Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung einer Eingabeeinheit.The invention relates to the configuration of an input unit.
Steuersignale können mittels eines Joysticks, der auch als Eingabemittel bezeichnet werden kann, motorisierten Antriebseinheiten oder Gerätekomponenten vorgegeben werden.Control signals can be given by means of a joystick, which can also be referred to as input means, motorized drive units or device components.
Werden motorisierte Antriebseinheiten beispielsweise von einem medizinischen Gerät über ein derartiges Eingabemittel initialisiert, so wird, um ein versehentliches Aktivieren der Antriebseinheiten zu vermeiden, das Eingabemittel vor Benutzung entriegelt. Die Entriegelung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass in diesem Betriebszustand mit dem Eingabemittel auch nicht beabsichtigte Steuersignale ausgelöst werden können. So könnten nach einer Entriegelung des Eingabemittels, durch ein Berühren des Eingabemittels oder ein versehentliches Drücken einer Taste auf dem Eingabefeld des Eingabemittels Steuersignale von diesem gebildet werden. Bewegte Geräteteile bringen zusätzlich die Gefahr von Kollisionen mit anderen Objekten mit sich. Um mögliche Kollisionen zu vermeiden sind separat neben dem Eingabemittel an Bedieneinheiten oder den zu steuernden Geräten sogenannte Totmannschalter angeordnet, um einen Bewegungsablauf beim Gerät priorisiert zu beenden.If motorized drive units are initialized, for example, by a medical device via such an input device, the input device is unlocked prior to use in order to prevent inadvertent activation of the drive units. However, the unlocking has the disadvantage that not intended control signals can be triggered in this operating state with the input means. Thus, after an unlocking of the input means, by touching the input means or by accidentally pressing a key on the input field of the input means control signals can be formed by the latter. Moving parts of the device also entail the risk of collisions with other objects. In order to avoid possible collisions so-called dead man's switch are arranged separately next to the input means to control units or the devices to be controlled in order to prioritize a movement sequence in the device.
Aus der EP 2 017 688 A2 ist eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrisch auswertbaren Steuersignalen bekannt. Mittels eines auslenkbaren Steuerknüppels werden Steuersignale generiert und diese Steuersignale nach umfassen von auf dem Steuerknüppel angeordneten Sensorflächen Kontrollsignale ausgelöst, die wiederum ihrerseits die Steuersignale freigeben.From the EP 2 017 688 A2 a device for generating electrically evaluable control signals is known. Control signals are generated by means of a deflectable control stick and these control signals are triggered by control signals which are arranged on sensor surfaces arranged on the control stick, which control signals in turn release the control signals.
Aus der Druckschrift DE 299 16 710 U1 ist eine chirurgische Werkzeugstation bekannt, welche wenigstens zwei mit Hilfsenergie betriebene Werkzeuge, eine Schalteranordnung zum selektiven Ein- und Ausschalten der Werkzeuge, und eine Steuereinheit, die bei Betätigung der Schalteranordnung die Hilfsenergie an ein ausgewähltes Werkzeug leitet, aufweist. Die Schalteranordnung wenigstens einen Wahlschalter zum Auswählen eines Werkzeugs und einen Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten dieses ausgewählten Werkzeugs aufweist.From the publication DE 299 16 710 U1 For example, there is known a surgical tool station having at least two powered tools, a switch assembly for selectively turning on and off the tools, and a controller that directs the auxiliary power to a selected tool upon actuation of the switch assembly. The switch assembly comprises at least one selector switch for selecting a tool and a main switch for turning on and off this selected tool.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Eingabeeinheit zur Gerätesteuerung anzugeben.Object of the present invention is to provide a further input unit for device control.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 8 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1 or 8 features.
Eine Eingabeeinheit zur Abgabe von Steuersignalen für eine Geräteeinheit ist mit einem Eingabemittel versehen. Dieses Eingabemittel weist ein Steuerelement zur Bestimmung von Steuersignalen auf. An diesem Steuerelement ist eine mindestens ein Sendeelement aufweisende Sendeeinheit und eine mindestens ein Empfangselement aufweisende Empfangseinheit integriert. Die Sendeelemente und die Empfangselemente sind derart ausgerichtet, dass die jeweiligen Übertragungsstrecken zwischen korrespondierenden Sende- und Empfangselementen nahe dem Steuerelement verlaufen.An input unit for outputting control signals for a device unit is provided with an input means. This input means has a control for the determination of control signals. At this control element, a transmitting unit having at least one transmitting element and a receiving unit having at least one receiving element is integrated. The transmitting elements and the receiving elements are aligned such that the respective transmission links extend between corresponding transmitting and receiving elements near the control.
Die Eingabeeinheit weist mindestens eine Überprüfungseinheit zur Überprüfung eines mit dem Eingabemittel eingegebenen Steuersignals auf. Eine erste überprüfungseinheit bestätigt das Steuersignal mit einem vorläufigen Freigabesignal wenn eine bestimmungsgemäße Benutzung des Eingabemittels vorliegt.The input unit has at least one checking unit for checking a control signal input with the input means. A first checking unit confirms the control signal with a provisional release signal if a proper use of the input means is present.
Von der ersten Überprüfungseinheit wird ein vorläufiges Freigabesignal einem anliegenden Steuersignal zuordnet wenn die am Steuerelement verlaufenden Übertragungsstrecken zwischen den Sendeelementen und Empfangselementen durch eine das Steuerelement des Eingabemittels umgreifende Hand eines Bedieners unterbrochen werden.The first checking unit assigns a provisional enable signal to an applied control signal if the transmission paths extending between the control elements and the transmitting elements are interrupted by an operator's hand embracing the control element of the input device.
Eine vorläufige Freigabe des oder der Steuersignale erfolgt, wenn mindestens eine der unmittelbar entlang der Oberfläche eines zylinderförmigen Eingabemittels geführten z.B. optischen Übertragungsstrecken bestimmungsgemäß durch den Bediener unterbrochen werden. Die Weiterleitung des Steuersignals an die Geräteeinheit erfolgt erst wenn von nachgeordneten Überprüfungseinheiten keine höherprioren Steuervorgänge bezüglich der anzusteuernden Geräteeinheit vorliegen.Preliminary release of the control signal (s) occurs when at least one of the trays guided directly along the surface of a cylindrical input means, e.g. optical transmission links are intended to be interrupted by the operator. The forwarding of the control signal to the device unit takes place only when there are no higher-priority control operations with respect to the device unit to be controlled by downstream checking units.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine unbeabsichtigte Auslösung von Steuersignalen unterbleibt.The invention has the advantage that an unintentional triggering of control signals is omitted.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass mit der Integration der Totmanntaste in die Eingabeeinheit diese nicht separat vom Bediener betätigt werden muss, da eine Auslösung von dieser, das heißt in diesem Fall durch eine Aufhebung der Unterbrechung der Übertragungsstrecken diese ausgelöst wird und eine weitere Steuerung der Geräteeinheit unterbleibt.The invention has the advantage that with the integration of the deadman button in the input unit, this does not have to be operated separately by the operator, since a release of this, that is in this case by canceling the interruption of the transmission links this is triggered and another Control of the unit is omitted.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass nur bei bestimmungsgemäßer Bedienung der Eingabeeinheit und eines kollisionsfreien Bewegungsablaufs, Steuersignale an eine zu steuernde Geräteeinheit abgegeben werden. The invention has the advantage that control signals are delivered to a device unit to be controlled only when the input unit and a collision-free sequence of movements are operated as intended.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass mit einer mehrkanaligen Steuersignal- und Sensorsignalauswertung eine ungewollte Bewegung der Geräteeinheit unterbleibt.The invention has the advantage that with a multichannel control signal and sensor signal evaluation an unwanted movement of the device unit is omitted.
Nachfolgend wird in Figuren des Ausführungsbeispieles der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.Hereinafter, the subject matter of the invention is explained in more detail in figures of the embodiment.
Es zeigen:
- 1 ein Prinzipschaltbild einer Eingabeeinheit,
- 2 ein Eingabemittel,
- 3 eine Ausgestaltung des Eingabemittels und
- 4 ein Flussdiagramm.
Show it: - 1 a schematic diagram of an input unit,
- 2 an input means,
- 3 an embodiment of the input means and
- 4 a flowchart.
Bei dieser Eingabeeinheit werden Steuersignale erst freigegeben und ausgeführt, wenn eine Überprüfung einer bestimmungsgemäßen Benutzung des Eingabemittels und keine höherprioren geräteinternen Signalisierungen des zu steuernden Gerätes vorliegen.In this input unit, control signals are only released and executed when there is a check for proper use of the input means and no higher-priority device-internal signaling of the device to be controlled.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbildes einer Eingabeeinheit EEH für eine zu steuernde Geräteeinheit GE wiedergegeben. Diese Eingabeeinheit EEH weist unter anderem ein Eingabemittel JS sowie eine Auswerteeinheit AS aufweisende Vorverarbeitungseinheit VE auf. Die Auswerteeinheit AS kann auch als erste Überprüfungseinheit und die Vorverarbeitungseinheit VE kann auch als zweite Überprüfungseinheit bezeichnet werden. Das Eingabemittel JS ist mindestens mit einem Sensor und/oder Sensorfeld SF versehen. Die Vorverarbeitungseinheit VE führt zum Beispiel eine elektrische Anbindung der Sensoren SF, eine Gruppierung mit Überprüfung der Sensordaten, eine Zusammenfassung von Sensorpaaren sowie eine Pegelwandlung der von den Sensoren abgegebenen Daten durch. Mittels der Auswerteeinheit AS wird eine logische Verknüpfung der ausgewählten Sensordaten durchgeführt. Ferner werden in der Auswerteeinheit AS auch Bedieneinstellungen, wie z.B. die Auslenkungsstärke und Richtung des Joysticks sowie gedrückte Auslöse bzw. Funktionstasten AT überprüft. Die Auswerteeinheit AS kann in einer weiteren Ausführungsvariante eine Selbsttestlogik enthalten, die z.B. bei Initialisierung des Joysticks die Schalterzustände und Auslenkungswerte auf Plausibilität prüft. An eine Systemsteuereinheit SSE werden die vorverarbeiteten Sensor- und Steuersignale der Auswerteinheit AS weitergeleitet und eine endgültige Entscheidung über die Ansteuerung der Antriebselemente in den Geräteteilen getroffen. Die Systemsteuerungseinheit SSE ist in dieser Figur der Geräteeinheit GE zugeordnet. Die Systemsteuereinheit SSE verfügt über weitere Daten wie z.B. Betriebsabläufe, Systemzustände des Gerätes GE. Die auch als dritte überprüfungseinheit zu bezeichnende Systemsteuereinheit SSE, bewertet die anliegenden Bediendaten mit Statusinformationen der zu steuernden Geräteeinheiten und gibt diese wenn keine höherprioren Signalisierungen vorliegen an die zu steuernden Geräteelemente weiter. Die Eingabeeinheit EEH ist über eine redundant ausgebildete Übertragungsstrecke UES mit der Geräteeinheit GE verbunden. Diese Übertragungsstrecken UES können jeweils als eine kabelgebundene und/oder kabelfreie bidirektionale Übertragungsstrecke UES ausgebildet sein.In 1 is a schematic representation of a schematic diagram of an input unit EEH for a device unit to be controlled GE played. This input unit EEH has among other things an input means JS and an evaluation unit AS having preprocessing unit VE on. The evaluation unit AS can also act as the first review unit and the preprocessing unit VE can also be referred to as a second verification unit. The input device JS is at least with a sensor and / or sensor field SF Mistake. The preprocessing unit VE leads, for example, an electrical connection of the sensors SF , a grouping with verification of the sensor data, a summary of sensor pairs and a level conversion of the data output from the sensors by. By means of the evaluation unit AS a logical link of the selected sensor data is performed. Furthermore, in the evaluation unit AS also operating settings, such as the deflection strength and direction of the joystick and pressed trigger or function keys AT checked. The evaluation unit AS In a further embodiment variant, it may include a self-test logic which, for example, checks the switch states and deflection values for plausibility upon initialization of the joystick. To a system controller SSE become the preprocessed sensor and control signals of the evaluation unit AS forwarded and made a final decision on the control of the drive elements in the equipment parts. The system control unit SSE is in this figure the device unit GE assigned. The system controller SSE has additional data such as operating procedures, system states of the device GE , The system control unit, which can also be referred to as the third check unit SSE , assesses the applied operating data with status information of the device units to be controlled and forwards them to the device elements to be controlled if no higher-priority signaling is available. The input unit EEH is via a redundant transmission path UES with the device unit GE connected. These transmission links UES can each act as a wired and / or cable-free bidirectional transmission link UES be educated.
In der Auswerteeinheit AS werden zusätzlich zu Plausibilitätsüberprüfungen auch Sicherheitsprüfungen durchgeführt. Eine vorläufige Freigabe eines Steuersignals erfolgt nur, wenn die mit dem Joystick JS eingestellten Steuerbefehle bzw. Steuersignale beispielsweise mit einer Schwellwertbeurteilung als valide bewertet wurden. In der Auswerteeinheit AS werden unter anderem die durch das Eingabemittel JS vorgegebenen Steuersignale zum Beispiel bezüglich ihrer Höhe und Initialisierung einer Plausibilität unterzogen. Der Joystick JS ist mit mindestens einem Sensorfeld SF ausgebildet. Als Sensoren können beispielsweise Infrarot- bzw. passiv Infrarot Sensoren verwendet werden. Sensoren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Haut, Pulserkennung, Ultraschall sowie Sensoren zur Messung von kapazitiven Veränderungen bei Umfassen des Joysticks sowie eine Messung von Body-Impedance Signalen können zur Signalabgabe des Eingabemittels JS zusätzlich von den Sensorflächen abgefragt werden. Das vom Eingabemittel JS abgegebene Steuersignal wird bei einer bestimmungsgemäßen Bedienung des Eingabemittels JS mit einem vorläufigen Freigabesignal bestätigt.In the evaluation unit AS In addition to plausibility checks, safety checks are also carried out. Preliminary release of a control signal is only possible when using the joystick JS set control commands or control signals were evaluated as valid, for example, with a threshold value. In the evaluation unit AS Among other things, those by the input means JS given control signals, for example, in terms of their height and initialization of plausibility. The joystick JS is with at least one sensor field SF educated. As sensors, for example, infrared or passive infrared sensors can be used. Sensors for measuring the electrical conductivity of the skin, pulse detection, ultrasound and sensors for measuring capacitive changes when embracing the joystick and a measurement of body impedance signals can be used to signal output from the input means JS additionally be queried by the sensor surfaces. That of the input device JS output control signal is at a normal operation of the input means JS confirmed with a preliminary release signal.
Das Eingabemittel JS ist über die die Auswerteeinheit AS aufweisende Vorverarbeitungseinheit VE mit der Systemsteuerungseinheit SSE verbunden. Eine Überprüfung der Steuersignale findet auch in der Vorverarbeitungseinheit VE wie auch in der Systemsteuereinheit SSE statt.The input device JS is about the evaluation unit AS having preprocessing unit VE with the system control unit SSE connected. A check of the control signals also takes place in the preprocessing unit VE as well as in the system control unit SSE instead of.
Das Eingabemittel JS weist in dieser schematischen Darstellung ein zylinderförmiges Element auf. Dieses zylinderförmige Element wird von der Hand des Bedieners während der Steuerung der Geräteeinheit GE umgriffen. Mit der Neigung des Joysticks JS wird z.B. die Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit für die zu steuernde Geräteeinheit vorgegeben. Mittels der zu 2 beschriebenen Bedienelemente und/oder Auslösetasten AT kann eine zu steuernde Geräteeinheit selektiert und die eingestellten Werte durch den Joystick an die Systemsteuereinheit SSE bzw. die Geräteeinheit weitergeleitet werden.The input device JS has a cylindrical element in this schematic illustration. This cylindrical element is handled by the hand of the operator during the control of the device unit GE encompassed. With the tilt of the joystick JS For example, the direction of movement and / or movement speed for the device unit to be controlled is specified. By means of the 2 described controls and / or shutter buttons AT A unit of equipment to be controlled can be selected and the set values can be selected by the joystick to the system control unit SSE or the device unit are forwarded.
2 zeigt die Ausgestaltung des Eingabemittels JS. Das zylinderförmige Element des Eingabemittels JS ist schaftartig ausgeprägt. Auf und/oder in der Schaftoberfläche sind zur Ermittlung eindeutiger die das willentliche Bedienen des Eingabemittels ermittelnde Sensoren und/oder Sensorflächen SF angeordnet. Das Eingabemittel JS kann über eine oder mehrere zusätzliche Auswahltasten zur Terminierung bzw. Auslösung einer in die Geräteeinheit GE eingebauten Funktion wie z.B. Strahlungsauslösung oder Umschaltung von Bewegungsfunktionen verfügen. Das zylinderförmige Eingabemittel JS ist an einem ersten Ende durch eine untere Begrenzung UB und an seinem zweiten Ende durch eine obere Begrenzung OB eingefasst. Der zylinderförmige Schaft SA zwischen der unteren und oberen Begrenzung UB, OB ist in seiner Höhe und seinem Durchmesser derart ausgeprägt, dass dieser von einer Hand eines Bedieners umfassbar ist. Oberhalb der oberen Begrenzung OB können je nach Durchmesser des zylindrisch ausgebildeten Schaftes SA eine oder mehrere Bedienelemente bzw. Auslösetasten AT zur Selektion einer Funktionalität einer dem Gerät zugeordneten Geräteeinheit angeordnet sein. Eine Auslösetaste kann beispielsweise zur Auslösung eines Röntgenstrahls vorgesehen sein. Die Bedientasten bzw. die Auslösetasten AT sind, um eine zufällige Auslösung zu vermeiden, jeweils oder gemeinsam mit einem Schutzelement MSW umgeben. Das Schutzelement MSW ist dazu so ausgeprägt, dass ein einzelnes oder die Gesamtheit der Tasten durch stegförmige Elemente umgeben sind. Die Höhe des stegförmigen Elementes ist dabei so ausgebildet, dass dieses jeweils die Höhe der Auslösetasten übersteigt. Die beiden Begrenzungen sind in Ihren Durchmessern etwas größer als der Durchmesser des zylinderförmig ausgebildeten Schaftes SA. In der unteren Begrenzung UB sind in Richtung oberer Begrenzung Sendeelemente SE einer Sendeeinheit SEH angeordnet. Korrespondierend zur Sendeeinheit SEH in der unteren Begrenzung UB sind in der oberen Begrenzung OB eine Empfangseinheit EE integriert. Wie in 3 gezeigt ist die Sendeeinheit SEH mit mindestens einem Sendeelement SEI,..., SEm und die Empfangseinheit EFE mit mindestens einem Empfangselement EE1,..., EEm ausgeprägt. Der Öffnungswinkel des Sendemittels SEn, ist auf mindestens ein Empfangselement EEn fokussiert. Eine Fokussierung kann beispielsweise durch eine Laserdiode, zusätzliche optische Hilfsmittel wie Linsen, Polarisationsfilter oder Frequenzfilter für unterschiedliche Farben erreicht werden. Das Sendeelement SEI,..., SEm kann zyklisch ein- und ausgeschaltet werden. Dabei leuchtet jedes Sendeelement SEn nacheinander immer nur für ein paar Millisekunden und das Licht läuft in einem bestimmten Muster rund um die im Joystick JS angeordneten Sendeelemente SE1, ..., SEm. Mit einer beispielsweise im Schaft angeordneten Ansteuerlogik können die Sende- und Empfangselemente SEn, EEn jeweils nacheinander angesteuert bzw. ausgelesen werden. Die Auswahl der jeweiligen Überprüfungsstrecke IL kann beliebig erfolgen. Die Sendeelemente SEn könnten zur besseren Unterscheidung auch mit unterschiedlich modulierten Lichtwellenlängen arbeiten. Durch ein Umschließen des Schaftes mit einer Hand des Bedieners kann auch eine Unterbrechung von gegenüberliegenden Übertragungsstrecken erwirkt werden. 2 shows the embodiment of the input means JS , The cylindrical element of the input means JS is pronounced like a shaft. On and / or in the shaft surface, the sensors and / or sensor surfaces that determine the intentional operation of the input device are more clearly determined to determine SF arranged. The input device JS can be used via one or more additional selection keys for termination or triggering a device in the unit GE built-in function such as radiation triggering or switching of motion functions have. The cylindrical input device JS is at a first end by a lower limit UB and at its second end by an upper limit IF edged. The cylindrical shaft SA between the lower and upper limits UB . IF is so pronounced in its height and its diameter that it can be covered by a hand of an operator. Above the upper limit IF can vary depending on the diameter of the cylindrically shaped shaft SA one or more controls or shutter buttons AT be arranged for selecting a functionality of a unit associated with the device. A trigger button may be provided, for example, to trigger an X-ray beam. The control buttons or the release buttons AT are to avoid accidental tripping, each or together with a protective element MSW surround. The protective element MSW is so pronounced that a single or all of the keys are surrounded by web-shaped elements. The height of the web-shaped element is designed so that this exceeds the height of the release buttons. The two limitations are in their diameters slightly larger than the diameter of the cylindrically shaped shaft SA , In the lower limit UB are in the direction of upper limit transmitting elements SE a transmitting unit SEH arranged. Corresponding to the transmitting unit SEH in the lower limit UB are in the upper limit IF a receiving unit EE integrated. As in 3 the transmitting unit is shown SEH with at least one transmitting element BE , ..., SEm and the receiving unit EFE with at least one receiving element EE1 , ..., EEm pronounced. The opening angle of the transmission means SEn, is focused on at least one receiving element EEn. Focusing can be achieved for example by a laser diode, additional optical aids such as lenses, polarizing filters or frequency filters for different colors. The transmitting element BE , ..., SEm can be cyclically switched on and off. Each transmitting element SEn shines in succession only for a few milliseconds and the light runs around in a certain pattern around the joystick JS arranged transmission elements SE1 , ..., SEm , With a control logic, for example, arranged in the shaft, the transmitting and receiving elements SEn . Een be controlled or read in each case one after the other. The selection of the respective review route IL can be done arbitrarily. The transmission elements SEn could also work with different modulated wavelengths of light for better distinction. By enclosing the shaft with one hand of the operator, an interruption of opposite transmission links can be obtained.
Mindestens ein Sendeelement SE1, ..., SEm der Sendeeinheit SEH wird jeweils mindestens einem Empfangselement EE1, ..., EEm zugeordnet. In dieser gezeigten Ausführungsvariante, ist die Empfangseinheit EFE und die Sendeeinheit SEH über mindestens eine Infrarotverbindung verbunden. Die optische Verbindung/Übertragungsstrecke IL zwischen den beiden Einheiten wird beispielsweise unmittelbar über dem Schaft SA geführt. Die Übertragungsstrecke IL kann auch als Lichtschranke bezeichnet werden. Die Funktion einer Totmanntaste kann durch die beschriebene Auswertung der Lichtschranken am Schaft/Steuerelement SA des Joysticks JS berücksichtigt werden.At least one transmitting element SE1 , ..., SEm the transmitting unit SEH in each case at least one receiving element EE1 , ..., EEm assigned. In this embodiment shown, the receiving unit EFE and the transmitting unit SEH connected via at least one infrared connection. The optical connection / transmission path IL between the two units, for example, directly above the shaft SA guided. The transmission link IL can also be referred to as a light barrier. The function of a deadman button can by the described evaluation of the photoelectric sensors on the shaft / control SA of the joystick JS be taken into account.
Das Eingabemittel JS ist über ein Koppelelement KE mit der Vorverbindungseinheit VE verbunden. Mit diesem Koppelelement KE ist eine mehrachsige Lagerung des Eingabemittels JS möglich. So kann beispielsweise eine Gerätebewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit einer Gerätekomponente je nach Auslenkung des Eingabemittels JS bestimmt werden. Die Auslenkungen des Eingabemittels JS werden mittels Sensoren z.B. Neigungsdetektierung in dem Eingabemittel JS und/oder der Koppeleinheit KE ausgewertet.The input device JS is via a coupling element KE with the pre-connection unit VE connected. With this coupling element KE is a multi-axis storage of the input device JS possible. For example, a device movement direction and / or a movement speed of a device component depending on the deflection of the input means JS be determined. The deflections of the input means JS be by means of sensors such as tilt detection in the input means JS and / or the coupling unit KE evaluated.
Wie oben beschrieben und in den Figuren gezeigt, wird ein Steuersignal erst bei einem Anliegen eines vorläufigen Freigabesignals generiert. Dieses vorläufige Freigabesignal wird bei einem Vorliegen einer definierten Unterbrechung der Infrarotverbindungswege durch die Auswerteeinheit AS erzeugt. Das Steuersignal wird dann je nach Ausführungsvariante, direkt über die Verbindungslogik in der Vorverarbeitungseinheit VE an die Systemsteuerungseinheit SSE der Geräteeinheit GE weitergeleitet. Bei einer Ausführungsvariante mit Auswahltasten wird das Steuersignal nach Überprüfung in der Systemsteuereinheit SSE an das ausgewählte Geräteteil der Geräteeinheit GE weitergeleitet. Das vorläufige Freigabesignal kann durch weitere sensorgestützte Abfragen bestätigt werden.As described above and shown in the figures, a control signal is generated only when a provisional enable signal is applied. This provisional enable signal is in the presence of a defined interruption of the infrared communication paths by the evaluation unit AS generated. Depending on the variant embodiment, the control signal is then sent directly via the connection logic in the preprocessing unit VE to the system control unit SSE the device unit GE forwarded. In a variant with selection keys, the control signal is after checking in the system control unit SSE to the selected device part of the device unit GE forwarded. The preliminary enable signal can be confirmed by further sensor-based queries.
Mit einer in/am Schaft SA des Eingabemittels JS integrierte mehrteilige Sensorfläche, bestehend z.B.: aus zwei diagonal gegenüberliegenden Sensorflächen kann ein Umgreifen einer Hand vom Bediener erzwungen werden und von der Eingabeeinheit EEH eindeutig erkannt werden und das Steuersignal nach einer Überprüfung in der Systemsteuereinheit zur Steuerung eines Gerätteils weitergeleitet werden.With a in / on the shaft SA of the input means JS integrated multi-part sensor surface, consisting eg of: two diagonally opposite sensor surfaces can be forced around a hand by the operator and by the input unit EEH be clearly recognized and the control signal forwarded after a check in the system control unit for controlling a device part.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Vorverarbeitungseinheit VE derart ausgestaltet, dass das mit dem Joystick JS initiierte Steuersignal nur freigegeben wird, wenn mehrere Sende-Empfangsstrecken gleichzeitig durch eine einen Schaft umfassende Hand unterbrochen sind. In a further embodiment, the preprocessing unit VE designed in such a way that with the joystick JS initiated control signal is enabled only when multiple transmit-receive links are simultaneously interrupted by a hand comprising a shaft.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal erst freigegeben, wenn weitere eindeutige eine sachgemäße Bedienung des Eingabemittels JS bildende Signalisierung durch weitere Sensoren vorliegen. Als weitere Merkmale können eine von der Hand des Bedieners messbare kapazitive oder induktive Messwerte ermittelt und/oder eine Puls- sowie Wärmemessung oder eine vom Bediener abzugebende Identifizierung abgefragt werden.In a further embodiment, the control signal is released only if further clear appropriate operation of the input means JS forming signaling by other sensors are present. As further features, a capacitive or inductive measured values that can be measured by the hand of the operator can be determined and / or a pulse and heat measurement or an identification to be output by the operator can be interrogated.
In einer weiteren Ausgestaltung können Teile des Schaftes SA und des mechanische Schutzwalles MSW mit mehrfarbig abstrahlenden Leuchtelementen LE wie z.B. LEDs ausgestattet werden, um dem Bediener die jeweilige Überprüfung des Steuersignals optisch anzuzeigen. So z.B. zeigen die LED Leuchtelemente LE eine Sperrung eines vorliegenden Steuersignals durch eine rot blinkende Signalisierung der Leuchtelemente LE an wenn der Schaft SA des Eingabemittels JS nicht bestimmungsgemäß mit einer den Schaft umgreifenden Hand umfasst ist und eine vorgegebene Anzahl von Übertragungsstrecken nicht unterbrochen werden. Liegt eine definierte Unterbrechung der Infrarotsignale wie beispielsweise eine Unterbrechung von diagonal am Schaft SA angeordneten Sendestrecken IL vor, so senden die den jeweiligen Betriebszustand anzeigenden Leuchtelemente LE ein blinkendes grün leuchtendes Signal aus und der Bediener kann das Steuersignal etwa durch Betätigen einer der Auslösetasten AT an die Geräteeinheit senden. Das Vorliegen eines kontinuierlich grünen Signals erfolgt nach einer systeminternen Überprüfung durch die Systemsteuerungseinheit SSE. Überprüft wird in der Systemsteuerungseinheit SSE ob eine höherpriore Signalisierung von Seiten der Geräteeinheit GE abzuarbeiten ist. Die Systemsteuerungseinheit SSE ist so konzipiert, dass eine Freigabe kontinuierlich überprüft wird. Die Freigabe wird wieder zurückgenommen wenn eine höherpriore Signalisierung ansteht.In a further embodiment, parts of the shaft SA and the mechanical barrier MSW with multicolored radiating light elements LE such as LEDs are equipped to visually indicate to the operator the respective verification of the control signal. For example, the LED light elements show LE a blocking of a present control signal by a red flashing signaling of the lighting elements LE when the shaft SA of the input means JS not intended with a hand encompassing the shaft is included and a predetermined number of transmission links are not interrupted. Is there a defined interruption of the infrared signals such as an interruption of diagonal on the shaft SA arranged transmission lines IL before, then send the indicating the respective operating state lighting elements LE A flashing green signal will illuminate and the operator will be able to control the signal by pressing one of the shutter buttons AT send to the unit. The presence of a continuous green signal occurs after an internal system check by the system control unit SSE , It is checked in the system control unit SSE whether a higher-priority signaling on the part of the device unit GE to work off. The system control unit SSE is designed so that a release is continuously checked. The release is canceled again if a higher-priority signaling is pending.
Wie in 3 dargestellt, sind die Sendeelemente SE1, SEn der Sendeeinheit SEH mit Infrarotdioden ausgebildet. Die Infrarotdioden sind beispielsweise ringförmig in der unteren Begrenzung UB um den Schaft SA angeordnet. Beispielsweise können die Infrarotdioden der Sendeeinheit SEH im Abstand von 45 Grad um den zylinderförmigen Schaft SA angeordnet sein. Die Infrarotdioden sind bei dieser Ausführungsvariante mit einem eingeschränkten Abstrahlungswinkel ausgebildet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass hier Streustrahlungen durch die Sendeeinheiten SEn vermieden werden. Anstatt einer Ausstattung mit Infrarotdioden könnten beispielsweise Laserdioden mit einer reduzierten Abstrahlungsleistung als Sendeelemente SE1,...,SEn verwendet werden.As in 3 are shown, the transmitting elements SE1 . SEn the transmitting unit SEH formed with infrared diodes. The infrared diodes are, for example, annular in the lower limit UB around the shaft SA arranged. For example, the infrared diodes of the transmitting unit SEH at intervals of 45 degrees around the cylindrical shaft SA be arranged. The infrared diodes are formed in this embodiment with a limited radiation angle. This has the advantage that here stray radiation through the transmitting units SEn be avoided. Instead of an equipment with infrared diodes, for example, laser diodes with a reduced radiation power as transmitting elements SE1 , ..., SEn be used.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Empfangselemente EEn bzw. die Empfangseinheit EFE als Ganzes im oberen Teil OB des Schaftes SA angeordnet und jeweils zu den Sendeelementen ausgerichtet. Zur Sicherung der übertragenen Signale kann die Empfangseinheit EFE mit einem Streulichtschutzring umgeben werden, um damit die Gefahr von Fremdlichtstörungen zu verringern.
Ein mittels Bewegung des Joysticks JS initiiertes Steuersignal wird erst von nachgeordneten Überprüfungseinheiten, wie oben aufgeführt, freigegeben, wenn eine Hand des Bedieners das Eingabemittel JS umgreift und wenigstens ein von einer Sendeeinheit SEn ausgehende Übertragung IL unterbrochen wird.In a further embodiment, the receiving elements EE n or the receiving unit EFE as a whole in the upper part IF of the shaft SA arranged and aligned respectively to the transmitting elements. To secure the transmitted signals, the receiving unit EFE be surrounded with a stray light ring to reduce the risk of extraneous light interference.
One by means of movement of the joystick JS initiated control signal is released only by downstream review units, as listed above, when a hand of the operator, the input means JS surrounds and at least one of a transmitting unit SEn outgoing transmission IL is interrupted.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das durch die Sendeeinheit SEn abgegebene Signal durch Infrarotsignale mit einer definierten Frequenz moduliert werden, um unbeabsichtigte Interferenzen mit anderen Infrarotquellen wie z.B. optischen Trackingsystemen herausfiltern zu können und somit Störungen zu vermeiden.In a further embodiment, the through the Sen deeinheit SE n emitted signal can be modulated by infrared signals with a defined frequency in order to filter out unintentional interference with other infrared sources such as optical tracking systems and thus avoid interference.
In 4 ist ein Flussdiagramm wiedergegeben. Dieses Flussdiagramm lässt sich ein erstes bis fünftes Modul untergliedern.In 4 a flowchart is shown. This flowchart can be subdivided a first to fifth module.
In dem ersten Modul M1 werden Handlungen des Anwenders am Eingabemittel JS sowie generierte Sensorsignale aufgenommen. In dem zweiten Modul werden die Steuer- sowie Sensorsignale sowohl in der Vorverarbeitungseinheit VE als auch in der Auswerteeinheit AS einer Analyse unterzogen. Beim Vorliegen einer auszuführenden Steuerung der Geräteeinheit GE wird eine für den Bediener sichtbare Signalisierung mittels dafür vorgesehener Leuchtelemente LE ausgelöst. Am Ausgang des zweiten Moduls M2 wird das Nutzsignal bzw. das Steuersignal vom Eingabemittel JS sowie ein vorläufiges Freigabesignal für dieses Nutzsignal bzw. Steuersignal an die Systemsteuerungseinheit SSE weitergeleitet. Dieser Übermittlungsvorgang ist im dritten Modul M3 zusammengefasst. Im vierten Modul M4 überprüft die Systemsteuerungseinheit SSE ob etwa von Seiten der Geräteeinheit höherpriore Steuersignale zur Verarbeitung anstehen oder unmittelbar vorgesehen sind. Solche höherprioren Steuersignale könnten z.B. zwischenzeitlich anliegende Notstoppsignalisierungen, Störungsmeldungen von Seiten des Antriebs oder bereits eingetretene Endstellungen für Bewegungsabläufe sein. Im fünften Modul M5 sind mögliche Visualisierungsmöglichkeiten für den Bediener wiedergegeben der Bedienwunsch umgesetzt, d.h. z.B. die gewünschte Bewegung wird tatsächlich von der Geräteeinheit GE ausgeführt. Ein vorläufiges Freigabesignal wird freigegeben und entsprechend über die Leuchtelemente LE dem Bediener signalisiert. Eine grün blinkende Signalisierung, die dem Bediener eine Vergabe eines vorläufigen Freigabesignals anzeigt, wird in eine permanent anliegende grüne optische Signalisierung umgewandelt. Der Bediener kann dann beispielsweise durch ein nochmaliges betätigen der Auslösetaste AT die beabsichtigte Steuerung bei der Geräteeinheit durchführen. Eine automatische Weiterleitung des Steuersignals ist ebenso denkbar. Das Modul M4 und das Modul M5 werden zyklisch durchlaufen, solange ein gültiges Signal aus Modul M3 anliegt.In the first module M1 become actions of the user at the input means JS and generated sensor signals recorded. In the second module, the control and sensor signals are both in the preprocessing unit VE as well as in the evaluation unit AS subjected to an analysis. In the presence of a control of the unit to be executed GE becomes a visible to the operator signaling by means provided for lighting elements LE triggered. At the exit of the second module M2 is the useful signal or the control signal from the input means JS and a preliminary enable signal for this useful signal or control signal to the system control unit SSE forwarded. This submission process is in the third module M3 summarized. In the fourth module M4 checks the system control unit SSE Whether about the device unit hochpriore control signals are waiting for processing or provided directly. Such higher priority control signals could be, for example, in the meantime applied emergency stop signaling, fault messages from the drive or already occurred end positions for movement sequences. In the fifth module M5 possible visualization options are reproduced for the operator, the operating request is implemented, ie, for example, the desired movement is actually performed by the device unit GE executed. A preliminary Release signal is released and correspondingly via the lighting elements LE signaled to the operator. A flashing green signal indicating the operator issuing a preliminary enable signal is converted to a permanently applied green optical signaling. The operator can then, for example, by pressing the shutter button again AT perform the intended control on the unit. An automatic forwarding of the control signal is also conceivable. The module M4 and the module M5 will cycle through as long as a valid signal from module M3 is applied.
Nachfolgend werden jeweils die Funktionalität der in dem ersten bis fünften Modul M1,..., M5 integrierten Submodule sowie deren Zusammenwirken beschrieben.The functionality of each of the first to fifth modules will be described below M1 , ..., M5 integrated submodules and their interaction described.
M1.1: Der Bediener oder Anwender ergreift mit der Hand das Eingabemittel JS, lenkt dieses aus, um Steuersignale einzustellen, und/oder drückt evtl. ein am Schaft SA integriertes Bedienelement und/oder eine Auslösetaste AT.
M1.2: Die im und/oder am Schaft integrierten Sensoren liefern eine Mehrzahl von Sensordaten, die jeweils die Handhabung des Eingabemittels wiedergeben. M1.1 : The operator or user grasps the input device by hand JS , deflects this to set control signals, and / or possibly presses on the shaft SA integrated control and / or a shutter button AT ,
M1.2 The sensors integrated in and / or on the shaft provide a plurality of sensor data, each representing the handling of the input device.
M1.3, M1.4: Der Bediener oder Anwender lässt das Eingabemittel los und die Sensordaten werden zurückgesetzt. M1.3 . M1.4 : The operator or user releases the input means and the sensor data is reset.
M2.1: Die Auswerteeinheit bzw. erste Überprüfungseinheit AS führt eine Bewertung und Verknüpfung der Sensorsignale durch. Bei einer bestimmungsgemäßen Bedienung des Eingabemittels JS wird das anliegende Steuersignal durch ein vorläufiges Freigabesignal bestätigt.
M2.2: Die Vorverarbeitungseinheit bzw. zweite Überprüfungseinheit VE erkennt die Auslenkung bzw. die Art der Interaktion am Eingabemittel und bildet ein Steuersignal. M2.1 : The evaluation unit or first verification unit AS performs an evaluation and linking of the sensor signals. In the case of proper operation of the input device JS the applied control signal is confirmed by a preliminary enable signal.
M2.2 The preprocessing unit or second checking unit VE detects the deflection or the type of interaction at the input means and forms a control signal.
M2.3, M2.4, M2.5: Bei Vorliegen eines vorläufigen Freigabesignals wird dies dem Bediener durch ein beispielsweise am Eingabemittel angeordnetes Leuchtelement LE beispielsweise durch eine blinkende optische Signalisierung mitgeteilt. Submodul M2.3. Ein Vorliegen eines vorläufigen Freigabesignals, symbolisiert durch Submodul M2.4, wird mittels der Leuchtmittel mit einer grün blinkenden Signalisierung angezeigt. Fehlt ein vorläufiges Freigabesignal so wird dies durch rot blinkende Leuchtelement LE angezeigt, Submodul M2.5. M2.3 . M2.4 . M2.5 When a provisional release signal is present, this is done to the operator by means of a luminous element arranged, for example, on the input means LE for example, communicated by a flashing optical signaling. submodule M2.3 , A presence of a preliminary enable signal, symbolized by submodule M2.4 , is indicated by means of the bulbs with a green flashing signaling. If a provisional release signal is missing, this is indicated by the flashing red light element LE displayed, submodule M2.5 ,
M3.1: Das Steuersignal sowie das vorläufige Freigabesignal werden mehrkanalig einmalig oder zyklisch an die Systemsteuereinheit SSE übermittelt wenn vorläufiges Freigabesignal vorliegt. M3.1 The control signal and the preliminary enable signal are multichannel once or cyclically to the system control unit SSE transmitted when preliminary release signal is present.
M4.1: In der Systemsteuereinheit SSE wird allgemein und im speziellen abgeprüft ob in der Geräteeinheit GE Systeminformationen vorliegen oder evtl. der Notstoppschalter gedrückt wurde oder sonst höherpriore Steuersignale zur Abarbeitung vorliegen. M4.1 : In the system controller SSE is checked in general and in particular whether in the device unit GE System information is present or possibly the emergency stop button was pressed or otherwise higher-priority control signals for processing exist.
M4.2, M4.3, M4.4: Nach einer nochmaligen Überprüfung ob das vorläufige Freigabesignal, Submodul M4.2, das Steuersignal, Submodul M4.3, sowie zu berücksichtigende Systemzustände des Gerätes, Submodul M4.4, noch vorliegen erfolgt in den Submodulen M5.1, M5.2, M5.3 ein endgültiges Freigabesignal, Submodul M5.1, eine optische Signalisierung, Submodul M5.2, sowie die Ausführung der Steuersignale, Submodul M5.3. Die blinkende grüne Signalisierung wird beendet und eine permanente grüne Signalisierung zeigt dem Bediener an, dass die eingestellten Steuersignale umgesetzt bzw. ausgeführt werden. Die Statusinformation zur Ansteuerung der Leuchtmittel LE wird über einen Rückkanal an die Eingabeeinheit EEH übermittelt.
M5.4, M5.5, M5.6: Bei Vorliegen eines Hindernisses wird das vorläufige Freigabesignal blockiert. Submodul M5.4. Eine evtl. blickende optische Signalisierung durch das Leuchtmittel LE wird geändert. Dem Bediener wird dies durch eine permanente rote Signalisierung angezeigt, Submodul M5.5, und die Steuersignale oder Bedienwünsche verworfen, Submodul M5.6. M4.2 . M4.3 . M4.4 : After a second check whether the preliminary enable signal, submodule M4.2 , the control signal, submodule M4.3 , as well as system states of the device to be considered, submodule M4.4 , still present takes place in the submodules M5.1 . M5.2 . M5.3 a final enable signal, submodule M5.1 , an optical signaling, submodule M5.2 , as well as the execution of the control signals, submodule M5.3 , The flashing green signaling is terminated and a permanent green signaling indicates to the operator that the set control signals are being implemented. The status information for controlling the bulbs LE is sent via a return channel to the input unit EEH transmitted.
M5.4 . M5.5 . M5.6 : If there is an obstacle, the preliminary enable signal is blocked. submodule M5.4 , A possibly looking optical signaling through the light source LE will be changed. This is indicated to the operator by a permanent red signaling, submodule M5.5 , and the control signals or operator requests discarded, submodule M5.6 ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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EEHEEH
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Eingabeeinheitinput unit
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JSJS
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Eingabemittel, JoystickInput device, joystick
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SASA
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Schaft/SteuerelementStem / Control
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SFSF
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Sensorfeldsensor field
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LELE
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Leuchtelementlight element
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ATAT
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Bedienelement, AuslösetasteControl element, shutter button
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MSWMSW
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mechanischer Schutzwallmechanical barrier
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UBUB
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Untere BegrenzungLower limit
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OBIF
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Obere BegrenzungUpper limit
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ILIL
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Übertragungsstrecke am Steuerelement/ InfrarotlichtTransmission line at the control / infrared light
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GEGE
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Geräteeinheitunit
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ASAS
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Auswerteeinheit, erste ÜberprüfungseinheitEvaluation unit, first verification unit
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VEVE
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Vorverarbeitungseinheit, zweite ÜberprüfungseinheitPre-processing unit, second verification unit
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SSESSE
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Systemsteuerungseinheit, dritte ÜberprüfungseinheitSystem control unit, third verification unit
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SEHSEH
-
Sendeeinheittransmission unit
-
EFEEFE
-
Empfangseinheitreceiver unit
-
SEI,..., SEmSEI, ..., SEm
-
Sendeelementetransmitting elements
-
EE1,..., EEmEE1, ..., EEm
-
Empfangselementereceiving elements
-
KEKE
-
Koppelelementcoupling element
-
M1,..., M5M1, ..., M5
-
erstes bis fünftes Modulfirst to fifth module
-
M1.1,..., M5.6M1.1, ..., M5.6
-
Submodulesubmodules
-
UESUES
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Verbindungsstreckelink
