DE102011100994A1

DE102011100994A1 - Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente

Info

Publication number: DE102011100994A1
Application number: DE102011100994A
Authority: DE
Inventors: Ralf Lübbers; Christian Knoop; Michael Seebode
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Eine Bedieneinheit (10) für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für ein Infotainment- oder Navigationssystem, Klimasteuergerät, oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface, ist mit einem manuell verstellbaren Bedienelement (20), das translatorisch oder rotatorisch bewegbar ist, und einer Kamera (24) versehen, der ein Bilderfassungsbereich (26, 50) zugeordnet ist. Das Bedienelement (20) weist eine der Kamera (24) zugewandte Seite (28) auf, auf der mindestens eine optisch erkennbare Positionsmarkierung (30, 46) angebracht ist. Die mindestens eine Positionsmarkierung (30, 46) des Bedienelements (20) befindet sich über zumindest einen Teilbereich ihres bei Bewegung des Bedienelements (20) zurückgelegten Wegs innerhalb des Bilderfassungsbereiches (26, 50). Zur Ermittlung der aktuellen Bewegungsposition des Bedienelements (20) weist die Bedieneinheit ferner eine Auswerteeinheit (36) auf, welche die von der Kamera (24) erfassten Bilder der Positionsmarkierung (30, 46) verarbeitet und dadurch die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements (20) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für ein Infotainment- oder Navigationssystem, Klimasteuergerät, oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface.
In einem Fahrzeug existieren die unterschiedlichsten Komponenten, die von einem Insassen über Bedieneinheiten bedient und damit gesteuert werden können. Zu diesem Zweck weisen die Bedieneinheiten Bedienelemente in Form von z. B. Tasten und Drehknöpfen oder Schiebeelementen auf. In den letzten Jahren haben sich als Bedienelemente vermehrt sogenannte Drehsteller durchgesetzt, mit denen sich mehrere Eingabefunktionen und insbesondere auch Menüsteuerungen verwirklichen lassen. Ein solcher Drehsteller wird häufig in Form eines Inkrementalgebers oder Absolutwertgebers verwendet. Hierzu muss ein Drehsteller mit einem Positions- oder Weggeber versehen sein, mit dem sich die jeweils aktuelle Drehposition des Drehstellers ermitteln lässt. Da sich der Drehsteller über mehr als 360° vor- und zurückdrehen lassen sollte, scheidet z. B. ein Potentiometer als Positions- oder Weggeber aus. Es ist bekannt, den Positions- oder Weggeber eines Drehstellers optisch mit Hilfe einer Lichtschranke zu erfassen, wozu eine Kodierscheibe erforderlich ist. Dies ist mit einem gewissen Hardware-Aufwand verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit zu schaffen, welche die Bewegungspositionen ihres Bedienelements auf einfache Art und Weise berührungslos ermitteln kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit vorgeschlagen, die versehen ist mit

– einem manuell verstellbaren Bedienelement, das translatorisch oder rotatorisch bewegbar ist,
– einer Kamera, der ein Bilderfassungsbereich zugeordnet ist,
– wobei das Bedienelement eine der Kamera zugewandte Seite aufweist, auf der mindestens eine optisch erkennbare Positionsmarkierung angebracht ist und
– wobei sich die mindestens eine Positionsmarkierung des Bedienelements über zumindest einen Teilbereich ihres bei Bewegung des Bedienelements zurückgelegten Wegs innerhalb des Bilderfassungsbereiches befindet, und
– einer Auswerteeinheit zur Ermittlung der aktuellen Bewegungsposition des Bedienelements durch Verarbeitung eines von der Kamera aufgenommen, die Positionsmarkierung umfassenden Bildes.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Bedieneinheit ein manuell verstellbares Bedienelement aufweist, das translatorisch oder rotatorisch bewegbar ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Bedienelement um einen Drehsteller, dessen Drehstellung erkannt werden kann, oder um einen Schiebesteller handeln, dessen Verschiebeposition zu ermitteln ist.
Erfindungsgemäß weist die Bedieneinheit ferner eine Kamera (wie z. B. eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera) auf, der ein Bilderfassungsbereich zugeordnet ist, wobei das Bedienelement eine der Kamera zugewandte Seite aufweist, auf der mindestens eine mittels der Kamera optisch erkennbare Positionsmarkierung angebracht ist. Bei dieser Positionsmarkierung kann es sich beispielsweise um ein Symbol, einen Buchstaben oder eine Zahl handeln.
Die mindestens eine Positionsmarkierung des Bedienelements befindet sich über zumindest einen Teilbereich ihres bei Bewegung des Bedienelements zurückgelegten Wegs innerhalb des Bilderfassungsbereiches. Beispielsweise ist es möglich, dass die Positionsmarkierung bei Bewegung des Bedienelements den der Kamera zugeordneten Bilderfassungsbereich durchläuft oder sich stets innerhalb des Bilderfassungsbereiches befindet.
Um die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements zu ermitteln, weist die erfindungsgemäße Bedieneinheit eine Auswerteeinheit auf, die das von der Kamera erfasste Bild verarbeitet und anhand der Bildverarbeitung die Positionsmarkierung und damit die Bewegungsposition des Bedienelements ermittelt.
Vorteilhaft kann das Bedienelement auf seiner der Kamera zugewandten Unterseite mehrere unterschiedliche Positionsmarkierungen aufweisen, die in Bewegungsrichtung des Bedienelements aufeinanderfolgend angeordnet sind. Jeder Positionsmarkierung ist eine bestimmte Bewegungsposition des Bedienelements zugeordnet. Damit kann die Auswerteeinheit bei Erkennung einer Positionsmarkierung durch die Kamera die dieser Positionsmarkierung zugeordnete Bewegungsposition des Bedienelements direkt identifizieren. Die Dichte der Aufeinanderfolge, d. h. der Abstand benachbarter Positionsmarkierungen bestimmt die Auflösung, mit der die Bewegungspositionen des Bedienelements erkannt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der der Kamera zugeordnete Bilderfassungsbereich lediglich einen Teilabschnitt der Abfolge der Positionsmarkierungen des Bedienelements erfasst. Beispielsweise kann der der Kamera zugeordnete Bilderfassungsbereich bei der Bewegung des Bedienelements eine der Positionsmarkierungen erfassen, wobei die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements durch diese von der Kamera aufgenommene Positionsmarkierung festgestellt werden kann. Es ist aber auch möglich, dass mehr als eine Positionsmarkierung gleichzeitig von der Kamera aufgenommen wird. In diesem Fall kann die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements beispielsweise durch Ermittlung der (relativen) Position dieser von der Kamera aufgenommenen Positionsmarkierungen festgestellt werden.
Eine weitere Variante der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Bedienelement auf seiner der Kamera zugewandten Seite genau eine Positionsmarkierung aufweist und dass der Bilderfassungsbereich der Kamera lediglich einen Teilbereich des von der Positionsmarkierung bei Bewegung des Bedienelements zurückgelegten Weges erfasst, wobei die Bewegungsposition des Bedienelements nur dann ermittelbar ist, wenn sich die Positionsmarkierung innerhalb des Bilderfassungsbereiches befindet. Beispielsweise kann diese Variante der Erfindung für die Ermittlung einer End- oder Mittelposition oder einer anderen ausgewählten ”Sonder”-Position des Bedienelements eingesetzt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Bedienelement auf seiner der Kamera zugewandten Seite genau eine Positionsmarkierung aufweist und dass sich die Positionsmarkierung des Bedienelements bei dessen Bewegung stets innerhalb des der Kamera zugeordneten Bilderfassungsbereichs befindet, wobei jeweils die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements anhand der durch die Kamera erfassten und durch die Bildverarbeitung gewonnenen Position der Positionsmarkierung ermittelbar ist. Im Vergleich zu der im vorherigen Absatz erwähnten Variante ist es mit dieser Weiterbildung der Erfindung möglich, mehrere oder sogar jede der Bewegungspositionen des Bedienelements zu ermitteln.
Ferner kann die erfindungsgemäße Bedieneinheit zusätzlich noch eine Lichtquelle zur Beleuchtung des der Kamera zugeordneten Bilderfassungsbereichs aufweisen.
Schließlich ist es ebenfalls bzw. zusätzlich möglich, dass zwischen dem Bedienelement und der Kamera eine Linse zur optischen Vergrößerung des Bilderfassungsbereichs angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele für Drehknopf als Bedienelement und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinheit,
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bedieneinheit und
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3.
Wie anhand von 1 zu erkennen ist, weist die Bedieneinheit 10 ein Gehäuse 12 auf, das einen als Trägerplatte 14 ausgebildeten Boden und eine diesem gegenüberliegend angeordnete Oberseite 16 aufweist, wobei die Oberseite 16 mit einer kreisförmigen Öffnung 18 versehen ist. Ferner ist, wie in 1 gezeigt, ein als Drehsteller ausgebildetes Bedienelement 20 um eine Drehachse 22 drehbar gelagert, wobei das Bedienelement 20 die Öffnung 18 des Gehäuses 12 im Wesentlichen bedeckt und teilweise aus dem Gehäuse 12 herausragt, damit ein Bediener es handhaben kann. Ferner ist, wie in 1 gezeigt, in dem Gehäuse 12 auf der Trägerplatte 14 eine Kamera 24 zur Aufnahme der Bewegungsposition des Bedienelements 20 angeordnet. Um die jeweiligen Bewegungspositionen des Bedienelements 20 identifizieren zu können, weist das Bedienelement 20 auf seiner der Kamera 24 zugewandten Unterseite 28 mehrere unterschiedliche Positionsmarkierungen 30 auf. Bei diesen Positionsmarkierungen kann es sich um ein Symbol, einen Buchstaben oder eine Zahl handeln. Wie man anhand von 2 erkennen kann, weist das Bedienelement 20 bei diesem Ausführungsbeispiel die Positionszahlen 1 bis 16 als Positionsmarkierungen 30 auf. Bei Verdrehung des Bedienelements 20 wird die jeweilige sich innerhalb des Bilderfassungsbereichs 26 befindende Positionszahl von der Kamera 24 aufgenommen.
Anhand von 1 ist weiter zu erkennen, dass eine Lichtquelle 32 zur Beleuchtung des der Kamera 24 zugeordneten Bilderfassungsbereichs 26 auf der Trägerplatte 14 und eine Linse 34 zur optischen Vergrößerung des Bilderfassungsbereichs 26 zwischen dem Bedienelement 28 und der Kamera 24 angeordnet ist. Der Vergrößerungsgrad der Linse 34 wird so gewählt, dass der vergrößerte Bilderfassungsbereich 26 lediglich eine Positionszahl erfassen kann. Ferner weist die Bedieneinheit 10 zur Ermittlung der aktuellen Bewegungsposition des Bedienelements 20 eine Auswerteeinheit 36 auf, die mit der Kamera 24 verbunden ist. Diese Auswerteeinheit 36 kann in Abhängigkeit von der Größe des Gehäuses innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein. In dieser Auswerteeinheit 36 ist die Zuordnung jeder Positionszahl und zu einer Bewegungsposition des Bedienelements 20 abgelegt. Zur Ermittlung der aktuellen Bewegungsposition des Bedienelements 20 verarbeitet die Auswerteeinheit 36 zunächst die von der Kamera 24 aufgenommenen Bilder und wertet diese hinsichtlich der Erkennung der erfassten Positionszahl aus. Nach der Erkennung der Positionszahl identifiziert die Auswerteeinheit 36 die dieser Positionszahl zugeordnete Drehbewegungsposition, womit diese als die aktuelle Drehposition des Bedienelements 20 ermittelt wird.
Ferner ist möglich, dass das Bedienelement 20 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 statt mehrerer Positionszahlen nur eine einzige Positionsmarkierung 30 aufweist. Die Auswerteeinheit 36 erkennt dann entweder ein ”leeres” Bild oder die einzige Positionsmarkierung 30, womit die Bewegungsposition des Bedienelements 20 nur dann ermittelbar ist, wenn die einzige Positionsmarkierung 30 von der Kamera 24 erfasst und von der Auswerteeinheit 36 erkennt wird. Dies ermöglicht es, eine bestimmte Bewegungsposition des Bedienelements 20, wie z. B. Endposition, zu ermitteln. Ferner kann dadurch die Anzahl der Umdrehungen des Bedienelements 20, die dieses bei einer Bedienung vollführt, ebenfalls ermittelt werden.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Bedieneinheit 10'. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Bedieneinheit 10' ebenfalls ein um eine Drehachse 22 drehbares und damit als Drehsteller ausgebildetes Bedienelement 20 auf. Um dieses Bedienelement 20 zu lagern, weist die Bedieneinheit 10 ein Wälzlager 38 mit einem feststehenden Außenring 40 und einer kreisförmigen drehbaren Innenscheibe 42 auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Innenscheibe 42 Bestandteil des Bedienelements 20 ist. Um die Bewegungsposition des Bedienelements 20 bzw. der drehbaren Innenscheibe 42 ermitteln zu können, weist das Bedienelement 20 auf seiner Unterseite eine Positionsmarkierung 46 auf, die in dem Ausführungsbeispiel als nach außen weisende Pfeilspitze ausgebildet ist (siehe 4). Wie man aus den 3 und 4 noch erkennen kann, ist an dem feststehenden Außenring 40 eine Referenzmarkierung 48 angeordnet. Zur Erfassung der Referenzmarkierung 48 und der Positionsmarkierung 46 ist ferner eine Kamera 24 unterhalb des Bedienelements 20 so angeordnet, dass der ihr zugeordnete Bilderfassungsbereich 50 die Referenzmarkierung 48 und die gesamte Unterseite des Bedienelements 20 stets erfasst. Wie in 4 gezeigt, kann die relative Position zwischen der Positionsmarkierung 46 und der Referenzmarkierung 48 durch Verarbeitung und Auswertung der von der Kamera 24 erfassten Bilder ermittelt werden. Anhand dieser relativen Position wird die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements 20 von einer in erstem Ausführungsbeispiel erwähnten Auswerteeinheit 36 ermittelt.
Bezugszeichenliste

10: Bedieneinheit
12: Gehäuse
14: Trägerplatte des Gehäuses
16: Oberseite des Gehäuses
18: Öffnung des Gehäuses
20: als Drehsteller ausgebildetes Bedienelement
22: Drehachse
24: Kamera
26: Bilderfassungsbereich gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
28: der Kamera zugewandte Unterseite des Bedienelements
30: Positionsmarkierung (Zahlen)
32: Lichtquelle
34: Linse
36: Auswerteeinheit
38: Wälzlager
40: Außenring des Wälzlagers
42: Innenscheibe der Wälzlagers
46: Positionsmarkierung (Pfeilspitze)
48: Referenzmarkierung (Pfeilspitze)
50: Bilderfassungsbereich gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel

Claims

Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für ein Infotainment- oder Navigationssystem, Klimasteuergerät, oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface, mit – einem manuell verstellbaren Bedienelement (20), das translatorisch oder rotatorisch bewegbar ist, gekennzeichnet durch – eine Kamera (24), der ein Bilderfassungsbereich (26, 50) zugeordnet ist, – wobei das Bedienelement (20) eine der Kamera (24) zugewandte Seite (28) aufweist, auf der mindestens eine optisch erkennbare Positionsmarkierung (30, 46) angebracht ist und – wobei sich die mindestens eine Positionsmarkierung des Bedienelements (30, 46) über zumindest einen Teilbereich ihres bei Bewegung des Bedienelements (20) zurückgelegten Weges innerhalb des Bilderfassungsbereiches (26, 50) befindet, und – eine Auswerteeinheit (36) zur Ermittlung der aktuellen Bewegungsposition des Bedienelements (20) durch Verarbeitung eines von der Kamera (24) aufgenommen, die Positionsmarkierung (30, 46) umfassenden Bildes.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (20) auf seiner der Kamera (24) zugewandten Seite (28) mehrere in Bewegungsrichtung des Bedienelements (20) aufeinanderfolgende unterschiedliche Positionsmarkierungen (30) aufweist.
Bedieneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kamera (24) zugeordnete Bilderfassungsbereich (26) lediglich einen Teilabschnitt der Abfolge der Positionsmarkierungen des Bedienelements (30) erfasst.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (20) auf seiner der Kamera (24) zugewandten Seite (28) genau eine Positionsmarkierung (30) aufweist und dass der Bilderfassungsbereich (26) der Kamera (24) lediglich einen Teilbereich des von der Positionsmarkierung (30) bei Bewegung des Bedienelements (20) zurückgelegten Weges erfasst, wobei die Bewegungsposition des Bedienelements (20) nur dann ermittelbar ist, wenn sich die Positionsmarkierung (30) innerhalb des Bilderfassungsbereiches (26) befindet.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (20) auf seiner der Kamera (24) zugewandten Seite genau eine Positionsmarkierung (46) aufweist und dass sich die Positionsmarkierung des Bedienelements (46) bei dessen Bewegung stets innerhalb des der Kamera (24) zugeordneten Bilderfassungsbereichs (50) befindet, wobei die aktuelle Bewegungsposition des Bedienelements (20) anhand der durch die Kamera (24) erfassten und durch die Bildverarbeitung gewonnenen Position der Positionsmarkierung (46) innerhalb des von der Kamera (24) aufgenommen Bildes ermittelbar ist.
Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (32) zur Beleuchtung des der Kamera (24) zugeordneten Bilderfassungsbereichs (26, 50).
Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bedienelement (20) und der Kamera (24) eine Linse (34) zur optischen Vergrößerung des Bilderfassungsbereichs (26, 50) angeordnet ist.