DE102019114777A1

DE102019114777A1 - Obdii fehlerdiagnosetechniken für knöpfe und tasten

Info

Publication number: DE102019114777A1
Application number: DE102019114777.8A
Authority: DE
Inventors: Jayasimha V. Rao; James A. Carpenter; Michael J. Boesch; Zhongya Lou
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN110968215B; US10747367B2; CN110968215A; US20200104006A1

Abstract

Ein System zur Fehlerdiagnose für ein Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) beinhaltet einen physischen Knopf, eine Taste und eine Touchscreen-Schnittstelle. Der physische Knopf und die Taste befinden sich auf der Touchscreen-Schnittstelle und stehen in Kommunikation mit der Touchscreen-Schnittstelle. Das System beinhaltet ferner einen Berührungssensor in Kommunikation mit der Touchscreen-Schnittstelle und eine Steuerung in Kommunikation mit dem Berührungssensor, wobei die Steuerung einen Speicher zum Speichern von Steuerlogik und einen Prozessor zum Ausführen der Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik eine erste Logik zum Bestimmen eines Zustands der Touchscreen-Schnittstelle und eine zweite Logik zum Bestimmen eines Zustands eines Teils der Touchscreen-Schnittstelle beinhaltet, der kleiner als ein vollständiger Bereich der Touchscreen-Schnittstelle ist.

Description

EINLEITUNG
Die Aussagen in diesem Abschnitt geben lediglich Hintergrundinformationen über die vorliegende Offenbarung und dürfen keinen Stand der Technik darstellen.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs - Human Machine Interfaces), insbesondere auf Kraftfahrzeuginneneinrichtungen mit Knöpfen, Zifferblättern, Tasten und dergleichen zur Steuerung von Kraftfahrzeugsystemen. Die zunehmende Nutzung von Smartphones, Tablets und anderen Touchscreen-gesteuerten Geräten hat auch in der Automobilindustrie zu einem Wandel geführt. Kraftfahrzeuginneneinrichtungen werden zunehmend mit einer Vielzahl von berührungsempfindlichen Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) gestaltet und ausgestattet. Solche berührungsbasierten HMIs zeigen oft eine Vielzahl von Systemen und Informationen an und bieten Zugang zu einer Vielzahl von Systemen und Informationen, wie z.B.: Klimasteuerungsinformationen, Audio- und/oder Videounterhaltungsinformationen, Navigationsinformationen, Aufhängungsinformationen, Lenkungsinformationen, Sitzinformationen und dergleichen. Darüber hinaus bieten berührungsbasierte HMIs Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen und/oder mechanischen Tasten- und Knopfsystemen, da berührungsbasierte HMIs an Orten eingesetzt werden können und für Zwecke, für die traditionelle mechanische und/oder mechanische Tasten- und Knopfsysteme weniger gut geeignet sind. Berührungsbasierte HMIs sind im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen und/oder mechanischen Tasten- und Knopfsystemen oft relativ dünn. Dementsprechend können berührungsbasierte HMIs an Stellen platziert werden, an denen herkömmliche mechanische und/oder mechanische Tasten- und knopfbasierte Systeme nicht passen. Trotz des erheblichen Nutzens und der Verpackbarkeit solcher berührungsbasierter HMIs stellen berührungsbasierte HMIs im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen und/oder mechanischen Tasten und knopfbasierten Systemen auch Diagnose- und Nutzungsherausforderungen dar. Darüber hinaus stehen berührungsbasierte HMIs auch vor regulatorischen Herausforderungen, die herkömmliche mechanische und/oder mechanische Tasten- und knopfbasierte Systeme weitgehend überwunden haben.
Während traditionelle mechanische und/oder mechanische Tasten- und knopfbasierte Systeme und typische berührungsbasierte HMIs für ihren beabsichtigten Zweck funktionieren, besteht ein Bedarf an neuen und verbesserten berührungsbasierten HMIs und Diagnosesystemen und Verfahren für verbesserte berührungsbasierte HMIs, die den gesetzlichen Anforderungen entsprechen, gleichzeitig aber die Ablenkung des Fahrers verringern und gleichzeitig die Belastbarkeit, Robustheit und Genauigkeit der Diagnose für die berührungsbasierten HMIs erhöhen.
BESCHREIBUNG
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zur Fehlerdiagnose für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI): einen physischen Knopf; eine Taste; eine Touchscreen-Schnittstelle; wobei der physische Knopf und die Taste auf der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet sind und mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation stehen; einen Berührungssensor, der mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation steht; und eine Steuerung, die mit dem Berührungssensor in Kommunikation steht, wobei die Steuerung einen Speicher zum Speichern der Steuerlogik und einen Prozessor aufweist, der zum Ausführen der Steuerlogik konfiguriert ist, wobei die Steuerlogik eine erste Logik zum Bestimmen eines Zustands der Touchscreen-Schnittstelle und eine zweite Logik zum Bestimmen eines Zustands eines Teils der Touchscreen-Schnittstelle umfasst, der kleiner als ein ganzer Bereich der Touchscreen-Schnittstelle ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfassen jeder der physischen Knöpfe und die Taste weiterhin eine Vielzahl von Kontaktblöcken, die auf einer unteren Oberfläche des physischen Knopfs und in der Nähe der Touchscreen-Schnittstelle und einer unteren Oberfläche der Taste in der Nähe der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet sind.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Vielzahl der Kontaktblöcke asymmetrisch über die untere Oberfläche des physischen Knopfes verteilt.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Touchscreen-Schnittstelle ferner ein Sensorgitter, das mit dem Berührungssensor über ein Kabel in Kommunikation steht, wobei das Sensorgitter elektrische Leiterbahnen aufweist, und eine erste Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen mit einer zweiten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen elektrisch interagiert und eine Vielzahl von Sensorknoten bildet.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Vielzahl von Kontaktblöcken einen vorbestimmten Durchmesser auf, der ausgewählt ist, um mit der Vielzahl von Sensorknoten zu interagieren.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung registrieren die Sensorknoten mindestens eines von: einem Vorhandensein, einer Abwesenheit oder einer Nähe eines Kontaktblocks, der auf dem physischen Knopf oder der Taste angeordnet ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das System zur Fehlerdiagnose für eine HMI weiterhin eine dritte Logik zum Bestimmen, ob ein Großteil der auf der Taste und dem physischen Knopf angeordneten Kontaktblöcke mit den Sensorknoten interagieren, und zum selektiven Erzeugen und Speichern eines Diagnosecodes im Speicher und zum selektiven Erzeugen einer Benachrichtigung für einen Benutzer der HMI.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter über die Touchscreen-Schnittstelle variabel ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine erste Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter für die Verwendung mit dem physischen Knopf und der Taste optimiert ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine zweite Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter für die Verwendung mit einem Finger optimiert ist und die erste Teilung kleiner als die zweite Teilung ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die erste Logik ferner: das Bestimmen einer elektrischen und physischen Kontinuität einer gesamten Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle aus Daten, die durch eine dritte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die einen Umfang der Touchscreen-Schnittstelle definieren, und die zweite Logik beinhaltet ferner: Bestimmen einer elektrischen und physischen Kontinuität der Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle, die den Abschnitt der Touchscreen-Schnittstelle bildet, aus Daten, die durch eine vierte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die eine Tastenzone oder Schleife in dem Teil der Touchscreen-Schnittstelle definieren, der kleiner ist als der gesamte Bereich der Touchscreen-Schnittstelle.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zur Fehlerdiagnose für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in einem Kraftfahrzeug einen physikalischen Knopf; eine Taste; eine Vielzahl von Kontaktblöcken, die auf einer unteren Oberfläche jedes der physischen Knöpfe und der Taste angeordnet sind; eine Touchscreen-Schnittstelle mit einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen, die in vordefinierten Winkeln zueinander angeordnet sind und ein Sensorgitter mit einer Vielzahl von Sensorknoten bilden; wobei der physische Knopf und die Taste auf der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet sind und mit der Touchscreen-Schnittstelle über die Kontaktblöcke in Kommunikation stehen. Das System beinhaltet weiterhin einen Berührungssensor, der über ein Kabel mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation steht; und eine Steuerung in Kommunikation mit dem Berührungssensor, wobei die Steuerung einen Speicher zum Speichern der Steuerlogik und einen Prozessor zum Ausführen der Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik eine erste Logik zum Bestimmen einer elektrischen Kontinuität des Touchscreens aufweist, eine zweite Logik zum Bestimmen einer elektrischen Kontinuität eines Teils des Touchscreens, der kleiner als ein ganzer Bereich des Touchscreens ist, und eine dritte Logik zum Bestimmen, ob ein Großteil der auf der Taste und dem physischen Knopf angeordneten Kontaktblöcke mit dem Sensorgitter interagieren und selektiv einen Diagnosecode im Speicher erzeugen und speichern und selektiv eine Benachrichtigung für einen Benutzer der HMI erzeugen.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Vielzahl der Kontaktblöcke asymmetrisch über eine untere Oberfläche des physischen Knopfes und über eine untere Oberfläche der Taste verteilt.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Vielzahl von Kontaktblöcken einen vorbestimmten Durchmesser auf, der so gewählt ist, dass er genau mit der Vielzahl von Sensorknoten zusammenwirkt, und die Sensorknoten registrieren mindestens eines von: einer Anwesenheit, einer Abwesenheit oder einer Nähe von mindestens einem Kontaktblock, der auf dem physischen Knopf oder der Taste angeordnet ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter über die Touchscreen-Schnittstelle variabel ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine erste Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter für die Verwendung mit dem physischen Knopf und der Taste optimiert ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine zweite Teilung der elektrischen Leiterbahnen, dass das Sensorgitter für die Verwendung mit einem Finger optimiert ist und die erste Teilung kleiner als die zweite Teilung ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die erste Logik ferner: Bestimmen einer elektrischen und physikalischen Kontinuität einer gesamten Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle aus Daten, die von einer dritten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die einen Umfang der Touchscreen-Schnittstelle definieren, und die zweite Logik beinhaltet ferner: Bestimmen, aus Daten, die von einer vierten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die eine Tastenzone oder Schleife in dem Teil der Touchscreen-Schnittstelle definieren, der kleiner ist als der gesamte Bereich der Touchscreen-Schnittstelle, einer elektrischen und physikalischen Kontinuität der Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle, die den Teil der Touchscreen-Schnittstelle bildet.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die dritte Logik ferner das Erzeugen einer geschätzten Position des physischen Knopfes und der Taste basierend auf einer Position der Mehrheit der Kontaktblöcken.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zur Diagnose für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in einem Kraftfahrzeug eine Touchscreen-Schnittstelle mit einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen, die in vordefinierten Winkeln zueinander angeordnet sind und ein Sensorgitter bilden, eine erste Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen schneidet sich in den vordefinierten Winkeln mit einer zweiten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen und bildet an jedem Schnittpunkt eine Vielzahl von Sensorknoten, wobei eine Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorsgitter bilden, über die Touchscreen-Schnittstelle variabel ist, wobei eine erste Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorgitter umfasst, für die Verwendung mit einem physischen Knopf und einer Taste optimiert ist. Das System beinhaltet ferner eine Vielzahl von Kontaktblöcken, die asymmetrisch auf einer unteren Oberfläche jedes der physischen Knöpfe und der Taste angeordnet sind, wobei die Kontaktblöcke einen vorbestimmten Durchmesser aufweisen, der so gewählt ist, dass er genau mit der Vielzahl von Sensornoten zusammenwirkt, und die Vielzahl von Sensornoten mindestens eines der folgenden registriert: ein Vorhandensein, eine Abwesenheit oder eine Nähe von mindestens einem Kontaktblock, der auf dem physischen Knopf oder der Taste angeordnet ist, und eine zweite Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorgitter umfassen, ist für die Verwendung mit einem Finger optimiert, und die erste Teilung ist kleiner als die zweite Teilung; der physische Knopf und die Taste sind auf der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet und stehen in Kommunikation mit der Touchscreen-Schnittstelle über die Kontaktblöcke. Das System beinhaltet weiterhin einen Berührungssensor, der über ein Kabel mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation steht. Das System beinhaltet ferner eine Steuerung in Kommunikation mit dem Berührungssensor, wobei die Steuerung einen Speicher zum Speichern der Steuerlogik und einen Prozessor zum Ausführen der Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik eine erste Logik aufweist zum Bestimmen einer elektrischen und physikalischen Kontinuität einer gesamten Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle aus Daten, die von einer dritten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die einen Umfang der Touchscreen-Schnittstelle definieren, eine zweite Logik aufweist zum Bestimmen, aus Daten, die von einer vierten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die eine Tastenzone oder Schleife in dem Teil der Touchscreen-Schnittstelle definieren, der kleiner ist als die gesamte Fläche der Touchscreen-Schnittstelle, eine elektrische und physische Kontinuität der Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle, die den Teil der Touchscreen-Schnittstelle bildet, und eine dritte Logik aufweist zum Bestimmen, ob ein Großteil der auf der Taste und dem physischen Knopf angeordneten Kontaktblöcke mit dem Sensorgitter zusammenwirken und selektiv einen Diagnosecode im Speicher erzeugen und speichern und selektiv eine Benachrichtigung für einen Benutzer der HMI erzeugen, wobei die dritte Logik eine geschätzte Position des physischen Knopfes und der Taste basierend auf einer Position des Großteils der Kontaktblöcke erzeugt.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der hierin bereitgestellten Beschreibung. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht dazu dienen sollen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Umgebungsansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) mit Tasten und Knöpfen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Bildschirmfoto einer HMI mit Tasten und Knöpfen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
3A ist eine schematische Funktionsansicht eines Teils einer HMI mit einem Knopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
3B ist eine schematische Funktionsansicht eines Teils der HMI mit einem Knopf aus 3B gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine schematische Ansicht eines Sensorgitters einer HMI mit einem Knopf und Tasten gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Sensorgitters einer HMI mit einem Berührungssensor und einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen, die einen Umfang des Sensorgitters der HMI gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung definieren;
6 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Sensorgitters einer HMI mit einer Taste gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Sensorgitters einer HMI mit einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen, die einen Umfang des Sensorgitters der HMI definieren, und einer Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen, die einen Umfang eines Teils des Sensorgitters der HMI definieren, der kleiner als der gesamte Umfang des Sensorgitters ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun ausführlich auf mehrere Ausführungsformen der Offenbarung verwiesen, die in beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Wenn immer möglich, werden in den Zeichnungen und der Beschreibung dieselben oder ähnliche Referenznummern verwendet, um sich auf dieselben oder ähnliche Teile oder Schritte zu beziehen. Diese und ähnliche Richtungsbegriffe sind nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken.
Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Umfang vollständig an diejenigen weitergibt, die über Fachkenntnisse verfügen. Zahlreiche spezifische Details werden erläutert, wie z.B. Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Den Fachleuten wird klar sein, dass spezifische Details nicht eingesetzt werden brauchen, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden können und dass keine so gesehen werden sollte, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In einigen Beispielen werden Ausführungsformen, bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll nicht als einschränkend gedacht sein. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext nichts anderes bestimmt. Die Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „aufweisen“, „einschließlich“ und „haben“ sind nicht abschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sind nicht so auszulegen, dass sie notwendigerweise ihre Ausführung in der jeweils diskutierten oder veranschaulichten Reihenfolge erfordern, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Ausführungsreihgenfolge gekennzeichnet. Es ist auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „in Eingriff mit“, „befindlich auf“, „verbunden mit“ oder mit einem anderen Element oder einer anderen Schicht „verbunden“ bezeichnet wird, kann es direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht angeordnet sein, im Eingriff damit sein, darauf angeordnet sein, damit verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu, wenn ein Element als „direkt auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt befindlich auf“, „direkt verbunden mit“, oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, dürfen keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen den Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ und „direkt dazwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“, etc.). Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ jede oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Gegenstände.
Obwohl die Begriffe erster, zweiter, dritter usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Schnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und andere numerische Begriffe, wenn sie hierin verwendet werden, bedeuten keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, sie werden durch den Kontext eindeutig angegeben. So könnte ein erstes Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt, die im Folgenden besprochen werden, als zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Der hierin verwendete Begriff „Computer“ oder „Steuerung“ umfasst im Allgemeinen jede elektronische Steuervorrichtung mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor, Speicher oder einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, das zum Speichern von Daten wie Steuerlogik, Softwareanwendungen, Anweisungen, Computercode, Software oder Anwendungen, Daten, Nachschlagetabellen usw. verwendet wird, und einen Sender-Empfänger [oder Ein-/Ausgabeanschlüsse]. Computerlesbares Medium beinhaltet jede Art von Medium, auf das von einem Computer zugegriffen werden kann, wie z.B. Nur-Lese-Speicher (ROM), Direktzugriff-Speicher (RAM), ein Festplattenlaufwerk, eine Compact Disc (CD), eine digitale Video-Disc (DVD) oder jede andere Art von Speicher. Ein „nicht-flüchtiges“ computerlesbares Medium schließt drahtgebundene, drahtlose, optische oder andere Kommunikationsverbindungen aus, die vorübergehende elektrische oder andere Signale transportieren. Ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium beinhaltet Medien, auf denen Daten dauerhaft gespeichert werden können, und Medien, auf denen Daten gespeichert und später überschrieben werden können, wie beispielsweise eine wiederbeschreibbare optische Platte oder eine löschbare Speichervorrichtung. Computercode, Software oder Anwendungen beinhalten jede Art von Programmcode, einschließlich Quellcode, Objektcode und ausführbarem Code. Der Prozessor ist konfiguriert, um den Code oder Anweisungen auszuführen. In einigen Beispielen beinhaltet der Computer oder Server auch eine dedizierte Wi-Fi-Steuerung, der für die drahtlose Kommunikation mit drahtlosen Kommunikations-Hotspots über Wi-Fi-Protokolle nach IEEE 802. IX konfiguriert ist.
Der Computer oder Server beinhaltet weiterhin eine oder mehrere Anwendungen. Eine Anwendung ist ein Softwareprogramm, das konfiguriert ist, um eine bestimmte Funktion oder einen Satz von Funktionen auszuführen. Die Anwendung kann ein oder mehrere Computerprogramme, Softwarekomponenten, Befehlssätze, Verfahren, Funktionen, Objekte, Klassen, Instanzen, zugehörige Daten oder einen Teil davon beinhalten, die zur Implementierung in einen geeigneten computerlesbaren Programmcode angepasst sind. Die Anwendungen können im Speicher oder in einem zusätzlichen oder separaten Speicher gespeichert werden. Beispiele für die Anwendungen umfassen Audio- oder Video-Streaming-Dienste, Spiele, Browser, soziale Medien, Netzwerkmanagementsysteme, Verzeichniszugriffs- und Managementsysteme und dergleichen, ohne vom Umfang oder Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kraftfahrzeug dargestellt und im Allgemeinen durch die Referenznummer 10 gekennzeichnet. Während das abgebildete Kraftfahrzeug 10 ein Auto ist, ist zu beachten, dass das Kraftfahrzeug 10 jede Art von Fahrzeug sein kann, einschließlich eines Motorrads, eines Mopeds, eines Autos, eines Kleinbusses, eines Lastwagens, eines Busses, eines Sattelschleppers, eines Wohnmobils, etc. Das Kraftfahrzeug 10 beinhaltet eine Vielzahl von miteinander verbundenen Systemen und Hardwarekomponenten, die im Folgenden näher beschrieben werden. Die Vielzahl der miteinander verbundenen Systeme und Hardwarekomponenten stehen in Kommunikation über ein Bord-Diagnosesystem, das als OBDII bekannt ist und in der Lage ist, eine Vielzahl von Diagnosefehlercodes (DTCs - diagnostic trouble codes) zu erzeugen, die sich auf die Betriebseigenschaften der Vielzahl von Systemen und Hardwarekomponenten beziehen. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Fahrgastraum 12 auf, der mit einem Fahrersitz 14, einem Beifahrersitz 16 und den hinteren Beifahrersitzen 18 ausgestattet ist. Das Kraftfahrzeug 10, wie dargestellt, beinhaltet nur vier Sitze 14, 16, 18, wobei jedoch zu beachten ist, dass je nach Kraftfahrzeugtyp 10 die Anzahl und Anordnung der Sitze 14, 16, 18 stark variieren kann. Der Fahrgastraum 12 beinhaltet mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 20. Die HMI 20 ist dargestellt und im Wesentlichen äquidistant zu jedem der Fahrersitze 14 und der Beifahrersitze 16 angeordnet und an einem Armaturenbrett 22 montiert. Zusätzliche HMIs 20 können an anderen Stellen im Fahrgastraum 12 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein, wie beispielsweise zwischen den Rücksitzen 18, auf einer Mittelkonsole 24, in den Kopfstützen 26 des Fahrersitzes 14 und des Beifahrersitzes 16 oder dergleichen, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Während das HMI 20 im Fahrgastraum 12 eines Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist, ist zu beachten, dass die im Wesentlichen gleichen Strukturen und funktionalen Designmerkmale der hierin beschriebenen HMIs 20 in völlig unterschiedlichen Anwendungen und Branchen, wie beispielsweise Heimstereoanlagen, Unterhaltungselektronik, Avionik und Industrieanwendungen, zu finden sind, ohne vom Umfang oder Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Nun zu 2, und mit weiterem Bezug auf 1, ist die HMI 20 eine elektronische oder elektromechanische Schnittstelle, die einem Insassen des Kraftfahrzeugs 10 Zugriff auf eine Vielzahl von Bordsystemen ermöglicht. In einigen Aspekten bietet das HMI 20 einen interaktiven Zugang zu einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem (HVAC) 28, einem audiovisuellen (A/V) Unterhaltungssystem (nicht eigens dargestellt), einem Navigationssystem (nicht eigens dargestellt) und anderen solchen Systemen innerhalb des Kraftfahrzeugs 10. Die HMI 20 ist ein berührungsbasiertes Gerät, das über resistive, kapazitive, Infrarot-, akustische Oberflächenwellen-, optische, elektromagnetische Führung oder andere Berührungssensoren oder Sensorgitter auf Benutzereingaben reagiert. Genauer gesagt, ist das berührungsbasierte Gerät des HMI 20 ein Touchscreen oder interaktives Bedienfeld 30. Der Touchscreen 30 kann eine Vielzahl von verschiedenen Größen und Formen aufweisen, abhängig von der jeweiligen Anwendung des Kraftfahrzeugs 10 und/oder dem Zweck oder der Platzierung des Touchscreens 30 innerhalb des Fahrgastraums 12 des Kraftfahrzeugs 10. Bei ausschließlich berührungsbasierten HMIs 20 kann es jedoch vorkommen, dass eine taktile Rückmeldung von den HMIs 20 nicht exisitert oder für einen Fahrer oder einen anderen Insassen des Kraftfahrzeugs 10 schwer zu interpretieren ist. Dementsprechend beinhaltet das HMI 20 einiger Beispiele nicht nur die von der Software generierten und auf dem Touchscreen 30 angezeigten virtuellen Tasten 31, sondern mindestens einen physischen Knopf 32 und/oder eine physische Taste 34.
In einigen Aspekten ist der mindestens eine physische Knopf 32 und/oder die physische Taste 34 am Touchscreen 30 des HMI 20 montiert. Der physische Knopf 32 ist um eine Drehachse 36 drehbar. In mehreren Aspekten ist die Drehachse 36 im Wesentlichen orthogonal zu einer Ebene 38, die im Wesentlichen durch eine Schnittstellenfläche 40 des Touchscreens 30 definiert ist. In einem weiteren Aspekt ist die Drehachse 36 des physischen Knopfes 32 parallel zu der Ebene 38, die durch die Schnittstellenfläche 40 des Touchscreens 30 definiert ist, wie beispielsweise bei einem Scrollrad (nicht extra dargestellt) oder dergleichen. In weiteren Aspekten kann die Drehachse 36 des physischen Knopfes 32 richtungsvariabel sein. Das heißt, der physische Knopf 32 einiger Beispiele hat eine im Wesentlichen kugelförmige Form und ist in alle Richtungen drehbar. Zusätzlich ist der physische Knopf 32 einiger Beispiele sowohl verschiebbar als auch um die Drehachse 36 drehbar. Mit anderen Worten, der physische Knopf 32 kann sich in eine Richtung parallel zu der durch die Schnittstellenfläche 40 definierten Ebene 38 bewegen und gleichzeitig um die Drehachse 36 drehen. Dementsprechend ist zu beachten, dass, während sich der Großteil dieser Beschreibung auf physische Knöpfe 32 konzentriert, die eine Drehachse 36 aufweisen, die im Wesentlichen orthogonal zu der durch die Schnittstellenfläche 40 definierten Ebene 38 ist, die Drehachse 36 entlang der Schnittstellenfläche 40 verschoben werden kann oder sich erheblich von orthogonal oder parallel zur Schnittstellenfläche 40 unterscheidet, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der physische Knopf 32 kann auf verschiedene Weise am Touchscreen 30 der HMI 20 montiert sein, einschließlich mechanischer Befestigungselemente (nicht extra dargestellt), chemischer Befestigungselemente wie Klebstoffe (nicht extra dargestellt) oder dergleichen, ohne vom Umfang oder Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In mehreren Aspekten weist der physische Knopf 32 eine obere Oberfläche 42, einen äußeren Knopfumfang 44 und eine untere Oberfläche 46 auf. In einigen Beispielen ist die obere Oberfläche 42 im Wesentlichen und parallel zur Schnittstellenfläche 40 des Touchscreens 30. In anderen Beispielen weist die obere Oberfläche 42 eine konkave Form, eine konvexe Form und eine glatte, glänzende und/oder geriffelte oder anderweitig strukturierte Oberfläche auf. Der äußere Umfang des Knopfes 44 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, die an einer oberen Grenze 48 mit der oberen Oberfläche 42 und an einer unteren Grenze 50 mit der unteren Oberfläche 46 verbunden ist. In mehreren Beispielen weist der äußere Umfang des Knopfes 44, wie auch die Oberseite 42, eine konkave Form, eine konvexe Form, eine glatte, glänzende und/oder geriffelte oder anderweitig strukturierte Oberfläche auf. Insbesondere ist der äußere Umfang des Knopfes 44 so bemessen und geformt, dass er in die Finger einer Hand bequem hineinpasst, Halt bietet und leicht zu bedienen ist. Die untere Oberfläche 46 ist im Wesentlichen eben und parallel zur Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. Die untere Oberfläche 46 beinhaltet eine Vielzahl von Kontaktblöcken 52. In einigen Beispielen beinhaltet die obere Oberfläche 42 weiterhin eine elektronische Anzeige 54. Die elektronische Anzeige 54 zeigt selektiv Informationen über eine Vielzahl von Funktionen an, auf die der physische Knopf 32 Zugriff hat. In einem Aspekt zeigt die elektronische Anzeige 54 selektiv Klimasteuerungsinformationen für den Fahrgastraum 12 an, wie beispielsweise Temperatur, Lüfterdrehzahl oder dergleichen. In einem weiteren Aspekt zeigt die elektronische Anzeige 54 selektiv Audio- oder Unterhaltungsinformationen wie Radiosender, Lautstärke oder dergleichen an.
Wie bereits erwähnt, beinhaltet der Touchscreen 30 einiger Beispiele mindestens eine physische Taste 34. Die physische Taste 34, wie auch der physische Knopf 32, wird auf verschiedene Weise am Touchscreen 30 der HMI 20 montiert, einschließlich mechanischer Befestigungselemente (nicht extra dargestellt), chemischer Befestigungselemente wie Klebstoffe (nicht extra dargestellt) oder dergleichen, ohne vom Umfang oder Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In mehreren Aspekten weist die physische Taste 34 eine obere Tastenoberfläche 56, einen Tastenaußenumfang 70 und eine untere Tastenoberfläche 60 auf. In einigen Beispielen ist die obere Tastenoberfläche 56 im Wesentlichen eben und parallel zur Schnittstellenoberfläche 40 des Touchscreens 30. In anderen Beispielen hat die obere Tastenoberfläche 56 eine konkave Form, eine konvexe Form und ist eine glatte, glänzende und/oder geriffelte oder anderweitig strukturierte Oberfläche. Der Tastenaußenumfang 70 kann eine Vielzahl von verschiedenen Formen annehmen, in Übereinstimmung mit Informationen über Design, Verpackung und Nutzungsmuster für Funktionen, auf die über die physische Taste 34 zugegriffen wird. Das heißt, der physische Knopf 34 kann einen Tastenaußenumfang 70 aufweisen, der im Wesentlichen zylindrisch, rechteckig, eiförmig oder eine von einer Vielzahl anderer Formen ist, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Tastenaußenumfang 70 ist an einer oberen Umfangsgrenze 62 mit der oberen Tastenoberfläche 56 verbunden und an einer unteren Umfangsgrenze 64 mit der unteren Tastenoberfläche 60 verbunden. In mehreren Beispielen weist der Tastenaußenumfang 70, wie auch die obere Tastenoberfläche 56, eine konkave Form, eine konvexe Form, eine glatte, glänzende und/oder geriffelte oder anderweitig strukturierte Oberfläche auf. Die untere Tastenoberfläche 60 ist im Wesentlichen eben und parallel zur Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. Die untere Tastenoberfläche 60, wie auch die untere Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32, beinhaltet eine Vielzahl von Kontaktblöcken 52. In einigen Beispielen, wie z.B. dem physischen Knopf 32, beinhaltet die obere Tastenoberfläche 56 weiterhin eine elektronische Anzeige 54. In einigen Aspekten zeigt die elektronische Anzeige 54 der physischen Taste 34 selektiv Klimasteuerungsinformation, Audio- oder Unterhaltungsinformation, Kommunikationsinformation oder dergleichen an, abhängig davon, auf welche Funktionen ein Benutzer zu einem bestimmten Zeitpunkt über die HMI 20 zugreift. Die physische Taste 34 kann eine Vielzahl von verschiedenen Formen annehmen, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, z.B. kann die physische Taste 34 ein Kippschalter, eine Druck- und Auslösetaste oder eine Taste mit oder ohne Arretierungen sein.
Nun zu den 3A und 3B, und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 und 2, werden die Kontaktblöcke 52 an vorbestimmten Stellen auf der unteren Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32 platziert. In mehreren Aspekten, während der Rest des physischen Knopfes 32 im Allgemeinen nicht in direktem physischen Kontakt mit der Schnittstellenfläche 40 des Touchscreens 30 steht, stehen die Kontaktblöcke 52 in direktem physischen Kontakt mit der Schnittstellenfläche 40. Darüber hinaus tragen die Kontaktblöcke 52 den physischen Knopf 32 und verhindern unter anderem zumindest teilweise das Wackeln des physischen Knopfes 32 oder schwächen dieses auf andere Weise ab. Die Kontaktblöcke 52 sind aus einem Material mit Eigenschaften gebildet, die es jedem Kontaktblock 52 ermöglichen, mit einem in der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 angeordneten Sensorgitter 66 zu interagieren. Die Kontaktblöcke 52 sind aus einer Vielzahl von Materialien mit kapazitiven, induktiven oder anderen elektromagnetischen Eigenschaften hergestellt, so dass die Kontaktblöcke 52 sowohl physisch als auch elektronisch mit der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 interagieren können. Das heißt, die Kontaktblöcke 52 sind in mehreren Aspekten aus kapazitiven, induktiven oder anderweitig elektromagnetisch reagierenden Materialien hergestellt. Die Kontaktblöcke 52 einiger Beispiele sind einheitlich mit dem physischen Knopf 32 ausgebildet, während in anderen Beispielen die Kontaktblöcke 52 getrennt vom physischen Knopf 32 gebildet und dann mit mechanischen Befestigungselementen, chemischen Befestigungselementen wie Klebstoffen oder dergleichen oder anderen Befestigungsmechanismen am physischen Knopf 32 befestigt werden.
In mehreren Aspekten sind die Kontaktblöcke 52 um einen Umfangsaspekt der unteren Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32 angeordnet. In einem Beispiel sind die Kontaktblöcke 52 gleichmäßig oder symmetrisch über den Umfangsaspekt der unteren Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32 verteilt, während in einem anderen Beispiel die Kontaktblöcke 52 ungleichmäßig oder asymmetrisch über den Umfangsaspekt der unteren Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32 verteilt sind. In einem Beispiel, in dem die Kontaktblöcke 52 asymmetrisch um den Umfangsaspekt der unteren Oberfläche 46 des physischen Knopfes 32 verteilt sind, bietet die asymmetrische Anordnung der Kontaktblöcke 52 ein Mittel zum präzisen und genauen Bestimmen einer Drehposition des physischen Knopfes 32 in Bezug auf die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. Wenn zudem einer oder mehrere der Kontaktblöcke 52 eines physischen Knopfes 32 unter Alterungseffekten leiden oder anderweitig aufgrund der asymmetrischen Verteilung der Kontaktblöcke 52 teilweise oder vollständig nicht mit der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 in Kontakt kommen und/oder interagieren, ist die Drehposition des physischen Knopfes 32 weiterhin genau und präzise bestimmbar. Dementsprechend wird eine Anzahl von Kontaktblöcken 52 ausgewählt, um Genauigkeit, Präzision und Granularität der Positionsdaten zu gewährleisten und gleichzeitig eine ausreichende Belastbarkeit und Redundanz zu gewährleisten, um genaue Positionsdaten bereitzustellen, auch wenn einige der Kontaktblöcke 52 des physischen Knopfes 32 versagen, die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 zu kontaktieren.
Die Anzahl der Kontaktblöcke 52, die an einem bestimmten physischen Knopf 32 oder einer physischen Taste 34 befestigt sind, kann von Anwendung zu Anwendung erheblich variieren. Das heißt, je nach den Abmessungen eines bestimmten physischen Knopfes 32 oder einer physischen Taste 34 und je nach Verwendungszweck des jeweiligen physischen Knopfes 32 oder der physischen Taste 34 können die Anzahl und Anordnung der am Knopf 32 oder der physischen Taste 34 befestigten Kontaktblöcke 52 variieren. In einem weiteren Aspekt sind die Kontaktblöcke 52 an vorbestimmten Stellen auf der unteren Tastenoberfläche 60 angeordnet und bieten sowohl mechanische Stabilität als auch eine elektronische Verbindung zwischen der physischen Taste 34 und der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. In einigen Aspekten weist jeder der Kontaktblöcke 52 eines bestimmten physischen Knopfes 32 oder einer physischen Taste 34 im Wesentlichen die gleichen Abmessungen auf wie die anderen Kontaktblöcke 52, die an dem physischen Knopf 32 oder der physischen Taste 34 montiert sind. In anderen Aspekten können die Kontaktblöcke 52 eines bestimmten physischen Knopfes 32 oder einer physischen Taste 34 in Größe, Form, Dicke und dergleichen variieren, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Kontaktblöcke 52 sind optimal dimensioniert und geformt, um mit dem physischen Knopf 32 und/oder der physischen Taste 34, an der die Kontaktblöcke 52 befestigt sind, zusammenzupassen. Darüber hinaus können die Kontaktblöcke 52 für einen bestimmten physischen Knopf 32 oder eine physische Taste 34 je nach Anwendung von einem Kontaktblock 52 zum anderen um den Umfangsaspekt der unteren Oberfläche 46 eines einzelnen physischen Knopfes 32 erheblich in der Größe variieren. Die Größe und Konstruktion jedes der Kontaktblöcke 52 ermöglicht es den Kontaktblock 52, sich zu treffen, zu interagieren mit und gut definierte, präzise und genaue physische und elektronische Eingaben an die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 zu machen.
Nun zu 4, und mit weiterem Bezug auf die 1 - 3A, wird das Sensorgitter 66 aus einer Vielzahl von elektronischen Leiterbahnen 68 auf oder in der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 gebildet. Die elektronischen Leiterbahnen 68 definieren einen Umfang 71 der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. Die elektronischen Leiterbahnen 68 durchlaufen auch das Sensorgitter 66. In mehreren Aspekten erstrecken sich elektronische Leiterbahnen 68 über die Schnittstelle 40 vom Umfang 71 zum Umfang 71 und definieren eine im Wesentlichen orthogonale Reihe von elektronischen Leiterbahnen 68 -linien. Das heißt, das Sensorgitter 66 ist definiert durch eine erste Vielzahl 72 von elektronischen Leiterbahnen 68, die sich parallel zueinander erstrecken, und eine zweite Vielzahl 74 von elektronischen Leiterbahnen 68, die sich parallel zueinander und senkrecht zu der ersten Vielzahl 72 von elektronischen Leiterbahnen 68 erstrecken. Es ist jedoch zu beachten, dass das Sensorgitter 66 zwar als aus einer im Wesentlichen orthogonalen Reihe von elektronischen Leiterbahnen 68 gebildet beschrieben wurde, die elektronischen Leiterbahnen 68 einiger Beispiele jedoch in nicht-orthogonalen Winkeln zueinander abgewinkelt sein können, oder die elektronischen Leiterbahnen 68 kurvenförmig sein und sich bei einer großen Vielzahl von verschiedenen Winkelmaßen schneiden können, ohne vom Umfang oder dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich kann in einigen Beispielen das Sensorgitter 66 besser als ein mehrschichtiges Sensorgitter 66 beschrieben werden, in dem eine oder mehrere Sensorgitter 66 -Schichten ein im Wesentlichen kontinuierliches festes Blatt sind und mindestens eine zusätzliche Sensorgittergitterschicht 66 aus einer Vielzahl von elektronischen Leiterbahnen 68 besteht, die elektrisch mit dem im Wesentlichen kontinuierlichen festen Blatt interagieren. In mehreren Aspekten sind eine Vielzahl von Sensorknoten 76 durch Schnittpunkte der ersten Vielzahl 72 und zweiten Vielzahl 74 von elektronischen Leiterbahnen 68 definiert. Es ist jedoch zu beachten, dass je nach Aufbau des Sensorgitters 66 die Sensorknoten 76 an anderen Stellen entlang der elektronischen Leiterbahnen 68 angeordnet sein können, ohne dass sie sich notwendigerweise an Kreuzungen der ersten und zweiten Vielzahl 72, 74 der elektronischen Leiterbahnen 68 befinden. Über die Sensorknoten 76 erfasst das Sensorgitter 66 eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft des Touchscreens 30. Das heißt, das Sensorgitter 66 erfasst Veränderungen im elektrischen und/oder magnetischen Feld des Touchscreens 30, wenn einer oder mehrerer der Kontaktblöcke 52 über oder in der Nähe eines oder mehrerer der Sensorknoten 76 verlaufen. Das heißt, die Sensorknoten 76 interagieren elektronisch und/oder magnetisch mit den Kontaktblöcken 52 und erzeugen Positionsinformationen für den physischen Knopf 32 sowie für die physische Taste 34, wenn die HMI 20 entsprechend ausgestattet ist. In einem Beispiel erkennt das Sensorgitter 66 elektrische Änderungen, wie Kapazitätsänderungen, Änderungen in einem elektrostatischen Feld oder dergleichen, die von einem Benutzer erzeugt werden, der die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 berührt. In einem weiteren Beispiel erkennt das Sensorgitter 66 Kapazitätsänderungen, Änderungen in einem elektrostatischen Feld oder dergleichen, die durch die Manipulation des physischen Knopfes 32 und/oder der physischen Taste 34 durch einen Benutzer verursacht werden. Die Positionsinformation wird von einer HMI 20 -Steuerung 78 erfasst. Die Steuerung 78 wandelt die Positionsinformation in Funktionsauswahlinformation um und steuert die Schnittstelle 40 der HMI 20 und in einigen Beispielen die Anzeigen 54 des physischen Knopfes 32 und/oder der Tasten 34, um Information darzustellen, die für die vom Benutzer ausgewählte Funktion relevant sind.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Steuerung 78 eine elektronische Steuervorrichtung mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor 80, einem Speicher 82 oder einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium, das zum Speichern von Daten wie Steuerlogik, Softwareanwendungen, Anweisungen, Computercode, Software oder Anwendungen, Daten, Nachschlagetabellen usw. verwendet wird, und einem Sender-Empfänger [oder Ein-/Ausgabeanschluss] 84. Das computerlesbare Medium oder der Speicher 82 beinhaltet jede Art von Medium, auf das von einem Computer zugegriffen werden kann, wie z.B. Nur-Lese-Speicher (ROM), Direktzugriff-Speicher (RAM), eine Festplatte, eine Compact Disc (CD), eine digitale Video-Disc (DVD) oder jede andere Art von Speicher. Ein „nichtflüchtiges“ computerlesbares Medium 82 schließt drahtgebundene, drahtlose, optische oder andere Kommunikationsverbindungen aus, die vorübergehende elektrische oder andere Signale transportieren. Ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium 82 beinhaltet Medien, auf denen Daten dauerhaft gespeichert werden können, und Medien, auf denen Daten gespeichert und später überschrieben werden können, wie beispielsweise eine wiederbeschreibbare optische Platte oder eine löschbare Speichervorrichtung. Computercode, Software oder Anwendungen beinhalten jede Art von Programmcode, einschließlich Quellcode, Objektcode und ausführbarem Code. Der Prozessor 80 ist konfiguriert, um den Code oder die Anweisungen auszuführen.
Eine Teilung „P“ oder ein Abstand zwischen den elektronischen Leiterbahnen 68 des Sensorgitters 66 bestimmt einen Aspekt der Präzision und Genauigkeit des Sensorgitters 66 des Touchscreens 30. Die Anzahl, Größe und Anordnung der Kontaktblöcke 52 des physischen Knopfes 32 und/oder der physischen Taste 34 bestimmt einen zweiten Aspekt der Präzision und Genauigkeit des Sensorgitters 66 des Touchscreens 30. Insbesondere bestimmt ein Verhältnis von Sensorknoten 76 zu Teilung „P“ eine Granularität der Positionsinformation, die durch das Sensorgitter 66 erzeugt wird. Das Verhältnis von Sensorknoten 76 zu der Teilung des Sensorgitters 66 ist optimiert für eine ideale Anzahl von Registrierungen pro Kontaktblock 52 abhängig von der Anwendung. Registrierungen für jeden Kontaktblock 52 treten auf, wenn der Kontaktblock 52 über oder in der Nähe eines Sensorknotens 76 verläuft. Dementsprechend wird ein Durchmesser „D“ jedes Kontaktblocks 52 und die Position jedes Kontaktblocks 52 auf dem physischen Knopf 32 und/oder der physischen Taste 34 gewählt, um die Anzahl der möglichen Registrierungen zu optimieren, wenn ein bestimmter Kontaktblock 52 den Touchscreen 30 durchquert.
Nun zu 5 und mit weiterem Bezug auf die 1 - 4 führt die Steuerung 78 Diagnosefunktionen aus. Basierend auf Daten, die von dem Sensorgitter 66 gesammelt wurden, und insbesondere basierend auf Daten über die Kontinuität einer dritten Vielzahl von elektronischen eiterbahnen 68, die den Umfang 71 der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 bilden, bestimmt die Steuerung 78 den Nutzen, die Genauigkeit, das Alter und die Funktionalität des Touchscreens 30. In einigen Aspekten ist die dritte Vielzahl von elektronischen Leiterbahnen 68 des Umfangs 71 über ein Flachbandkabel 88 mit einem Berührungssensor 86 verbunden. Das Flachbandkabel oder „FPC“ 88 bildet eine elektrische Schnittstelle zwischen dem Berührungssensor 86 und den elektronischen Leiterbahnen 68 der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30. In einigen Beispielen ist der FPC 88 über eine Lötverbindung, wie beispielsweise eine Mikrolötverbindung 90, mit den elektronischen Leiterbahnen 68 verbunden, während in anderen Beispielen der FPC 88 über eine Presspassung (nicht extra dargestellt) verbunden ist. Der Berührungssensor 86 kommuniziert elektronisch mit der Steuerung 78 und verknüpft die Positionsinformation der Kontaktblöcke 52 und/oder der Hand oder des Fingers eines Benutzers mit der Steuerung. Der Berührungssensor 86 übernimmt in Verbindung mit der Steuerung auch Diagnosefunktionen. Das heißt, die Steuerung 78 steht in elektronischer Kommunikation mit den elektronischen Leiterbahnen 68 des Sensorgitters 66 und allgemeiner in elektronischer Kommunikation mit dem Berührungssensor. Der Speicher 82 der Steuerung 78 speichert die Steuerlogik und der Prozessor 80 führt die Steuerlogik aus. In mehreren Aspekten beinhaltet die Steuerlogik mindestens eine erste Logik zum Bestimmen eines Zustands der Touchscreen 30 -Schnittstelle 40 und eine zweite Logik zum Bestimmen eines Zustands eines Teils der Touchscreen 30 -Schnittstelle 40, der kleiner ist als ein vollständiger Bereich der Touchscreen 30 -Schnittstelle 40. In einigen Beispielen führt der Prozessor 80 eine dritte Steuerlogik aus, um zu bestimmen, ob ein Großteil der auf der physischen Taste 32 oder dem physischen Knopf 34 angeordneten Kontaktblöcke 52 mit den Sensorknoten 76 interagiert. Darüber hinaus erzeugt und speichert die dritte Steuerlogik, wie in den folgenden Beispielen näher beschrieben, selektiv einen Diagnosecode im Speicher 82 und erzeugt selektiv eine Benachrichtigung für einen Benutzer der HMI 20 über einen Gegebenheit oder Zustand der Touchscreen 30 -Schnittstelle 40.
In einem ersten Beispiel kann eine Glas-, Kunststoff- oder andere ähnliche Oberfläche (nicht extra dargestellt) des Touchscreens 30 brechen, nachdem der Touchscreen 30 einem physischen oder thermischen Schock ausgesetzt wurde. Da in vielen Fällen die elektronischen Leiterbahnen 68 entweder in das Glas eingebettet oder mit dem Glas verklebt sind, kann beim Bruch des Glases des Touchscreens 30 die Kontinuität der Oberfläche der Schnittstelle 40 sowie die Kontinuität der elektronischen Leiterbahnen 68 ebenfalls unterbrochen oder beschädigt werden. Ebenso können in einem zweiten Beispiel, in dem der Touchscreen 30 einer Umgebung mit einer hohen Luftfeuchtigkeit oder einer korrosiven Flüssigkeit ausgesetzt wurde, auch die elektronischen Leiterbahnen 68 beschädigt werden. Ebenso kann sich in einem dritten Beispiel das FPC 88 unter Umständen teilweise oder vollständig von den elektronischen Leiterbahnen 68 lösen, oder das FPC 88 kann Verbindungsprobleme in Bezug auf die elektronischen Leiterbahnen 68 aufweisen. Wenn eine der in den ersten bis dritten Beispielen beschriebenen Situationen eintritt, ist die Kontinuität der elektronischen Leiterbahnen 68, des FPC 88 und damit des Touchscreens selbst 30 durch die Steuerung diagnosefähig. Wenn die Steuerung 78 feststellt, dass ein Kontinuitätsfehler vorliegt, setzt die Steuerung 78 einen Diagnosecode im Speicher und zeigt selektiv eine Benachrichtigung an den Fahrer oder Bediener des Kraftfahrzeugs 10 an, die den Zustand des Touchscreens 30 oder eines Teils des Touchscreens 30 darstellt. In einigen Aspekten, wenn eine teilweise Abnahme der Kontinuität festgestellt wird, führt die Steuerung 78 einen Algorithmus aus, der die Funktionalität des Touchscreens 30 verändert, indem er eine Genauigkeit verringert, die für die Ausführung bestimmter Funktionen erforderlich ist. Der Touchscreen 30 wird danach weniger genau und präzise, funktioniert aber trotzdem bestimmungsgemäß. Durch die langsame Verringerung der Präzision und/oder Genauigkeit, die für die Ausführung von Funktionen auf dem Touchscreen 30 erforderlich ist, können Alterungseffekte wie Korrosion, teilweiser Glasbruch, erhöhter Widerstand in den elektronischen Leiterbahnen 68 oder dem FPC 88 abgeschwächt werden, wodurch der Benutzer die Nutzung des Touchscreens 30 verlängern kann, bevor eine Reparatur oder ein Austausch des Touchscreens 30 erforderlich ist. Zusätzlich, wenn die Steuerung 78 bestimmt, dass es Kontinuitätsfehler gibt, führt die Steuerung 78 eine Vielzahl von zusätzlichen Algorithmen aus, die eine Prognose der elektronischen Leiterbahnen 68 des Touchscreens 30 einschließlich Lebensdauer und Frühausfallvorhersage bestimmen. Durch die Berechnung von Parametern für die Lebensdauer- und Frühausfallvorhersage kann die Steuerung 78 einen Benutzer des Touchscreens 30 vorbeugend darüber informieren, dass der Touchscreen 30 eine ungefähre Lebensdauer aufweist und/oder ein Servicezentrum oder dergleichen über die Notwendigkeit einer Wartung des Touchscreens 30 des Benutzers informieren.
Der Abstand oder die Teilung „P“ des Sensorgitters 66 einiger Beispiele variiert über das Sensorgitter 66. Im Beispiel von 6 weist das Sensorgitter 66 eine erhöhte Dichte oder Teilung „P1“ nahe dem physischen Knopf 32 und nahe den Tasten 34 auf. Im Gegensatz dazu weist das Sensorgitter 66 in einem Bereich zwischen dem physischen Knopf 32 und den Tasten 34 und in einem Bereich, der für die Verwendung durch den Finger eines Benutzers vorgesehen ist, eine verminderte Dichte oder Teilung „P2“ auf. Die erhöhte Dichte oder Teilung „P1“ der Bereiche des Sensorgitters 66 in der Nähe des physischen Knopfes 32 und der Tasten 34 sorgt für eine hohe Granularität der Positionsdaten, die durch die Verwendung des physischen Knopfes 32 und der Tasten 34 erzeugt werden. In einem Beispiel weist jede der Kontaktblöcke 52 des physischen Knopfes 32 und/oder der Tasten 34 einen vorgegebenen Durchmesser „D“ von etwa zwei bis drei Millimetern (2 - 3 mm) auf. Dementsprechend stellt die erhöhte Dichte oder Teilung „P1“ der elektronischen Leiterbahnen 68 eine erhöhte Anzahl von Sensorknoten 76 bereit, mit denen die Kontaktblöcke 52 registrieren und interagieren. Im Gegensatz dazu hat ein menschlicher Finger bei Verwendung mit einem Touchscreen 30 einen Berührungsdurchmesser von etwa vier bis fünfzehn Millimetern (4 - 15 mm). Dementsprechend interagiert ein menschlicher Finger mit hoher Präzision und Granularität mit den Sensorknoten 76, die weiter auseinander liegen als diejenigen, die für die Verwendung mit dem physischen Knopf 32 und/oder den Tasten 34 erforderlich sind. In weiteren Beispielen kann ein Stift (nicht extra dargestellt) mit dem Touchscreen 30 verwendet werden. Da der Stift einen Spitzendurchmesser von weniger als dem eines menschlichen Fingers (d.h. weniger als 7 - 15 mm) aufweisen kann, aber immer noch größer als der Durchmesser von 2 - 3 mm eines Kontaktblocks 52 ist, ist das Sensorgitter 66 mit einer Teilung „P“ irgendwo zwischen dem der oben beschriebenen P1- und P2-Bereiche ausgelegt. Während der Durchmesser „D“ der Kontaktblöcke 52 als zwischen 2 - 3 mm, ein Spitzendurchmesser des Stiftes als etwas größer als 2 - 3mm, aber kleiner als der Berührungsdurchmesser eines Fingers (7 - 15 mm) beschrieben wurden, ist zu beachten, dass die beschriebenen Durchmesserwerte je nach Anwendung, dem individuellem Stift und dem Benutzer stark variieren können. Dementsprechend ist zu verstehen, dass die vorgenannten Durchmesser nur als nicht einschränkende, aber repräsentative Beispiele gedacht sind.
Nun zu 6, und mit weiterem Bezug auf die 1 - 5, wird ein Touchscreen 30 mit den Tasten 34 näher dargestellt. Die Tasten 34 sind wie oben beschrieben auf der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 angeordnet. In mehreren Aspekten sind die Kontaktblöcke 52 der Tasten 34 federbelastet. Die federbelasteten Kontaktblöcke 52 (nicht extra dargestellt) geben der physischen Taste 34 die Möglichkeit, sich vertikal, d.h. senkrecht nach oben und unten in Bezug auf die im Wesentlichen ebene Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 zu bewegen, während sie verhindern, dass die Kontaktblöcke 52 dauerhaft und kontinuierlich die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 berühren. Das heißt, wenn die Tasten 34 nicht von einem Benutzer betätigt werden, sind die federbelasteten Kontaktblöcke 52 um einen vorbestimmten Abstand von der Oberfläche der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 getrennt, und die Sensorknoten 76 erfassen eine Nähe der Kontaktblöcke 52. In einigen Beispielen führt das Sensorgitter 66 eine Diagnose durch, um das Vorhandensein der physischen Taste 32 zu bestimmen, und setzt einen Code im Speicher, wenn die physische Taste 32 nicht erkannt wird. Das heißt, wenn sich die physische Taste 32 vom Bildschirm der Schnittstelle 40 löst, werden die Kontaktblöcke 52 überhaupt nicht vom Sensorgitter 66 erfasst, und die Steuerung setzt einen Code im Speicher, der dies anzeigt. Im Gegensatz dazu werden beim Drücken der Tasten 34 durch einen Benutzer die federbelasteten Kontaktblöcke 52 auf die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 gedrückt. Im Falle eines physischen Knopfes oder einer physischen Taste 32, 34, wenn die Kontaktblöcke 52 auf die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 gedrückt werden, registrieren die Kontaktblöcke 52 mindestens eines von: einem Vorhandensein, einer Abwesenheit oder einer Nähe eines Kontaktblocks 52, der auf dem physischen Knopf 32 oder der physischen Taste 34 mit den Sensorknoten 76 des Sensorgitters 66 angeordnet ist, wodurch Positionsinformation erzeugt wird. In einigen Aspekten wird die Federkraft der Kontaktblocks 52 durch eine Feder, einen elastischen Block oder ein anderes solches elastisches Element erreicht, das zwischen dem physischen Knopf 32 oder der physischen Taste 34 und der Oberfläche der Schnittstelle 40 eingeklemmt ist.
Nun zu 7 und mit weiterem Bezug auf die 1 - 6, beinhalten die elektronischen Leiterbahnen 68 des Sensorgitters 66 eine vierte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen 68, die eine Tastenzone 92 bilden. Die Tastenzone 92 ist eine Schleife aus elektronischen Leiterbahnen 68, die einen Bereich der Touchscreen 30 -Schnittstelle 40 definiert, der für die Verwendung mit der physischen Taste 34 optimiert ist. Die Tastenzone 92 interagiert in mehreren Aspekten mit der Steuerung 78 und dem Tastensensor 86 über das FPC 88. In mehreren Aspekten ist die Tastenzone 92 des Sensorgitters 66 optimiert, um ein Vorhandensein oder Fehlen der Kontaktblöcke 52 der Tasten 34 zu erkennen. Die Tastenzone 92 des Sensorgitters 66 wird auch für Diagnosezwecke genutzt. Da die Tastenzone 92 selbst auf Kontinuität, Widerstand und dergleichen überprüft werden kann, werden die elektronischen Leiterbahnen 68 der Tastenzone 92 von der Steuerung 78 und dem Tastensensor 86 verwendet, um zu bestimmen, ob die elektronischen Leiterbahnen 68 der Tastenzone 92 intakt sind oder ob die elektronischen Leiterbahnen 68 der Tastenzone 92 beschädigt, korrodiert oder anderweitig betriebsmäßig beeinträchtigt wurden. In mehreren Aspekten bildet die vierte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen 68 eine Vielzahl von Schleifen von elektronischen Leiterbahnen 68 durch das gesamte Sensorgitter 66. Die Vielzahl von Schleifen von elektronischen Leiterbahnen 68 wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 intakt und voll funktionsfähig ist oder ob ein Teil oder das gesamte Sensorgitter 66 der Schnittstelle 40 des Touchscreens 30 beschädigt wurde oder Effizienzverluste aufweist.
Ein System und Verfahren zur Fehlerdiagnose von berührungsbasierten HMI 20 -Systemen, einschließlich digitaler drehbarer physischer Knopf 32 -Encoder, Drucktasten 34 und Touchscreen 30 -Module der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile, darunter neue und verbesserte berührungsbasierte HMIs 20 und Diagnosesysteme und Verfahren für verbesserte berührungsbasierte HMIs 20, die den gesetzlichen Anforderungen entsprechen und gleichzeitig Ablenkungen des Fahrers verringern und gleichzeitig die Belastbarkeit, Robustheit und Genauigkeit der Diagnose für die berührungsbasierten HMIs 20 erhöhen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich exemplarischer Natur und Abweichungen, die nicht vom Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen vom Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst sein. Solche Abweichungen sind nicht als Abweichung von Kern und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

System zur Fehlerdiagnose für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), umfassend: einen physischen Knopf; eine Taste; eine Touchscreen-Schnittstelle; wobei der physische Knopf und die Taste auf der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet sind und mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation stehen; einen Berührungssensor, der mit der Touchscreen-Schnittstelle in Kommunikation stehen; eine Steuerung in Kommunikation mit dem Berührungssensor, wobei die Steuerung einen Speicher zum Speichern von Steuerlogik und einen Prozessor aufweist, der zum Ausführen der Steuerlogik konfiguriert ist, wobei die Steuerlogik eine erste Logik zum Bestimmen eines Zustands der Touchscreen-Schnittstelle und eine zweite Logik zum Bestimmen eines Zustands eines Teils der Touchscreen-Schnittstelle aufweist, der kleiner als ein vollständiger Bereich der Touchscreen-Schnittstelle ist.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 1, wobei jeder der physischen Knöpfe und die Taste ferner eine Vielzahl von Kontaktblöcken umfassen, die auf einer unteren Oberfläche des physischen Knopfs und in der Nähe der Touchscreen-Schnittstelle und einer unteren Oberfläche der Taste in der Nähe der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet sind.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Kontaktblöcken asymmetrisch über die untere Oberfläche des physischen Knopfes verteilt ist.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 2, wobei die Touchscreen-Schnittstelle ferner ein Sensorgitter in Kommunikation mit dem Berührungssensor über ein Kabel umfasst, wobei das Sensorgitter elektrische Leiterbahnen aufweist, und wobei eine erste Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen elektrisch mit einer zweiten Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen interagiert und eine Vielzahl von Sensorknoten bildet, und wobei die erste Logik ferner umfasst: Bestimmen einer elektrischen und physischen Kontinuität einer gesamten Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle aus Daten, die durch eine dritte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die einen Umfang der Touchscreen-Schnittstelle definieren, und wobei die zweite Logik ferner umfasst: Bestimmen, aus Daten, die durch eine vierte Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen erzeugt werden, die eine Tastenzone oder Schleife in dem Teil der Touchscreen-Schnittstelle definieren, der kleiner ist als der vollständige Bereich der Touchscreen-Schnittstelle, einer elektrischen und physischen Kontinuität der Oberfläche der Touchscreen-Schnittstelle, die den Teil der Touchscreen-Schnittstelle bildet.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Kontaktblöcken einen vorbestimmten Durchmesser haben, der ausgewählt ist, um mit der Vielzahl von Sensorknoten zu interagieren.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 4, wobei die Sensorknoten mindestens eines von: einem Vorhandensein, einer Abwesenheit oder einer Nähe eines auf dem physischen Knopf oder der Taste angeordneten Kontaktblocks zu registrieren.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 6, ferner umfassend eine dritte Logik zum Bestimmen, ob ein Großteil der auf der Taste und dem physischen Knopf angeordneten Kontaktblöcke mit den Sensorknoten zusammenwirkt, und zum selektiven Erzeugen und Speichern eines Diagnosecodes im Speicher und zum selektiven Erzeugen einer Benachrichtigung für einen Benutzer der HMI.
System zur Fehlerdiagnose für eine HMI nach Anspruch 4, wobei eine Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorgitter umfassen, über die Touchscreen-Schnittstelle variabel ist.
System zur Diagnose für eine HMI nach Anspruch 8, wobei eine erste Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorgitter umfassen, für die Verwendung mit dem physischen Knopf und der Taste optimiert ist.
System zur Diagnose für eine HMI nach Anspruch 9, wobei eine zweite Teilung der elektrischen Leiterbahnen, die das Sensorgitter umfassen, für die Verwendung mit einem Finger optimiert ist, und wobei die erste Teilung kleiner als die zweite Teilung ist.