AT515719A1 - Bedieneinrichtung und Steuersystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung (2) zum Erzeugen von Steuerbefehlen für die Steuereinrichtung (3) einer Maschine oder Anlage (4), gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (13), die mit dem Berührungssensor (8) eines Touchscreens (5) verbunden ist und die eine Echtzeit- Datenverarbeitungseinrichtung (14) und eine Ausgabeschnittstelle (16) umfasst, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors (8) Steuerbefehle für die Steuereinrichtung (3) zu generieren und an der Ausgabeschnittstelle (16) bereitzustellen, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) in Bezug auf die Datenverarbeitungseinrichtung (11) einer Visualisierungseinrichtung (10) eigenständig ist. Die Erfindung betrifft auch ein Steuerungssystem sowie ein Verfahren zum Steuern einer Maschine oder Anlage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Steuerungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 19, ein Verfahren zum Steuern einer Maschine oder Anlage, sowie ein Verfahren zur Erstellung einer grafischen Benutzeroberfläche für die Visualisierungseinrichtung einer Bedieneinrichtung und/oder eines Steuerungssystems.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist, dass bisher die Eingaben auf dem Touchscreen eines HMI-Gerätes (z.B. Bedienpanel oder Handbediengerät) nicht zufriedenstellend, d.h. nur eingeschränkt echtzeitfähig erfasst und in Echtzeit als Steuerkommandos an eine Maschinensteuerung weitergeleitet werden können. Es kann daher bei Bedienhandlungen an virtuellen Bedienelementen bzw. Bedienfeldern des Touchscreens für das Auslösen von Verfahrbewegungen oder anderen Aktionen zu verzögerten Reaktionen der Maschine kommen, aus denen dann eine deutlich verschlechterte Bedienbarkeit und fallweise ein gewisses Gefährdungspotenzial zumindest hinsichtlich einer Beschädigung von Maschinenkomponenten, Werkzeugen oder Werkstücken resultieren können. Aus diesem Grund sind bislang für das direkte Ausführen von Verfahrbewegungen von Maschinenachsen zusätzlich zum Touch-Screen weitere diskrete Bedienelemente (z.B. mechanische Tasten) vorgesehen, deren Betätigungszustand erfasst und direkt, d.h. nicht über die Rechnereinheit des HMI-Gerätes, zur Maschinensteuerung übermittelt wird.

Das HMI-Gerät (Bedienpanel oder Handbediengerät) weist einen Prozessor samt Speicher auf, der eine Software sowohl zur Anzeige von Informationen für den Benutzer als auch zur Erfassung von Eingaben durch den Benutzer ausführt und über eine geeignete Datenschnittstelle mit der Steuerung einer Maschine kommu niziert, Daten und Informationen austauscht, sowie Kommandos an die Maschinensteuerung sendet. Mit Hilfe dieser Software können auch komplexe Prozessschaubilder, Maschinengrafiken, Prozessdaten etc. grafisch ansprechend und fallweise animiert dargestellt werden. Die wesentlichen Teile dieser Software sind in der Regel ein Betriebssystem (z.B. Windows oder Linux) mit integrierter Unterstützung für grafische Benutzerinterfaces unter dem dann eine gerätespezifische Basissoftware für das Bedienpanel oder das Handbediengerät (z.B. Treiber, Funktionsbibliotheken) sowie eine maschinenspezifische Anwendungssoftware zur Ausführung gelangen. Grundsätzlich können maschinenspezifische Softwarekomponenten für die Bedienung und Visualisierung auch nur auf der Maschinensteuerung selbst zur Ausführung gelangen und kann die Kommunikation zwischen HMI-Gerät und der Maschinensteuerung in einem allgemein gehaltenen Format erfolgen, z.B. in Art eines HTTP-Servers in der Maschinensteuerung und eines Browsers am HMI-Gerät.

Die gerätespezifische Basissoftware wird vom Hersteller des HMI-Gerätes entwickelt und bereitgestellt. Die maschinenspezifische Anwendungssoftware wird in der Regel vom Hersteller der Maschine oder Anlage entwickelt und bereitgestellt, in welche das HMI-Gerät integriert ist, wobei der Maschinenhersteller zum Erstellen dieser maschinenspezifischen Software, insbesondere der Bildschirmmasken, auf Softwaretools und Bibliotheken des HMI-Geräteherstellers zurückgreift.

Die Verwendung von Standard-Betriebssystemen auf solchen HMI-Geräten erleichtert die Erstellung der maschinenspezifischen Software und des grafischen Benutzerinterfaces durch Rückgriff auf zahlreiche verfügbare und weit verbreitete Softwaretools, standardisierte Programmierschnittstellen etc. sowie generell auch die Integration in das industrielle Steuerungsumfeld. Die Verwendung von lizenzfrei verfügbaren, offenen Betriebssystemplattformen wird wegen ihrer weiten Verbreitung, dem offengelegten Source-Code und aus Kostengründen grundsätzlich angestrebt.

Es besteht dabei aber das Problem, dass diese Betriebssysteme nicht oder nicht hinreichend echtzeitfähig sind und somit eine garantierte und hinreichend kurze Reaktionszeit auf Bedienhandlungen nicht erzielt werden kann. Dies betrifft insbe sondere jene Teile, welche die Erfassung und Auswertung von Touch-Eingaben vornehmen. Auch können Fehler oder ungünstige Ausgestaltungen beispielsweise in der Anwendungssoftware dazu führen, dass bestimmte Teile des Betriebssystems oder der Basissoftware zeitweilig oder dauerhaft nicht mehr ordnungsgemäß oder verzögert ausgeführt werden und damit die Zuverlässigkeit der Bedienfunktionen beeinträchtigen.

Diese Schwierigkeiten führen dazu, dass über die virtuellen Bedienelemente auf einem Touch-Screen zwar nicht zeitkritische Maschineneinstellungen (Parametrierungen) vorgenommen bzw. verändert werden können, dass aber zum unmittelbaren Auslösen von Verfahrbewegungen oder anderen Aktionen, etwa beim Einrichten oder Programmieren von Bewegungsabläufen, immer noch zusätzliche herkömmliche Bedienelemente, z.B. mechanische Taster bzw. Folientasten, neben dem Touchscreen vorgesehen sind, über welche die Betätigungsinformationen erfasst sowie direkt und unverzögert an die Steuereinrichtung der Maschine übermittelt werden können. Dies wird in der Regel über eine direkte Ankopplung solcher Bedienelemente an die Maschinensteuerung bewerkstelligt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und eine Bedieneinrichtung bzw. ein Steuerungssystem bereitzustellen, bei denen einerseits die Vorteile aus der Verwendung der weit verbreiteten (offenen) Betriebssysteme und der Tools zur Erstellung und Konfigurierung von grafischen Benutzeroberflächen erhalten bleiben (z.B. deren leistungsfähigen Bibliotheken für die grafische Ausgabe), trotzdem aber eine zuverlässig echtzeitfähige Auswertung der Touch-Bedienvorgänge samt Weiterleitung an die Steuereinrichtung der Maschine bzw. Anlage ermöglicht wird. Die Verwendung von zusätzlichen Bedienelementen neben dem Touch-Screen soll erübrigt werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Bedieneinrichtung der eingangs genannten Art, durch eine Auswerteeinrichtung gelöst, die mit dem Berührungssensor des Touchscreens verbunden ist und die eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung und eine Ausgabeschnittstelle umfasst, wobei die Echtzeit-

Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors Steuerbefehle für die Steu ereinrichtung zu generieren und an der Ausgabeschnittstelle bereitzustellen, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung in Bezug auf die Da-tenverarbeitungseinrichtung der/einer Visualisierungseinrichtung eigenständig ist.

Die Generierung und Bereitstellung der Steuerbefehle für die Steuereinrichtung an der Ausgabeschnittstelle erfolgt zeitlich unbeeinflusst von der Datenverarbeitungseinrichtung der/einer Visualisierungseinrichtung. Der zeitliche Ablauf bzw. die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung ist unabhängig von der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung. Die Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung erfolgt demnach unabhängig von einem auf der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung laufenden Verarbeitungsprozess.

Die Generierung der Steuerbefehle in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinheit, ihrer Bereitstellung bzw. Übermittlung an die Steuereinrichtung kann demnach unter Umgehung der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung oder der Schnittstelle für die Visualisierungseinrichtung erfolgen.

Die Erzeugung von echtzeitkritischen Steuerbefehlen für die Steuereinrichtung erfolgt gemäß Erfindung getrennt von der Visualisierung der Bedienelemente durch eine Visualisierungseinrichtung. Die Visualisierungseinrichtung kann innerhalb der Bedieneinrichtung (z.B. in Form eines Handbediengerätes) oder außerhalb derselben angeordnet sein. Die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung ist eigenständig und von den auf der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung laufenden Prozessen unabhängig.

Die Auswerteeinrichtung oder die Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung bildet in Bezug auf die Visualisierungseinrichtung oder die Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung sozusagen einen Umgehungspfad (Bypass) zwischen dem Berührungssensor und der Steuereinrichtung. Dieser Umgehungspfad erlaubt die Verarbeitung von Sensordaten und die Bereitstellung von Steuerbefehlen in Echtzeit und ermöglicht somit die echtzeitfähige Steuerung einer Maschine bzw. Anlage unter Umgehung der Visualisierungseinrichtung bzw. deren Datenverarbeitungseinrichtung. Mit anderen Worten sind die Auswerteeinrichtung und die Visualisierungseinrichtung, zumindest aber deren Datenverarbeitungseinrichtungen, zwischen Berührungssensor und Steuereinrichtung parallel geschaltet.

Die Datenverarbeitungseinrichtungen der Auswerteeinrichtung und der Visualisierungseinrichtung können getrennte (d.h. eigenständige) Prozessoren sein oder aber auch funktional getrennte (d.h. eigenständige) Kerne einer Prozessoreinheit sein.

In einer möglichen Ausführungsform kann ein gemeinsamer, echtzeitfähiger Bus für Steuereinrichtung, Visualisierungseinheit und Auswerteeinheit vorgesehen sein und durch die Visualisierungseinheit quasi zur Auswerteeinheit durchgeschliffen werden. Es ist auch denkbar, dass die Visualisierungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung baulich kombiniert werden und einen gemeinsamen echtzeitfähigen Datenbus (oder gemischt: echtzeitfähig und nicht-echtzeitfähig) zur Steuereinrichtung hin aufweisen. Solche Varianten ändern nichts am grundlegenden Prinzip, dass die Daten von der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung (zeitlich) unbeeinflusst von der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung über den gemeinsamen Bus zur Steuereinrichtung gelangen.

Bevorzugt wird jedenfalls eine eigenständige (nicht mit der Visualisierungseinrichtung geteilte) Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinrichtung und eine gesonderte echtzeitfähige Datenverbindung an die Steuereinrichtung übermittelt.

Die Visualisierungseinrichtung kann neben der Visualisierungsfunktion, d.h. Bereitstellung von Ausgangsdaten/Bilddaten für das Display (nach wie vor) für die Erzeugung und Bereitstellung von nicht-echtzeitfähigen Steuerbefehlen oder Maschinen- bzw. Anlagenparametern herangezogen werden. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem kann daher neben dem echtzeitfähigen (Umgehungs-)Pfad, der durch die Auswerteeinrichtung bzw. deren Datenverarbeitungseinrichtung gebildet wird, einen nicht-echtzeitfähigen Pfad, der durch die Visualisierungseinrichtung gebildet wird, umfassen. Beide Pfade münden in der Steuereinrichtung.

Die Erfindung stellt somit eine echtzeitfähige Bedieneinrichtung und ein echtzeitfähiges Steuerungssystem für zumindest einen Teil der an die Steuereinrichtung gesendeten Steuerbefehle bereit. Unter Echtzeit ist insbesondere zu verstehen, dass aus (gegebenenfalls durch einen Touch-Controller aufbereiteten) Sensordaten des Berührungssensors jeweils innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, insbesondere innerhalb einer garantiert kurzen Zeitspanne, bzw. einem vorgegebenen Zeitraster entsprechende Steuerbefehle an der Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden und somit auch in Echtzeit an die Steuereinrichtung übermittelt werden können.

Ein Bedienelement im Sinne vorliegender Erfindung ist ein Bedienelement des Touchscreens. Es handelt sich somit um ein berührungssensitives Bedienelement, das am Display des Touchscreens visualisiert wird und durch Berührung betätigt wird. Das Bedienelement kann auch als Bedienfeld bezeichnet werden, das einen räumlich vorgegebenen Bereich am Touchscreen einnimmt.

Die Echtzeit-Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise einen Prozessor, Speichermittel, eine Eingangsschnittstelle zum Einlesen der Sensordaten sowie eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe von mit Bedienhandlungen am Touchscreen korrespondierenden Steuerbefehlen auf.

Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung in der Kommunikationsverbindung zwischen dem Berührungssensor bzw. einem diesem nachgeschalteten Touch-Controller, der anhand der Sensorsignale die Touch-Bedienhandlungen erfasst und Rohdaten zu den Bedienhandlungen, z.B. Koordinatenpaare zu den erfassten Berührpunkten, bereitstellt, und der Visualisierungseinrichtung, die für die Visualisierung und die nicht echtzeitfähige Bedienung zuständig ist, eingebunden.

Die Auswerteeinrichtung liest die Sensorsignale des Berührungssensors (die gegebenenfalls vom Touch-Controller in Sensor-Rohdaten umgewandelt wurden und vorzugsweise auch an die Visualisierungseinrichtung gesendet werden) aus. Gleichzeitig kann die Visualisierungseinrichtung der Auswerteeinrichtung Informationen über die Position und die Art sowie evtl, über den Freigabezustand der am

Display dargestellten Bedienelemente bzw. Bedienfelder zur Verfügung stellen (Konfigurationsdaten).

Aus den Sensordaten und aus Konfigurationsdaten zu den Bedienelementen ermittelt die Auswerteeinrichtung selbständig und in Echtzeit die Betätigungszustände der einzelnen Bedienelemente am Touchscreen, generiert entsprechende Steuerbefehle (bzw. Betätigungsinformationen) und übermittelt diese über die Ausgabeschnittstelle ohne Beteiligung der Visualisierungseinrichtung an die Steuereinrichtung, d.h. an die Maschinen- bzw. Anlagensteuerung. Die Software der Auswerteeinrichtung ist echtzeitfähig und vergleichsweise einfach, schlank und zuverlässig gehalten.

Parallel dazu kann die Visualisierungseinrichtung die gleichen Sensor-Daten über die diversen Touch-Ereignisse erhalten, z.B. von einem Touch-Controller oder über die Auswerteeinrichtung, und diese für nicht echtzeitkritische Bedienvorgänge, z.B. Parametrierung, auswerten.

Wesentlich ist, dass die Auswerteeinrichtung von der Visualisierungseinrichtung bzw. - falls die Visualisierungseinrichtung außerhalb der Bedieneinrichtung angeordnet ist - von der Schnittstelle für eine Visualisierungseinrichtung funktional getrennt ist und mit einer eigenständigen Prozessoreinheit und einer eigenständigen Betriebssoftware ausgestattet ist sowie eine eigene Ausgabeschnittstelle für die Übermittlung von Steuerbefehlen an die Steuereinrichtung der Maschine oder Anlage aufweist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Visualisierungseinrichtung über eine Konfigurationsschnittstelle zwar die Auswerteeinrichtung konfigurieren und damit deren Arbeitsweise verändern, z.B. die Art, Anzahl und Position von virtuellen Bedienelementen bzw. Bedienfeldern, jedoch nur in einem engen und definierten Rahmen und ohne Beeinträchtigung der Echtzeit-Reaktionsfähigkeit der Auswerteeinrichtung.

Dadurch, dass die Auswerteeinrichtung die Touch-Bedienhandlungen eigenständig und unabhängig von der Visualisierungseinrichtung auswertet, darüber hinaus jedoch keine zusätzlichen rechenzeitaufwändigen Aufgaben übernehmen braucht, ist die Auswertung der Bedienvorgänge in einem definierten engen Zeitraster, d.h. in Echtzeit, möglich. Durch die direkte Weiterleitung der Steuerbefehle an die Steuereinrichtung unter Umgehung der Visualisierungseinrichtung, vorzugsweise durch direkte Anbindung über einen echtzeitfähigen Kommunikationsbus, ist die unmittelbare und unverzögerte Ausführung von Maschinen bzw. Anlagenfunktionen, insbesondere Verfahrbewegungen ermöglicht.

Da die Software der Auswerteeinrichtung unabhängig von der Visualisierungssoftware der Visualisierungseinrichtung entwickelt und ausgeführt wird, normalerweise vom Hersteller des HMI-Gerätes erstellt und sorgfältig geprüft und dann in der Folge nicht mehr verändert wird (zumindest nicht im Rahmen der vergleichsweise häufigen und vielfältigen Anpassung der Visualisierungssoftware an eine bestimmte Maschine durch den Maschinenhersteller oder einen Endanwender), kann eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit der Echtzeit-Bedienfunktionen sichergestellt werden.

Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung mit der Visualisierungseinrichtung über eine vorzugsweise bidirektionale Datenverbindung verbunden.

Bevorzugt ist die Visualisierungseinrichtung dazu eingerichtet, um der Auswerteeinrichtung Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display visualisier-tes Bedienelement zur Verfügung zu stellen, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes enthalten, und ist die Auswerteeinrichtung eingerichtet, um die Steuerbefehle für die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Konfigurationsdaten zu generieren.

Bevorzugt ist die Visualisierungseinrichtung zumindest indirekt mit dem Berührungssensor und mit der Steuereinrichtung verbunden und zum Generieren von Steuerbefehlen und/oder Maschinen- bzw. Anlagenparametern für die Steuerein- richtung in Abhängigkeit von durch eine Bedienperson betätigten Bedienelemente des Touchscreens eingerichtet.

Bevorzugt umfasst die Sensor-Datenverbindung zwischen dem Berührungssensor und der Auswerteeinrichtung eine Abzweigung, die zur Visualisierungseinheit oder zur Schnittstelle für die Visualisierungseinrichtung führt.

Eine bevorzugte Lösung zeichnet sich durch eine Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen dem Touch-Controller und der Auswerteeinrichtung aus, wobei die Sensordaten (Touch-Daten) von der Auswerteeinrichtung an die Visualisierungseinrichtung weitergeleitet werden. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung gleichsam zwischen Touch-Controller und Visualisierungseinrichtung zwischengeschaltet.

In einerweiteren Ausführungsform ist die Bedieneinrichtung ein mobiles, vorzugsweise tragbares Bediengerät, das mit der Steuereinrichtung einer Maschine oder Anlage über eine Datenverbindung, insbesondere über eine flexible Leitung oder eine Funkstrecke, verbindbar ist.

Bevorzugt umfasst die Bedieneinrichtung zumindest einen Aktuator zum Erzeugen eines haptischen Signales für die Bedienperson und ist die Auswerteeinrichtung mit dem Aktuator verbunden und dazu eingerichtet, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors den zumindest einen Aktuator zu betätigen. Diese haptische Rückmeldung kann mit der Art des Bedienelementes, mit der Bedienhandlung, der Lage, dem Betätigungszustand oder dem Freigabezustand des Bedienelementes variieren. Auf diese Weise erhält die Bedienperson ein eindeutiges Feedback, ob eine Bedienhandlung als solche registriert wurde, oder bereits im Vorfeld, ob ein bestimmtes virtuelles Bedienelement berührt wird (zum Auffinden eines bestimmten Bedienelementes ohne visuelle Kontrolle).

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinrichtung, über die Steuerbefehle zur Steuereinrichtung übermittelt werden, zumindest einen echtzeitfähigen Steuerausgang oder zumindest einen digitalen oder analogen Steuerausgang umfasst, wobei vorzugsweise die Ausgabeschnittstelle zumindest zwei Steuerausgänge umfasst, wobei jedem Steuerausgang eine unterschiedliche maschinen- oder anlagenbezogene Funktionen zugeordnet ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige echtzeitfähige Weiterleitung an die Steuereinrichtung. Statt der Anbindung der Auswerteeinrichtung an die Steuerung über eine echtzeitfähige Kommunikationsschnittstelle wären auch direkte digitale oder analoge Steuerausgänge an der Auswerteeinrichtung denkbar (d.h. beispielsweise je Maschinen- bzw. Anlagenfunktion eine gesonderte Signalleitung). Dadurch wird eine technisch besonders einfache, schnelle und störfeste Signalanbindung eines HMI-Gerätes an eine oder mehrere Steuereinrichtungen oder fallweise auch direkt an Aktuatoren bzw. deren Ansteuerelemente ermöglicht.

Bevorzugt ist der Berührungssensor ein Multi-Touch-Sensor und die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, um Sensordaten von dem Multi-Touch-Sensor auszuwerten, wobei vorzugsweise die Betätigung zumindest zweier Bedienelemente gleichzeitig ausgewertet werden kann. Dies erweitert die Funktionalitäten der Bedieneinrichtung und erhöht deren Zuverlässigkeit. Ein Multi-Touch-Sensor ist auch in Verbindung mit bloß einem Bedienelement bereits von Bedeutung, da beispielsweise durch eine Aktivierung eines Bedienelementes mittels einer Zweifin-ger-Geste eine ungewollte Fehlauslösung vermieden werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, um ein Bewegungs- bzw. Berührungsmuster an dem Berührungssensor, das vor, während und/oder nach dem eigentlichen Bedienvorgang, der durch Betätigung eines Bedienelementes erfolgt, ausgeführt wird und für die Ausführung eines Steuervorganges zwingend erforderlich ist, zu überprüfen und erst nach positiver Überprüfung dieses Bewegungs- bzw. Berührungsmusters einen dem Bedienvorgang entsprechenden Steuerbefehl an der Ausgabeschnittstelle bereitzustellen, wobei vorzugsweise das Bewegungs- bzw. Berührungsmuster eine einleitende Geste zum Aktivieren des Bedienelementes für eine bestimmte Zeitspanne oder die gleichzeitige Betätigung eines weiteren Bedienelementes ist. Für das Aktivieren bzw. Betätigen der Bedienelemente können spezielle Gesten, d.h. in Bezug auf den eigentlichen Betätigungsvorgang zwingend zusätzliche ein leitende, begleitende oder abschließende Bewegungs- bzw. Berührungsmuster am Berührungssensor vorgesehen sein, deren Ausführung von der Auswerteeinrichtung überprüft wird und so die Gefahr einer ungewollten Betätigung im Zuge einer zufälligen oder unabsichtlichen Berührung der Bedienelemente verringert wird. Es können auch Funktionen und Gesten vorgesehen sein, die das Auslösen bzw. Betätigen sämtlicher Bedienelemente vorübergehend sperren, etwa um die gesamte Touch-Oberfläche zwischenzeitlich reinigen zu können, ohne dabei ungewollte Bedienvorgänge auszulösen.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Berührungssensor und der Auswerteeinrichtung ein Touch-Controller geschaltet ist, der dazu eingerichtet ist, die Berührungen am Touchscreen bzw. Betätigung der Bedienelemente des Touchscreens zu erfassen und als Sensor-Rohdaten bereitzustellen. Die Sensor-Rohdaten können beispielsweise Koordinatenpaare zur Beschreibung der Lage eines bzw. mehrerer Berührpunkte enthalten. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass die Sensor-Rohdaten bereits aufbereitete Daten sind, die aus den Sensorsignalen gewonnen werden. Für den Touch-Controller ist normalerweise der gesamte Berührungssensor eine einheitliche Fläche, d.h. ein ortsauflösender Sensor. Ob und wo sich darauf Bedienelemente (virtuelle Bedienelemente) befinden, das "weiß" der Touch-Controller nicht. Eine solche Zuordnung bzw. Überprüfung erfolgt erst in der Auswerteeinrichtung bzw. in der Visualisierungseinrichtung.

Eine mögliche Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist bzw. an den Datenstrom des Touch-Controllers angebunden ist, dass der Datenstrom sowohl der Auswerteeinrichtung (13) als auch der Visualisierungseinrichtung (10) in gleicher Weise zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist auch die Visualisierungseinrichtung mit dem Berührungssensor verbunden und somit unabhängig von der Auswerteeinrichtung an den Sensordatenstrom angebunden. Auf diese Weise kann die Auswerteeinrichtung die Sensordaten bezüglich einer Betätigung echtzeitfähiger virtueller Bedienelemente auswerten, während gleichzeitig die Visualisierungseinrichtung die Sensor daten bezüglich nicht-echtzeitrelevanter Eingaben, z.B. Wisch-Gesten zum Wechseln zwischen verschiedenen Bildschirmmasken, auswerten kann.

Es kann mitunter darauf ankommen, welche der drei Einheiten der Master ist, d.h. das Übertragen von Daten veranlasst. Es könnte sein, dass die Auswerteeinrichtung passiv mitliest, es könnte aber auch die Visualisierungseinrichtung bloß passiv mitlesen oder aber auch beide (wenn der Touch-Controller der Master ist und einfach sendet, was an Daten anfällt).

Bevorzugt ist der Touch-Controller baulich und funktional in der Auswerteeinrichtung integriert. Dadurch kann die Bedieneinrichtung im Hinblick auf die Datenverbindungen einfacher dimensioniert werden, wodurch sich auch Kosteneinsparungen ergeben.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Touch-Controller und die Auswerteeinrichtung zusätzlich zur Sensor-Datenverbindung, über die Sensor-Rohdaten an die Auswerteeinrichtung übermittelt werden, über eine Kommunikationsverbindung, vorzugsweise in Art einer Interrupt-Signalleitung, miteinander verbunden sind, über die der Touch-Controller der Auswerteeinrichtung asynchron und unverzögert das Vorliegen eines für die Auswertung relevanten Bedienvorganges signalisieren kann. Dies verringert die Reaktionszeit der Auswerteeinrichtung auf ein Touch-Ereignis und kann das Einhalten der Echtzeit-Bedingung (d.h. eine garantierte Reaktion innerhalb einer definierten kurzen Zeitspanne) erleichtern.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung zumindest drei Schnittstellen aufweist, wobei Sensor-Rohdaten über eine erste Schnittstelle empfangen werden und über eine zweite Schnittstelle an die Visualisierungseinrichtung oder an die Schnittstelle für die Visualisierungseinrichtung weitergeleitet werden, wobei vorzugsweise die Auswerteeinrichtung an der zweiten Schnittstelle das Verhalten eines Touch-Controllers zumindest teilweise emuliert. Das Verhalten des .emulierten Touch-Controllers1 kann von dem tatsächlichen Touch-Controller, der an einer Eingangsschnittstelle der Auswerteeinrichtung anliegt, etwas abweichen. Dies ermöglicht zwar grundsätzlich eine Vorfil terung der Sensordaten durch die Auswerteeinrichtung, sodass gegebenenfalls nur mehr jene, für die Visualisierungseinrichtung relevante Sensor-Daten an diese weitergeleitet werden, jedoch erfolgt eine solche nicht, wenn einzelne Koordinatenpaare für sich genommen noch nicht unbedingt eindeutig zu einem echtzeitfähigen oder einem nicht-echtzeitrelevanten Betätigungsvorgang zuordenbar sind. Die Möglichkeit einer solchen Zuordnung ergibt sich erst aus einer zusammenhängenden Folge von Koordinatenpaaren, die beispielsweise eine Bewegung bzw. eine Geste mit einem bestimmten Ausgangs- oder Endpunkt beschreiben. Das muss aber sowohl die Auswerteeinrichtung als auch die Visualisierungseinrichtung jeweils für sich ermitteln und bewerten und benötigt daher jede der beiden Einheiten jeweils den kompletten Datenstrom vom Touch-Controller.

Der Grund für das abweichende Verhalten des emulierten Touch-Controllers zum tatsächlichen Touch-Controllers kann darin liegen, dass es eine Vielzahl unterschiedlicher Touch-Controller am Markt mit leicht unterschiedlichen Schnittstellen und Protokollen gibt. Bei Verwendung verschiedener Controller in unterschiedlichen Produktvarianten (zB Displaygrößen) muss damit nur die Auswerteeinrichtung daran angepasst werden, während in Richtung Visualisierungseinrichtung immer ein bestimmter Standard-Touch-Controller emuliert wird und dort keinerlei Anpassungen notwendig werden.

Ein weiterer Grund ist, dass bestimmte Einstellungen bzw. Parameter des tatsächlichen Touch-Controllers nur von der Auswerteeinrichtung vorgegeben werden dürfen und nicht etwa von der Visualisierungseinrichtung wieder verstellt werden dürfen (dies könnte die Zuverlässigkeit der Auswerteeinrichtung beeinträchtigen). Solche Parametrierungen seitens der Visualisierungseinrichtung müssen daher von der Auswerteeinrichtung abgefangen werden.

Bevorzugt umfasst die Auswerteeinrichtung zumindest einen mit der Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung verbundenen Speicher. Die für die Echtzeit-Auswertung zusätzlich erforderlichen (Konfigurations-)Daten können direkt aus dem Speicher abgerufen werden. Die Echtzeit-Verarbeitung wird dadurch garantiert, da die Auswerteeinrichtung nicht auf die zeitgerechte Übermittlung solcher Daten von anderen Einheiten angewiesen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Speicher Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display darstellbares Bedienelement enthalten und/oder ablegbar sind, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes enthalten. Dadurch kann eine rasche und vor allem eindeutige Generierung von korrespondierenden Steuerbefehlen erfolgen.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Speicher Kalibrierinformationen enthalten und/oder ablegbar sind, mit denen die vom Touch-Controller gelieferten Koordinateninformationen korrigiert werden, vorzugsweise in Bezug auf Offset, Skalierung und/oder Entzerrung. Eine fehlerhafte Bedienung wird dadurch vermieden. Eine Anpassung an exemplarabhängige Abweichungen der Sensorparameter ist grundsätzlich möglich (z.B kann sich jedes Exemplar eines Touches aufgrund von Prozessschwankungen bei der Herstellung etwas anders verhalten), so dass die Funktionsweise dieser Ausführungsform unabhängig von solchen Exemplarstreuungen auf jedem Bedienpanel möglich ist.

Die Speichermittel können somit (auch zusätzlich) enthalten: Konfigurationsdaten zur Position bzw. Lage von zumindest einem Bedienelement relativ zu den Abmessungen bzw. Koordinaten eines Touchscreens; Konfigurationsdaten die den Freigabezustand (d.h. ob eine Betätigung überhaupt zu einer Aktivierung einer Maschinen- bzw. Anlagenfunktion führen kann oder ob das betreffende Bedienelement gesperrt ist) von zumindest einem Bedienelement beschreiben; Konfigurationsdaten, die eine Zuordnung von zumindest einem Bedienelement zu einer bestimmten Maschinen- bzw. Anlagenfunktion oder einem Maschinen- bzw. Anlagenparameter ermöglicht; Statusinformationen, die den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert von zumindest einem Bedienelement beschreiben.

Bevorzugt umfassen die von der Auswerteeinrichtung erfassbaren Bedienelemente digitale Betätigungselemente in der Art von Tipp-Tasten, von Ein-Aus Schaltern, von zwei- oder mehrstufigen Schiebeschaltern oder Drehschaltern oder sonstigen Umschaltern oder dergleichen.

Bevorzugt umfassen die von der Auswerteeinrichtung erfassbaren Bedienelemente analoge oder quasi-analoge bzw. fein auflösende Betätigungselemente in der Art von ein- oder zweidimensionalen Schiebereglern, Joysticks oder von Drehstellern (Handrädern), Potentiometern, Touch-Pads, jeweils mit oder ohne automatischer Rückkehr in eine Ausgangslage.

Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem Steuerungssystem zum Steuern einer Maschine oder Anlage, insbesondere eines Manipulators, einer Bearbeitungsvorrichtung oder einer Fertigungsanlage, mittels einer Bedieneinrichtung, umfassend: eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Maschine oder Anlage; eine mit der Steuereinrichtung verbundene Bedieneinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Bedienen der Maschine oder Anlage durch eine Bedienperson, wobei die Bedieneinrichtung einen Touchscreen aufweist, der aus einem Display zur Visualisierung von Bedienelementen und einem dem Display überlagerten Berührungssensor gebildet wird; eine mit dem Display verbundene Visualisierungseinrichtung zur Bereitstellung von Bilddaten für das Display des Touchscreens, wobei die Visualisierungseinrichtung eine Datenverarbeitungseinrichtung umfasst; gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung, die mit dem Berührungssensor des Touchscreens verbunden ist und die eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung und eine mit der Steuereinrichtung verbundene Ausgabeschnittstelle umfasst, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors Steuerbefehle für die Steuereinrichtung zu generieren und über die Ausgabeschnittstelle an die Steuereinrichtung zu übermitteln, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung in Bezug auf die Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung eigenständig ist.

Die Generierung und Bereitstellung der Steuerbefehle für die Steuereinrichtung an der Ausgabeschnittstelle erfolgt zeitlich unbeeinflusst von der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung. Die Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung erfolgt demnach unabhängig von einem auf der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung laufenden Verarbeitungsprozess.

Die Generierung der Steuerbefehle in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinheit, ihrer Bereitstellung bzw. Übermittlung an die Steuereinrichtung kann demnachunter Umgehung der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung erfolgen.

Bevorzugt ist die Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinrichtung mit der Steuereinrichtung über einen echtzeitfähigen Datenbus verbunden (z.B. SERCOS, Profinet, EtherCAT, Varan, PowerLink, EtherNet/IP oder andere Real Time Ethernet - Verbindungen).

Bevorzugt ist die Bedieneinrichtung eine von der Steuereinrichtung getrennte bauliche Einheit, insbesondere ein mobiles, vorzugsweise tragbares Bediengerät, und ist die Auswerteeinrichtung in dieser baulichen Einheit integriert.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Visualisierungseinrichtung außerhalb der Bedieneinrichtung angeordnet, wobei vorzugsweise die Visualisierungseinrichtung in der Steuereinrichtung integriert ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch Verfahren zum Steuern einer Maschine oder Anlage mittels einer Bedieneinrichtung und/oder mittels eines Steuerungssystems nach einer der oben beschriebenen Ausführungen, wobei die Visualisierungseinrichtung Bilddaten für das Display des Touchscreens bereitstellt, sodass Bedienelemente auf dem Display visualisiert werden und wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors des Touchscreens Steuerbefehle generiert und an die Steuereinrichtung übermittelt. Die Generierung und Übermittlung der Steuerbefehle erfolgt zeitlich unbeeinflusst von der Datenverarbeitung der Visualisie rungseinrichtung. Der zeitliche Ablauf bzw. die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung der Auswerteeinrichtung ist unabhängig von der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display dargestelltes oder darstellbares Bedienfeld, vorzugsweise in Form eines Parametersatzes, in die Auswerteeinrichtung geladen werden, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes enthalten, und dass die Auswerteeinrichtung die Steuerbefehle für die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Konfigurationsdaten generiert.

Bevorzugt werden die Konfigurationsdaten von der Visualisierungseinrichtung und/oder von der Steuereinrichtung generiert und an die Auswerteeinrichtung übermittelt.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung, vorzugsweise über regelmäßige Kommunikation oder Signalisierung, Informationen von der Visualisierungseinrichtung empfängt, aus denen Rückschlüsse über die korrekte bzw. fehlerhafte Ausführung der auf der Datenverarbeitungseinrichtung der Visualisierungseinrichtung laufenden Visualisierungssoftware gewonnen werden können. Die Auswerteeinrichtung kann somit eine Watchdog-Funktion übernehmen, wodurch die Generierung falscher, d.h. von der Bedienperson gar nicht beabsichtigter Steuerbefehle vermieden werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die ein Bedienelement betreffenden Konfigurationsdaten, die von der Visualisierungseinrichtung und/oder Steuereinrichtung an die Auswerteeinrichtung übermittelt werden, innerhalb der Auswerteeinrichtung mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeit versehen sind bzw. werden, und dass das entsprechende Bedienelement nach dem zeitlichen Ablauf der Gültigkeit deaktiviert wird, sodass eine Bedienung der Maschine oder Anlage über dieses Bedienelement gesperrt ist. Es kann somit die von der Visualisierungseinrichtung an die Auswerteeinrichtung übermittelte Parametrierung der virtuellen Bedienelemente und/oder deren Aktivierungsstatus (d.h. Freigabe zur Abgabe von Steuerkommandos) innerhalb der Auswerteeinrichtung mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeit versehen werden. Nach deren zeitlichem Ablauf wird der Aktivierungsstatus auf „nicht aktiviert“ gesetzt und damit die Befehlsabgabe über das jeweilige Bedienelement gesperrt. Auch hier handelt es sich um eine spezielle Ausführung einer Watchdog-Funktion.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Visualisierungseinrichtung über eine Datenverbindung zwischen Auswerteeinrichtung und Visualisierungseinrichtung die Betätigungszustände der von der Auswerteeinrichtung überwachten Bedienelemente ausliest und in Bezug auf nicht echtzeitkritische Funktionen, beispielsweise für ein optisches, akustisches oder taktiles Feedback an die Bedienperson, auswertet. Damit wird die Auswerteeinrichtung von Aufgaben frei gehalten, die nicht dem Echtzeit-Erfordernis unterliegen. Die Echtzeit-Zuverlässigkeit wird damit erhöht bzw. einfacher realisierbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in der Auswerteeinrichtung nach Änderung eines Betätigungszustandes eines Bedienelementes ein Timer mit einer vorgegebenen Ablaufzeit gestartet wird und dass ein Fehlersignal an die Steuereinrichtung gesendet wird oder ein Bedienelement in einen deaktivierten Zustand versetzt wird, wenn die Visualisierungseinrichtung nicht vor Ende der Ablaufzeit mit einer Bestätigungsinformation antwortet, die sich auf eine erfolgte Aktualisierung der am Touchscreen dargestellten Information, insbesondere betreffend den Betätigungszustand des Bedienelementes, bezieht. Es kann dabei spezifisch für jedes Bedienelement ein eigener Timer gestartet werden oder es kann alternativ ein gemeinsamer Timer für alle Bedienelemente vorgesehen sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Auswerteeinrichtung zwar unverzögert auf Betätigungsvorgänge reagiert, aber auch erkennt, wenn die Visualisierung auf solche Betätigungsvorgänge nicht in angemessener Zeit reagiert. Damit kann eine Verfahrbewegung abgebrochen werden, wenn die Diskrepanz zwischen tatsächlichem und visuell dargestellten Betätigungs- bzw.

Schaltzustand zu lange andauert und es aus diesem Grund zu Missverständnissen für die Bedienperson kommen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung mit einem oder mehreren Aktuatoren signaltechnisch derart gekoppelt ist, dass bei Betätigung eines Bedienelementes oder bereits bei bloßer Berührung des Touchscreens eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson generiert wird.

Bevorzugt sind die Positionen und die Art der Bedienelemente in der Auswerteeinrichtung hinterlegt und korrespondieren vorzugsweise mit vorhandenen haptischen Markierungen am Touchscreen. Die Positionen und die Art der Bedienelemente können in der Auswerteeinrichtung fix vorgegeben sein. Die Parametrierung seitens der Visualisierungssoftware kann sich in diesem Fall auf die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Bedienelemente (virtuellen Bedienelemente) sowie gegebenenfalls auf die Vorgabe der mit einem bestimmten Bedienelement in Abhängigkeit der gerade dargestellten Bildschirmmaske zugeordnete Maschinenfunktion beschränken.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Deaktivierung eines monostabilen Bedienelementes, vorzugsweise als virtueller Taster oder virtueller Joystick mit automatischer Rückkehr in eine unbetätigte Ausgangslage, durch die Visualisierungseinrichtung unabhängig vom tatsächlichen Betätigungszustand des Bedienelementes zu einer unverzögerten Signalisierung eines unbe-tätigten Zustandes an die Auswerteeinrichtung bzw. zu einem dem unbetätigten Zustand entsprechenden Steuerbefehl von der Auswerteeinrichtung an die Steuereinrichtung führt. Dadurch können Fehlsteuerungen vermieden werden.

Bevorzugt ist zwischen der Auswerteeinrichtung und der Visualisierungseinrichtung eine zusätzliche Datenverbindung vorgesehen, vorzugsweise in der Art einer Interrupt-Leitung, mit der die Auswerteeinrichtung einen Bedienvorgang einer Bedienperson an die Visualisierungseinrichtung signalisiert. Diese Information kann die Visualisierungseinrichtung in ein auf dem Display darstellbares Feedback um wandeln, insbesondere eine Veränderung der Darstellung des betreffenden Bedienelementes.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass für die Übertragung der Echtzeit-Steuerbefehle eine echtzeitfähige Busverbindung, beispielsweise eine Echtzeit-Ethernet Busverbindung, vorgesehen ist, über welche die Betätigungszustände der Bedienelemente zyklisch in einem vorgegebenen Zeitraster zur Steuereinrichtung übertragen werden. Dies gewährleistet auch eine Echtzeit-Übertragung von der Auswerteeinrichtung zur Steuereinrichtung, d.h. zur Maschinen- bzw. Anlagensteuerung.

Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem Verfahren zur Erstellung einer grafischen Benutzeroberfläche für die Visualisierungseinrichtung einer Bedieneinrichtung und/oder eines Steuerungssystems nach einem der oben beschriebenen Ausführungen mittels einer Entwicklungsumgebung, wobei mit der Entwicklungsumgebung zumindest ein Bedienelement aus einer vorgegebenen Menge verfügbarer Bedienelemente ausgewählt wird und dieses zumindest eine Bedienelement hinsichtlich seiner Position, Größe, Orientierung, Größe, Art, zugeordneter Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, seines zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameters und/oder seines Freigabezustandes parametriert wird, und wobei aus der Zuordnung der Parameter zu dem zumindest einen Bediendeld Konfigurationsdaten, insbesondere in Form eines Parameter-Datensatzes, für die Auswerteeinrichtung erzeugt werden.

Die Entwicklungsumgebung weist vorzugsweise selbst eine grafische Benutzeroberfläche auf, mit der die verschiedenen Bedienelemente auf einfache und intuitive Weise ausgewählt, platziert und parametriert werden können und deren späteres Erscheinungsbild auf dem Bediengerät vorab visuell geprüft werden kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Echtzeit-Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein von der Auswerteeinrichtung auswertbares Bedienelement von der Visualisierungseinrichtung oder von der Steuereinrichtung in die Auswerteeinrichtung geladen wird, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes enthalten. Die Konfigurationsdaten können während der Initialisierungsphase der Bedieneinrichtung übertragen werden oder aber auch während des Betriebs zur Anpassung der Konfigurationsdaten an unterschiedliche Betriebszustände.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 Steuerungssystem einer Maschine bzw. Anlage;

Fig. 2 eine Bedieneinrichtung gemäß Stand der Technik;

Fig. 3 Ein Steuerungssystem gemäß Stand der Technik;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung;

Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem;

Fig. 6 eine Variante eines erfindungsgemäßen Steuersystems;

Fig. 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Steuersystems;

Fig. 8 eine Auswerteeinrichtung im Detail;

Fig. 9 einen Speicherinhalt der Auswerteeinrichtung in schematischer Darstellung;

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

FIGURENBESCHREIBUNG

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Bedieneinrichtung bzw. des Steuerungssystems, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Figuren gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Erfindung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Figur 1 zeigt als typisches Anwendungsgebiet für die Erfindung eine Spritzgießmaschine samt Steuerung und einem HMI-Gerät in der Art eines in die Maschine integrierten Bedienpanels. In der Figur 1 ist das Bedienpanel sowohl in die Maschine integriert als auch zur Verdeutlichung herausgezogen dargestellt. Die Steuerung der Maschine ist zu besseren Verdeutlichung des Signalflusses eben- falls außerhalb der eigentlichen Maschinenkonstruktion dargestellt, ist aber in der Praxis häufig in einem Schaltschrank unmittelbar an bzw. in der Maschine untergebracht. Die Maschinensteuerung steuert den Energiefluss zu den verschiedenen Aktoren der Maschine in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Fertigungsprogramm, von Signalen der Sensoren, die den jeweiligen Ist-Zustand der Maschine und des ausgeführten Fertigungsprozesses repräsentieren und in Abhängigkeit von Kommandos und Parametern, die von einer Bedienperson über das ebenfalls mit der Maschinensteuerung verbundene Bedienpanel eingegeben werden. Zu diesem Zweck weist eine Maschinensteuerung typischerweise zumindest eine CPU, Speichermittel zum Speichern eines Programms sowie für Daten, verschiedene Schnittstellen zur Anbindung an die Maschine, deren Aktuatoren und Sensoren und zur Anbindung an Ein- und Ausgabegeräten wie ein stationäres und/oder ein mobiles Bedienpanel oder für die Anbindung an ein Netzwerk für einen Fernzugriff auf Daten, Programme und Funktionen der Maschine, auf.

Das Bedienpanel kann stationär ausgebildet sein, d.h. fix in den Aufbau der Maschine integriert sein, oder aber auch als mobile Handbediengerät ausgebildet sein, welches über eine flexible Kabelverbindung oder über eine drahtlose Funkverbindung signaltechnisch mit der Maschinensteuerung in Wirkverbindung steht. In der Figur 1 ist nur ein stationäres Bedienpanel abgebildet.

Ein Bedienpanel weist Ausgabemittel in der Art eines Bildschirmes, vorzugsweise eines hochauflösenden Farbdisplays auf, über welchen bzw. welches an eine Bedienperson Informationen über die Maschine, deren Betriebszustand sowie über den ausgeführten Fertigungsprozess ausgegeben werden können.

Weiters weist ein Bedienpanel eine Reihe von Eingabemitteln bzw. von Bedienelementen auf, über welche die Bedienperson Parameter der Maschine verändern kann, Informationen über die Maschine oder den Prozess für die Ausgabe auswählen kann, Betriebsmodi umschalten, automatische Bearbeitungsprozesse starten und stoppen, sowie Maschinenfunktionen, z.B. Verfahrbewegungen auch direkt und unverzögert manuell auslösen kann.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter und beispielsweiser Darstellung eine Frontansicht eines Bediengerätes 30 in Form eines Bedienpanels gemäß dem Stand der Technik. Es weist einen ersten Bedienbereich 31 auf, der aus einem berührungssensitiven Bildschirm (einem Touch-Display), d.h. einer baulichen Überlagerung eines hochauflösenden Farbdisplays, und einem transparenten, berührungssensitiven Sensors gebildet ist. In diesem ersten Bedienbereich 31 erfolgen die Ausgabe von Informationen an die Bedienperson sowie Eingaben der Bedienperson beispielsweise zur Anpassung der dargestellten Informationen und zur Anpassung der Betriebsweise und Prozessparameter der Maschine.

In diesem ersten Bedienbereich 31 können eine Vielzahl virtueller Bedienelemente und Eingabefelder situationsabhängig ein- und ausgeblendet und verwendet werden. Die Ein- und Ausgaben in diesem ersten Bedienbereich 31 werden von einer mit dem Touch-Display signaltechnisch verbundenen Visualisierungseinrichtung verarbeitet bzw. aufbereitet. Insbesondere werden von der Visualisierungseinrichtung Informationen von der Maschinen- bzw. Anlagensteuerung ausgelesen und für die Ausgabe an die Bedienperson aufbereitet und umgekehrt beispielsweise aktualisierte Parameterwerte zur Maschinensteuerung übertragen.

Die Visualisierungseinrichtung (bzw. Visualisierungsrechner) weist typischerweise Prozessoren, Speichermittel und Schnittstellen auf, wie sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind. Auf der Visualisierungseinrichtung kommt beispielsweise ein Betriebssystem mit entsprechender Unterstützung für grafische Benutzeroberflächen, wie etwa Windows oder Linux zum Einsatz, unter welchem dann eine maschinenspezifische Visualisierungssoftware zur Ausführung gelangt. Visualisio-rungseinriohtungVisualisierungseinriohtung

Den Eingaben über diesen ersten Bedienbereich 31 ist gemeinsam, dass sie nicht zum Auslösen bzw. Ausführen von Maschinenfunktionen geeignet sind, die an einen Bedienvorgang unmittelbar gekoppelt sind, beispielsweise dem Verfahren von Maschinenachsen, welches nur während der Dauer eines Tastendruckes erfolgen soll. Der Grund dafür ist, dass die verwendeten herkömmlichen Betriebssysteme nicht oder nur eingeschränkt echtzeitfähig sind und es bei der Erfassung und Weiterleitung von Bedienvorgängen an den Bedienelementen (virtuellen Be dienelementen) immer wieder zu Verzögerungen kommen kann (etwa durch Schreib-/Lesevorgänge auf Speichermedien oder Netzwerkverbindungen, Speicherbereinigung, Re-Initialisierungsvorgänge von Komponenten, etc.). Dazu kommt, dass zumindest Teile der Visualisierungssoftware oftmals von Personen geschrieben werden, denen die besonderen Maßnahmen und Regeln für die Erstellung echtzeitfähiger Softwarekomponenten nur unzureichend bekannt bzw. geläufig sind.

Daher ist bei einem Bediengerät 30 gemäß dem Stand der Technik ein weiterer, zweiter Bedienbereich 32 vorgesehen, welcher eine Anordnung von mechanischen Tasten, Schaltern, Drehstellern, mehrachsige Joysticks und dergleichen aufweist. Für die Tasten kommen beispielsweise herkömmliche Folientasten zum Einsatz. Die Signalausgänge dieser Bedienelemente werden nicht über die Software der Visualisierungseinrichtung erfasst und weitergeleitet, sondern unabhängig von der Visualisierungseinrichtung direkt an die Maschinensteuerung geleitet. Damit werden die Bedienhandlungen an diesen Bedienelementen zuverlässig und im Wesentlichen unverzögert durch die Maschinensteuerung erfasst und umgesetzt. Änderungen am Maschinen- oder Prozesszustand werden erst von der Maschinensteuerung wieder an die Visualisierungseinrichtung geleitet und über das Bediengerät bzw. HMI an die Bedienperson ausgegeben.

In diesem zweiten Bedienbereich 32 können auch weitere einfache Ausgabeeinrichtungen, wie beispielsweise LEDs oder Signallampen untergebracht sein, welche den Schaltzustand und/oder den Freigabezustand eines Bedienelementes oder den Betriebszustand einer Maschinenkomponente signalisieren. Diese können direkt von der Maschinensteuerung oder aber auch von der Visualisierungseinrichtung angesteuert werden.

Der erste und zweite Bedienbereich 31,32 sind baulich getrennt und überlappen sich nicht.

In Fig. 3 ist nochmals die zu Fig. 2 beschriebene Struktur eines Bediengerätes 30 bzw. Bedienterminals gemäß dem Stand der Technik und die signaltechnische Verknüpfung der wesentlichen Komponenten stark vereinfacht dargestellt.

Die Figur 3 zeigt zwei Ein- und Ausgabekomponenten des Bediengerätes 30: einen den ersten Bedienbereich 31 bildenden Touchscreen 5 aus einem hochauflösenden, grafikfähigen Display 6 und einem darüber angeordneten transparenten Berührungssensor 8, und den zweiten Bedienbereich 32 bildende mechanischen Eingabeelemente.

Die Signale der für die unmittelbare Maschinenbedienung verwendeten mechanischen Eingabeelemente des zweiten Bedienbereiches 32 werden direkt an die Steuereinrichtung 3 (d.h. Maschinen- bzw. Anlagensteuerung) der Maschine bzw. Anlage 4 geleitet.

Die Signale des Berührungssensors 8 (Touch-Sensors) werden von einem speziellen Touch-Controller 21 erfasst und in eine Datenfolge (Touch-Rohdaten) konvertiert, die im Wesentlichen die Positionen (Koordinaten) von einem oder mehreren vom Berührungssensor 8 registrierten Berührungspunkten repräsentieren. Je nach eingesetzter Touch-Technologie können diese Touch-Rohdaten auch noch weitere Informationen, beispielsweise über den Betätigungsdruck oder die Größe der Kontaktfläche mit umfassen. Als Berührungssensor können beispielsweise kapazitive oder resistive Sensoren sowie auch auf dem Piezo-Effekt oder ähnlichen Prinzipien basierende Sensoren zum Einsatz kommen. Je nach verwendeter Touch-Technologie kann diese zum Erfassen von nur einem oder vorzugsweise auch von mehreren gleichzeitigen Berührungspunkten geeignet sein. Der Touch-Controller 21 ist üblicherweise als ASIC ausgeführt und wird signaltechnisch häufig über eine RS232-, eine RS485-, eine I2C- oder eine USB-Schnittstelle an die Visualisierungseinrichtung 10 angebunden. Der Berührungssensor 8 kann mehrere diskret ausgebildete Sensorfelder bzw. Sensorzonen aufweisen, die jeweils einem bestimmten Bedien- oder Eingabeelement entsprechen oder aber eine homogene große Sensorfläche mit einer hinreichend feinen Ortsauflösung aufweisen.

Die Touch-Rohdaten werden über eine geeignete Signalverbindung, beispielsweise über eine USB-Schnittstelle, an die Visualisierungseinrichtung 10 übertragen bzw. können von dieser über diese Schnittstelle in regelmäßigen Zeitabständen abgefragt werden. Die Visualisierungseinrichtung ermittelt aus den Touch-

Rohdaten die Betätigungsvorgänge für die verschiedenen, jeweils gerade dargestellten Bedienelemente 7a. Dabei können einfache Koordinatenauswertungen von Berührpunkten vorgenommen werden oder auch noch komplexere Abfolgen (z.B. Gesten) und Veränderungen ausgewertet und plausibilisiert werden. So können beispielsweise an einem bestimmten Bedienelement 7a je nach vorgenommener Gestenbewegung unterschiedliche Funktionen (z.B. Aktivieren/Deaktivieren oder Inkrementieren/Dekrementieren) ausgelöst werden, oder ungewollte von gewollten Betätigungen unterschieden werden (z.B. Berührungen durch den Handballen ausgeblendet werden) oder auch sporadische Betätigungssignale zufolge irgendwelcher elektromagnetischer Störfelder ausgefiltert bzw. ignoriert werden. Einzelne der beschriebenen Maßnahmen können sowohl in der Visualisierungseinrichtung 10 als auch im Touch-Controller 21 realisiert sein.

Die Visualisierungseinrichtung 10 übermittelt über eine weitere Schnittstelle bzw. Signalverbindung (z.B. eine VGA-, DVI- oder HDMI-Schnittstelle) die für die Bildschirmausgabe benötigten Bilddaten an das Display 6. Als Display 6 kommen verschiedene verfügbare Technologien in Betracht. Vorzugsweise ist das Display 6 ein hochauflösendes, grafikfähiges Farbdisplay mit ausreichender Lebensdauer und thermischer und mechanischer Belastbarkeit für einen zuverlässigen Einsatz in industrieller Umgebung. Über eine dritte Schnittstelle bzw. Datenverbindung, beispielsweise eine Ethernet-Busverbindung, tauscht die Visualisierungseinrichtung Parameter, Betriebszustände und Prozessdaten, Fehlerinformationen und dergleichen mit der Steuereinrichtung 3 aus und bereitet diese Informationen für die Darstellung auf dem Display 6 auf. Dabei werden Daten je nach Betriebs- oder Fehlerzustand und auch abhängig von der Wahl der Bedienperson in geeigneter und übersichtlicher Weise in verschiedenen Bildschirmmasken (Fenstern) gruppiert.

Im Folgenden wird die Erfindung näher beschrieben, wobei die vorhergehenden Ausführungen zu dem Display 6, dem Touch-Controller 21 und der Visualisierungseinrichtung 10, insbesondere zu deren Aufbau, auch im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Gegenstand gelten können, soweit im Folgenden nicht unterschiedliches ausgeführt wird.

Fig. 4 zeigt nun die Frontansicht einer Bedieneinrichtung 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Es zeichnet sich durch eine weitgehend ebene Front aus, die von einem weite Teile der gesamten Frontfläche einnehmenden, hochauflösenden (Farb)Display 6 samt einem baulich überlagerten Berührungssensor 8 gebildet wird.

Im oberen ersten Ein-/Ausgabebereich sind Ein-/Ausgabeelemente, herkömmliche Touch-Bedienelemente 7a, dargestellt, welche zum Anzeigen und Ändern von Maschinenparametern und Prozesszuständen vorgesehen sind. Im mittleren Teil bzw. dem zweiten Ein-/Ausgabebereich ist ein Übersichtsbild der gesteuerten Maschine oder Anlage dargestellt. Es kann sowohl zur Darstellung bestimmter Maschinenzustände dienen (d.h. die Abbildung kann je nach Maschinenzustand verändert werden und den Maschinenzustand anzeigen), als auch zur einfachen, intuitiven Selektion einer Maschinenkomponente für die Darstellung und Änderung detaillierter Daten im ersten Ein-/Ausgabebereich. Im unteren, dritten Ein-/Ausgabebereich der Bedieneinrichtung 2 sind exemplarisch einige Bedienelemente 7b für das Auslösen von Steuerbefehlen (Maschinenkommandos) zur unmittelbaren Ausführung durch die Maschine bzw. Anlage dargestellt. Hierbei handelt es sich um virtuelle Bedienelemente in der Art von bistabilen Ein- und Umschaltern, von monostabilen Tastern sowie um Schieberegler und Drehsteller, mit denen beispielsweise Positionen oder Geschwindigkeiten quasi analog vorgebbar sind.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen nun verschiedene Möglichkeiten der Implementierung und der signaltechnischen Einbindung einer erfindungsgemäßen Echtzeit-Auswerteeinrichtung 13 in das Steuerungssystem 1 einer Maschine bzw. Anlage 4. Die Maschine bzw. Anlage 4 kann z.B. ein Manipulator, eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken und/oder einer Fertigungsanlage zur Herstellung von Baugruppen sein.

Das Steuerungssystem 1 zum Steuern einer Maschine oder Anlage 4 umfasst eine Steuereinrichtung 3 zur Ansteuerung der Maschine oder Anlage 4 und eine mit der Steuereinrichtung 3 verbundene Bedieneinrichtung 2 zum Bedienen der Maschine oder Anlage 4 durch eine Bedienperson. Die Bedieneinrichtung 2 weist einen Touchscreen 5 auf, der aus einem Display 6 zur Visualisierung von Bedien- elementen 7a, 7b und einem dem Display 6 überlagerten Berührungssensor 8 gebildet wird. In der Ausführungsform der Fig. 5 umfasst die Bedieneinrichtung 2 eine mit dem Display 6 über eine Datenverbindung 29 verbundene Visualisierungseinrichtung 10 mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 11 zur Bereitstellung von Bilddaten für das Display 6 des Touchscreens 5.

Das Steuerungssystem 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 13, deren Eingangsschnittstelle 26 mit dem Berührungssensor 8 des Touchscreens 5 (hier über einen vorangeschalteten Touch-Controller 21) über eine Sensor-Datenverbindung 18 verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung 13 umfasst eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung 14 (CPU) und eine mit der Steuereinrichtung 3 verbundene Ausgabeschnittstelle 16. Die Auswerteeinrichtung 13 enthält eine Software, mit der die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung 14 in der Lage ist, in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors 8 Steuerbefehle für die Steuereinrichtung 3 zu generieren und über die Ausgabeschnittstelle 16 bereitzustellen bzw. an die Steuereinrichtung 3 zu übermitteln. Die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung 14 der Auswerteeinrichtung 13 ist in Bezug auf die Datenverarbeitungseinrichtung 11 der Visualisierungseinrichtung 10 eigenständig. D.h. es handelt sich bei den Datenverarbeitungseinrichtungen 11,14 um gesonderte Datenverarbeitungseinrichtungen. Da die Auswerteeinrichtung 13 zur Visualisierungseinrichtung 10 parallel geschaltet ist, erfolgt die Übermittlung der Steuerbefehle an die Steuereinrichtung 3 unter Umgehung der Visualisierungseinrichtung 10, d.h. übereinen eigenständigen Signalpfad bzw. einen eigenständigen Datenkanal zur Steuereinrichtung 3.

An dieser Stelle wird der Unterschied zwischen den Bedienelementen 7a und 7b nochmals hervorgehoben. Die Bedienelemente 7b sind Maschinenfunktionen zugeordnet, die über die Auswerteeinrichtung 13 in Echtzeit gesteuert werden. Die Bedienelemente 7a sind Maschinenfunktionen oder Maschinenparametern zugeordnet, die keine Echtzeitsteuerung erfordern und über die Visualisierungseinrichtung gesteuert bzw. übermittelt werden.

In Fig. 5 wird der vom Touch-Controller 21 generierte Datenstrom der Touch-Rohdaten aufgeteilt und gleichermaßen an die Visualisierungseinrichtung 10 wie auch an die Auswerteeinrichtung 13 übertragen. Die Visualisierungseinrichtung wertet die Touch-Eingaben hinsichtlich der nicht-echtzeitrelevanten Bedienvorgänge aus, wie etwa der vom Benutzer gewünschte Wechsel in eine andere Bildschirmmaske oder das Anzeigen und Ändern eines Maschinen- oder Prozessparameters oder auch anderer Funktionen wie das Speichern oder Laden ganzer Parametersätze oder die Ausgabe von Bedien- oder Service-Anleitungen. Hierzu gehören auch weitere Funktionalitäten, die im Zusammenhang mit grafischen Benutzeroberflächen auf computer-gestützten Steuer- und Datenverarbeitungssystemen wohl bekannt sind.

Die Auswerteeinrichtung 13 bzw. deren Datenverarbeitungseinrichtung 14 bildet zwischen dem Berührungssensor 8 des Touchscreens 5 und der Steuereinrichtung 3 der Maschine bzw. Anlage 4 einen Umgehungspfad zur Visualisierungseinrichtung 10 bzw. deren Datenverarbeitungseinrichtung 11 für Bedienvorgänge über den Berührungssensor 8. Die Auswerteeinrichtung 13 analysiert fortwährend denselben Datenstrom an Sensordaten hinsichtlich solcher Bedienmuster, die zur Betätigung der in ihrem Speicher 15 (Fig. 8) parametrierten Bedienelemente 7b passen. Die Auswerteeinrichtung 13 kann die Statusinformationen über die Betätigungszustände der Bedienelemente 7b anpassen, d.h. in Steuerbefehle umwandeln, und diese umgewandelten Statusinformationen innerhalb einer definierten Zeitspanne bzw. eines vorgegebenen Zeitrasters, d.h. in Echtzeit, über eine Ausgabeschnittstelle 16 und eine echtzeitfähige Datenverbindung 22 der Steuereinrichtung 3 zur Verfügung stellen. Die Übermittlung der Steuerbefehle von der Auswerteeinrichtung 13 an die Steuereinrichtung 3 erfolgt vorzugsweise zyklisch und jeweils komplett, so dass in der Steuereinrichtung 3 zu jeder Zeit ein aktuelles Abbild der Betätigungszustände sämtlicher Bedienelemente vorliegt.

Eine vorzugsweise bidirektionale Datenverbindung 17 (insbesondere als Parameter-Schnittstelle) zwischen der Echtzeit-Auswerteeinrichtung 13 und der Visualisierungseinrichtung 10 ermöglicht die Parametrierung der von der Auswerteeinrichtung 13 überwachten Bedienelemente 7b durch die Visualisierungseinrichtung 10.

Dies kann im einfachsten Fall eine einfache Freigabe-Information sein, mit der lediglich bestimmt wird, ob und welche der Bedienelemente 7b für eine Bedienhandlung freigeschaltet sind. In diesem einfachen Fall können die Art, die Position und die Orientierung der Bedienelemente 7b fix in zumindest einem Speicher 15 der Auswerteeinrichtung 13 hinterlegt sein (Fig. 8 und 9).

Die Art der jeweiligen Bedienelemente 7b, d.h. der virtuellen Bedienelemente, ihre Position am Bildschirm, ihre Ausrichtung (Orientierung) und ihr initialer Betätigungszustand können aber ebenso parametrierbar, insbesondere von der Visualisierungseinrichtung 10 über die Datenverbindung 17 vorgegeben werden. Eine solche Parametrierung der Auswerteeinrichtung 13 kann einmalig während der Initialisierungsphase der Bedieneinrichtung 2 aber auch mehrmals während des laufenden Betriebes erfolgen, um beispielsweise die Art und Anzahl der Bedienelemente 7b an unterschiedliche Betriebs- und Bediensituationen anzupassen.

Zwischen der Auswerteeinrichtung 13 und der Visualisierungseinrichtung 10 kann eine zusätzliche Datenverbindung 27 vorgesehen sein, vorzugsweise in der Art einer Interrupt-Leitung, mit der die Auswerteeinrichtung 13 einen Bedienvorgang einer Bedienperson an die Visualisierungseinrichtung 10 signalisiert.

Der Touch-Controller 21 und die Auswerteeinrichtung 13 können zusätzlich zur Sensor-Datenverbindung 18, über die Sensor-Rohdaten an die Auswerteeinrichtung 13 übermittelt werden, über eine Kommunikationsverbindung 23, vorzugsweise in Art einer Interrupt-Signalleitung, miteinander verbunden sein. Über diese Kommunikationsverbindung kann der Touch-Controller 21 der Auswerteeinrichtung 13 asynchron und unverzögert das Vorliegen eines für die Auswertung relevanten Bedienvorganges vorab signalisieren.

Die Bedieneinrichtung 2 kann ein baulich eigenständiges Bediengerät 24 sein, insbesondere in Form eines HMI (human-machine-interface)-Panels, eines Pland-bediengerätes, eines Flandprogrammiergerätes, eines TPU (teach pendant unit) und dgl.. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die Bedieneinrichtung 2 zusammen mit der Steuereinrichtung 3 eine bauliche Einheit bildet.

Die in den Fig. 4 bis 7 abgebildeten Bedienelemente 7a und 7b stellen virtuelle, d.h. über das Display 6 dargestellte und visuell veränderbare Eingabeelemente dar. Die Verwendung baulich eigenständiger und zusätzlicher mechanischer Bedienelemente für die Abgabe echtzeitgebundener Maschinenkommandos und Verfahrbefehle ist gemäß Erfindung nicht mehr nötig. Durch den Wegfall zusätzlicher mechanischer Eingabeelemente ergeben sich fertigungstechnisch wesentliche Vereinfachungen, etwa hinsichtlich der Abdichtung gegen Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten. Der Wegfall mechanisch beweglicher Komponenten verringert verschleißbedingte Ausfälle. Da das Aussehen, die Anzahl, Position und Funktion der Bedienelemente 7a, 7b durch die in der Auswerteeinrichtung 13 und in der Visualisierungseinrichtung 10 ausgeführte Software bzw. deren Parametrierung bestimmt wird, verringert sich die Anzahl und Variantenvielfalt der verbleibenden Flardwarekomponenten. Auch wird die Anpassung an maschinenspezifische Anforderungen auch bei Serien mit kleineren Stückzahlen vereinfacht. So kann für eine Anzahl unterschiedlicher Maschinen mit unterschiedlichem Funktionsumfang dieselbe Bedieneinrichtung verwendet und die Darstellung und Auswahl der Bedienelemente per Software an die jeweilige Maschine bzw. Anlage 4 angepasst werden.

Der verwendete Berührungssensor 8 ist vorzugsweise ein hochauflösender, kapazitiver Multi-Touch-Sensor. Diese Sensortechnologie ermöglicht die Detektion von gleichzeitig mehreren Berührungen durch eine Front, insbesondere eine Glasfläche, hindurch. Eine solche Front bildet eine mechanisch wie chemisch besonders widerstandsfähige, kratzfeste und dauergebrauchsfähige Frontfläche für ein Bediengerät 24 in industrieller Umgebung.

Durch das Fehlen von aufgedruckten Tastenbeschriftungen können diese auch nicht im Laufe der Zeit abgegriffen werden und verblassen. Eine klare Kennzeichnung ist durch die Darstellung am darunter liegenden Display 6 ermöglicht. Ebenso die Darstellung unmittelbar zugeordneter Maschinen- oder Schaltzustände beispielsweise durch eine entsprechende farbliche Kennzeichnung auf dem Display 6.

An der Front können weiters spezielle ertastbare Markierungen 25 angebracht sein, die es einem Benutzer ermöglichen, die einzelnen Bedienelemente 7a, 7b auch ohne unmittelbar visuelle Kontrolle ertasten bzw. ein ganz bestimmtes Bedienelement 7a, 7b auffinden zu können. Dies ist insbesondere für solche Bedienelemente 7b vorteilhaft, die für das Auslösen unmittelbarer Aktionen, insbesondere Verfahrbewegungen entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, da dabei oftmals der Blick der Bedienperson auf die jeweils betreffende Maschinenkomponente gerichtet ist, um eine bestimmte Position anzusteuern und dies visuell zu überwachen.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen neben dem Display 6 für die Ausgabe von Informationen an die Bedienperson und dem vollflächigen Touch-Sensor 8 für die Eingabe bzw. die Erfassung von Bedienhandlungen auch noch eine überlagerte Front 9, z.B. in Form einer durchsichtigen (Glas)platte. Die Front 9 weist haptische Markierungen 25 auf. Diese Markierungen 25 erleichtern das Zurechtfinden einer Bedienperson auf dem Bediengerät 24 während eines Bedienvorganges, bei dem beispielsweise Maschinenachsen manuell gesteuert verfahren, insbesondere positioniert, werden und dabei der Blick auf die jeweilige Maschinenkomponente und nicht auf das Bediengerät 24 gerichtet ist. Die Lage eines Bedienelementes 7b ist gut zu ertasten, so dass die Bedienperson ein bestimmtes Bedienelement 7b auch ohne Blick auf den Touchscreen 5 auffinden kann. Auf einer vollkommen ebenen Bedienfläche sind die Bedienelemente 7b zunächst jedoch nur visuell wahrnehmbar, so dass dieser potenzielle Nachteil vorzugsweise durch auf die Front 9 aufgebrachte haptisch wahrnehmbare Markierungen 25 ausgeglichen wird.

Fig. 6 zeigt eine Variante, bei der die Daten des Touch-Controllers 21 zunächst alleinig zur Auswerteeinrichtung 13 geführt werden und dort wie zuvor bereits beschrieben, ausgewertet werden. Die von der Auswerteeinrichtung 13 erfassten Bedienhandlungen an den Bedienelementen 7b werden in entsprechende Steuerbefehle codiert und direkt an die Steuereinrichtung 3 gesendet. Über eine weitere Schnittstelle der Auswerteeinrichtung 13 und eine Datenverbindung 17 zur Visualisierungseinrichtung 10 werden Daten - im Wesentlichen entsprechend zu den Touch-Rohdaten - von der Auswerteeinrichtung 13 an den Vi- sualisierungsrechner 10 weitergeleitet, so dass dieser die Touch-Eingaben auch hinsichtlich der nicht echtzeit-kritischen Bedienvorgänge über die grafische Benutzeroberfläche auswerten und umsetzen kann. Zu solchen Funktionen zählen beispielsweise das Umschalten zwischen verschiedenen Bildschirmmasken oder das Auswählen bestimmter Gruppen von Statuswerten oder Parametern für die Ausgabe am Display 6 (Bildschirm) oder dergleichen. Die Auswerteeinrichtung 13 kann zu diesem Zweck das Schnittstellenverhalten eines Touch-Controllers emulieren und den vom eigentlichen Touch-Controller 21 gelieferten Datenstrom im Wesentlichen unverändert weitersenden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass in der Visualisierungseinrichtung ein Standard-Treiber für die Auswertung der Touch-Daten verwendet werden kann. Es kann aber auch ein proprietäres Kommunikationsformat zwischen Visualisierungseinrichtung 10 und Auswerteeinrichtung 13 vorgesehen sein, das dafür umfangreichere Funktionalitäten, z.B. in Verbindung mit der Parametrierung der Auswerteeinrichtung 13 und verschiedener Sicherheitsfunktionen ermöglicht.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Konfiguration nach Fig. 6 ist, dass die Auswerteeinrichtung 13 exklusiven Zugriff auf den Touch-Controller 21 hat und daher den Zugriff auf die Touch-Daten im Hinblick auf eine zuverlässige und mit den Echtzeitanforderungen konforme Weise ausführen kann. Störungen im Datenstrom zufolge irgendwelcher Effekte seitens der Visualisierungseinrichtung können nicht auftre-ten. Die Einhaltung der Echtzeitbedingungen ist nicht gefährdet.

Fig. 7 zeigt eine weitere vorteilhafte Umsetzung, bei der die Visualisierungseinrichtung 10 nicht im Bediengerät 24, sondern außerhalb angeordnet ist. In diesem Fall umfasst die Bedieneinrichtung 2 bzw. das Bediengerät 24 eine Schnittstelle 12 für eine Visualisierungseinrichtung 10. Die Schnittstelle 12 kann Teil einer Steckverbindung oder Bestandteil einer funkbasierten Schnittstelle sein. Die Visualisierungseinrichtung kann dabei in die Steuereinrichtung integriert oder mit dieser baulich kombiniert sein. Die Anbindung des Bediengerätes 24 an die Steuereinrichtung 3 erfolgt über eine Datenverbindung 19, die kabelgebunden oder funkbasiert ausgebildet sein kann. Diese umfasst: eine Datenverbindung 22 zwischen Auswerteeinrichtung 13 und Steuereinrichtung 3, vorzugsweise in Form eines

Echtzeit-Bus, z.B. Echtzeit-Ethernet, für die Übertragung der Echtzeit-Steuerbefehle; eine weitere Datenverbindung 17, z.B. in der Art einer USB-Schnittstelle oder l2C-Schnittstelle für die Übertragung der Sensordaten von der Auswerteeinrichtung 13 zur Visualisierungseinrichtung 10 sowie für die Übertragung von Konfigurationsdaten von der Visualisierungseinrichtung 10 zur Auswerteeinrichtung 13; sowie eine weitere Datenverbindung 29 zur Übertragung der Display-Ausgabedaten von der Visualisierungseinrichtung 10 zum Display 6. Die Display-Ausgabedaten können beispielsweise nach dem VGA, DVI oder HDMI-Standard ausgebildet sein. Vorteilhaft bei dieser Konfiguration ist, dass das Bediengerät 24 selbst völlig unabhängig von der zur Visualisierung benötigten Rechenleistung ist, die je nach Anwendungskomplexität, Betriebssystem und Programmierplattform stark variieren kann. Dadurch können die Variantenvielfalt und somit die Herstell- und Lagerhaltungskosten weiter reduziert werden.

Der Wegfall der fix beschrifteten und angeordneten mechanischen Tasten (aus dem Stand der Technik) und der Ersatz durch die konfigurierbaren und echtzeitfähigen virtuellen Bedienelemente bzw. Bedienelemente 7 führt in Verbindung mit der Anordnung nach Fig. 7 zu einem Bediengerät 24, das in der Praxis für ein sehr breites Spektrum an Einsatzfällen und jeweils individuellen Gestaltungsanforderungen zum Einsatz gebracht werden kann. Dadurch ergeben sich sehr kostengünstige Lösungen.

Fig. 7 zeigt darüber hinaus eine Variante, bei der der Touch-Controller 21 (aus Fig. 5 und 6), welcher die Signale des Berührungssensors 8 in einen entsprechenden Datenstrom umwandelt, bereits baulich in die Auswerteeinrichtung 13 integriert ist bzw. die Auswerteeinrichtung 13 bereits die Funktion des Touch-Controllers 21 mit übernimmt. Damit stehen der Auswerteeinrichtung 13 zusätzliche und direkte Sensorinformationen für die Auswertung zur Verfügung, welche eine zuverlässigere und schnellere Reaktion ermöglichen. Insbesondere bei einer multi-touch-fähigen Auswertung kann die direkte Integration eine schnellere Erfassung und Reaktion auf die Eingaben ermöglichen.

Als weitere Variante zeigt Fig. 7 die Ansteuerung zumindest eines Aktuators 20 der Bedieneinrichtung 2 durch die Auswerteeinrichtung 13. Der Aktuator 20 ist mechanisch mit der Front 9 gekoppelt und kann mechanische Schwingungen oder Impulse in diese einkoppeln. Diese können bei Berührung von einer Bedienperson wahrgenommen werden. Auf diese Weise kann der Bedienperson auch taktiles Feedback über die Reaktion auf eine Bedienhandlung gegeben werden. Verschiedene Parameter des taktilen Feedbacks können veränderlich sein, beispielsweise die Intensität oder Frequenz von Impulsen, und können auch anwendungsabhängig parametrierbar sein (z.B. im Zuge der Gestaltung der grafischen Bedienoberfläche).

In allen drei Varianten nach den Fig. 5 bis 7 können über die Datenverbindung 17 zwischen der Auswerteeinrichtung 13 und der Visualisierungseinrichtung 10 Änderungen an den Bedienzuständen der Bedienelemente 7b auch unmittelbar der Visualisierungseinrichtung 10 zugeführt und dort zu einer Anpassung der Displayausgabe herangezogen werden.

Bei den Ausführungen gemäß dem Stand der Technik nach Fig. 3 erhält die Visualisierungseinrichtung 10 hingegen erst nach einem Zugriff auf die Steuereinrichtung 3 aktualisierte Informationen über Eingaben oder geänderte Bedienzustände über die mechanischen Eingabeelemente, da dieses signaltechnisch nur mit der Steuereinrichtung 3 gekoppelt ist.

In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung können über die Datenverbindung 22 zur Übertragung der Echtzeit-Steuerbefehle an die Steuereinrichtung 3 auch umgekehrt Daten von der Steuereinrichtung 3 an die Ausgabeeinheit 13 übermittelt werden. Mit solchen Daten kann z.B. das Verhalten oder der gespeicherte Betätigungszustand eines Bedienelementes beeinflusst werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer bestimmten Touch-Technologie beschränkt. Als Berührungssensor kommen insbesondere verschiedene gebräuchliche Typen und Technologien, insbesondere basierend auf kapazitiven, resistiven oder piezoelektrischen Technologien in Frage.

Fig. 8 zeigt stark vereinfacht und beispielhaft den Aufbau einer Auswerteeinrichtung 13. Diese umfasst eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung 14 in Form einer Prozessoreinheit (CPU) und zumindest einen Speicher 15, der einen Arbeitsspeicher (RAM) umfasst, in dem eine Software zur Ausführung durch die Datenverarbeitungseinrichtung 14 sowie für die Ausführung erforderliche Daten gespeichert sind. Darüber hinaus kann auch ein nicht flüchtiger Speicher 15 (ROM) vorgesehen sein, in dem ein Programmcode sowie Daten gespeichert sind, welche auch nach Wegfall der Versorgungsspannung beim nächsten Wiedereinschalten wieder vorliegen sollen. Dabei kann es sich um einen nur lesbaren Speicher (ROM) handeln, es kann aber ebenso ein nicht flüchtiger beschreibbarer Speicher sein (NVRAM - Non Volatile RAM). Im nicht flüchtigen Speicher 15 kann auch nur ein einfaches Bootloader-Programm enthalten sein, welches nach dem Einschalten der Versorgungsspannung das Laden des eigentlichen Programmcodes der Auswerteeinrichtung 13 samt Daten über die Datenverbindung 17 durch die Visualisierungseinrichtung 10 ermöglicht.

Weiters weist die Echtzeit-Auswerteeinrichtung 13 eine erste (USB-)Schnittstelle 26 für die Anbindung an den Touch-Controller 21 bzw. direkt an den Berührungssensor 8 und eine zweite (USB-)Schnittstelle 28 für die Anbindung an die Visualisierungseinrichtung 10 auf. Diese Schnittstellen können aber ebenso nach anderen Schnittstellenstandards wie beispielsweise I2C oder auch nach einem proprietären Standard ausgebildet sein.

Eine weitere (RT-Ethernet-)Schnittstelle - die Ausgabeschnittstelle 16 - ist für die Echtzeit-Übertragung der Steuerbefehle an die Steuereinrichtung 3 vorgesehen. Intern kommunizieren die einzelnen Komponenten und Schnittstellen der Auswerteeinrichtung vorzugsweise über eine gemeinsame Busverbindung.

Die Software der Auswerteeinrichtung 13 ist normalerweise einfach und ohne viel Overhead gehalten. Sie weist insbesondere kein komplexes Betriebssystem auf und basiert vorzugsweise nicht auf einer grafischen Benutzeroberfläche. Durch den klar umrissenen Zweck der Software, den klar eingegrenzten Funktionsumfang und den Verzicht auf komplexe Betriebssystem-Funktionalitäten sind eine hohe Funktionszuverlässigkeit, kurze Programmausführungszeiten und ein vorhersagbares und garantierbares zeitliches Verhalten (=Echtzeitverhalten) ermöglicht.

Die Auswerteeinrichtung 13 kann sowohl baulich eigenständig ausgebildet sein, als auch mit anderen Steuerungskomponenten, insbesondere mit der Visualisierungseinrichtung 10 oder der Steuereinrichtung 3 kombiniert ausgeführt sein. Wesentlich ist nur, dass die Auswerteeinrichtung 13 eine eigenständige Datenverarbeitungseinrichtung 14 aufweist, die sich von der Datenverarbeitungseinrichtung 11 der Visualisierungseinrichtung 10 unterscheidet bzw. von dieser funktional getrennt ist. Im Grunde kann es sich bei den beiden Datenverarbeitungseinrichtungen 11 und 14 aber auch um zwei eigenständig ausführende Kerne einer gemeinsamen CPU handeln.

Bevorzugt ist die Visualisierungseinrichtung 10 dazu eingerichtet, um der Auswerteeinrichtung 13 Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display 6 visua-lisiertes Bedienelement 7b zur Verfügung zu stellen. Alternativ oder zusätzlich können solche Konfigurationsdaten im Speicher 15 der Auswerteeinrichtung 13 hinterlegt sein/werden. Die Konfigurationsdaten enthalten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, die zulässigen oder zugeordneten Bediengesten für eine Betätigung sowie deren parametriebarer Charakteristiken, Parameter für ein etwaiges aktives taktiles Feedback, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes. Die Auswerteeinrichtung 13 bzw. deren Software ist dazu eingerichtet, um die Steuerbefehle für die Steuereinrichtung 3 in Abhängigkeit der Konfigurationsdaten zu generieren.

In Fig. 9 ist schematisch ein Auszug des Speichers 15 (RAM) einer erfindungsgemäßen Echtzeit-Auswerteeinrichtung 13 wiedergegeben. In einem Teil des Speichers 15 (Programmspeicher) ist der zur Ausführung durch die Datenverarbeitungseinrichtung 14 (CPU) vorgesehene Programmcode abgelegt. Ein weiterer Teil beinhaltet allgemeine Daten, die zur Ausführung des Programmcodes erforderlich sind bzw. während dessen Ausführung anfallen.

In einem dritten Teil des Speichers 15 sind die Parameter und Daten zu den einzelnen, von der Auswerteeinrichtung 13 erfassbaren Bedienelemente 7 abgelegt (Konfigurationsdaten bzw. "Parametrierte Bedienelemente").

Zu jedem Bedienelement ist zumindest eine Kennung in der Art eines Identifiers hinterlegt, die die Zuordnung einer vorgenommenen Bedienhandlung an dem jeweiligen Bedienelement zu einer bestimmten Maschinen- bzw. Anlagenfunktion oder einem Parameter ermöglicht. Weiters können Daten hinterlegt sein, welche die Art und die grundsätzlichen Eigenschaften des jeweiligen Bedienelementes bestimmen. In weiteren Parametern können die Position, die Größe und die Ausrichtung in Bezug auf das Display bzw. in Bezug auf den Touch-Sensor vorgegeben werden, sofern diese Eigenschaften veränderbar ausgeführt sind. Über einen Enable-Status kann die Funktion eines virtuellen Bedienelementes vorübergehend gesperrt und wieder freigegeben werden (Freigabezustand). Grundsätzlich ist es über diesen Mechanismus auch möglich, mehrere am Touchscreen überlagerte Bedienelemente zu definieren, von denen dann je nach Betriebs- oder Bedienzustand der Maschine/Anlage jeweils ein bestimmtes freigeschaltet ist, während die anderen gesperrt sind. Korrespondierend dazu kann die visuelle Darstellung am Display angepasst werden.

Schließlich können die Daten zu einem Bedienelement auch noch dessen aktuellen bzw. letztgültigen Bedienstatus, z.B. Ein-/Aus-Zustand, in einem Zustandswert abbilden.

Wie bereits eingangs ausführlich dargelegt betrifft die Erfindung neben der Bedieneinrichtung und dem Steuerungssystem auch Verfahren zum Steuern einer Maschine oder Anlage, die bereits weiter oben ausführlich beschrieben wurden. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erstellung einer grafischen Benutzeroberfläche für die Visualisierungseinrichtung 10 einer Bedieneinrichtung 2 und/oder eines Steuerungssystems 1 mittels einer Entwicklungsumgebung.

Bezugszeichenliste 1 Steuerungssystem 26 Eingangsschnittstelle 2 Bedieneinrichtung 27 Datenverbindung 3 Steuereinrichtung 28 Schnittstelle 4 Maschine bzw. Anlage 29 Datenverbindung 5 Touchscreen 30 Bediengerät gemäß Stand der 6 Display Technik 7a Bedienelement 31 erster Bedienbereich 7b Bedienelement, das mit der 32 zweiter Bedienbereich

Echtzeit-Funktion verknüpft ist 8 Berührungssensor 9 Front 10 Visualisierungseinrichtung 11 Datenverarbeitungseinrichtung 12 Schnittstelle für Visualisierungseinrichtung 10 13 Auswerteeinrichtung 14 Echtzeit-

Datenverarbeitungseinrichtung 15 Speicher 16 Ausgabeschnittstelle 17 Datenverbindung 18 Sensor-Datenverbindung 19 Datenverbindung 20 Aktuator 21 Touch-Controller 22 echtzeitfähige Datenverbindung 23 Kommunikationsverbindung 24 bauliche Einheit 25 haptische Markierungen

Claims (35)

1. Patentansprüche 1. Bedieneinrichtung (2) zum Erzeugen von Steuerbefehlen für die Steuereinrichtung (3) einer Maschine oder Anlage (4), wobei die Bedieneinrichtung (2) umfasst: - einen Touchscreen (5), der aus einem Display (6) zur Visualisierung von Bedienelementen (7b) und einem dem Display überlagerten Berührungssensor (8) gebildet wird; - eine mit dem Display (6) verbundene Visualisierungseinrichtung (10), die eine Datenverarbeitungseinrichtung (11) umfasst, oder eine mit dem Display (6) verbundene Schnittstelle (12) für eine solche Visualisierungseinrichtung (10) zur Bereitstellung von Bilddaten für das Display (6) des Touchscreens (5); gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (13), die mit dem Berührungssensor (8) des Touchscreens (5) verbunden ist und die eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) und eine Ausgabeschnittstelle (16) umfasst, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors (8) Steuerbefehle für die Steuereinrichtung (3) zu generieren und an der Ausgabeschnittstelle (16) bereitzustellen, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) in Bezug auf die Datenverarbeitungseinrichtung (11) der/einer Visualisierungseinrichtung (10) eigenständig ist.
2. 2. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) mit der Visualisierungseinrichtung (10) über eine vorzugsweise bidirektionale Datenverbindung (17) verbunden ist.
3. 3. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, um der Auswerteeinrichtung (13) Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display (6) visualisiertes Bedienelement (7b) zur Verfügung zu stellen, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen-bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes (7b) enthalten, und dass die Auswerteeinrichtung (13) eingerichtet ist, um die Steuerbefehle für die Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit der Konfigurationsdaten zu generieren.
4. 4. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinrichtung (10) zumindest indirekt mit dem Berührungssensor (8) und mit der Steuereinrichtung (3) verbunden ist und zum Generieren von Steuerbefehlen und/oder Maschinen- bzw. Anlagenparametern für die Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit von durch eine Bedienperson betätigten Bedienelemente (7a) des Touchscreens (5) eingerichtet ist.
5. 5. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor-Datenverbindung (18) zwischen dem Berührungssensor (8) und der Auswerteeinrichtung (13) eine Abzweigung umfasst, die zur Visualisierungseinrichtung (10) oder zur Schnittstelle (12) für eine Visualisierungseinrichtung (10) führt.
6. 6. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (2) ein mobiles, vorzugsweise tragbares Bediengerät ist, das mit der Steuereinrichtung (3) einer Maschine oder Anlage (4) über eine Datenverbindung (19), insbesondere über eine flexible Leitung oder eine Funkstrecke, verbindbar ist.
7. 7. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (2) zumindest einen Aktuator (20) zum Erzeugen eines haptischen Signales für die Bedienperson umfasst und dass die Auswerteeinrichtung (13) mit dem Aktuator (20) verbunden und dazu eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors (8) den zumindest einen Aktuator (20) zu betätigen.
8. 8. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeschnittstelle (16) der Auswerteeinrichtung (13), über die Steuerbefehle zur Steuereinrichtung (3) übermittelt werden, zumindest einen echtzeitfähigen Steuerausgang oder zumindest einen digitalen oder analogen Steuerausgang umfasst, wobei vorzugsweise die Ausgabeschnittstelle (16) zumindest zwei Steuerausgänge umfasst, wobei jedem Steuerausgang eine unterschiedliche maschinen- oder anlagenbezogene Funktion zugeordnet ist.
9. 9. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungssensor (8) ein Multi-Touch-Sensor ist und die Auswerteeinrichtung (13) dazu eingerichtet ist, um Sensordaten von dem Multi-Touch-Sensor auszuwerten, wobei vorzugsweise die Betätigung zumindest zweier Bedienelemente (7b) gleichzeitig ausgewertet werden kann.
10. 10. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) dazu eingerichtet ist, um ein Bewegungs- bzw. Berührungsmuster an dem Berührungssensor (8), das vor, während und/oder nach dem eigentlichen Bedienvorgang, der durch Betätigung eines Bedienelementes (7b) erfolgt, ausgeführt wird und für die Ausführung eines Steuervorganges zwingend erforderlich ist, zu überprüfen und erst nach positiver Überprüfung dieses Bewegungs- bzw. Berührungsmusters einen dem Bedienvorgang entsprechenden Steuerbefehl an der Ausgabeschnittstelle (16) bereitzustellen, wobei vorzugsweise das Bewegungs- bzw. Berührungsmuster eine einleitende Geste zum Aktivieren des Bedienelementes (7b) für eine bestimmte Zeitspanne oder die gleichzeitige Betätigung eines weiteren Bedienelementes (7b) ist.
11. 11. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Berührungssensor (8) und der Auswerteeinrichtung (13) ein Touch-Controller (21) geschaltet ist, der dazu eingerichtet ist, die Betätigung der Bedienelemente (7a, 7b) des Touchscreens (5) zu erfassen und als Sensor-Rohdaten bereitzustellen.
12. 12. Bedieneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) derart ausgebildet ist bzw. an den Datenstrom des Touch-Controllers (21) angebunden ist, dass der Datenstrom sowohl der Auswerteeinrichtung (13) als auch der Visualisierungseinrichtung (10) in gleicherweise zugeführt wird.
13. 13. Bedieneinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Touch-Controller (21) baulich und funktional in der Auswerteeinrichtung (13) integriert ist.
14. 14. Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Touch-Controller (21) und die Auswerteeinrichtung (13) zusätzlich zur Sensor-Datenverbindung (18), über die Sensor-Rohdaten an die Auswerteeinrichtung (13) übermittelt werden, über eine Kommunikationsverbindung (23), vorzugsweise in Art einer Interrupt-Signalleitung, miteinander verbunden sind, über die der Touch-Controller (21) der Auswerteeinrichtung (13) asynchron und unverzögert das Vorliegen eines für die Auswertung relevanten Bedienvorganges signalisieren kann.
15. 15. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) zumindest drei Schnittstellen aufweist, wobei Sensor-Rohdaten über eine erste Schnittstelle empfangen werden und über eine zweite Schnittstelle an die Visualisierungseinrichtung (10) oder an die Schnittstelle (12) für eine Visualisierungseinrichtung (10) weitergeleitet werden, wobei vorzugsweise die Auswerteeinrichtung (13) an der zweiten Schnittstelle das Verhalten eines Touch-Controllers (21) zumindest teilweise emuliert.
16. 16. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) zumindest einen mit der Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) verbundenen Speicher (15) umfasst.
17. 17. Bedieneinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (15) Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display (6) darstellbares Bedienelement (7b) enthalten und/oder ablegbar sind, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes (7b) enthalten.
18. 18. Bedieneinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (15) Kalibrierinformationen enthalten und/oder ablegbar sind, mit denen die vom Touch-Controller gelieferten Koordinateninformationen korrigiert werden, vorzugsweise in Bezug auf Offset, Skalierung und/oder Entzerrung.
19. 19. Steuerungssystem (1) zum Steuern einer Maschine oder Anlage (4), insbesondere eines Manipulators, einer Bearbeitungsvorrichtung oder einer Fertigungsanlage, mittels einer Bedieneinrichtung (2), umfassend: - eine Steuereinrichtung (3) zur Ansteuerung der Maschine oder Anlage (4); - eine mit der Steuereinrichtung (3) verbundene Bedieneinrichtung (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Bedienen der Maschine oder Anlage (4) durch eine Bedienperson, wobei die Bedieneinrichtung (2) einen Touchscreen (5) aufweist, der aus einem Display (6) zur Visualisierung von Bedienelementen (7b) und einem dem Display (6) überlagerten Berührungssensor (8) gebildet wird; - eine mit dem Display (6) verbundene Visualisierungseinrichtung (10) zur Bereitstellung von Bilddaten für das Display (6) des Touchscreens (5), wobei die Visualisierungseinrichtung (10) eine Datenverarbeitungseinrichtung (11) umfasst; gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (13), die mit dem Berührungssensor (8) des Touchscreens (5) verbunden ist und die eine Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) und eine mit der Steuereinrichtung (3) ver bundene Ausgabeschnittstelle (16) umfasst, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors (8) Steuerbefehle für die Steuereinrichtung (3) zu generieren und über die Ausgabeschnittstelle (16) an die Steuereinrichtung (3) zu übermitteln, wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) in Bezug auf die Datenverarbeitungseinrichtung (11) der Visualisierungseinrichtung (10) eigenständig ist.
20. 20. Steuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeschnittstelle (16) der Auswerteeinrichtung (13) mit der Steuereinrichtung (3) über einen echtzeitfähigen Datenbus (22) verbunden ist.
21. 21. Steuerungssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (2) eine von der Steuereinrichtung (3) getrennte bauliche Einheit (24), insbesondere ein mobiles, vorzugsweise tragbares Bediengerät, ist, und dass die Auswerteeinrichtung (13) in dieser baulichen Einheit (24) integriert ist.
22. 22. Steuerungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinrichtung (10) außerhalb der Bedieneinrichtung (24) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Visualisierungseinrichtung (10) in der Steuereinrichtung (3) integriert ist.
23. 23. Verfahren zum Steuern einer Maschine oder Anlage (4) mittels einer Bedieneinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder mittels eines Steuerungssystems (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Visualisierungseinrichtung (10) Bilddaten für das Display (6) des Touchscreens (5) bereitstellt, sodass Bedienelemente (7b) auf dem Display (6) visualisiert werden und wobei die Echtzeit-Datenverarbeitungseinrichtung (14) der Auswerteeinrichtung (13) in Abhängigkeit der Sensordaten des Berührungssensors (8) des Touchscreens (5) Steuerbefehle generiert und an die Steuereinrichtung (3) übermittelt.
24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Konfigurationsdaten betreffend zumindest ein am Display (6) dargestelltes oder darstellbares Bedienelement (7b), vorzugsweise in Form eines Parametersatzes, in die Auswerteeinrichtung geladen werden, wobei die Konfigurationsdaten vorzugsweise Informationen über die Position, Größe, Orientierung, Art, zugeordnete Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, den zugeordneten Maschinen- bzw. Anlagenparameter, den Freigabezustand und/oder den aktuellen Betätigungszustand oder Einstellwert des zumindest einen Bedienelementes (7b) enthalten, und dass die Auswerteeinrichtung (13) die Steuerbefehle für die Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit der Konfigurationsdaten generiert.
25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationsdaten von der Visualisierungseinrichtung (10) und/oder von der Steuereinrichtung (3) generiert und an die Auswerteeinrichtung (13) übermittelt werden.
26. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13), vorzugsweise über regelmäßige Kommunikation oder Signalisierung, Informationen von der Visualisierungseinrichtung (10) empfängt, aus denen Rückschlüsse über die korrekte bzw. fehlerhafte Ausführung der auf der Datenverarbeitungseinrichtung (11) der Visualisierungseinrichtung (10) laufenden Visualisierungssoftware gewonnen werden können.
27. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Bedienelement (7b) betreffenden Konfigurationsdaten, die von der Visualisierungseinrichtung (10) und/oder Steuereinrichtung (3) an die Auswerteeinrichtung (13) übermittelt werden, innerhalb der Auswerteeinrichtung (13) mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeit versehen sind bzw. werden, und dass das entsprechende Bedienelement (7b) nach dem zeitlichen Ablauf der Gültigkeit deaktiviert wird, sodass eine Bedienung der Maschine oder Anlage (4) über dieses Bedienelement (7b) gesperrt ist.
28. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinrichtung (10) über eine Datenverbindung (17) zwischen Auswerteeinrichtung (13) und Visualisierungseinrichtung (10) die Betätigungszustände der von der Auswerteeinrichtung (13) überwachten Bedienelemente (7b) ausliest und in Bezug auf nicht echtzeitkritische Funktionen, beispielsweise für ein optisches, akustisches oder taktiles Feedback an die Bedienperson, auswertet.
29. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinrichtung (13) nach Änderung eines Betätigungszustandes eines Bedienelementes (7b) ein Timer mit einer vorgegebenen Ablaufzeit gestartet wird und dass ein Fehlersignal an die Steuereinrichtung (3) gesendet wird oder ein Bedienelement (7b) in einen deaktivierten Zustand versetzt wird, wenn die Visualisierungseinrichtung (10) nicht vor Ende der Ablaufzeit mit einer Bestätigungsinformation antwortet, die sich auf eine erfolgte Aktualisierung der am Touchscreen (5) dargestellten Information, insbesondere betreffend den Betätigungszustand des Bedienelementes (7b), bezieht.
30. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) mit einem oder mehreren Aktuatoren (20) signaltechnisch derart gekoppelt ist, dass bei Betätigung eines Bedienelementes (7b) oder bereits bei bloßer Berührung des Touchscreens (5) eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson generiert wird.
31. 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen und die Art der Bedienelemente (7b) in der Auswerteeinrichtung (13) hinterlegt sind und vorzugsweise mit vorhandenen haptischen Markierungen am Touchscreen (5) korrespondieren.
32. 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deaktivierung eines monostabilen Bedienelementes (7b), vorzugsweise in Form eines Tasters oder Joysticks mit automatischer Rückkehr in eine unbetätigte Ausgangslage, durch die Visualisierungseinrichtung (10) unabhängig vom tatsächlichen Betätigungszustand des Bedienelementes (7b) zu einer unverzögerten Signalisierung eines unbetätigten Zustandes an die Auswerteeinrichtung (13) bzw. zu einem dem unbetätigten Zustand entsprechenden Steuerbefehl von der Auswerteeinrichtung (13) an die Steuereinrichtung (3) führt.
33. 33. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auswerteeinrichtung (13) und der Visualisierungseinrichtung (10) eine zusätzliche Datenverbindung (27) vorgesehen ist, vorzugsweise in der Art einer Interrupt-Leitung, mit der die Auswerteeinrichtung (13) einen Bedienvorgang einer Bedienperson an die Visualisierungseinrichtung (10) signalisiert.
34. 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übertragung von Echtzeit-Steuerbefehlen eine echtzeitfähige Datenverbindung (22), beispielsweise eine Echtzeit-Ethernet Busverbindung, vorgesehen ist, über welche die Betätigungszustände der Bedienelemente (7b) bzw. den Betätigungszuständen der Bedienelemente (7b) zugeordnete Steuerbefehle zyklisch in einem vorgegebenen Zeitraster zur Steuereinrichtung (3) übertragen werden.
35. 35. Verfahren zur Erstellung einer grafischen Benutzeroberfläche für die Visualisierungseinrichtung (10) einer Bedieneinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder eines Steuerungssystems (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 mittels einer Entwicklungsumgebung, wobei mit der Entwicklungsumgebung zumindest ein Bedienelement (7b) aus einer vorgegebenen Menge verfügbarer Bedienelemente (7b) ausgewählt wird und dieses zumindest eine Bedienelement (7b) hinsichtlich seiner Position, Größe, Orientierung, Größe, Art, zugeordneter Maschinen- bzw. Anlagenfunktion, seines zugeordneten Maschinen-bzw. Anlagenparameters und/oder seines Freigabezustandes parametriert wird, und wobei aus der Zuordnung der Parameter zu dem zumindest einen Bedienelement (7b) Konfigurationsdaten, insbesondere in Form eines Parameter-Datensatzes, für die Auswerteeinrichtung (13) erzeugt werden.