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Die Erfindung betrifft ein System zur Druckmaschinenbedienung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein System zur Bedienung einer Druckmaschinen, insbesondere einer Bogendruckmaschine, verfügt standardmäßig über einen Druckmaschinenleitstand. Dort werden für den Betrieb der Druckmaschine relevante Daten eingegeben und auch visualisiert. Es ist mit mehreren steuerungsseitigen Baugruppen, die in der Druckmaschine verteilt angeordnet sind, verbunden. Bislang können Daten nur im Bereich des Druckmaschinenleitstands angezeigt werden, weshalb an der Druckmaschine arbeitenden Personen, insbesondere Drucker oder Servicepersonal, zur Überprüfung und Korrektur von Daten stets in den Bereich des Druckmaschinenleitstands gehen müssen,
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Aus der
DE 20 2007 006 079 U1 ist ein Druckmaschinensteuerungssystem bekannt, das mit einem Druckmaschinenleitstand einer Druckmaschine verbunden ist. Die Druckmaschine weist wiederum mehrere in der Druckmaschine verteilt angeordnete, steuerungsseitige Baugruppen auf, die verschiedenen Aggregaten der Druckmaschine zugeordnet sind. Zur Steuerung ist mindestens eine brillenartige Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die von einer an einer jeweiligen Druckmaschine arbeitenden Person als Brille tragbar ist, und die der an der Druckmaschine arbeitenden Person Daten anzeigt.
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Aus der
DE 10 2008 002 053 A1 ist ein weiteres Druckmaschinensteuerungssystem in einer Druckmaschine bekannt. Die Druckmaschine ist mit einem Druckmaschinenleitstand versehen und weist mehrere in der Druckmaschine verteilt angeordneten, steuerungsseitigen Baugruppen zu Aggregaten der Druckmaschine auf. Das Druckmaschinensteuerungssystem umfasst mindestens ein tragbares Zeigegerät, mittels dessen ein Monitor der Druckmaschine ansteuerbar und ein dort abgebildetes Zeigeelement ansteuerbar ist.
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Aus der Internetdatenbank Wikipedia ist am Anmeldetag bekannt, dass der Begriff Gestenerkennung als automatische Erkennung von durch Menschen ausgeführten Gesten mittels eines Computers bezeichnet wird. Ein Teilgebiet der Informatik beschäftigt sich mit den Algorithmen und mathematischen Methoden zur Erkennung von Gesten und der Nutzung von Gesten zur Mensch-Computer-Interaktion. Jede Körperhaltung und Körperbewegung kann dabei prinzipiell eine Geste darstellen. Die größte Bedeutung hat jedoch die Erkennung von Hand- und Kopfgesten. Eine Variante der Gestenerkennung ist die Erkennung sogenannter Mausgesten.
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Als Geste kann mit Bezug auf die Mensch-Computer-Interaktion eine Bewegung verstanden werden. Weiterhin kann als Geste auch eine statische Handhaltung verstanden werden. Es kann zwischen Systemen unterschieden werden, bei denen sich die zur Erkennung notwendige Sensorik direkt am Körper des Benutzers befindet, und solchen, bei denen der Benutzer durch externe Sensorik beobachtet wird. Die meisten auf am Körper getragener oder mit der Hand geführter Sensorik basierenden Systeme nutzen in Datenhandschuhe integrierte Beschleunigungsoder Positionssensoren. Der Nachteil von auf Datenhandschuhen basierenden Systemen ist, dass der Benutzer den Handschuh anziehen muss, um das System zu nutzen. Mit der Hand geführte Systeme wie Controller von Spielcomputern können ebenfalls zur Gesteneingabe genutzt werden, da sie über Beschleunigungssensoren verfügen, um die Bewegung des jeweiligen Gerätes festzustellen.
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So wird in der
DE 10 2007 020 511 A1 , in der eine Bedieneinrichtung für Druckmaschinen beschrieben ist, eine Kameraeinrichtung genannt, mittels derer Gesten erfasst und zur Festlegung von Messpunkten auf einem Druckbogen verwendet werden sollen. Dazu ist der Druckbogen auf einem Abmusterungstisch abgelegt und das Bedienpersonal befindet sich in einem Bereich, wo es diesen Druckbogen abdeckt. So soll auch die Verwendung von Gesten durch Aufnahme von Fingern oder Fingerbewegungen mittels der Kameraeinrichtung zur Positionierung eines Mauszeigers auf einem Bedienbildschirm möglich sein. Diese Lösung weist wesentliche Nachteile auf. Zum einen ist die Bedienhandlung fest an den Ort der Auflage eines Druckbogens auf dem Abmusterungstisch oder dem Leitstand gebunden, da diese Zuordnung Grundlage für die beschriebene Lösung ist. Daraus ergibt sich, dass die Gestik ergonomisch eingeschränkt entwickelbar ist, da ständig auf die Zuordnung in der Ebene oberhalb eines Druckbogens auf der Auflagefläche des Bedienpultes zu achten ist. Weiterhin wird durch Gestenerfassung mittels einer Kamera die Bedienaktion in zweidimensionaler Anordnung erfasst und ausgewertet. Es ist daher zwingend erforderlich, dass die Bedienung in eindeutigen zweidimensional identifizierbaren Gesten erfolgt. Dies wiederum ist ebenfalls ergonomisch nachteilig.
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Weiterhin ist als Eingabemöglichkeit für einen Leitstand die Anwendung über einen oder mehrere Touchscreens bekannt. Touchscreens weisen den Nachteil auf, dass die Anzeige von Hilfe- oder Erläuterungstexten durch bloßes Markieren mit einem Mauszeiger nicht möglich ist. Auch ist das so genannte Hovering, also die kontextsensitive Markierung von aktiven Softbuttons zu Signalisierung einer Bereitschaftsanzeige in der Bildschirmdarstellung eines Touchscreen-Monitors nicht ohne weiteres möglich.
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Darüber hinaus werden seit einiger Zeit große Monitore (Großbildmonitore) zur Darstellung von Informationen an Leitständen von Druckmaschinen verwendet. Das Umschalten der am Großbildmonitor zur Anzeige kommenden Informationen erfolgt üblicherweise durch eine dem Großbildmonitor zugeordnete Maus oder entsprechende Eingabegeräte wie ein Touchpad). Eine andere naheliegende Möglichkeit ist die Umschaltung durch eine entsprechende Bedienoberfläche auf einem der beiden Touchscreens. Die Ausführung des Großmonitors als Touch ist nicht sinnvoll, da der Monitor außerhalb der Reichweite des Anwenders ist.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges System zur Druckmaschinenbedienung zu schaffen.
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Dieses Problem wird mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist ein System zur Druckmaschinenbedienung einer Druckmaschine mit einem Druckmaschinenleitstand und mehreren in der Druckmaschine verteilt angeordneten, steuerungsseitigen Baugruppen der Druckmaschine vorgesehen, wobei durch mindestens eine auf Gesten berührungslos reagierende dreidimensional erfassende Erfassungseinrichtung an dem Druckmaschinenleitstand vorgesehen und von einem Bediener aktivierbar ist. So können Daten oder Steuersignale für die Bedienung der Druckmaschine über die Druckmaschinensteuerung oder den Druckmaschinenleitstand generiert und an einen Großbildmonitor des Druckmaschinenleitstandes übermittelt werden. Die Aufnahmeeinrichtung ist vorzugsweise als 3D-Sensor zur Erkennung von Hand- und Fingergesten ausgebildet. Die Erfassungseinrichtung dient im Einflussbereich des Bedienpersonals zum Druckmaschinenleitstand dazu, um auf einem Großbildmonitor Bewegungen einer Bedienungshandlung zu erfassen und als Steuerdaten zu übertragen. Die Erfassungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Aktivierung/Deaktivierung und/oder Identifizierung des Bedienpersonals aufweisen. Die Erfassungseinrichtung ist zur Übermittlung der aus der Gestik ermittelten und generierten Steuerdaten mittels einer Schnittstelle mit der Druckmaschine und/oder der Druckmaschinensteuerung und/oder dem Druckmaschinenleitstand verbunden. Die Erfassungseinrichtung kann tragbar sein, um die Bedienaktionen auszuführen. Die Erfassungseinrichtung kann von einem Servicemonteur ansteuerbar, um Wartungsarbeiten auszuführen. Der Erfassungseinrichtung kann eine Sicherheitssteuerung zugeordnet sein, um nicht beabsichtigte Erzeugung von Steuersignalen an den Druckmaschinenleitstand zu verhindern.
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Erfindungsgemäß umfasst das System zur Druckmaschinenbedienung also mindestens eine dreidimensional erfassende Erfassungseinrichtung als 3D-Sensor. Diese erfasst gestische Bewegungen in Bezug auf einen Bildinhalt an einem Monitor, der manuell nicht erreichbar in dem Druckmaschinenleitstand angeordnet ist. Hierbei wird mittels einer Startgestik eine Steuerungsaktion ausgeführt, von der aus Folgeaktionen eingeleitet werden können. Der Druckmaschinenleitstand ist mittels der Erfassungseinrichtung derart ansteuerbar, dass auf dem Großbildmonitor abgebildete Inhalte durch Beeinflussung des Aufnahmegerätes in der Darstellung veränderbar oder mittels berührungsloser Anwahl von Zeigeelementen ansteuerbar ist.
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Weiterhin können Hilfeinformationen, Funktionserläuterungen, Vergrößerungsaktionen, Zuordnungsaktivitäten und Positionsdarstellungen ohne versehentliches Auslösen von Funktionen oder unbeabsichtigte Eingaben, wie sie bei einem Touchbildschirm leicht möglich sind, aufgerufen werden.
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Mit Hilfe einer aktuell technisch realisierten Sensorik zur berührungsfreien Erkennung von Gesten wird eine völlig neue Bedienung an Druckmaschinenleitständen realisierbar. In einer Art und Weise, die ähnlich intuitiv wie bei einem Touchscreen erfolgt, kann ein nunmehr von einem Standort in Bezug auf einen weiter entfernt positionierten Bildschirm (Großbildmonitor in Verbindung mit der Rückwand des Druckmaschinenleitstandes) eine Maschinenbedienung durch relativ frei wählbare Gesten erfolgen, ohne dabei die Oberfläche des Monitors berühren zu müssen.
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In der erfindungsgemäßen Lösung ist auch eine Zuordnung der Bedienhandlungen zu einer bestimmten genau definierten und abgegrenzten Bedienfläche – wie etwa in einer Lösung nach dem Stand der Technik oberhalb eines auf dem Bedienpult aufliegenden Druckbogens – nicht als zwingend erforderlich anzusehen, um eine ordnungsgemäße Bedienung des Druckmaschinenleitstandes zu ermöglichen. Gleichwohl kann aus ergonomischen Gründen eine Zuordnung zu einem bestimmten Bedienbereich erfolgen, um die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auszuführenden Aktionen ergonomisch gestalten zu können. Der Bedienbereich ist dabei so variabel, dass er örtlichen Gegebenheiten leicht und in optimiert ergonomischer Weise angepasst werden kann.
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In diesem Zusammenhang bietet die erfindungsgemäße Lösung des Weiteren etliche Vorteile in ergonomischer Hinsicht. Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf einem Gesten in dreidimensionaler Zuordnung erfassenden Gerät. Damit kann der Bediener seine Hände frei bewegen und ist nicht gezwungen diese einer Bedienfläche oder einem Bediengerät anzupassen. Der Bediener muss auch nicht, wie in einer Lösung nach dem Stand der Technik gezeigt wurde, ständig darauf achten, dass die Gestik auch ständig von einer zweidimensional abbildenden Kamera gut erfasst werden kann.
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Daher kann jeder Bediener seine Hände für die Ausführung von Gesten frei bewegen und in angemessener ermüdungsfreier Bewegung gebrauchen.
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Als Steuerungsziel sind etwa folgende Gesten aus dem Anwendungsbereich der Bediensteuerung denkbar:
- – Steuern eines Mauszeigers
- – Auslösen einer Funktion ähnlich einem Doppelklick mit der Maus
- – Wischen, um zum nächsten Anwendungsbildschirm oder einer anderen Informationsdarstellung zu wechseln
- – Vergrößerung eines Bildes oder Bildausschnittes durch Markieren und auseinanderziehen von zwei Fingern einer Hand oder den ausgestreckten Zeigefingern beider Hände
- – Bestätigen bzw. Abbruch einer Aktion
- – Markieren von Bereichen für Ansichten oder Funktionserweiterungen
- – Direktes Auslösen bestimmter Maschinenfunktionen
- – Anwählen und Anzeigen von Hintergrundinformationen
- – Anzeigen von aktiven Bedienelementen im Bereich der Ansteuerung
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Des Weiteren kann mit Hilfe einer Gestensteuerung in Verbindung mit einem Großbildmonitor in Bezug auf einen auf der der Auflagefläche des Druckmaschinenleitstandes aufliegenden Bogen ein bestimmter Bereich markiert werden und durch eine oder verschiedene andere Gesten z.B. das Farbniveau in diesem Bereich verändert werden.
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Zusammenfassend ist zu betonen, dass das Bedienpersonal erfindungsgemäß mittels einer Erfassungseinrichtung durch Gesten mit einer Hand und deren Fingern oder beiden Händen und deren Fingern Steuersignale generiert, die zur Ansteuerung von Funktionen oder zur Generierung von Daten durch die an der Druckmaschine arbeitende Person über einen Druckmaschinenleitstand dienen.
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Beim erfindungsgemäßen System zur Druckmaschinenbedienung ist es demnach nicht mehr erforderlich, dass eine an der Druckmaschine arbeitende Person zur Eingabe von Daten oder von Steuerbefehlen direkt am Druckmaschinenleitstand eingreifen oder diesen aufsuchen muss. Insbesondere wird ein Eingriff in die Maschinenbedienung am Druckmaschinenleitstand über einen sehr übersichtlichen als Wallscreen ausgeführten Großbildmonitor ermöglicht.
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In bevorzugter Ausführungsform wird die Arbeitskoordinate am Großbildmonitor durch eine Markierung dargestellt, die in Größe und Kontrastierung der entfernten Bedienposition angemessen ausgeführt ist. Vorzugsweise wird durch Bewegungen der Hand vor oder über dem Erfassungsgerät eine Art Mauszeiger auf dem Großbildmonitor dargestellt und bewegt. Zur besseren Auffindbarkeit auf dem entfernt positionierten Großbildmonitor erfolgt die Darstellung in entsprechender Größe als Hand-Cursor. Der Hand-Cursor kann die Form einer Zielscheibe haben.
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In Weiterbildung können durch spezielle Bewegungen einzelner Finger, wie etwa des Daumens oder des Mittelfingers, an gerade angewählten Positionen gezielt Aktionen ausgelöst oder andere Interaktionen vorgenommen werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, Fehlbedienung zu vermeiden und das initiale Auffinden des Hand-Cursors zu erleichtern. Hierbei reagiert das Erfassungsgerät dann, wenn eine Hand im Erfassungsbereich etwa eine Sekunde lang relativ ruhig vor oder über dem Erfassungsgerät gehalten wird. Danach wird in der Bildschirmmitte der Hand-Cursor eingeblendet und kann in der Folge durch Ändern der Richtung, in die die Hand zeigt, oder durch Ändern der Handposition oder anderer Parameter am Bildschirm in X- und Y-Richtung bewegt werden.
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In Weiterbildung kann durch spezielle Darstellungen des Hand-Cursors eine beliebige Anzahl weitere Parameter visualisiert werden, die bestimmte Bedieneigenschaften beeinflussen. Vorzugsweise könnte die Handwölbung (Hand mehr oder weniger geöffnet) für eine Radiusänderung des Kreises um den Hand-Cursor herangezogen werden, um auf diese Weise die Positionierung schneller, dabei aber grober oder langsamer, dabei aber feiner zu machen.
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In bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, auszunutzen, dass sich der Daumen relativ gut unabhängig von den anderen Fingern bewegen lässt. Daher sollen mit dem Daumen spezifische Aktionen entsprechend Mausklicks ausgelöst werden. Ein schnelles Heranziehen des Daumens an den Zeigefinger kann dabei einem solchen Mausklick entsprechen. Weiterhin kann das Festhalten der Maustaste über einen an den Zeigefinger herangezogen festgehaltenen Daumen nachbildet werden. Mittels der Festhaltefunktion können daher auch Drag&Drop-Operationen auf einfache und intuitive Art und Weise ausgeführt werden.
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Als wesentlicher ergonomischer Vorteil ist zu sehen, dass die Hand des Bedieners entspannt gehalten werden kann und damit eine ermüdungsfreie Bedienung über längere Zeit möglich ist. Es ist bei der vorliegenden Erfindung im Unterschied zum Stand der Technik gerade nicht zwingend, eine Zeigegeste mit ausgestreckten ausgestreckter Zeigefinger zu machen, da alle Finger in bequemer Haltung nach vorne zeigen sollen. Auch die Handhaltung ist nahezu beliebig und ermöglicht von fast jeder Position aus eine sichere Bedienung. In bevorzugter Ausführungsform wird die sichere Bedienung durch die Überprüfung einer Anfangsbedingung realisiert, wobei die Anfangsbedingung den Hand-Cursor in der Bildschirmmitte erscheinen lässt, und anschließend eine Auswertung der Relativbewegungen der Hand bzw. der Hände durchgeführt wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zur Druckmaschinenbedienung,
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2 einen Druckmaschinenleitstand zur Verwendung des Systems zur Druckmaschinenbedienung
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3 eine schematische Seitenansicht der Anbringung eines 3D-Sensors am Druckmaschinenleitstand und
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4 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von 3D-Sensor und Großbildmonitor über den Druckmaschinenleitstand.
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1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer als Bogendruckmaschine ausgebildeten Druckmaschine, wobei gemäß. 1 die Druckmaschine einen Anleger 10, vier Druckwerke 11, 12, 13 und 14 sowie einen Ausleger 15 umfasst. Wie 1 exemplarisch und vereinfacht darstellt, sind dem Anleger 10, den Druckwerken 11 bis 14 sowie dem Ausleger 15 jeweils mindestens eine steuerungsseitige Baugruppe 16 zugeordnet, die mit einem Druckmaschinenleitstand 17 verbunden sind und mit diesem Daten austauschen. Der Druckmaschinenleitstand 17 sowie die steuerungsseitigen Baugruppen 16 sind Bestandteile eines Systems zur Druckmaschinenbedienung.
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Gemäß 1 umfasst das System zur Druckmaschinenbedienung der Druckmaschine auch wenigstens einen Monitor 18. Ein oder mehrere Monitore 18 sind an dem mit der Druckmaschine verbundenen Druckmaschinenleitstand 17 angeordnet und werden von den arbeitenden Personen zur Steuerung, Überwachung und zur Dateneingabe benutzt. Hierbei werden aktuell meist so genannte Touchscreen-Monitore verwendet.
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In 2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Druckmaschinenleitstands 17 gezeigt. Wesentliche Informationen über den Betriebszustand, Maschinendaten, Prozessdaten und Einstellungsschnittstellen werden der an der Druckmaschine arbeitende Person im Druckmaschinenleitstand 17 auf den Monitoren 18 und auf Wunsch mittels eines als Wallscreen ausgebildeten Großbildmonitors 19 als Kommunikationsinstrument zur Verfügung gestellt.
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Der Großbildmonitor 19 ist an einer eine Rückwand 23 bildenden senkrechten Fläche des Druckmaschinenleitstands 17 angeordnet. Oberhalb der Rückwand 23 ist eine Beleuchtungseinrichtung 24 für auf der Auflagefläche 22 positionierte Probedruckbogen aus der Druckmaschine angeordnet. Der Druckbogen liegt so also auf einer Auflagefläche 22, die vor dem Großbildmonitor 19 auf dem Tisch des Druckmaschinenleitstands 17 und hinter einer Eingabetastatur 21 zur Bedienung einer Steuerung für eine Farbzoneneinstellung der Druckmaschine angeordnet ist.
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Zur Anzeige am Großbildmonitor 19 sind unter anderem die folgenden Anwendungskategorien vorgesehen:
- – Anmeldebildschirm
- – Prozessvisualisierung: Maschinengrafik / Automatik
- – Messwertübersicht / Farbfernsteuerung
- – Druckbogendarstellung
- – Inspektionssysteme
- – Fernwartung, Ersatzteile und Fehlerbehebung
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Diese verschiedenen Anwendungen erfordern teilweise nur Anzeigefunktionen, teilweise aber auch Anwählfunktionen und teilweise auch Eingabefunktionen. Daher ist vorgesehen, die Bedienung der Druckmaschine mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung vorteilhaft auf wenige Handgriffe im Zusammenhang mit der Eingabe von Daten erforderlichen Handlungen an Maus, Tastatur oder Touch-Screen zu reduzieren. Dies erfolgt dadurch, dass alle Anzeige-, Informations- und Markierungsaktionen mittels des die Hände und Finger dreidimensional erfassenden 3D-Sensors 20 in Zuordnung zur Darstellung der jeweiligen Anwendung am Großbildmonitor 19 erfolgen. Diese Aktivitäten können quasi im Vorbeigehen durchgeführt werden und erfordern keine unergonomische Positionierung an fest zugeordneten Eingabegeräten wie Maus, Tastatur, Touch-Screen oder Bogenauflagefläche des Bedienpults.
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Erfindungsgemäß ist daher zur Bedienung des Druckmaschinenleitstands 17 mittels des Großbildmonitors 19 an geeigneter Stelle und in bevorzugter Anordnung im Bereich der vorderen Oberseite des Druckmaschinenleitstands 17 ein dreidimensional erfassender 3D-Sensor 20 angeordnet. Der 3D-Sensor 20 ist mit demgemäß mit einer geeigneten dreidimensional erfassenden Sensorik ausgebildet. Wenn daher dergestalt Bewegungen, die die Bedienperson im Aufnahmebereich des 3D-Sensors 20 ausführt, erkannt werden, werden diese Bewegungen nicht nur in ihrer örtlichen Zuordnung, sondern auch in Lage, Richtung und Bewegungsverhalten erfasst und mittels der Steuerung des 3D-Sensors 20 in einer geeigneten Datenform umgesetzt. Weiterhin kann der 3D-Sensor 20 eine etwa manuell bedienbare oder im Nahbereich sensorisch reagierende zusätzliche Erfassungseinrichtung zum Aus- und Einschalten aufweisen, um grundsätzliche Funktionen zum Betrieb des 3D-Sensors 20 auszulösen oder abzuändern.
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Weiterhin kann der 3D-Sensor 20 eine Auswerteeinrichtung aufweisen, mittels derer durch bestimmte Gesten oder Gestengruppen dezidierte Funktionen auslösbar, Daten auswählbar oder Befehlsebenen ansteuerbar sind.
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Bevorzugt wird der 3D-Sensor 20 aber in seiner einfachsten Ausführungsform eingesetzt und ohne Zusatzeinrichtungen verwendet. Die Anpassung im Hinblick auf spezifische Anwendungsfälle erfolgt über seine Konfiguration im Bedienumfeld.
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Durch entsprechend gestaltete, vorzugsweise kabellose Schnittstellen, wie ein Bluetooth-Datentransfersystem, können die in dem 3D-Sensor 20 generierten Bewegungsdaten zur Steuerung eines auf dem Monitor 18 dargestellten Mauszeigers oder andersartigen Anzeigesymbols verwendet werden. Damit ist die Bedienung einer Maus selbst am Druckmaschinenleitstand 17 nicht mehr erforderlich.
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So ist es also möglich, dass jeder Bediener ohne besondere Maßnahmen den 3D-Sensor 20 bedienen kann. Während des Betriebs der Druckmaschine kann dann das Bedienpersonal mittels des 3D-Sensors 20 drucktechnische Daten des Druckmaschinenleitstands oder eines Colorpultsystems oder jeder anderen Baugruppe der Druckmaschine bzw. des Systems zur Druckmaschinenbedienung ansteuern. Damit sind Informationsmöglichkeiten, Maschineneinstellungen oder Funktionsauswahlmöglichkeiten gegeben, die der Drucker normalerweise am Druckmaschinenleitstand 17 direkt über entsprechende manuelle Schnittstellen wie Maus, Tastatur oder Touchscreen-Monitor vornehmen muss.
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Bei der so gestalteten Steuerung übermittelt gemäß 1 der 3D-Sensor 20 über die Schnittstelle Bewegungsdaten an den Druckmaschinenleitstand 17. In der Schnittstelle werden die erfassten Bewegungsdaten aufgenommen und an den Großbildmonitor 19 zur Visualisierung weitergeleitet. Je nach Positionierung des Anzeigesymbols am Großbildmonitor 19 kann wie bei einer Mausbedienung dann auch über den 3D-Sensor 20 direkt eine Funktion oder Auswahlmöglichkeit der Maschinensteuerung oder anderer Systeme der Druckmaschine ausgewählt und ausgelöst werden.
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Der 3D-Sensor 20 des Systems zur Druckmaschinenbedienung kann auch z. B. von einem Servicemonteur getragen werden, wobei der 3D-Sensor 20 dann dem Servicemonteur erlaubt Serviceinstruktionen für die Druckmaschine anzusteuern und dabei die entsprechenden Auswahlaktionen auf dem Monitor 18 bzw. auf dem Großbildmonitor 19 an dem Druckmaschinenleitstand 17 zu treffen. Dabei können die zu übermittelnden Steuerdaten kabellos an den Druckmaschinenleitstand 17 oder an einen separaten Servicecomputer geschickt werden, von aus die gewünschten Daten in der Maschinensteuerung oder anderen Systemen der Druckmaschine verarbeitet und gegebenenfalls an dem Monitor 18 zur Anzeige gebracht oder bestätigt werden.
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Wie in 1 beispielhaft angedeutet, ist vor dem Druckmaschinenleitstand 17 ein Bedienbereich 25 vorzusehen, von dem aus das Bedienpersonal sich im geeigneten Kontaktabstand zum 3D-Sensor 20 befindet. Von dort aus können die Gesten des Bedieners am besten erfasst und ausgewertet werden. Außerdem ist in diesem Bereich der visuelle Zugriff auf den Großbildmonitor 19 optimal.
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In 3 ist hierzu weiterhin eine seitliche Sicht gezeigt, so dass verschiedene Anordnungsmöglichkeiten des 3D-Sensors 20 sichtbar sind. Der Bediener steht vor dem Druckmaschinenleitstand 17 mit Auflagefläche 22, Rückwand 23, Großbildmonitor 19 und Beleuchtungseinrichtung 24. Der Bediener ist dabei dem 3D-Sensor 20 zugewandt, wobei der 3D-Sensor 20 an dem Druckmaschinenleitstand 19 der Auflagefläche 22 im Bereich von deren Vorderkante und somit dem Großbildmonitor 19 an der Rückwand 23 gegenüberliegend zugeordnet ist. Insbesondere sind die Hände des Bedieners dem Erfassungsbereich des 3D-Sensors 20 zugeordnet.
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In 3 sind drei Einbaulagen des 3D-Sensors 20 in unterschiedlicher Strichausführung angedeutet. Zu jeder Einbaulage ergibt sich ein jeweils anderer Erfassungsbereich 26, 27, 28 für den 3D-Sensor 20. Für die etwa horizontale Einbaulage des 3D-Sensors 20 in der Tischebene der Auflagefläche 22 ergibt sich für die Bewegungserfassung ein im Wesentlichen nach oben gerichteter Erfassungsbereich 26.
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Für die Einbaulage des 3D-Sensors 20 in einer Winkellage von etwa 45 Grad zur Tischebene der Auflagefläche 22 ergibt sich für die Bewegungserfassung nun einen mehr in Richtung der Vorderkante des Druckmaschinenleitstandes 17 gerichteter Erfassungsbereich 27. Für die Einbaulage des 3D-Sensors in einer etwa vertikalen Ausrichtung also etwas 90 Grad gedreht zur Tischebene der Auflagefläche 22 ergibt für die Bewegungserfassung einen Erfassungsbereich 26.
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Je nach Bedarf kann also vorgesehen sein, dass der 3D-Sensor 20 auch verstellbar in dem Druckmaschinenleitstand 17 angebracht sein kann, um ihn auf veränderbare Bedienverhältnisse anzupassen.
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Der 3D-Sensor 20 ist so ausgebildet, dass eine große Anzahl von 3D-Parametern von der Hand des Bedieners und von den einzelnen Fingern in einer schnellen Abfolge von Datensätzen bereitstellt. Außerdem wird eine Reihe von grundsätzlichen Gesten in standardisierter Weise erkannt.
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Folgende Daten können bereitgestellt werden:
- 1. Als Hand-Attribute können die Handposition, die Handgeschwindigkeit, die Normalausrichtung und die aktuelle Ausrichtung der Hand, ein Mittelpunktsund ein Umrisswert der Hand erfasst werden.
- 2. Für die Hand-Bewegung stehen eine Rotationsachse, ein Rotationswinkel (im Uhrzeigersinn), eine Rotationsmatrix, ein Skalierungsfaktor für Entfaltung oder Komprimierung der Hand und ein Vektor für die lineare Bewegung zur Verfügung.
- 3. Als Finger-Parameter werden weiterhin erfasst:
- 4. Länge, Breite des sichtbaren Teils, Richtungsvektor, Position der Fingerspitze, Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung der Fingerspitze,
- 5. Grundlegende Gesten sind wie folgt definiert:
• Drehen oder Kreis wird erkannt aus Rotationsbewegung eines Fingers
• Wischen wird erkannt aus lineare Bewegung der Hand
• Tastaturanschlag wird erkannt aus Bewegung wie beim Tastaturanschlag
• Antasten eines Touch-Screens wird erkannt aus entsprechend ausgeführter Zeigefingerbewegung
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Der 3D-Sensor 20 liefert die genannten Parameter in schneller Abfolge von Datensätzen. Die erkannten Hände und Finger erhalten dabei Identifikationskennungen, um sie eindeutig zuordnen zu können, solange sie von dem 3D-Sensor 20 verfolgbar sind. Dadurch können von Datensatz zu Datensatz leicht die relativen Änderungen der einzelnen Parameter ausgewertet werden.
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Falls ein Finger nicht lückenlos verfolgt werden kann, verschwindet seine Identifikationskennung oder er erhält eine neue Identifikationskennung. Es gibt auch Situationen, in denen Finger-Identifikationskennungen verschwinden, etwa wenn sich zwei Fingerspitzen berühren, und die gleichen Identifikationskennungen wieder auftauchen, wenn die Fingerspitzen sich wieder voneinander entfernen, sofern dem 3D-Sensor 20 eine plausible Verfolgung gelungen ist. Dies könnte ausgenutzt werden, um eine Greifgeste zwischen Daumen und Zeigefinger zu identifizieren.
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Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse muss nun eine Verbindung für Steueraktionen in Form von Gesten gegenüber dem 3D-Sensor 20 zum Großbildmonitor 19 hergestellt werden. Letztlich ist für den 3D-Sensor 20 in Verbindung mit dem Großbildmonitor 19 eine entsprechende Steuerung / Schnittstelle herzustellen. Diese Steuerung / Schnittstelle verarbeitet die Bewegungsdaten des 3D-Sensors 20 in Echtzeit, so dass Gesten und optisch dargestellte Aktionen am Großbildmonitor 19 synchron ablaufen.
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Zunächst erfolgt also die Auswertung der von dem 3D-Sensor 20 ermittelten und bereitgestellten 3D-Parameter. Daraus generiert das System Datensätze zu den erfassten Bewegungen bei der Hand- und / oder Finger- und / oder Gestenerkennung. Daraus wiederum wird auf dem Großbildmonitor 19 eine Markierung als Hand-Cursor 19 generiert und die aktuelle Monitoranzeige überlagernd abgebildet.
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Folgende Schritte sind zur Darstellung und Positionierung des Hand-Cursors 29 erforderlich:
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1. Anfangsbedingung prüfen
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Wenn eine Hand mit bestimmter Anzahl Finger für kurze Zeitdauer ohne große Bewegungen im Erfassungsbereich des 3D-Sensors 20 positioniert ist wird der Hand-Cursor 29 in der Bildschirmmitte eingeblendet.
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2. Deltawert-Ermittlung
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Änderungen der Hand- oder Fingerhaltung zwischen zwei von dem 3D-Sensor 20 bereitgestellten Datensätzen werden ermittelt und geben erwünschte Bewegungsdaten wieder, die auf den Hand-Cursor 29 am Großbildmonitor 19 übertragbar sind.
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3. Ausreißer eliminieren
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Durch den 3D-Sensor 20 erfasste Bewegungen, die nicht zur Positionierung des Hand-Cursors 29, sondern als Aktionsbewegungen zu interpretieren sind, werden bei der Bewegungssteuerung herausgefiltert. Für die Eliminierung der als Störfaktoren wirkenden Bewegungen, können etwa die Geschwindigkeitsvektoren der Fingerspitzen verwendet werden.
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4. Mittelwertbildung
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Falls Finger-Parameter herangezogen werden, dann werden die Deltawerte zwischen den vom 3D-Sensor 20 gelieferten Datensätzen über die Daten aller erfassten Finger einer Hand gemittelt und für die Steuerung des Hand-Cursors 29 verwendet. Berücksichtigt werden dabei nur die Finger zu denen auch Deltawerte ermittelt werden konnten und die nicht als Ausreißer identifiziert wurden.
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5. Positionierung des Hand-Cursors 29
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Die gefilterte und gemittelte 3D-Delta-Bewegung der Hand wird in eine 2D-Relativbewegung des Hand-Cursors 29 auf dem Großbildmonitor 19 umgesetzt. Eine Projektion auf die XY-Ebene ist dafür ausreichend. Es wird ein variabler Verstärkungsfaktor für die Bewegungsgeschwindigkeit des Hand-Cursors 29 verwendet, der entweder über eine Einstellung oder einen Handparameter verändert werden kann.
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6. Tiefpassfilterung
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Die errechnete Position des Hand-Cursors 29 muss noch über einen Tiefpassfilter geführt werden, um ein Zittern des Hand-Cursors 29 zu vermeiden. Die Zeitkonstante des Filters soll einstellbar sein.
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7. Aktionserkennung
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Bestimmte Bewegungscharakteristika in der Hand- und Fingerbewegung des Bedieners sollten als Mausklick oder als Halten der Maustaste usw. interpretiert werden. Hierbei hilft in besonderer Weise das Eliminieren von Ausreißern, wie etwa eine schnelle Daumenbewegung, oder aber es muss über aufwändigere Verfahren der Daumen als Element eigens identifiziert werden, um seinen Abstand vom Zeigefinger zu ermitteln und eine Greifgeste zu erkennen. Möglich ist auch die Auswertung von Gesten wie die Bewegung für einen Tastendruck.
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8. Abbruchbedingung prüfen
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Wenn bestimmte vordefinierte Bedingungen der Hand- und Fingererkennung nicht mehr gegeben sind, wird der Hand-Cursor 29 wieder ausblendet. Diese Bedingungen können schwächer sein als bei der Anfangsbedingung, z. B. was die Anzahl der erkannten Finger angeht.
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Für die Positionierung des Hand-Cursors 29 werden bevorzugt folgende vom 3D-Sensor 20 bereitgestellte Parameter herangezogen:
- – Hand-Position
- – Normale auf der Grundausrichtung der Hand
- – Hand-Grundrichtung
- – Fingerrichtung (gemittelt über alle verfolgbaren Finger)
- – Fingerspitzen-Position (gemittelt über alle verfolgbaren Finger)
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In 4 ist die Bediensituation des 3D-Sensors 20 am Druckmaschinenleitstand 17 und in Verbindung mit einem Großbildmonitor 19 schematisch dargestellt. Eine Hand des Bedieners ist im Erfassungsbereich 26 des 3D-Sensors 20 angeordnet. Wenn der Bediener zu Initialisierung seine Hand kurze Zeit ruhig in den Erfassungsbereich 26 hält, kann der 3D-Sensor 20 diese Geste als Startaktion für die Einleitung eines Bedienvorganges auswerten. Dies wird über den Druckmaschinenleitstand 17 an den Großbildmonitor 19 gemeldet. Dann erscheint auf dem Großbildmonitor 19 mittig der Hand-Cursor 29. Dieser ist hier in der Art eines Fadenkreuzes mit das Fadenkreuz umgebenden Ringen ausgebildet. So ist der Hand-Cursor 29 sofort erkennbar und auch weiterhin gut sichtbar. Von dieser Startposition aus kann der Hand-Cursor 29 durch Bewegung der vom 3D-Sensor 20 erkannten Hand oder deren Fingern über die Bildfläche des Großbildmonitors 19 geführt werden. Im Großbildmonitor 19 sind ein Bildbereich 30 und ein Eingabebereich 31 symbolisch angedeutet. Welche Handbewegung dabei welche Bewegung des Hand-Cursors 29 auslöst, kann bei der Konfiguration des 3D-Sensors 20 frei definiert werden und ist von ergonomischen Gesichtspunkten abhängig.
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Bei der Bewegung des Hand-Cursors 29 im Bildbereich 30 sind verschiedene Aktionen vorgesehen. Zum einen kann mittels Positionierung des Hand-Cursors 29 eine Bildstelle oder ein Bildelement angefahren und markiert werden, indem nach der Positionierung mittels einer Fingerbewegung, etwa mit dem Daumen, die Markierungsaktion ausgelöst wird. Weiterhin können ganze Bildbereiche markiert werden. Dazu wird der Hand-Cursor 29 auf eine Bildstelle gesetzt, die markiert wird. Danach wird der Hand-Cursor 29 unter Zuhilfenahme einer besonderen Fingerbewegung, wie etwa mit einem an die Hand angelegten Daumen, zu einer zweiten Bildstelle gezogen, die dann ebenso wieder markiert wird und damit die Markierungsfläche festlegt.
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Ebenso kann durch Erkennung von zwei Fingern der Hand des Bedieners eine Vergrößerung der Bilddarstellung an einer markierten Bildstelle erfolgen. Dazu werden die Finger beiden erkannten Fingern von einer an den Fingerspitzen berührenden Position auseinander bewegt.
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Bei einer Anwendung mit Erfassung von beiden Händen kann diese Aktion auch über die Erkennung von Fingern beider Hände ausgeführt werden. Weiterhin ist zum Umblättern von Bildern oder zum Weitergehen auf weitere Ansichten des dargestellten Bildsystems oder zum Umschalten auf weitere aktive Anwendungen eine Wischbewegung ausführbar, indem die Hand des Bedieners in horizontaler oder vertikaler Bewegung, eigentlich in Quer- oder Längsrichtung zur Bildschirmdarstellung am Großbildmonitor 19 zügig bewegt wird.
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Die Bedienung mittels des Hand-Cursors 29 erfolgt im Eingabebereich 31 des Großbildmonitors 19 nach weiteren Prinzipien. Hierzu wird der Hand-Cursor 29 über die Eingabeelemente des Eingabebereiches 31 geführt. Dabei können durch die entsprechende Positionierung über einem Eingabefeld Erklärungs- und Hilfetexte eingeblendet werden. Weiterhin kann ein Eingabefeld durch Verfärbung als aktiv angezeigt werden. Diese Funktionen sind bei Touch-Bildschirmen nicht ohne weiteres möglich. Zum Auslösen einer Funktion an einem Eingabebereich kann wieder eine konfigurierte Fingerbewegung verwendet werden. Diese kann eine Daumenbewegung oder eine Fingerbewegung in der Art eines Tastaturanschlages sein.
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Die Bedienmöglichkeiten sind vielfältig und mit den beschriebenen Ausführungsformen bei weitem nicht erschöpft.
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Zur Vermeidung von Fehleingaben kann vor gesehen sein, dass der 3D-Sensor 20 durch spezielle Gesten oder einer Nahbedienung zunächst scharf geschaltet werden muss. Ebenso kann sie entsprechen abgeschaltet werden, wobei dies auch automatisch bei Fehlen von Gestensignale nach einer einstellbaren Vorwarnzeit vorgenommen werden kann.
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Das System zur Druckmaschinenbedienung kann insbesondere auch so ausgebildet sein, dass dem 3D-Sensor 20 eine Sicherheitssteuerung zugeordnet ist, mittels der eine nicht beabsichtigte Erzeugung und Übermittlung von Steuersignalen an den Druckmaschinenleitstand 17 verhindert wird. Dabei kann diese Sicherheitsteuerung auf der Basis einer Gestenanalyse bezüglich des Standardvorrats an verarbeitbaren Gesten ausgeführt werden. Weiterhin kann sie auf der Basis einer Analyse des Bedienzustands und -zeitraums ausgeführt werden, wobei die Eingabe bevorzugt zu bestimmten Zeiten und in bestimmten Betriebszuständen ausführbar sein soll. Schließlich kann die Sicherheitssteuerung auch anhand einer Prüfung des Aktivierungszustands ausgeführt werden, wobei hier etwa einer Eingabe ein Aktivierungssignal als Geste oder aber direkt an dem 3D-Sensor 20 erforderlich gemacht werden kann.
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Weiterhin kann der 3D-Sensor 20 auf die Gestik von bestimmten Personen je nach Größe und Armreichweite abgestimmt werden. So kann die Sensibilisierung des 3D-Sensors 20 auf der Basis einer Codierung durch Personenmerkmale oder durch technische Codierungseinrichtungen wie Chipkarten oder USB-Geräte erfolgen, die auch der Identifizierung des Bedieners am Druckmaschinenleitstand 17 dienen. So ist sichergestellt, dass stets eine sichere Bedienung erfolgen kann.
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Für die Auswertung der Funktionalität des 3D-Sensors 20 sind noch weitere Anwendungen vorstellbar. Ausgehend von der Basislösung, dass, sobald eine geöffnete Hand im Sensorbereich sicher erkannt wird, ein halbtransparentes grafisches 3D-Control-Instrument mittig auf dem Großbildmonitor erscheint. Es bleibt zunächst unabhängig von evtl. anfallenden Handbewegungen im Wesentlichen mittig dort stehen. Die Steuerung einer Bewegung des 3D-Controll-Instrumentes erfolgt über Drehbewegungen der Hand, etwa so, als hätte man einen Drehknopf oder eine Kugel in der Hand, die man nach links/rechts bzw. vor/zurück drehen kann. Über die Handwölbung kann ein Kreisradius um das 3D-Control-Instrument beeinflusst werden. Auf diese Weise kann auch ab einem Schwellwert der Handwölbung bzw. des Kreisradius eine Aktion ausgelöst werden. Durch Tastenbedien-Gesten einzelner Finger (Taste auf Tastatur anschlagen) können virtuelle Buttons am 3D-Control-Instrument ausgewählt und bedient werden. Durch komplettes Schließen der Hand können Aktionen abgebrochen werden.
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Auf dieses 3D-Control-Instrument können verschiedene Bedienkonzepte abgebildet werden. Beispielsweise kann eine Auswahlmöglichkeit über ein Auswahl-Karussell um das 3D-Control-Instrument herum abgebildet werden. Ähnlich ließe sich die Bedienung von Pie-Menüs (Torten-Menü) mittels des 3D-Sensors 20 steuern. Dabei sind funktionale Zuordnungen zu Hand-Cursor 29 und mehreren jeweils vorhandenen Aktivitätsbuttons im jeweiligen Aktionsumfeld kontextsensitiv vorgegeben. Eine derartige Zuordnung kann sich für verschiedenartige Anwendungen bei der Druckmaschinenbedienung über Darstellungsbereiche am Monitor ändern. So sind die kontextsensitiven Hintergrundinformationen für den Bildbereich 30 und den Aktionsbereich 31 in der Darstellung des Großbildmonitors 19 in 4 unterschiedlich, da sich die möglichen Aktionen grundlegend unterscheiden.
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Ebenso ist die Zuordnung bei einer Verwendung des Großbildmonitors 19 in seinen verschiedenen Funktionen für die Darstellung eines Anmeldebildschirmes oder zur Prozessvisualisierung mit Maschinengrafik und Automatikfunktionen der Druckmaschine oder für eine Messwertübersicht im Zusammenhang mit Farbfernsteuerung und -regelung oder für die Darstellung eines gerade verarbeiteten Druckbogens oder für die Information über Kamera- und Inspektionssysteme oder und vor allem auch für die Verwendung zu Zwecken der Fernwartung, Ersatzteilversorgung und Fehlerbehebung jeweils unterschiedlich.
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Die beschriebenen Funktionalitäten sind in Verbindung mit dem Bedienumfeld und abgeleitet von den jeweiligen Bewegungsdatensätzen des 3D-Sensors 29 in jedes Bedienkonzept einer Druckmaschine und eines Druckmaschinenleitstands 17 integrierbar und jeweils anpassbar.
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Bezugszeichenliste
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- Anleger
- 11
- Druckwerk
- 12
- Druckwerk
- 13
- Druckwerk
- 14
- Druckwerk
- 15
- Ausleger
- 16
- steuerungsseitige Baugruppen
- 17
- Druckmaschinenleitstand
- 18
- Monitor
- 19
- Großbildmonitor
- 20
- 3D-Sensor
- 21
- Eingabetastatur
- 22
- Auflagefläche
- 23
- Rückwand
- 24
- Beleuchtung
- 25
- Bedienbereich
- 26
- Erfassungsbereich
- 27
- Erfassungsbereich
- 28
- Erfassungsbereich
- 29
- Hand-Cursor
- 30
- Bildbereich
- 31
- Bedienelemente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007006079 U1 [0003]
- DE 102008002053 A1 [0004]
- DE 102007020511 A1 [0007]
