-
Anordnung zum Eingeben von Informationen in eine Datenverarbei-
-
tungsanlage Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Eingeben von
Informationen in eine Datenverarbeitungsanlage mit einem Sichtgerät, auf dessen
Bildschirm Bildpunkte an bestimmten Rasterpunkten, deren Koordinaten von Koordinatenzählern
angegeben werden, dargestellt sind, und mit einer Einrichtung zum Zeichnen geometrischer
Figuren, mit der die Rasterpunkte anwählbar sind und die je einen Impuls beim Abtasten
des angewählten Bildpunktes abgibt.
-
Eine derartige Anordnung ist aus dem NTZ-Report 15 "Datensichtgeräte",
Seite 44 bis 46 bekannt. Dort sind Koordinateneingabegeräte, wie Steuerknüppel,
Rollkugeln oder Lichtgriffel beschrieben, mit denen einzelne Koordinatenpunkte oder
fortlaufende Punktfolgen eingegeben werden können. Weitere derartige Eingabegeräte
sind die sogenannten Graphik-Panels, die als gesonderte Schreibplatten am Sichtgeräteplatz
aufgestellt sind. Mit solchen Geräten können sogenannte virtuelle Tastaturen aufgebaut
werden, bei denen der Zeichenvorrat am unteren Rand des Bildschirms dargestellt
wird. Durch Einstellen einer Marke auf einen Punkt im Bildschirm und anschließendes
Einstellen auf ein Zeichen des Zeichenvorrates wird dieses Zeichen am angewählten
Punkt dargestellt. Entsprechend können Anlagen gesteuert werden, deren Fließschaltbild
auf dem Bildschirm dargestellt ist. Als Zeichenvorrat dienen vorgegebene Zeichen,
die jeweils einen Befehl bedeuten. Wählt man mit der Markierungseinrichtung eine
Meß- oder Funktionsstelle im Fließschaltbild und anschließend ein einen Befehl symbolisierendes
Zeichen an, so wird an der Meß- oder Funktionsstelle der Befehl durchgeführt. Diese
Eingabeverfahren mit virtueller Tastatur haben den Nachteil, daß immer zwei Punkte
auf dem Bildschirm angewählt werden müssen. Aus der genannten Literaturstelle ist
es ferner be-
kannt, Zeichen und Symbole auf den Bildschirm zu schreiben,
wobei die Koordinaten der hierbei durchlaufenen Punkte erfaßt werden und aus der
so ermittelten Koordinatenfolge das geschriebene Zeichen erkannt wird.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der mit Hilfe einer Zeicheneinrichtung
gesohriebene geometrische Figuren erkannt werden können und die insbesondere dazu
geeignet ist, Anlagen auf einfache, sichere Weise mit Hilfe einer Zeicheneinrichtung
zu steuern.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vergleichsanordnung
vorgesehen ist, welche die Koordinaten der mit der Schreibeinrichtung angewählten
Bildpunkte miteinander vergleicht und das Vergleichsergebnis kennzeichnende Signale
ausgibt, die einer Auswerteschaltung zugeführt sind, welche aus den Signalen der
Vergleichsanordnung Signale, die Jeweils einer mit der Schreibeinrichtung gezeichneten
geometrischen Figur entsprechen, bildet.
-
Der Stand des Koordinatenzählers gibt bei Auftreten eines Impulses
die Koordinaten des mit der Schreibeinrichtung angewählten Bildpunktes an. Bei fortlaufendem
Vergleich dieser Koordinaten kann man aus den Vergleicher-Ergebnissen erkennen,
welche Bildpunkte angewählt wurden und damit welche geometrische Figur gezeichnet
wurde. Die Vergleicher-Ergebnisse werden zu diesem Zweck einer Logikschaltung zugeführt,
welche die geometrische Figur in der Weise feststellt, daß sie die Vergleichsergebnisse
mit einem vorgegebenen Satz von sinnvollen Werten vergleicht und bei Übereinstimmung
mit einem solchen Wert ein diesen kennzeichnendes Signal ausgibt.
-
Eine solche Anordnung ist besonders geeignet zum Steuern von Anlagen,
deren Fließschaltbild mit Funktions- und Meßstellen auf dem Bildschirm dargestellt
ist. Diese Funktions- und Meßstellen können in der Weise angesteuert werden, daß
mit der Zeicheneinrichtung je nach auszuführendem Befehl eine von einem vorgegebenen
Satz von einfachen geometrischen Figuren an der Stelle des Bildschirmes, an der
die Meß- oder Funktionsstelle dargestellt
wird, oder einer entsprechenden
Stelle auf einem Graphik-Panel gezeichnet wird. Die Logikschaltung erkennt die gezeichnete
Figur und setzt diese in einen entsprechenden Befehl um. Die angesteuerte Meß- und
Funktionsstelle wird an den Bildschirmkoordinaten der Bildpunkte, auf denen die
Figur gezeichnet wurde, erkannt. Anwahl und Befehlsgabe werden somit in einem Vorgang
durchgeführt. Man kann z. B. den Befehl zum Öffnen eines Ventils dadurch geben,
daß man an dem symbolisch dargestellten Ventil einen Strich in Flußrichtung zeichnet.
Ein dazu vertikaler Strich bewirkt dementsprechend das Schließen des Ventils. Entsprechend
kann in einem Stromlaufplan ein Schalter geschlossen und geöffnet werden. Weitere
einfache geometrische Figuren sind z. B. das Dreieck, Rechteck oder Kreis.
-
Die geometrischen Figuren können vorteilhaft in der Weise erkannt
werden, daß die Anfangskoordinaten in Startregister eingetragen werden, deren Inhalte
mit den Koordinaten des jeweils von der Schreibeinrichtung angewählten Bildpunktes
verglichen werden. Dabei können die Anfangskoordinaten die Koordinaten eines Teils
der geometrischen Figuren oder auch die Koordinaten eines der beim Zeichnen der
geometrischen Figuren zuerst angewählten Bildpunkte sein.
-
Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind,
werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben
und erläutert.
-
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
-
In den Figuren 2, 3 und 4 sind verschiedene Auswtteschaltungen dargestellt.
-
N In Figur 1 ist mit SG ein Sichtgerät bezeichnet, auf dessen Bildschirm
ein Fließschaltbild mit einem Ventil und einem Meßumformer dargestellt ist. Es erhält
die Videosignale von einer Steuereinheit SGS, die ihrerseits von Koordinatenzählern,
einem Abszissenzähler Zx und einem Ordinatenzähler Zy, gesteuert ist. Über den Bildschirm
des Sichtgerätes wird ein Elektronenstrahl zeilenweise geführt. Die Koordinaten
des jeweiligen Auftreffpunktes des Elektronenstrahls geben die Koordinatenzähler
Zx, Zy an.
-
Ein auf den Bildschirm aufgesetzter Lichtgriffel LG gibt jedesmal
dann einen Impuls ab, wenn der Elektronenstrahl an der Aufsetzstelle vorbeigeführt
wird. Die Impulse des Lichtgriffels werden in einem Verstärker LV verstärkt und
zwei Torschaltungen T1 und T2 zugeführt. Eine bistabile Kippstufe BK befindet sich
in der Ausgangsstellung in dem Schaltzustand, in dem sie die Torschaltung T1 öffnet
und die Torschaltung T2 sperrt. Der erste Ausgangsimpuls des Verstärkers LV gelangt
somit über die Torschaltung T1 auf Startregister STx, STy und über ODER-Schaltungen
01, 02 auf Positionsregister PSx, PSy. Mit diesem Impuls übernehmen die Register
STx und PSx den Inhalt des Abszissenzählers Zx und die Register STy und PSy den
Inhalt des Ordinatenzählers Zy.
-
Ein Vergleicher VGLx vergleicht den Inhalt des Positionsregisters
PSx mit dem Stand des Abszissenzählers Zx. Entsprechend vergleicht ein Vergleicher
VGLy den Inhalt des Positionsregisters PSy mit dem Stand des Ordinatenzählers Zy.
Die beiden Vergleicher geben dann über ein ODER-Glied 03 ein Freigabesignal auf
die Torschaltung T2, wenn der Stand mindestens eines Koordinatenzählers vom Inhalt
des zugehörigen Positionsregisters verschieden ist. Dies hat die Wirkung, daß, wenn
der Lichtgriffel LG nicht bewegt wird, das Tor T2 für die Ausgangsimpulse des Verstärkers
LV gesperrt ist, oder anders ausgedrückt, wenn nur der Lichtgriffel LG bewegt wird,
werden seine verstärkten Ausgangsimpulse von der Torschaltung T2 über die O?)ER-Glieder
01 u#n#d 02 auf die Positionsregister PSx, PSy durchgeschaltet, die daraufhin den
jeweiligen Stand des Abszissenzählers Zx und des Ordinatenzählers Zy übernehmen.
-
Von der bistabilen Kippstufe BK sind Subtrahierschaltungen SUBx und
SUBy freigegeben, die stets die Differenz zwischen den Inhalten der Start- und der
Positionsregister bilden. Diese Differenzen sind nichts anderes als die Relativkoordinaten
der Bildpunkte einer mit dem Lichtgriffel LG gezeichneten geometrischen Figur bezüglich
der in den Startregistern STx, STy enthaltenen Anfangskoordinaten. Diese Relativkoordinaten
werden einem Vergleicher VGLr zugeführt, der drei Ausgänge hat, an deren erstem
"">" ein Signal auftritt, wenn die relative Abszisse größer als die relative
Ordinate ist, an deren zweitem c ' ein Signal erscheint,
wenn die
relative Abszisse kleiner als die relative Ordinate ist, und deren dritter "=" schließlich
ein Signal bei Gleichheit der beiden relativen Koordinaten abgibt. Nimmt man zunächst
einmal an, daß die Subtrahierschaltungen SUBx und SUBy die Relativkoordinaten ohne
Vorzeichen abgeben, d. h. es wird kein Unterschied in der Bewegungsrichtung des
Lichtgriffels gemacht, so können mit den drei vom Vergleicher VGLr abgegebenen Signalen
drei Figuren unterschieden werden, nämlich der horizontale und der vertikale Strich
sowie Striche mit einer Neigung von 450. Werden auch noch die Vorzeichen der relativen
Koordinaten berücksichtigt, so kann man ferner feststellen, in welche Richtung der
Lichtgriffel geführt wurde und ob bei Gleichheit der relativen Koordinaten ein Strich
mit einem Winkel von +45 oder 450 gezeichnet wurde.
-
Ist der Lichtgriffel auf dem Bildschirm aufgesetzt und wird er nicht
bewegt, so sind die Relativkoordinaten Null, was vom Vergleicher VGLr dahin ausgewertet
werden kann, daß die Relativkoordinaten gleich sind, d. h. daß ein Strich unter
+ 450 gezogen wird. Die Vergleicher VGLx und VGLy verhindern eine solche Fehlinterpretation,
indem sie nur dann die Torschaltung T2 für die Ausgangsimpulse des Lichtgriffels
LG freigeben, wenn dieser bewegt wird.
-
Zweckmäßig werden nur die höherwertigen Stellen der Relativkoordinaten
ausgewertet, damit eine etwaige unruhige Führung des Lichtgriffels die Auswertung
nicht beeinträchtigt. Zur Verringerung von Fehlern werden vorteilhaft für die Auswertung
mehrere Vergleichsergebnisse herangezogen. Hierzu gibt der Vergleicher VGLr je einen
von drei Zählern Zoll, Z12, Z13 frei, denen als Zählimpulse die Ausgangsimpulse
der Torschaltung T2 zugeführt sind.
-
Nach Erreichen einer vorgegebenen Zählsumme gibt der jeweilige Zähler
ein Rücksetzsignal auf die bistabile Kippstufe BK und gleichzeitig auf einen Zwischenspeicher
ZSP, in den zunächst die Ausgangssignale der Zähler und der Startregister STx, STy
übernommen werden. An dessen Ausgang ist die Sichtgerätesteuerung SGS angeschlossen,
die mit Hilfe eines Zeichengenerators die geometrische Figur, die aufgrund der Ausgangssignale
des Vergleichers VGLr festgestellt wurde, erzeugt. Die Bedienungsperson hat so die
Möglichkeit, die Richtigkeit der Interpretation zu kontrollieren.
-
Erscheint nicht die gewünschte Figur, kann der Zwischenspeicher
ZSP
gelöscht werden und die Figur nochmals gezeichnet werden. Erscheint die gewünschte
Figur auf dem Bildschirm, wird der Inhalt des Zwischenspeichers ZSP nach einigen
Sekunden über eine Ausgabeschaltung AS an eine Datenverarbeitungsanlage abgegeben,
welche aus den erhaltenen Signalen die angesprochene Meß- oder Funktionsstelle und
den Steuerbefehl oder eine Gruppe von Steuerbefehlen ermittelt. Gleichzeitig werden
die Zähler Zil, Z12, Z13 gelöscht. Diese können auch als Zwischenspeicher verwendet
werden. Zur Kontrolle, ob der oder die Befehle in der Datenverarbeitungsanlage richtig
ermittelt wurden, kann diese eine Rückmeldung auf das Sichtgerät geben, die bei
Richtigkeit z. B. ein Blinken der gezeichneten Figur bewirkt, andernfalls eine Störmeldung,
z. B. in Form eines besonderen Zeichens, auslöst. Zur Ausführung des oder der Befehle
muß dann noch eine Befehlsfreigabetaste betätigt werden.
-
In Figur 2 sind mit SUBx und SUBy wieder die beiden Subtrahierer bezeichnet.
Die absoluten Subtraktionsergebnisse werden im Vergleicher VGLr miteinander verglichen,
und entsprechend dem Vergleichsergebnis wird einer der Ausgänge "<", =,">
't mit einem Signal belegt. Die Subtrahierer SUBx, SUBy liefern ferner das Vorzeichen
des Subtraktionsergebnisses. Die Vorzeichensignale und die Ausgangssignale des Vergleichers
VGLr werden einer Logikschaltung LOG1 zugeführt, die daraus acht Signale bildet,
die jeweils einer Bewegungsrichtung des Lichtgriffels entsprechen. Das erste Signal
erscheint, wenn mit dem Lichtgriffel ein waagrechter Strich von links nach rechts
gezogen wird, an einem zweiten Ausgang erscheint ein Signal bei einem waagrechten
Strich von rechts nach links. Ein dritter und ein vierter Ausgang werden mit einem
Signal belegt, wenn der Lichtgriffel senkrecht von unten nach oben bzw. oben nach
unten geführt wird. An den Ausgängen 4 bis 8 treten Signale auf, wenn Striche unter
+450 oder -450 gezogen werden, wobei jeweils die beiden Richtungen unterschieden
werden.
-
Alle diese Signale gelangen auf eine Torschaltung T4, die vom Ausgang
eines Zählers Z2 freigegeben wird, wenn er eine vorgegebene Anzahl von Ausgangsimpulsen
der Torschaltung T2 aufsummiert hat. Während dieser Summierzeit werden die Ausgangssignale
der Logikschaltung LOG1 in Integratoren I1 ... 18 integriert, so daß nur die Signale
durchgeschaltet werden, die während längerer Zeit an einem Ausgang auftraten. Dadurch
wird eine ungenaue Führung
des Lichtgriffels ausgeglichen. Von
der Torschaltung T4 werden ferner die Inhalte der Startregister STx, STy durchgeschaltet.
-
Mit dem Ausgangssignal des Zählers Z2 wird wiederum die bistabile
Kippstufe BK zurückgesetzt.
-
Die von der Torschaltung T4 durchgeschalteten Signale können in Speichern
SP1 ... SP8 zwischengespeichert werden, an die eine weitere Logikschaltung LOG2
angeschlossen ist. Aus den Ausgangssignalen der Torschaltung T4 kann zunächst nur
die Lage eines mit dem Lichtgriffel gezeichneten Striches sowie die Zeichenrichtung
erkannt werden. Es ergeben sich so acht verschiedene Figuren, durch deren Zeichnen
eine Anlage gesteuert werden kann.
-
Allerdings ist dadurch, daß der Bewegungsrichtung des Lichtgriffels
unterschiedliche Bedeutung zugeordnet wird, die Gefahr einer Fehlbedienung groß.
U. U. ist es daher vorteilhafter, wenn die Anzahl der mit der Anordnung nach Figur
1 unterscheidbarer Figuren nicht ausreicht, diese Anzahl nicht durch die zusätzliche
Variable der Zeichenrichtung zu erhöhen, sondern durch andere.
-
geometrische Figuren, wobei zum Erkennen der geometrischen Figur die
Bewegungsrichtung herangezogen werden kann. Wird z. B. festgestellt, daß innerhalb
der Zeit, die man zum Zeichnen einer einfachen geometrischen Figur# normalerweise
braucht, zwei senkrechte und zwei waagrechte Striche jeweils in entgegengesetzter
Richtung gezogen wurden, so bedeutet dies, daß ein Rechteck gezeichnet wurde. Zum
Erkennen solcher geometrischer Figuren dient die Logikschaltung LOG2, die nach dem
Eintreffen eines ersten Signals in einem der Speicher SP1 ... SP8 die zum Zeichnen
einfacher geometrischer Figuren maximale Zeit abwartet, ob noch weitere Signale
in die Speicher SZ ... SP8 eingetragen werden. Nach Ablauf dieser Zeit werden die
Speichersignale ausgewertet und auf die Ausgabeeinheit AS und die Sichtgerätsteuerung
SGS ein Signal gegeben, welches der erkannten geometrischen Figur entspricht. Die
Sichtgerätesteuerung bildet die entsprechenden Videosignale, und das erkannte Symbol
erscheint auf dem Bildschirm. Da die Ausgabeschaltung AS die von der Logikschaltung
LOG2 ausgegebenen Signale nicht sofort durchschaltet, hat die Bedienungsperson Zeit,
die Richtigkeit der Auswertung festzustellen, evtl. die in den Speichern SP1 ...
SP8 enthaltenen Signale zu löschen und erneut eine Figur zu zeichnen. Mit der Darstellung
der Figur auf dem Bildschirm kann ein Text erscheinen, der den auszuführenden Befehl
beschreibt.
-
Die Anordnung nach Figur 3 unterscheidet sich von der nach Figur 2
dadurch, daß die Integratoren I1 ... I8, die Torschaltung T4, die Speicher SP1 ...
SP8 und der Zähler Z2 durch acht Zähler Z31 ... Z38 ersetzt sind, die von den Ausgangssignalen
der Logikschaltung LOG1 freigegeben werden und von denen die freigegebenen Zähler
die Ausgangsimpulse der Torschaltung T2 aufsummieren.
-
Bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes wird ein Signal an
die Logikschaltung LOG2 gegeben und der Zählvorgang gestoppt.
-
Gleichzeitig wird von der Logikschaltung LOG2 die bistabile Kippstufe
zurückgesetzt. Für Jede Bewegungsrichtung des Lichtgriffels ist ein Zähler vorgesehen.
Wird also der Lichtgriffel in mehrere Richtungen geführt, geben mehrere Zähler ein
Signal auf die Logikschaltung LOG2, die daraus erkennt, welche Figur gezeichnet
wurde. Beispielsweise bedeuten ein horizontaler Strich, ein Strich unter -45° und
ein Strich unter +450 ein Dreieck, ein Strich unter +450 und ein Strich unter -450
ein X. Kommen alle acht Richtungen vor, so geben alle acht Zähler ein Signal ab
als Zeichen dafür, daß ein Kreis gezeichnet wurde.
-
Figur 4 zeigt schließlich eine Auswerteschaltung, die sich gegenüber
denen nach den Figuren 1 bis 3 durch ihre Einfachheit und Leistungsfähigkeit auszeichnet.
Sie weist nur vier Zähler Z41 ... Z45 und eine einzige Logikschaltung LOG4 auf.
Die Zähler Z41 und Z45 werden von den Vorzeichensignalen der Subtrahierer SUBx und
SUBy und die Zähler Z42, Z43 und Z44 von den Ausgangssignalen des Vergleichers VGLr
freigegeben. Den Zählern werden als Zählimpulse wieder die Ausgangsimpulse der Torschaltung
T2 zugeführt. Ihre Ausgangssignale, die sie wieder nach Aufsummieren einer vorbestimmten
Anzahl von Zählimpulsen abgeben, gelangen auf die Logikschaltung LOG4, die nach
Eintreffen eines Signals dieses übernimmt und alle Zähler sowie die bistabile Kippstufe
BK zurücksetzt. Treten während einer vorgegebenen Zeit, die zum Zeichnen eines einfachen
Symbols ausreicht, weitere Zählerausgangsimpulse auf, so werden auch diese in die
Logikschaltung LOG4 übernommen.
-
Diese erkennt aus der Gesamtheit der übernommenen Signale die gezeichnete
Figur und gibt auf einen dieser Figur zugeordneten Ausgang ein Signal. Da die Logikschaltung
LOG4 die Zählerausgangssignale in der Reihenfolge ihres Auftretens übernommen hat,
kann auch diese Reihenfolge bei der Auswertung berücksichtigt werden, es kann z.
B. festgestellt werden, ob geschlossene Figuren, wie
Kreise, Dreiecke
und Vierecke im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt gezeichnet wurden. Auch können
komplexere Figuren, wie eine 8,
erkannt werden.
-
In den Ausführungsbeispielen wurden für die Auswerteschaltung diskrete
Bausteine verwendet. Statt dessen kann auch ein Mikroprozessor eingesetzt werden,
mit dem eine praktisch beliebig große Anzahl von geometrischen Figuren erkannt werden
kann. Der Mikroprozessor kann u. U. auch die Funktionen der Subtrahierer und des
Vergleichers VGLr übernehmen.
-
Die in den Figuren 2, 3 und 4 eingesetzten Zähler Z2, Z31 ... Z38,
Z41 ... Z45 haben u. a. die Wirkung, daß die gezeichneten Figuren in Teilstücke
zerlegt werden und durch die Interpretation der Gesamtheit der Teilstücke die Figur
erkannt wird. Je kleiner die in den Zählern eingestellte Zahl ist, um so feiner
ist die Unterteilung. Man kann die Unterteilung so weit treiben, daß nach jedem
Ausgangsimpuls der Torschaltung T2 das gezeichnete Teilstück ermittelt wird. Um
dies zu erreichen, kann man so vorgehen, daß (vergl. Fig. 1) nach Jedem Ausgangsimpuls
der Torschaltung T2 die Inhalte der Positionsregister PSx, PSy in die Startregister
STx, STy übernommen werden und die Jeweiligen Subtraktionsergebnisse, die in diesem
Falle lediglich aus dem Vorzeichensignal bestehen oder Null sind, klassifiziert
und die Anzahl der Treffer in den einzelnen Klassen addiert werden. Aus der Gesamtheit
der Zählergebnisse kann man auf die gezeichnete Figur schließen. In einer solchen
Anordnung ist der Vergleicher VGLr nicht erforderlich. Die Subtrahierer SUBx und
SUBy reduzieren sich auf Vergleicher vom Typ des Vergleichers VGLr.
-
Im Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß als Zeicheneinrichtung
ein Lichtgriffel verwendet wird. Selbstverständlich kann auch Jede andere Zeicheneinrichtung,
wie Rollkugel, Steuerknüppel oder Graphik-Panel verwendet werden.
-
14 Patentansprüche 4 Figuren
Leerseite