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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ferndiagnose und/oder Fernwartung
wenigstens einer technischen Einrichtung sowie einen Helmaufsatz
gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen
Ansprüche.
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Stand der Technik
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Es
sind eingangs genannte Vorrichtungen bekannt, welche zwei stationäre
Kommunikationseinheiten aufweisen, zwischen denen Audio- und Videodaten über
eine Datenkommunikationsverbindung übertragen werden. Ein
Beispiel sind moderne Kommunikationssysteme zur Unterstützung
bei stationären medizinischen Eingriffen bzw. Operationen
an Patienten, wobei die Eingriffe mittels eines Videoübertragungssystems
durch einen Arzt oder ein Ärzteteam, durch einen beratenden
Arzt oder ein ärztliches Beratungsteam ferngestützt
bzw. fernberaten, durchgeführt werden. Dabei werden das
aktuelle Operationsfeld des Patienten betreffende Daten an das Beratungspersonal fernübertragen,
wodurch das Beratungspersonal Empfehlungen zur optimalen Operationsführung
an den operierenden Arzt oder das operierende Ärzteteam
abgeben und somit zusätzliche Fachkenntnisse bei der Operation
einbringen kann.
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Aus
der
DE 101 20 775
A1 geht ferner ein Überwachungssystem für
unter gefährlichen Einsatzbedingungen tätige Personen
hervor, welches ein mit einem Telemetriemodul zur bidirektionalen
Kommunikation mit einer Basisstation ausgerüstetes Überwachungssystem
aufweist. Das Überwachungssystem und die Basisstation kommunizieren
miteinander entweder im Master-Slave- oder Master-Master-Betrieb.
Das dort beschriebene Überwachungssystem umfasst insbesondere
ein Helm-basiertes Kommunikationsmodul, welches sowohl zum Übertragen
von Daten zur Basisstation als auch zum Empfangen von Befehlen und
Meldungen der Basisstation dient.
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Die
genannten Vorrichtungen stellen lediglich eine uni-direktionale
Datenübermittlung zur Verfügung, mittels der die
auf der Operationsseite generierten Video- und ggf. Audiodaten an
das jeweilige Beratungspersonal übertragen werden. Dabei
werden die übertragenen Video- und ggf. Audiodaten auf Seiten
des Beratungspersonals auf einem dort angeordneten stationären
Bildschirm dargestellt. Das Beratungspersonal kann sich dadurch
ein eigenes Bild vom aktuellen Operationsverlauf machen und über einen
Audiokanal Empfehlungen an das operierende Fachpersonal abgeben
oder sogar mittels fernsteuerbarer Aktuatoren unmittelbar in den
Operationsablauf eingreifen.
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Ein
Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen ist, dass die eingesetzten
Kommunikationsmittel zur Übertragung von Videodaten ausschließlich
zur Übertragung sowie zur Darstellung von auf Seiten des
operierenden Arztes oder Ärzteteams and das Beratungspersonal übertragenen
Videodaten geeignet sind. Diese Vorrichtungen sind daher nicht geeignet,
im Falle der vorliegend adressierten Ferndiagnose bzw. Fernwartung
technischer Einrichtungen, ein Diagnose- und/oder Wartungsarbeiten
durchführendes Wartungspersonal in den Stand zu setzen,
solche Arbeiten in der Form eines ambulanten oder mobilen Einsatzes
unter möglichst geringer Beeinträchtigung der
Körperfreiheit bzw. freien Beweglichkeit des gesamten Körpers
bzw. der Körperteile der Wartungsperson wie der Beine,
der Arme, der Hände und des Kopfes, durchführen
zu können, um solche Arbeiten insbesondere an schwer zugänglichen
Orten unmittelbar ausführen zu können.
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Es
ist daher wünschenswert, eine eingangs genannte Vorrichtung
dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine möglichst effiziente
und für das Wartungspersonal möglichst komfortable
Ferndiagnose und/oder Fernwartung einer insbesondere örtlich schwer
zugänglichen technischen Einrichtung ermöglicht
wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung sieht sowohl bei
einer auf Seiten eines Beratungspersonals angeordneten stationären
oder mobilen ersten Kommunikationseinheit als auch bei einer auf
Seiten eines Wartungspersonals angeordneten zweiten mobilen Kommunikationseinheit
Mittel zur Datenerfassung und zur Datendarstellung vor, mittels
derer eine bi-direktionale audio-visuell gestützte Datenkommunikation
zwischen den beiden Kommunikationseinheiten ermöglicht
wird. Die zweite mobile Kommunikationseinheit umfasst einen Helmaufsatz
zur digitalen Erfassung und Darstellung von audio-visuellen Daten,
mittels dessen die bi-direktionale Übertragung der erfassten
audio-visuellen Daten zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationseinheit
ermöglicht wird. Der Helmaufsatz weist wenigstens eine
Kamera und eine zweigeteilte oder zweiteilige Anzeigeeinheit zur
Darstellung zweier Videobilder auf, mittels deren sowohl das von
der Kamera gelieferte Videobild als auch das von der ersten Kommunikationseinheit
mittels der Datenkommunikation übertragene Videobild gleichzeitig
dargestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die zweite mobile
Kommunikationseinheit ein mobiles Anzeigegerät auf, auf
dem die von einer Kamera der ersten Kommunikationseinheit und einer
Kamera der zweiten mobilen Kommunikationseinheit gelieferten Echtzeit-Videodaten
gleichzeitig, beispielsweise nebeneinander, dargestellt werden.
Damit lassen sich insbesondere mittels der zweiten mobilen Kommunikationseinheit
sowohl von der ersten Kommunikationseinheit generierte Videodaten
als auch von der zweiten mobilen Kommunikationseinheit generierte
Videodaten gleichzeitig auf dem mobilen Anzeigegerät darstellen.
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Dies
hat den Vorteil, dass die Benutzer der beiden Kommunikationseinheiten
einen im Wesentlichen kontinuierlichen, nur durch die Güte
der Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Kommunikationseinheiten
beschränkten Abgleich zwischen den auf beiden Seiten angezeigten
Videodaten vornehmen können, d. h. beispielsweise den Zustand
einer zu diagnostizierenden oder zu wartenden technischen Einrichtung
nach bereits vorgenommene Diagnose- oder Wartungsarbeiten seitens
des Wartungspersonals mit dem auf Seiten des Beratungspersonals
erwarteten Zustand abzustimmen und ggf. Modifikationen der Vorgehensweise
bei der Diagnose und/oder Wartung ohne Zeitverzögerung durchführen
zu können.
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Auch
wird ermöglicht, dass solche Diagnose- und/oder Wartungsarbeiten
fortlaufend mit Vorgaben seitens des Beratungspersonals erfolgen
können. So kann das Beratungspersonal die einzelnen Verfahrensschritte
bei der Diagnose und/oder Wartung der betreffenden technischen Einrichtung
anhand eines Modells oder einer bildlichen Darstellung der betreffenden
Einrichtung vorführen und das Wartungspersonal dann versucht,
die entsprechenden mittels der mobilen Anzeigeeinheit visuell dargestellten
Verfahrensschritte in Übereinstimmung zu bringen mit den gleichzeitig
angezeigten, auf Seiten der zweiten mobilen Kommunikationseinheit
generierten visuellen Daten.
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Die
genannte stationäre oder mobile erste Kommunikationseinheit
ist bevorzugt durch einen stationären Rechner, einen stationären
Anzeigeschirm, eine bevorzugt stationäre Kamera und ein bevorzugt
stationäres Mikrofon gebildet. Die zweite mobile Kommunikationseinheit
ist bevorzugt durch einen mobilen Rechner, eine mobile Anzeigeeinheit mit
einem entweder einteiligen Anzeigeschirm zur Anzeige der beiden
Videosequenzen oder mit einer zweiteiligen aus zwei Anzeigeschirmen
gebildeten Anzeigeeinheit, eine mobile Kamera und ein mobiles Mikrofon
realisiert. Die Anzeigeeinheit, die Kamera und das Mikrofon sind
bevorzugt in einem portablen Helmaufsatz untergebracht. Das die
zweite mobile Kommunikationseinheit bedienende Wartungspersonal
ist somit völlig ungebunden in seinen Aktionen und Bewegungen
und kann, den Anweisungen seitens des Beratungspersonals aus den
vorbeschriebenen Gründen unmittelbar folgend, die vorzunehmenden
Diagnose- und/oder Wartungstätigkeiten durchführen.
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Die
genannte kabellose Datenkommunikation zwischen der ersten und der
zweiten mobilen Kommunikationseinheit, welche vorzugsweise eine mobile
(ggf. weltweite) bi-direktionale Echtzeitübertragung wenigstens
von Audio-, Video- und/oder Datensignalen bereitstellt, kann bspw.
mittels eines 'Wireless LAN' oder einer Mobilfunk- oder Satellitenkommunikation
realisiert werden.
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Zusätzlich
kann bei der mobilen Kommunikationseinheit oder eine mit der mobilen
Kommunikationseinheit datentechnisch verbundene Armtastatur vorgesehen
sein, mittels welcher der mobile Benutzer bevorzugt an die stationäre
Kommunikationseinheit zu übermittelnde Daten eingeben kann.
Dadurch werden die Möglichkeiten der Kommunikation zwischen
dem Wartungs- und dem Beratungspersonal verbessert und damit auch
eine Kommunikation über reinen Text möglich und
gleichzeitig die Bewegungsfreiheit des Wartungspersonals nur unerheblich
eingeschränkt.
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Mittels
der Erfindung lassen sich, gegenüber der herkömmlichen
Ferndiagnose bzw. Fernwartung, mobile Einsätze an einer
jeweils zu diagnostizierenden und/oder zu wartenden technischen
Einrichtung erheblich vereinfachen und effizienter gestalten und damit
in vielen Fällen die Entsendung eines Service-Technikers
gänzlich vermeiden und beispielsweise durch den Betreiber
der technischen Einrichtung oder wenig geschultes Personal durchführen.
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Es
ist anzumerken, dass die genannte Ferndiagnose bzw. Fernwartung
selbstverständlich auch andere ferngestützte Aktivitäten,
wie bspw. Inbetriebnahmen und Instandsetzungen technischer Einrichtungen,
umfassen können.
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Zudem
ermöglicht die Erfindung die fernbetriebene Unterstützung
von Bedienungs- und Wartungspersonal.
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Darüber
hinaus lassen sich mittels der Erfindung ungeplante Maschinenstillstände
wirksam vermeiden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die
Erfindung wird unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung
nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
aus denen weitere Merkmale und Vorteile hervorgehen.
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Im
Einzelnen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
bei der Erfindung zugrundeliegenden Kommunikationsnetzes;
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2 eine
Blockdiagrammdarstellung des prinzipiellen Aufbaus eines bevorzugtes
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
stationären ersten Kommunikationseinheit und einer zweiten
mobilen Kommunikationseinheit; und
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3 eine
perspektivische Darstellung eines bevorzugtes Ausführungsbeispiels
eines Helmaufsatzes als Teil einer erfindungsgemäßen
mobilen Kommunikationseinheit.
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Detaillierte Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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Das
in der 1 schematisch dargestellte Kommunikationsnetz
umfasst eine erste vorliegend stationäre Kommunikationseinheit 10 und
eine zweite mobile Kommunikationseinheit 15, welche in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über das
World Wide Web (WWW) 20 miteinander kommunizieren. In dem
gezeigten Beispiel erfolgt die Datenkommunikation über
einen Rechner (hier: Webserver) 25; sie kann allerdings
auch anders, bspw. mittels der an sich bekannten „Peer-to-peer"
Kommunikationstechnik ohne einen solchen zusätzlichen Rechner 25 erfolgen.
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Die
stationäre Kommunikationseinheit 10 umfasst in
dem Ausführungsbeispiel einen mit einer stationären
Videokamera 30 und einem stationären Mikrofon 35 ausgestatteten
Personal Computer (PC) 40 mit einem Bildschirm 45.
Der PC 40 weist insbesondere eine übliche Datenkommunikationseinrichtung
(z. B. Modem- oder LAN-Karte) 50 auf, mittels der die genannte
Echtzeit-Kommunikation mit der mobilen Kommunikationseinheit 15 erfolgt.
Ferner umfasst der PC 40 ein Computer-Programm, mittels dessen
sowohl die von der stationären Videokamera 30 als
auch die von der mobilen Kommunikationseinheit 15 gelieferten
Videobilder gleichzeitig, bevorzugt nebeneinander, dargestellt werden
können.
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Die
mobile Kommunikationseinheit 15 umfasst in dem Ausführungsbeispiel
einen von dem jeweiligen (nicht gezeigten) Benutzer zu tragenden Helmaufsatz 55,
welcher mit einer mobilen Videokamera 60 und einem mobilen
Mikrofon 65 ausgestattet ist und mit portablen Mini-PC 70 zusammenarbeitet. Der
beispielsweise an einem Hosengürtel des Wartungspersonals
zu tragende Mini-PC 70 umfasst insbesondere eine mobile
Datenkommunikationseinrich tung 72, welche mit der genannten
stationären Datenkommunikationseinrichtung 50 über
das WWW 20 in der nachfolgend anhand der 2 noch
im Detail beschriebenen Weise in Echtzeit kommuniziert.
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Der
Helmaufsatz 55 weist insbesondere einen mobilen Bildschirm 75 auf,
der in dem Ausführungsbeispiel (siehe auch 3)
einteilig aufgebaut ist. Der mobile Bildschirm 75 ist bevorzugt
als Flachbildschirm (bspw. LCD) ausgebildet. Es kann allerdings
auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei die beiden Videobilder nebeneinander
dargestellt werden können. Insbesondere umfasst der PC 40 ein
Computerprogramm, mittels dessen sowohl die von der stationären
Videokamera 30 als auch die von der mobilen Kommunikationseinheit 15 gelieferten
Videobilder auf dem zweigeteilten Bildschirm 75 gleichzeitig, bevorzugt
nebeneinander, dargestellt werden können.
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In
dem Fall, dass die beiden Untereinheiten eines zweigeteilten mobilen
Bildschirms schwenkbar ausgebildet sind, kann das Wartungspersonal
die beiden Bildschirme so gegeneinander ausrichten, dass das Wartungspersonal
beide Videobilder gleichzeitig und ohne unter jeweils optimalem
Blickwinkel einsehen kann. Hierbei ist zu beachten, dass insbesondere
LCD-Schirme bekanntermaßen nur eine begrenzte oder sogar
ungenügende Seitenansicht gestatten.
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Die
zwischen den beiden Kommunikationseinheiten 10, 15 bereitgestellte
bidirektionale Datenübertragung ermöglicht insbesondere,
dass die auf beiden Seiten 10, 15 generierten
Videodaten gleichzeitig sowohl auf dem stationären Bildschirm 45 als auch
auf dem mobilen Bildschirm 75 bspw. nebeneinander angezeigt
werden.
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Die 2 zeigt
den prinzipiellen Aufbau einer vorbeschriebenen stationären
ersten Kommunikationseinheit 200 und einer zweiten mobilen
Kommunikationseinheit 205 in größerem
Detail. Die beiden Kommunikationseinheiten sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
zur Vereinfachung der Darstellung nur über das Internet 210 und
eine einzige Datenleitung 215 miteinander verbunden. Die
Datenleitung 215 ist für den bi-direktionalen
Datenaustausch ausgelegt.
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Die
erste Kommunikationseinheit 200 umfasst ein Kameramodul 233,
welches unter anderem (d. h. neben einem Audiosignal) ein Videosignal
liefert, welches einem ersten Kommunikationsmodul 220 zugeführt
wird. Das erste Kommunikationsmodul 220 ist auch mit der
genannten bi-direktionalen Datenleitung 215 verbunden.
Die insgesamt erfassten Videodaten werden mittels eines Datenaufbereitungsmoduls 225 in
zwei Teilbilder eines einzigen Videostroms umgerechnet und einem
Videomodul 230 zugeführt, welches die beiden Teilbilder
zur Anzeige auf dem nicht gezeigten stationären Bildschirm bringt.
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Entsprechend
umfasst die zweite Kommunikationseinheit 205 ebenfalls
ein Kameramodul 247, welches ebenfalls unter anderem ein
Videosignal liefert, welches einem zweiten Kommunikationsmodul 235 zugeführt
wird. Das zweite Kommunikationsmodul 235 ist ebenfalls
mit der genannten bi-direktionalen Datenleitung 215 verbunden.
Die auf Seiten der zweiten mobilen Kommunikationseinheit 205 erfassten
Videodaten werden wiederum mittels eines Datenaufbereitungsmoduls 240 in
zwei Teilbilder eines einzigen Videostroms umgerechnet und schließlich einem
Videomodul 245 zugeführt, welches die beiden Teilbilder
zur Anzeige auf dem nicht gezeigten mobilen Bildschirm bringt.
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In
der 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Helmaufsatzes in einer
räumlichen Ansicht dargestellt. Der im oberen Bereich des
Kopfes 300 der Wartungsperson mittels eines federbeaufschlagten
Bügels 305 sicher zu tragende Helmaufsatz umfasst
einen LCD-Bildschirm 310, der an einer Halterung 314 mittels
eines Bügels 312 schwenkbar angeordnet ist. Der
Bildschirm lässt sich so in eine optimale Position bringen, in
der die Wartungsperson die beiden in der Vergrößerung 330 dargestellten
Teilbilder ohne Schwierigkeiten erkennen kann. Eine optimale Position
ergibt sich beispielsweise, wenn die Wartungsperson mit dem vorliegend
rechten Auge die beiden Teilbilder einsehen kann, gleichzeitig aber
mit dem vorliegend linken Auge das von der Diagnose- und/oder Wartung
betroffene Arbeitsfeld der jeweiligen technischen Einrichtung einsehen
kann.
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Auf
der vorliegend linken Seite ist oberhalb etwa des linken Auges der
Wartungsperson eine digitale Kamera 315 angeordnet, welche
an einer Halterung 317 und mittels eines Bügels 319 ebenfalls schwenkbar
ist, so dass die Wartungsperson das an die Beratungsperson übertragene
Bild bzw. den zugrundeliegenden Blickwinkel verändern kann
und beispielsweise den Bildfokus an veränderte Gegebenheiten
anpassen kann.
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Bei
der digitalen Kamera 315 handelt es sich bevorzugt um eine
in den Helmaufsatz integrierte optische Zoom-Kamera mit bspw. 10-
bis 50-facher, bevorzugt 40-facher, Vergrößerungsmöglichkeit
der aufgenommenen Bilder und/oder Videos. Die Zoomfunktion der Kamera 315 kann
dabei durch einen optischen und zusätzlichen digitalen
Zoom gebildet sein, beispielsweise eine 10-fach optische und eine 4-fach
digitale Vergrößerung.
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Insbesondere
weist die Kamera 315 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die nachfolgend aufgeführten technischen Daten auf, mittels
derer eine gute Ausleuchtung des Sehfeldes des Helmaufsatzträgers
bei gleichzeitig guter Bildauflösung erreicht wird:
Horizontale
Auflösung: NTSC 470 Zeilen; PAL 460 Zeilen
Linse:
10× optischer Zoom
Digitaler Zoom: 4× (40× zusammen
mit optischem Zoom)
Möglicher Betrachtungswinkel:
46° Weitwinkel) bis 4,6° (Tele)
Minimaler
Arbeitsabstand: 10 mm (W) und 1000 mm (T)
Sync System: Intern
Minimale
Belichtung: 1,5 Lux (empfohlen: 100–100.000)
Hintergrundlichtkompensation:
AUTO
Weissabgleich: AUTO
Fokus: AUTO
Gewicht: 130
g
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Der
Helmaufsatz umfasst ferner einen in einen seitlichen Haltebügel 320 (hier
nicht sichtbaren) integrierten Lautsprecher zum Ausgeben gesprochener Äußerungen
seitens der Beratungsperson. Zusätzlich ist an dem Helmaufsatz
ein Mikrofon 325 angeordnet.
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Der
in der Vergrößerung dargestellte LCD-Bildschirm 330 stellt
in der linken Bildhälfte das auf Seiten der zweiten mobilen
Kommunikationseinheit generierte Videobild dar, wohingegen in der
rechten Bildhälfte das auf Seiten der stationären
ersten Kommunikationseinheit generierte Videobild angezeigt wird.
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Es
versteht sich, dass die Positionen des Bildschirms und der Kamera
sowie die genannte Anordnung der beiden Bildhälften auch
spiegelverkehrt sein können.
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Das
in der 3 gezeigte mobile Datenübertragungssystem
ermöglicht aufgrund seiner kompakten Bauweise und aufgrund
des Tragens sämtlicher Systemkomponenten am Körper
der die Vorort-Diagnose- und/oder -wartung durchführenden
Person, dass beide Hände der Person für die auszuführenden Diagnose-
und/oder Wartungstätigkeiten frei zur Verfügung
stehen.
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Die
mobile Kommunikationseinheit umfasst in dem Ausführungsbeispiel
einen Miniatur-PC, welcher an sich bekannte Übertragungsprogramme
enthält, um die genannte bi-direktionale Datenkommunikation
mit einem stationären PC zu ermöglichen. An dem
Helmaufsatz sind ein Anzeigeschirm, eine Kamera und ein Mikrofon
angeordnet. Insbesondere weisen sowohl der mobile als auch der stationäre
PC jeweils zwei Anzeigefenster (Gegenstellen) auf, mittels derer
sowohl das an dem stationären PC generierte Videobild als
auch das an dem mobilen PC generierte Videobild gleichzeitig, bspw.
nebeneinander, dargestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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