary into the system along with the ambient noise. This means that dialects can also be recognized and processed.
Erfindungsgemäß besteht der Hauptvorteil darin, daß Hintergrundgeräusche miteingelernt werden können.According to the invention, the main advantage is that background noises can be learned.
Diese Eigenschaft vorliegender Erfindung ermöglicht den Betrieb, insbesondere von Holzbearbeitungsmaschinen, trotz starker und stärkster Hintergrundgeräusche.This feature of the present invention enables the operation, in particular of woodworking machines, despite strong and very loud background noise.
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Nach einer bevorzugter Ausführungsform enthält die phonetische Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung eine Oberfläche zur Darstellung der eingegebenen Verstellmaße, eine Schnittstelle zur Datenübertragung zwischen PC und SPS, eine Schnittstelle zum Spracherkennungsmodul, eine Datenbank zur Sicherung der eingegebenen Parameter und eine Oberfläche zur Parametrierung der Spracherkennung.According to a preferred embodiment, the phonetic control, input and communication device according to the present invention contains a surface for displaying the entered adjustment dimensions, an interface for data transmission between PC and PLC, an interface to the speech recognition module, a database for saving the entered parameters and a surface for parameterizing the speech recognition.
Die erfindungsgemäße phonetische Steuer-, Eingabe- und Kommunikationseinrichtung kann ferner vorteilhafterweise verschiedene sonstige Eingabemöglichkeiten aufweisen, wie beispielsweise freidefinierbare Sprechernamen, freidefinierbare SPS-Parameter, freidefinierbare Stör- und Statusmeldungen sowie Fixmaße.The phonetic control, input and communication device according to the invention can also advantageously have various other input options, such as freely definable speaker names, freely definable PLC parameters, freely definable fault and status messages and fixed dimensions.
Bevorzugte Ausführungsformen vorliegender Erfindung sind Gegenstand der beiliegenden Schutzansprüche.Preferred embodiments of the present invention are the subject of the appended claims.
Zur Sprachausgabe ist festzustellen, daß der Menüpunkt Sprachausgabe die Kommunikation der jeweiligen Maschine mit dem jeweiligen Bediener ermöglicht. Hier werden je nach Bedarf eine Bestätigung eingegebener Werte, Soll- oder Ist-Funktionen oder frei zu parametrierende Maschinenzustände, z.B. Fehler- oder Störzustände dem Bediener über den Kopfhörer mitgeteilt.Regarding voice output, it should be noted that the Voice Output menu item enables communication between the respective machine and the respective operator. Here, depending on requirements, confirmation of entered values, target or actual functions or freely configurable machine states, e.g. error or malfunction states, are communicated to the operator via the headphones.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel gegeben: 5
The following is an example:
Die Hardware der beispielhaft beschriebenen sprachgesteuerten Achspositionierung setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen: PC im Mini-Desktop mit integrierter Soundkarte, 9-Zoll Monochrome-Monitor, PC-Tastatur zur Bedienung der Oberfläche, Minitastatur zur Eingabe der Verstellmaße, Mikrofon-Kopfhörer-Kombination, Schaltschrank, Bedienstelle, Verstellachse mit Inkrementalgeber. Die Menüs können entweder durch Anklicken mit der Maus oder durch Eingabe einer Tastenkombination geöffnet werden. Soll z.B. das Menü "Bearbeiten" geöffnet werden, so ist die Kombination "Alt+B" zu drücken. Im Statusfeld werden alle relevanten Daten angezeigt.The hardware of the voice-controlled axis positioning described as an example consists of the following components: PC in a mini desktop with integrated sound card, 9-inch monochrome monitor, PC keyboard for operating the interface, mini keyboard for entering the adjustment dimensions, microphone-headphone combination, control cabinet, control point, adjustment axis with incremental encoder. The menus can be opened either by clicking with the mouse or by entering a key combination. If, for example, the "Edit" menu is to be opened, the combination "Alt+B" must be pressed. All relevant data is displayed in the status field.
Es wird angezeigt, ob die Spracherkennung vom Bediener ein- oder ausgeschaltet wurde. Die Umschaltung erfolgt durch Drücken einer Taste.It is displayed whether the voice recognition has been switched on or off by the operator. Switching is done by pressing a button.
Die Betriebsart kann mit einer weiteren Taste umgeschaltet werden. Es gibt drei Modi nämlich 3-stellig, 2-stellig und einstellig. Bei 3-stellig wird eine dreistellige Eingabe erwartet.The operating mode can be switched with another button. There are three modes, namely 3-digit, 2-digit and single-digit. With 3-digit, a three-digit input is expected.
Das Programm kann bis zu vier verschiedene Sprecher verwalten. Der aktuelle Sprecher wird durch Drücken einer der vier Tasten angewählt.The program can manage up to four different speakers. The current speaker is selected by pressing one of the four buttons.
Es können 16 verschiedene, frei editierbare Zustandsmeldungen sowie 16 frei editierbare Fehlermeldungen angezeigt werden.16 different, freely editable status messages and 16 freely editable error messages can be displayed.
Der aktuelle Istwert der Achse wird hier einem Fenster in 1/10 mm Genauigkeit angezeigt. Im Wertefeld wird der Wert angezeigt, der entweder durch die Sprach- oder Tastatureingabe eingegeben wurde. Die Übergabe des Wertes an die SPS erfolgt erst dann, wenn drei Stellen ermittelt wurden. Soll die Achse z.B. auf das Maß 80 mm positioniert werden, ist der Wert "080" einzugeben oder zu sprechen, da ansonsten keine Übergabe erfolgen kann. Liegt der Wert außerhalb der zulässigen Grenzwerte, wird der Text "MAX" bzw. "MIN" ausgegeben.The current actual value of the axis is displayed here in a window with 1/10 mm accuracy. The value that was entered either by voice or keyboard input is displayed in the value field. The value is only transferred to the PLC when three digits have been determined. If, for example, the axis is to be positioned to a dimension of 80 mm, the value "080" must be entered or spoken, otherwise no transfer can take place. If the value is outside the permissible limits, the text "MAX" or "MIN" is output.
Es werden drei Arten von Fehlern unterschieden:There are three types of errors:
Diese Fehlermeldungen werden vom Spracherkennungsmodul ausgegeben. Eine mögliche Fehlermeldung wäre z.B. "SPMERRWA VEINNO-DEVICE". Diese Meldung erscheint, wenn keine Soundkarte vorhanden ist.These error messages are issued by the speech recognition module. One possible error message would be, for example, "SPMERRWA VEINNO-DEVICE". This message appears if there is no sound card is present.
Es können 16 verschiedene, frei editierbare SPS-Fehlermeldungen angezeigt werden.16 different, freely editable PLC error messages can be displayed.
Diese Zeile kann nur zwei Meldungen enthalten: "kein Fehler" wenn alles in Ordnung ist oder "warte auf Bestätigung" wenn die Kommunikation zwischen PC und SPS gestört ist.This line can only contain two messages: "no error" if everything is OK or "waiting for confirmation" if the communication between PC and PLC is faulty.
Mit Hilfe der Menüleiste können sämtliche integrierten Funktionen erreicht werden.All integrated functions can be accessed using the menu bar.
Jeder Bediener, der die Achse durch Spracheingabe steuern möchte, muß einmalig einen Trainingsdurchlauf durchführen. Dabei werden die Wörter und Wortfolgen, die zum Einsatz kommen, in verschiedenen Sequenzen gesprochen. Das Spracherkennungsmodul errechnet sich für jeden Sprecher ein spearates Erkennungsmuster.Every operator who wants to control the axis using voice input must carry out a training run once. The words and word sequences used are spoken in different sequences. The speech recognition module calculates a separate recognition pattern for each speaker.
In einem separaten Fenster kann die Spracherkennung gestartet und gestoppt werden. Der Zustand wird im Feld "Erkennung" angezeigt.Speech recognition can be started and stopped in a separate window. The status is displayed in the "Recognition" field.
In einem weiteren Fenster wird der Betriebsmodus (1-stellig, 2-stellig, 3-stellig) umgeschaltet.In another window, the operating mode (1-digit, 2-digit, 3-digit) is switched.
Die Systeme Parameter POV- und EOS-Interval sowie die Erkennungsempfindlichkeiten können in einem seperaten Menü eingestellt werden.The system parameters POV and EOS interval as well as the detection sensitivities can be set in a separate menu.
Ob die Erkennung beim Programmstart automatisch aktiviert wird oder nicht, wird in einem Untermenü angegeben.Whether the detection is activated automatically when the program starts or not is specified in a submenu.
Für die Ziffern im Wertefeld kann zwischen acht Farben ausgewählt werden.You can choose between eight colors for the numbers in the value field.
Die Min/Max-Werte für die Sollwertübergabe an die SPS: Werden die Bereichsgrenzen verletzt, findet keine Übergabe an die SPS statt. Es wird der Text "MIN oder "MAX" ausgegeben. Short-Cut: Strg+OThe min/max values for the setpoint transfer to the PLC: If the range limits are violated, no transfer to the PLC takes place. The text "MIN or "MAX" is output. Shortcut: Ctrl+O
Starten Sie den Editor für die Eingabe der Fixmaße. Die Fixmaße werden durch die Nummern 0 bis 9 unterschieden. Ein Fixmaß kann Werte von 0 bis 999 mm annehmen. Es findet keine Überprüfung statt, ob die Werte außerhalb der Sollwertbegrenzung liegen:Start the editor to enter the fixed dimensions. The fixed dimensions are differentiated by the numbers 0 to 9. A fixed dimension can take values from 0 to 999 mm. There is no check to see whether the values are outside the setpoint limit:
Die SPS-Parameter werden durch die Nummern 1 bis 20 unterschieden. Es kann sowohl die Parameter-Bezeichnung als auch der Wert des Parameters editiert werden. Die Parameter-Bezeichnung darf maximal 30 Zeichen lang sein. Ein Parameter kann Werte von 0 bis 65535 annehmen.The PLC parameters are distinguished by the numbers 1 to 20. Both the parameter name and the value of the parameter can be edited. The parameter name can be a maximum of 30 characters long. A parameter can take on values from 0 to 65535.
Die SPS-Statusmeldungen werden durch die Nummern 1 bis 16 unterschieden. Sie sind dem SPS-Merkerwort 204 zugeordnet, wobei das Bit die höchste Priorität hat. Die Texte der Statusmeldungen können frei editiert werden, wobei der Text nicht länger als 60 Zeichen sein darf.The PLC status messages are differentiated by the numbers 1 to 16. They are assigned to the PLC flag word 204, whereby the bit has the highest priority. The texts of the status messages can be freely edited, whereby the text may not be longer than 60 characters.
Die SPS-Fehlermeldungen werden durch die Nummern 1 bis 16 unterschieden. Sie sind dem SPS-Merkerwort 206 zugeordnet, wobei das Bit die höchste Priorität hat. Die Texte der Fehlermeldungen können frei editiert werden, wobei der Text nicht länger als 60 Zeichen sein darf.The PLC error messages are differentiated by the numbers 1 to 16. They are assigned to the PLC flag word 206, whereby the bit has the highest priority. The texts of the error messages can be freely edited, whereby the text must not be longer than 60 characters.
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