DE19502956C2

DE19502956C2 - Sensoraufnahmemechanik für eine berührungsempfindliche Platte

Info

Publication number: DE19502956C2
Application number: DE19502956A
Authority: DE
Inventors: Carmen Diessner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: DE19502956A1; DE9404488U1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Sensoraufnahmemechanik für eine berührungsempfindliche Platte nach der Gattung des Anspruchs 1.

Als berührungsempfindliche Platte wird hier ein Gerät bezeich net, welches in der Lage ist, auf einer ebenen Fläche den Ort zu ermitteln, wo man die Platte mit leichtem Druck berührt. Die Lage wird in X-Y Koordinaten ausgedrückt und an einen Rechner übergeben. Der Rechner wird durch ein Programm gesteuert, welches je nach Berührungsstelle anwendungsspezifische Abläufe erwirkt.

Eine derartige berührungsempfindliche Glasplatte wird beispiels weise vor die Anzeigeeinheit einer Maschinensteuerung gebaut. Auf der Anzeigeeinheit werden "Aktionstasten" einer Bedienerfüh rung dargestellt. Wird die Glasplatte an einer Stelle berührt, welche einer Aktionstaste entspricht, so wird das zugehörige Programm von der Steuereinheit ausgeführt.

Für die Ermittlung der Berührungskoordinaten ist an jeder Ecke der Platte ein Kraftsensor montiert, welcher die auftretenden Einzelkräfte F1, F2, F3, F4 ermittelt. Dabei bezeichnet

F1 die auftretende Kraft in der linken oberen Ecke,
F2 die auftretende Kraft in der rechten oberen Ecke,
F3 die auftretende Kraft in der rechten unteren Ecke, und
F4 die auftretende Kraft in der linken unteren Ecke.

Die Ermittlung der Berührkoordinaten ergibt sich nach folgenden Gleichungen:

X = ((F2 + F3) - (F1 + F4))/(F1 + F2 + F3 + F4)2 (Gleichung 1)

Y = ((F1 + F2) - (F3 + F4))/(F1 + F2 + F3 + F4) (Gleichung 2)

wobei sich als Koordinate eine Fließkommazahl mit Wertebereich zwischen -1 und +1 ergibt, die anforderungsgerecht zu skalieren ist.

Probleme

Bei bislang üblichen Montagemethoden von berührungsempfindlichen Platten 10 wird die flächige Dichtung 11 im Spalt 12 umlaufend eingebracht, füllt diesen Spalt gleichförmig aus und dient gleichzeitig als flächiges Federelement. Fig. 3 erläutert diesen Sachverhalt (Rahmen 13, Sensor 14, Verschraubung 15). Dadurch bedingt ergibt sich

- eine umlaufende Stufe, welche ein Ansatzpunkt für Vandalismus ist und
- durch die flächige Krafteinwirkung der Dichtung in Z-Richtung sind die oben angegebenen Gleichungen zur Berührpunktsermittlung wie folgt durch eine Koordinatentransformation zu erweitern: Die wahren Koordinaten X_w, Y_w ergeben sich aus den Rohkoordinaten X, Y (welche wie oben angegeben berechnet werden) zu: X_w = A₀ + A₁₀ _* X + A₂₀ _* X² + A₃₀ _* X³ + B₁₀ _* Y + B₁₁ _* Y _* X + B₁₂ _* Y _* X² (Gleichung 3)analog Y_w. Die Korrekturfaktoren A₀, A₁₀, A₂₀ etc. sind jeweils für jede einzelne Montageeinheit zu berechnen.

Bei einer aus der DE 32 45 453 A1 bekannten Sensoraufnahme mechanik gemäß der eingangs genannten Gattung sind die vor stehend genannten Probleme weder angesprochen noch gelöst, und ein Rahmen im Sinne der erfindungsgemäßen Sensoraufnahmemechanik ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensor aufnahmemechanik der eingangs genannten Gattung so zu verbes sern, daß der Rahmen zusammen mit der Platte eine gemeinsame Fläche bildet.

Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Wirkung der Erfindung

Mit der Erfindung ergibt sich eine völlig plane berührungsemp findliche Einheit, so daß im Einsatzfall kein mechanischer An satzpunkt für Vandalismus vorhanden ist.

Weiterhin wirkt sich die fehlende Kante positiv auf das Ge samterscheinungsbild aus, da keine Schmutz- oder Staubkanten vorhanden sind. Die Reinigung der Geräteoberfläche ist wesent lich vereinfacht.

Durch den Wegfall der Berechnung der Korrekturfaktoren ergibt sich ein wesentlich einfacherer Fertigungs- und Wartungsprozeß und dadurch geringere Herstellungs- und Wartungskosten. Die erzielten Ersparnisse liegen erstens im Zeitbereich, da keine Berechnungen je Platte durchzuführen sind und zweitens im Teilekostenbereich, da die Korrekturfaktoren üblicherweise in speziell dafür vorzusehende nicht-flüchtige Speicherbau teilen (EEPROM oder NVRAM) untergebracht werden müssen.

Für die Berechnung der Berührkoordinaten gelten Gleichung 1 und Gleichung 2, Korrekturfaktoren sind nicht mehr notwendig.

Darstellung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 1 und Fig. 2 erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Vorderansicht einer berührungsempfindlichen Platte,

Fig. 2 den Querschnitt durch eine Ecke des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels gemäß der Schnittlinie A-A, und

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Ecke einer Ausfüh rung gemäß dem eingangs beschriebenen Stand der Technik.

Dabei zeigt Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau und Fig. 2 die detaillierte Anordnung der einzelnen Elemente. Die z. B. aus Glas bestehende Platte 1 hat umlaufend eine Stufe so ausge führt, so daß eine dazu im Rahmen 2 gegenläufig ausgeführte Stufe bei der Montage einen Spalt 7 von 1-2 mm läßt. Dieser Spalt wird nur an der Vorderseite des Gerätes umlaufend mit einer Dichtung 6 versehen. Als Dichtmaterial kann handelsüb liches Silikon verwendet werden. Die entstandene Oberfläche und der Übergang von Platte 1 zu Rahmen 2 wird mit der Dich tung 6 flächenbündig und es entsteht eine plane Oberfläche.

In jeder Ecke ist eine Tellerfeder als Federelement 5 zwischen Platte 1 und Rahmen 2 gelegt. Mit dem Federelement 5 werden mechanische Toleranzen zwischen Rahmen 2 und Platte 1 ausge glichen. Die Sensoreinheit 3 ist direkt hinter der Platte 1 montiert und wird von der mittels einer Verschraubung 8 ver schraubten Sensorhalterung 4 gegen die Platte 1 gedrückt. Die Sensoreinheit 3 ist mit einem kugelförmigem, massivem Oberteil 3a versehen. Sensoreinheit 3 und Federelement 5 müssen auf ei ner Achse (Z-Achse) 9 liegen, damit der gewünschte Effekt er zielt wird.

Claims

1. Sensoraufnahmemechanik für eine berührungsempfindliche Platte zur Ermittlung der Position einer unter Krafteinwirkung vorgenommenen Berührung der Platte, mit die Krafteinwirkung erfassenden Sensoreinheiten an den Ecken der Platte, und mit jeweils ein Gegenlager für die Sensoreinheiten bildenden Sen sorhaltemitteln, die an einem die Platte umgreifenden Rahmen angeordnet sind, wobei der Rahmen die Platte randseitig über greift, dadurch gekennzeichnet, daß der die Platte (1) über greifende Bereich des Rahmens (2) in eine stufenartige Aus nehmung der Platte (1) unter Bildung einer im wesentlichen ge meinsamen Oberflächenebene von Platte (1) und Rahmen (2) ein greift.

2. Sensoraufnahmemechanik nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine umlaufende Dichtung (6) in einem Spalt (7) zwischen der Platte (1) und dem Rahmen (2) angeordnet ist.

3. Sensoraufnahmemechanik nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtung (6) in einem Bereich des L-förmig ausgebildeten Spalts (7) angeordnet ist, der zur Vermeidung einer Krafteinwirkung der Dichtung (6) auf die Sensoreinheiten (3) im wesentlichen parallel zur Kraftrichtung angeordnet ist.

4. Sensoraufnahmemechanik nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein die Platte (1) elastisch an den Sensoreinheiten (3) haltendes Federelement (5) in der Kraftrichtung fluchtend zu den Sensoreinheiten (3) angeordnet ist.

5. Sensoraufnahmemechanik nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Federelement (5) als Tellerfeder ausgebildet ist.

6. Sensoraufnahmemechanik nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheiten (3) mit einem kugelschnittartigen, an der Platte (1) anliegenden Oberteil (3a) versehen sind.

7. Sensoraufnahmemechanik nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Oberteil (3a) aus massivem Metall besteht. 8. Sensoraufnahmemechanik nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch einen die Berührungskoordinaten berechnenden, programmgesteuerten Rechner.