DE19715099C2 - System zur Steuerung einer graphischen Maschine - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer graphischen Maschine
mittels akustischer Signale, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Befehlseingabe als Teil des Mensch-Maschine Dialogs an grafischen Maschinen,
insbesondere Druckmaschinen, wird im allgemeinen mit Schalterelementen, Tastaturen,
berührungssensitiven Bildschirmen (Touch-Screens) oder Lichtgriffeln an einem zentralen
Bedienpult vorgenommen. Bei größeren Maschinenkonfigurationen sind zusätzlich zu dem
zentralen Bedienpult jeweils an den einzelnen Druckwerken sowie in der Nähe der Auslage
und im Anlegerbereich zumeist elektro-mechanisch arbeitende Bedienelemente auf
gesonderten Bedientableaus angeordnet. Begründet durch die Baugrößen von
Druckmaschinen, insbesondere Rollendruckmaschinen mit einer Vielzahl von Druckwerken,
ist die Anordnung mehrerer Bedientableaus mit mehreren Schalterelementen zur Steuerung
derselben Maschinenfunktionen an unterschiedlichen Positionen aus arbeitsökonomischen
und vor allem sicherheitstechnischen Gründen eine Notwendigkeit. Durch die Bestrebungen
der Druckmaschinenhersteller, immer kompaktere und somit platzsparendere Bauformen bei
Druckmaschinen zu realisieren, ergeben sich, verbunden mit dem Erfordernis, auch
arbeitsergonomische Gesichtspunkte zu berücksichtigen, für die Anordnung der
Bedienelemente Sachzwänge.
Aus der DE 43 31 710 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen und
Bearbeiten von Textdokumenten bekannt, bei dem das Erstellen, Versenden, Empfangen und
Kommentieren eines Textdokuments über eine Telekommunikationseinrichtung erfolgt.
Mittels Sprache wird ein Textdokument erstellt und von einem Spracherkenner in Textdaten
umgewandelt. Die Textdaten können mittels Sprache korrigiert, editiert und kommentiert
werden. Das Versenden erfolgt über die Telekommunikationseinrichtung automatisch.
Die DE 40 29 698 A1 offenbart ein sprachgesteuertes Fernbedienungssystem, das aufgrund
eines Sprachbefehls ein Fernbedienungssignal aussendet. Es umfasst eine
Spracherkennungsschaltung, die den Sprachbefehl erkennt. Zur Spracherkennungsschaltung
gehört eine Standardmusterdaten-Speichereinheit, in der eine Mehrzahl von
Standardmusterdaten für jeden der Sprachbefehle gespeichert werden. Durch Vergleich des
eingegebenen Sprachbefehls mit gespeicherten Standardmusterdatensätzen erfolgt eine
genaue Spracherkennung.
Aus der DE 36 36 678 A1 ist ferner eine Röntgendiagnostikeinrichtung bekannt, die mit
Hilfe von Sprachkommandos steuerbar ist.
In der DE 36 14 744 C2 ist eine Einrichtung zum Steuern von Rotationsdruck
maschinen beschrieben, die aus einer portablen Eingabeeinrichtung und einer elektronischen
Steuerungseinheit besteht, denen jeweils mindestens ein Sende- und Empfangsteil zugeordnet
sind. Die Eingabeeinheit umfasst eine Decodier- und Vergleicherschaltung. Zur Steuerung der
Druckmaschine wird eine Steuerimpulsfolge drahtlos als Signalfolge von der
Eingabeeinrichtung an die stationäre elektronische Steuerungseinheit gesendet, dort decodiert
und drahtlos zurück an die portable Eingabeeinrichtung übertragen. Die Vergleicherschaltung
der Eingabeeinrichtung vergleicht die ursprünglich abgesendete und die rückübertragene
Signalfolge und gibt bei Übereinstimmung eine Quittiersignalfolge aus, die der elektronischen
Steuerungseinheit drahtlos zugeleitet und von dieser in ein Steuerkommando umgewandelt
wird.
Die genannten Lösungen sind für die Steuerung von Druckmaschinen nur bedingt geeignet.
Insbesondere ist nicht in allen Fällen gewährleistet, dass sicherheitstechnische Befehle mit der
ausreichenden Funktionssicherheit übertragen werden. Soll z. B. der Befehl zum Notstop
steuerungstechnisch umgesetzt werden, darf die Umsetzung nicht an eine
Wiederholungsroutine gebunden sein, was die Zeit bis zum Maschinenstillstand verlängert.
Zudem können die genannten Systeme von der Bedienperson unbemerkt ausfallen, was bei
laufender Maschine problematisch ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zur Steuerung einer graphischen
Maschine zu schaffen, dass mit einer erhöhten Betriebssicherheit arbeitet und gegen
unbemerkten Funktionsausfall abgesichert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
gelöst indem mindestens eine Baugruppe mindestens eines aus akustischer Kommunikations
hardware, Sendemodul- und Empfangsmodul und mindestens einem Spracherkennungs- und
Maschinensteuerungsrechner bestehenden Spracherkennungs- und Sprachsteuerungssystems
der jeweiligen Baugruppe zuordenbare Impulse erzeugt, die derart von mindestens einer
Sicherheitsüberwachungseinheit registriert und ausgewertet werden, dass bei Wegfall dieser
Signale in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der einzelnen Baugruppen ein
Fehlersignal erzeugt und angezeigt wird. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den
Unteransprüchen aufgeführt.
Der Mikrophonbügel der Hör-Sprech-Garnitur ist vorzugsweise drehbar gelagert und so ausgebildet,
daß durch das Wegschwenken desselben ein Schalter betätigt wird. Damit wird erreicht, daß der
Bediener durch das Bewegen des Mikrophons z. B. die Sprachsteuerung wahlweise aktivieren oder
deaktivieren kann. Das elektrische Sprachsignal und die überlagerten zeitlichen Impulse werden
daraufhin moduliert und mit Hilfe von Sende- und Empfangsmodul 2 drahtlos übertragen. Als
Trägerfrequenzen sind Frequenzen im VHF- oder UHF-Band besonders geeignet. Nach der
Demodulation des zeitlichen Signals wird in der Audio-Verknüpfung, Verteilung, Aufbereitung 3 das
Sprachsignal mit den überlagerten zeitlichen Impulsen parallel an die Sprachinterpreter IPC 4, die
Sprachinterpreter Hardware 5 und den Sprachinterpreter Verifikator 6 zur weiteren Verarbeitung
weitergeleitet. Mehrere parallel angeordnete Sprachinterpreter IPC 4 interpretieren in kommerziell
bekannter Weise durch Vergleich mit gespeicherten Sprachsignalmustern einzelner Befehle über die
Frequenzanalyse oder Befehlsfolgen das neue Sprachsignal und leiten die Ergebnisse an den Logik IPC
7 weiter.
Der Sprachinterpreter Verifikator 6 vergleicht ebenfalls gespeicherte Sprachsignalmuster mit dem neuen
Sprachsignal, wobei hier die Bedienperson als solche erkannt und verifiziert wird. Auch die Ergebnisse
dieses Vergleichs werden anschließend im Logik IPC 7 weiterverarbeitet. Die Aufgabe des Logik IPC 7
besteht darin, unter der Verwendung von gespeichertem Fachwissen die eingehenden Informationen vom
Sprachinterpreter Verifikator 6 mit denen der Sprachinterpreter IPC 4, sowie mit denen der
Sprachinterpreter Hardware 5 untereinander sinnvoll zu verknüpfen. Im Logik IPC 7 sind sowohl die
den einzelnen Bedienpersonen zugeordneten Befehlsumfänge, wie auch die durchzuführenden
Verknüpfungsarten bei verschiedenen Befehlen und Befehlebenen gespeichert. Ein sicherheitsrelevanter
Befehl wie z. B. der Notaus-Befehl wird realisiert, wenn ein einziger Sprachinterpreter IPC 4 oder die
Sprachinterpreter Hardware 5 als Ergebnis der Spracherkennung diesen an den Logik IPC 7 weitergibt.
In jedem Fall wird das Ergebnis der Spracherkennung dem Bediener angezeigt. Dies erfolgt durch die
optische Anzeige 15 (Bildschirm, Zustandsampel), mittels herkömmlicher elektro-mechanischer
Anzeigeelemente an den Bedientableaus der grafischen Maschine 13 sowie die Sprachausgabe 8 durch
Worte und/oder Wortfolgen. Über die Sprachausgabe erhält der Bediener drahtlos Bereitschafts-,
Steuerungszustands-, Betriebszustands- und Fehlermeldungen, wird über Fortschritte bei
Parameterveränderungen, Stellvorgängen oder Befehlsausführung informiert und kann Leistungs- und
Servicedaten der grafischen Maschine 13 abrufen und im Dialog Einfluß nehmen. Zur zusätzlichen
Absicherung der grafischen Maschine 13 gegen Schäden dient die Sicherheitsüberwachung 9, die dem
Maschinensteuerungs IPC oder SPS 14 vorgelagert ist. Ein Mikrocontroler prüft die Steuerbefehle, die
vom Spracherkennungssystem kommen auf Fehler, die sich als Ergebnis von Hard- oder
Softwaredefekten des Spracherkennungssystems eingestellt haben könnten und zu einer Nicht- oder
Fehlfunktion oder zur Beschädigung der grafischen Maschine 13 führen würden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß der Bediener die Möglichkeit hat, die
Produktionsparameter mittels Sprache zu beeinflussen, während er mit den Händen andere Tätigkeiten
ausführt. Ein Beispiel hierfür ist das manuelle Messen zonaler Farbdichten des Druckprodukts, wobei
zur Optimierung des Farbauftrages die Maschineneinstellungen durch Sprachbefehle korrigiert werden,
ohne daß der Bediener das Druckprodukt oder das Meßgerät aus den Händen legen muß, um für die
einzelnen Zonen die Schieberstellung oder den Messerspalt zu verändern. Die Möglichkeit des zeitlich
parallelen Ausführens von Beobachtungs-, Kontroll- und Steilvorgängen spart Zeit und Makulatur.
Besonders vorteilhafte Wirkungen sind beim Einsatz des Erfindungsgegenstandes für die
Gewährleistung von Sicherheitsanforderungen sowohl zum Schutz des Bedieners als auch zur
Absicherung der Maschine gegen unbefugte Benutzung zu verzeichnen. Zusätzlich zu den gemäß dem
Stand der Technik angeordneten Schalterelementen für die Notausfunktion kann die Maschine
erfindungsgemäß per Sprachbefehl von jedem beliebigen Standort im Bereich der Senderreichweite
gestoppt werden, was eine erhöhte Arbeitssicherheit des Bedieners zur Folge hat. Neben dieser
sicherheitsrelevanten Wirkung kann die unbefugte Benutzung der Maschine durch den
Erfindungsgegenstand verhindert werden, indem das Spracherkennungs- und Sprachsteuerungssystem
anhand des individuellen Sprachmusters die Bedienperson erkennt und die Bedienung durch
unterschiedlich zugelassene und eingewiesene Personen ermöglicht und diesen Personen unterschiedliche
Bedienhierarchien und Befehlsstrukturen oder Bedienzeiträume zuordnet. Die neue Bedienphilosophie,
die die Sprache, welche das wichtigste Kommunikationsmittel des Menschen darstellt, zur Steuerung
von grafischen Maschinen einsetzt, entlastet den Menschen als Bedienperson, da sie seinen natürlichen
Gewohnheiten besser Rechnung trägt als konventionelle Bedienelemente.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend erläutert.
In der Zeichnung zeigt die dort dargestellte einzige Figur das Schema des Spracherkennungs- und
Sprachsteuerungssystems.
Die in der Figur dargestellte und mit dem Sende- und Empfangsmodul 2 verbundene akustische
Kommunikationshardware 1 hat die Aufgabe, die Schallwellen der Sprache des Bedieners mittels
Mikrofon bei Unterdrückung des Störschalls aufzunehmen und in ein vorzugsweise analoges,
elektrisches Signal umzuwandeln. Zusätzlich werden mit einem Impulsgeber Impulse von definierter
zeitlicher Länge in Abhängigkeit von Schaltzuständen eines oder mehrerer an der Hör-Sprech-Garnitur
angebrachten Schalter erzeugt und dem Sprachsignal überlagert. Die vom Impulsgeber erzeugten
randscharfen Signale dienen z. B. zur Aktivierung oder Deaktivierung des Sprachsteuersystems oder zur
Realisierung der Notaus- oder anderer Funktionen. Abhängig von der Schalterstellung ist entweder die
Sprachsteuerung, die Sprachsteuerung und die konventionelle Maschinensteuerung oder nur die
konventionelle Maschinensteuerung aktiv.
Ist das Ergebnis der Fehlerprüfung durch die Sicherheitsüberwachung 9 negativ, werden die
Steuerbefehle an den Maschinensteuerungs IPC oder SPS 14 weitergegeben, gehen von dort aus über
ein Feldbussystem 10 und über erforderliche Anpassungshardware für Steuerung 11 der
Maschinensteuerung 12 zu und werden von der grafischen Maschine 13 ausgeführt. In
entgegengesetzter Richtung werden die Daten über Maschinenzustand und -parameter zu dem
Maschinensteuerungs IPC oder SPS 14 bewegt und gelangen danach direkt in den Logik IPC 7, der
über die optische Anzeige 15 (Bildschirm, Zustandsampel), über die herkömmlichen elektro
mechanischen Anzeigeelemente an den Bedientablaus der grafischen Maschine 13 und die
Sprachausgabe 8 eine Rückkopplung zum Bediener herstellt.
1
akustische Kommunikationshardware.
2
Sende- und Empfangsmodul
3
Audio-Verknüpfung, Verteilung, Aufbereitung
4
Sprachinterpreter IPC
5
Sprachinterpreter Hardware
6
Verifikator
7
Logik IPC
8
Sprachausgabe
9
Sicherheitsüberwachung
10
Feldbussystem
11
Anpassungshardware für Steuerung
12
Maschinensteuerung
13
grafische Maschine
14
Maschinensteuerungs IPC oder SPS
15
optische Anzeige
Claims (10)
1. System zur Steuerung einer graphischen Maschine mittels akustischer Signale, die mit
einer Überwachungseinrichtung, die im Fehlerfall ein Fehlersignal erzeugt, funktionell
zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Baugruppe mindestens
eines aus akustischer Kommunikationshardware (1), Sendemodul- und Empfangsmodul
(2) und mindestens einem Spracherkennungs- (4) und Maschinensteuerungsrechner (14)
bestehenden Spracherkennungs- und Sprachsteuerungssystems der jeweiligen Baugruppe
zuordenbare Impulse erzeugt, die derart von mindestens einer
Sicherheitsüberwachungseinheit (9) registriert und ausgewertet werden, dass bei Wegfall
dieser Signale in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der einzelnen Baugruppen ein
Fehlersignal erzeugt und angezeigt wird.
2. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass in der akustischen Kommunikationshardware (1) mindestens ein
Mikrofon und eine Einrichtung zur Unterdrückung von Störschall angeordnet sind.
3. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kommunikationshardware (1) eine aktive und/oder passive
Gehörschutzeinrichtung aufweist.
4. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Impulse erzeugende und diesen Impulsen das Sprachsignal
überlagernde Einrichtung in der akustischen Kommunikationshardware (1) angeordnet
ist.
5. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass eine das Vorhandensein der Trägerfrequenz überwachende und
bei Wegfall der Trägerfrequenz ein Fehlersignal erzeugende Überwachungs
einrichtung angeordnet ist.
6. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass bei der sprachlichen Umsetzung sicherheitstechnisch relevanter
Befehle mehrere Übertragungskanäle für die Übertragung der Steuer- und
Rückkopplungssignale eingerichtet sind.
7. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere Spracherkennungssysteme parallel angeordnet sind und
diesen eine zur logischen Verknüpfung der Ausgangssignale als Funktion der
Befehlscharakteristik dienende Logikeinheit nachgeordnet ist.
8. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Einrichtung, die eine dem Fehlersignal zugeordnete
akustische Rückkopplung durch von einem Personalcomputer synthetisierte Worte
und/oder Wortfolgen realisiert, vorgesehen ist.
9. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Spracherkennung und Sprachausgabe mittels eines mit
Fachwissen gespeichertem Expertensystemes erfolgt.
10. System zur Steuerung einer graphischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sicherheitsüberwachungseinheit (9) als Microcontroler
ausgebildet ist.
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