CN104423289A - 输入单元 - Google Patents

Abstract

输入单元。在输入单元和所属的方法情况下，在输入单元的控制元件中集成具有至少一个发送元件的发送单元和具有至少一个接收元件的接收单元，其中发送元件和接收元件被对准为，使得对应的发送和接收元件之间的相应传输线路分布在控制元件附近。

Description

输入单元

技术领域

本发明涉及输入单元的构型。

背景技术

控制信号可以借助也可以称为输入装置的操纵杆被预定给装有发动机的驱动单元或设备部件。

如果例如医疗设备的装有发动机的驱动单元经由这种输入装置被初始化，则为了避免无意地激活所述驱动单元在使用之前断开该输入装置。但是该断开随之带来了以下缺点，即在该运行状态下利用该输入装置也可能触发非故意的控制信号。从而在断开该输入装置之后通过接触该输入装置或者无意地按压该输入装置的输入区上的按键可能由该输入装置形成控制信号。运动的设备部件附加地随之带来了与其他对象冲突的危险。为了避免可能的冲突，除了输入装置之外在操作单元或待控制设备上还单独地布置所谓的事故安全开关，以便有优先级地结束设备中的运动流程。

发明内容

本发明的任务是说明用于控制设备的另一种输入单元。

该任务通过在权利要求1或9中说明的特征加以解决。

用于输出设备单元用的控制信号的输入单元被配备有输入装置。该输入装置具有用于确定控制信号的控制元件。在该控制元件上集成了具有至少一个发送元件的发送单元和具有至少一个接收元件的接收单元。发送元件和接收元件被对准为使得对应的发送元件和接收元件之间的相应传输线路分布在控制元件附近。

输入单元具有至少一个用于检验用输入装置输入的控制信号的检验单元。当按规定地使用输入装置时，第一检验单元用临时的释放信号来确认该控制信号。

当在控制元件上分布的、位于发送元件和接收元件之间的传输线路被操作者的抓握输入装置的控制元件的手中断时，由第一检验单元将临时的释放信号分配给存在的控制信号。

当被直接沿着圆柱形输入装置的表面引导的例如光学的传输线路中的至少一个按规定被操作者中断时，临时释放一个或多个控制信号。该控制信号向设备单元的转发要在后接的检验单元没有给出涉及待操控设备单元的更高优先级的控制过程时才进行。

本发明随之带来的优点是：防止无意地触发控制信号。

本发明随之带来的优点是：通过将事故安全按键集成到输入单元中无需由操作者单独地操作该输入单元，因为输入单元的触发、也就是在这种情况下通过取消传输线路的中断而触发该输入单元并且防止对设备单元的进一步控制。

本发明随之带来的优点是：仅在按规定操作输入单元和无冲突的运动流程时，控制信号才被输出到待控制的设备单元。

本发明随之带来的优点是：利用多通道的控制信号和传感器信号分析不发生设备单元的无意的运动。

附图说明

下面在实施例的图中详细阐述本发明的主题。　

图1示出输入电压的原理电路图，

图2示出输入装置，

图3示出输入装置的构型，以及

图4示出流程图。

具体实施方式

在该输入单元的情况下，当检验了输入装置被按规定使用并且不存在待控制设备的更高优先级的设备内部信令时，才释放和执行控制信号。

在图1中再现出用于待控制设备单元GE的输入单元EEH的原理电路图的示意图。该输入单元EEH尤其是具有输入装置JS以及具有分析单元AS的预处理单元VE。分析单元AS也可以称为第一检验单元，并且预处理单元VE也可以称为第二检验单元。输入装置JS至少配备有传感器和/或传感器阵列SF。预处理单元VE例如执行传感器SF的电连接、通过检验传感器数据来分组、组合传感器对以及对由传感器输出的数据进行电平转换。借助分析单元AS执行所选择的传感器数据的逻辑关联。此外在分析单元AS中还检验操作设置，例如操纵杆的偏转强度和方向以及被按压的释放件或功能按键AT。分析单元AS在另一实施变型中可以包含自测试逻辑电路，该自测试逻辑电路例如在初始化操纵杆时检验开关状态和偏转值的可信性。向系统控制单元SSE转发分析单元AS的经过预处理的传感器和控制信号并且做出操控设备部件中的驱动元件的最终决定。系统控制单元SSE在该图中被分配给设备单元GE。系统控制单元SSE拥有其它数据，例如运行流程、设备GE的系统状态。也称为第三检验单元的系统控制单元SSE分析具有待控制设备单元的状态信息的当前操作数据，并且当不存在更高优先级的信令时将所述操作数据转发至待控制的设备元件。输入单元EEH经由冗余构造的传输线路UES与设备单元GE连接。这些传输线路UES可以分别被构造为有线的和/或无线的双向传输线路UES。

在分析单元AS中除了可信性检验之外还执行安全性检验。控制信号的临时释放仅当利用操纵杆JS设定的控制指令或控制信号例如被利用阈值评判装置评估为有效时才进行。在分析单元AS中尤其是对通过输入装置JS预先给定的控制信号例如针对其大小和初始化进行可信性检验。操纵杆JS是用至少一个传感器阵列SF构造的。作为传感器例如可以使用红外传感器或无源红外传感器。用于测量皮肤的导电率、识别脉冲、超声的传感器以及用于测量在包括操纵杆时的电容变化的传感器以及体阻抗信号的测量装置可以附加地由传感器面来请求，以用于输入装置JS的信号输出。在按规定操作输入装置JS时，用临时的释放信号确认由输入装置JS输出的控制信号。

输入装置JS经由具有分析单元AS的预处理单元VE与系统控制单元SSE连接。对控制信号的检验也在预处理单元VE以及系统控制单元SSE中进行。

输入装置JS在该示意图中具有圆柱形元件。该圆柱形元件在控制设备单元GE期间由操作者的手抓握。利用操纵杆JS的倾斜，例如为待控制的设备单元预先给定运动方向和/或运动速度。借助针对图2描述的操作元件和/或触发按键AT可以选择待控制的设备单元，并且将通过操纵杆设定的值转发给系统控制单元SSE或该设备单元。

图2示出输入装置JS的构型。输入装置JS的圆柱形元件被构成为柄形的。在柄表面上和/或在柄表面中，为了更明确地确定而布置确定对输入装置的有意识操作的传感器和/或传感器面SF。输入装置JS可以拥有一个或多个附加的选择按键以用于终止或触发安装在设备单元GE中的功能，例如辐射触发装置或运动功能的切换装置。圆柱形的输入装置JS在第一端部上通过下限制装置UB以及在其第二端部上通过上限制装置OB包围。

在下限制装置UB和上限制装置OB之间的圆柱形柄SA在其高度和其直径方面被构成为，使得该圆柱形柄能够被操作者的手包围。在上限制装置OB上方，根据圆柱形构造的柄SA的直径可以布置一个或多个操作元件或触发按键AT，以用于选择分配给设备的设备单元的功能。触发按键例如可以被设置用于触发X射线。操作按键或触发按键AT分别被或者共同被保护元件MSW包围，以避免随机触发。保护元件MSW被构成为使得单个按键或者按键总体被桥形元件包围。该桥形元件的高度在此被构造为使得该桥形元件分别超过触发按键的高度。两个限制装置在它们的直径方面略微大于圆柱形构造的柄SA的直径。在下限制装置UB中，朝着上限制装置的方向布置发送单元SEH的发送元件SE。与下限制装置UB中的发送单元SEH对应地在上限制装置OB中集成了接收单元EE。如在图3中所示，发送单元she被实现为具有至少一个发送元件SE1,…,SEm，并且接收单元EFE被实现为具有至少一个接收元件EE1,…,EEm。发送装置SEn的开口角聚焦在至少一个接收元件EEn上。聚焦例如可以通过激光二极管、附加的光学辅助装置如透镜、用于不同颜色的偏振过滤器或频率过滤器来实现。发送元件SE1,…,SEm可以被循环地接通和断开。在此，每个发送元件SEn先后地总是仅发光两毫秒，并且光以特定的图案围绕布置在操纵杆JS中的发送元件SE1,…,SEm旋转。利用例如布置在所述柄中的操控逻辑电路，可以分别先后操控或读出发送和接收元件SEn，EEn。对相应传输线路IL的选择可以任意进行。发送元件SEn也可以用不同地经调制的光波长工作，以更好地进行区分。通过用操作者的手来包围所述柄，还可以引起相对的传输线路的中断。

发送单元SEH的至少一个发送元件SE1,…,SEm分别被分配给至少一个接收元件EE1,…,EEm。在所示出的该实施变型中，接收单元EFE和发送单元SEH经由至少一个红外连接相连接。两个单元之间的光学连接/传输线路IL例如直接经由所述柄SA引导。传输线路IL还可以称为光势垒。事故安全按键的功能可以通过所描述的在操纵杆JS的柄/控制元件SA上对光势垒的分析来加以考虑。

输入装置JS经由耦合元件KE与预处理单元VE连接。利用该耦合元件KE可以实现输入装置JS的多轴支承。从而例如根据输入装置JS的偏转确定设备部件的设备运动方向和/或运动速度。该输入装置JS的偏转借助传感器、例如输入装置JS和/或耦合单元KE中的倾斜探测装置加以分析。

如上所述以及在图中所示，控制信号在存在临时的释放信号时才被生成。该临时的释放信号在存在红外连接路径的定义的中断时通过分析单元AS产生。然后该控制信号根据实施变型而直接经由预处理单元VE中的连接逻辑电路转发给设备单元GE的系统控制单元SSE。在一种利用选择按键的实施变型中，控制信号在经过系统控制单元SSE中的检验之后被转发给设备单元GE的所选择的设备部件。临时的释放信号可以通过其它由传感器支持的请求加以确认。

利用集成在输入装置JS的柄SA中/上的多部分传感器面，可以强制操作者的手抓握并且由输入单元EEH明确地加以识别，以及将控制信号在经过用于控制设备部件的系统控制单元中的检验之后加以转发，其中所述多部分传感器面例如由两个对角相对的传感器面组成。

在另一实施变型中，预处理单元VE被构造为使得用操纵杆JS发起的控制信号仅当多个发送-接收线路同时通过包括柄的手中断时才被释放。

在另一实施例中，当通过其它传感器存在其它明确地形成对输入装置JS的恰如其分的操作的信令时，才释放所述控制信号。作为其它特征可以求得可由操作者的手测量的电容或电感测量值，和/或请求脉冲以及热测量或者要由操作者输出的标识。

在另一构型中，柄SA以及机械保护壁MSW的部分配备有辐射出多色光的发光元件LE，如LED，以便光学地向操作者显示对控制信号的相应检验。由此当输入装置JS的柄SA没有按规定被抓握柄的手包括并且预定数量的传输线路未被中断时，例如LED发光元件LE通过发光元件LE的闪烁红光的信令来表明对存在的控制信号的封锁。如果存在红外信号的定义的中断，例如对角地布置在柄SA上的发送线路IL的中断，则表明相应的运行状态的发光元件LE发送闪烁绿光的信号，并且操作者可以例如通过操作触发按键AT之一来将控制信号发送给设备单元。连续绿色信号的存在在通过系统控制单元SSE进行了系统内部的检验之后实现。在系统控制单元SSE中检验设备单元GE侧的更高优先级的信令是否将被执行。系统控制单元SSE被构想为，连续地检验释放。该释放在出现更高优先级的信令时又被撤回。

如在图3中所示，发送单元SEH的发送元件SE1，SEn被构造为具有红外二极管。红外二极管例如环形地在下限制装置UB中围绕柄SA布置。例如发送单元SEH的红外二极管能够以45度的间隔布置在圆柱形柄SA周围。红外二极管在该实施变型中被构造为具有有限的辐射角。这随之带来了以下优点：在此避免了通过发送单元SEn的散射辐射。代替具有红外二极管的构造，例如可以使用具有减小的辐射功率的激光二极管作为发送元件SE1,…,SEn。

在另一种构型中，接收元件EEn或接收单元EFE作为整体布置在柄SA的上部OB中并且分别与发送元件对准。为了保证所传输的信号的安全，接收单元EFE可以被散射光保护环包围，以由此减小外来光干扰的危险。

当操作者的手抓握输入装置JS并且至少一个从发送单元SEn出发的传输IL被中断时，借助操纵杆JS的运动而被发起的控制信号才由后置的检验单元如上所述地释放。

在另一实施例中，通过发送单元SEn输出的信号通过具有定义的频率的红外信号调制，以便能滤除与其它红外源（例如光学跟踪系统）的无意的干涉并且由此避免干扰。

在图4中再现了流程图。该流程图可以被细分成第一至第五模块。

在第一模块M1中接收应用者在输入装置JS上的处理以及所生成的传感器信号。在第二模块中，将控制以及传感器信号既在预处理单元VE中也在分析单元AS中进行分析。在存在对设备单元GE的待实施的控制时，借助为此设置的发光元件LE触发对于操作者来说可见的信令。在第二模块M2的输出端上，有用信号或控制信号由输入装置JS转发给系统控制单元SSE，以及用于该有用信号或控制信号的临时的释放信号被转发给系统控制单元SSE。该传送过程综合在第三模块M3中。在第四模块M4中，系统控制单元SSE检验是否例如从设备单元侧出现或者直接设置更高优先级的控制信号以用于处理。这样的更高优先级的控制信号例如可以是驱动装置侧在此期间存在的紧急停止信令、干扰报告或者已经发生的针对运动流程的最终位置。在第五模块M5中再现操作期望地为操作者使用可能的可视化可能性，即例如期望的运动实际上由设备单元GE实施。临时的释放信号被释放并且相应地经由发光元件LE发信号通知给操作者。向操作者表明临时的释放信号的给出的闪烁绿光的信令被转换为永久存在的绿色光学信令。然后操作者例如可以通过再次操作触发按键AT在设备单元中执行有意的控制。控制信号的自动转发同样可以被考虑。只要存在来自模块M3的有效信号，模块M4和模块M5就循环运行。

下面分别描述集成在第一至第五模块M1,…,M5中的子模块的功能及其相互作用。

M1.1:操作者或应用者用手抓取输入装置JS，将该输入装置偏转以设定控制信号和/或可能按压集成在柄SA上的操作元件和/或触发按键AT。

M1.2:集成在柄中和/或集成在柄上的传感器提供多个分别再现输入装置的操作的传感器数据。

M1.3，M1.4:操作者或应用者释放输入装置并且传感器数据被复位。

M2.1:分析单元或第一检验单元AS执行传感器信号的评估和逻辑关联。在按规定操作输入装置JS的情况下，存在的控制信号通过临时的释放信号被加以确认。

M2.2:预处理单元或第二检验单元VE识别到所述偏转或在输入装置上的交互类型并且形成控制信号。

M2.3，M2.4，M2.5：在存在临时的释放信号的情况下，这一点通过例如布置在输入装置上的发光元件LE例如通过闪烁的光学信令来通知给操作者。

子模块M2.3：通过子模块M2.4象征性表示的临时的释放信号的存在借助发光装置用闪烁绿光的信令表明。如果没有临时的释放信号，则这一点通过闪烁红光的发光元件LE表明，即子模块M2.5。

M3.1:当存在临时的释放信号时，控制信号以及临时的释放信号多通道地一次性或循环地被传送给系统控制单元SSE。

M4.1:在系统控制单元SSE中一般地和特别地检验在设备单元GE中是否存在系统信息，或者紧急停止开关是否可能被按压，或者否则是否存在更高优先级的控制信号要执行。

M4.2,M4.3，M4.4:当再次检验是否仍然存在临时的释放信号、即子模块M4.2、控制信号、即子模块M4.3以及设备的待考虑的系统状态、即子模块M4.4之后，在子模块M5.1、M5.2、M5.3中进行最终的释放信号、即子模块M5.1、光学信令、即子模块M5.2以及控制信号的实施、即子模块M5.3。闪烁绿光的信令结束并且永久发绿光的信令向操作表明采用或实施所设定的控制信号。用于操控发光装置LE的状态信息经由返回通道被传送给输入单元EEH。

M5.4，M5.5，M5.6：在存在障碍的情况下阻止临时的释放信号，即子模块M5.4。通过发光装置LE的可能闪烁的光学信令被改变。这一点通过永久发红光的信令被表明给操作者，即子模块M5.5，并且不采纳控制信号或操作期望，即子模块M5.6。

附图标记列表

EEH输入单元

JS输入装置，操纵杆

SA柄/控制元件

SF传感器阵列

LE发光元件

AT操作元件，触发按键

MSW机械保护壁

UB下限制装置

OB上限制装置

IL控制元件上的传输线路/红外光

GE设备单元

AS分析单元，第一检验单元

VE预处理单元，第二检验单元

SSE系统控制单元，第三检验单元

SEH发送单元

EFE接收单元

SE1,…,SEm发送元件

EE1,…,EEm接收元件

KE耦合元件

M1,…,M5第一至第五模块

M1.1,…M5.6子模块

UES连接线路。

Claims (10)

1.用于输出设备单元（GE）用的控制信号的输入单元（EEH），具有输入装置（JS），该输入装置具有用于确定控制信号的控制元件（SA），其特征在于，

在该控制元件（SA）中集成了具有至少一个发送元件（SE1,…,SEm）的发送单元（SEH）和具有至少一个接收元件（EE1,…,EEm）的接收单元（EFE），其中发送元件（SE1,…,SEm）和接收元件（EE1,…,EEm）被对准为使得对应的发送和接收元件（SE1,EE1,…,…,SEm,EEm）之间的相应传输线路（IL）分布在控制元件（SA）附近。

2.根据权利要求1所述的输入单元（EEH），其特征在于，

所述控制元件（SA）具有下限制元件和上限制元件（UB，OB），

在下限制元件（UB）中布置发送元件（SE1,…,SEm）以及分别对应的布置在上限制元件（OB）中的接收元件（EE1,…,EEm）。

3.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

发送元件（SE1,…,SEm）和接收元件（EE1,…,EEm）环形地围绕输入装置（JS）的柄（SA）布置，其中发送和接收元件（SE1,EE1；SEn，EEn；SEm,EEm）分别形成传输线路（IL）。

4.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

发送和接收元件（SE1,EE1；SEn，EEn；SEm,EEm）分别形成传输线路（IL）并且被对准为，使得相应传输线路（IL）直接沿着输入装置（JS）的控制元件（SA）的圆柱形柄的表面引导（SA）。

5.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

设置第一检验单元（AS），其中当在控制元件（SA）上分布的、位于发送元件和接收元件（SE1,EE1；SEn，EEn）之间的传输线路（IL）被操作者的抓握输入装置（JS）的控制元件（SA）的手中断时，将临时的释放信号分配给存在的控制信号。

6.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

在输入装置（JS）上设置至少一个用保护选择（MSW）包围的操作元件和/或触发按键（AT）。

7.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

在输入装置（JS）上具有至少一个发光装置（LE）用于发信号通知用于控制信号的临时的和/或最终的释放信号。

8.根据上述权利要求之一所述的输入单元（EEH），其特征在于，

设置至少一个检验单元（AS，VE，SSE）用于检验用输入装置（JS）输入的控制信号，其中当按规定地使用该输入装置时，第一检验单元（SA）用临时的释放信号来确认所述控制信号。

9.用于利用输入装置（JS）输出设备单元（GE）用的控制信号的方法，该输入装置具有用于确定控制信号的控制元件（SA），其特征在于，

在集成于控制元件（SA）中的发送元件（SE1,…,SEm）和接收元件（EE1,…,EEm）之间形成的传输线路（IL）在控制元件（SA）附近被引导。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

当在控制元件（SA）上分布在发送和接收元件（SE1,EE1；…，SEm,EEm）之间的传输线路（IL）被抓握输入装置（JS）的控制元件（SA）的操作者的手中断时，利用临时的释放信号来确认存在的控制信号。