DE3541092A1 - Verfahren und anordnung zur topographisch-assoziativen eingabe von informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur topographisch- assoziativen Eingabe von Informationen, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher dargelegt ist.

Die moderne Überwachung und Steuerung komplizierter Betriebsvorgänge z. B. von Industrie- oder Bahnanlagen findet von Schaltwarten, Leitstellen oder Stellwerken aus statt. Man arbeitet dabei zunehmend mit sogenannten topographisch- assoziativen Eingaben, bei denen in schematischen Prozessabläufen, die strukturell bildhaft in einer für den Bedienenden (Operator) übersichtlichen Weise dargestellt werden, die erforderlichen Schalthandlungen direkt im oder am Prozessschema vorgenommen werden, d. h. ohne die bei alphanumerischen Eingaben erforderliche Umsetzung in Koordinaten oder Codes.

Die Darstellungsarten sind unterschiedlich, sie reichen von Symbol- und Mimic-Bildern, zum Teil auf Bildschirmen, bis zu ausleuchtbaren Spurplänen und Streckenabbildungen mit Weichen, Kreuzungen, Stellgliedern (Signalen). Auf den Bedienungstischen, auf Stellpulten und -tafeln befinden sich somit neben den Darstellungen auch die Bedienungselemente für die Schalthandlungen und Eingaben, meist Tasten, Schalter, Tastaturen mechanisch, optischer oder kapazitiver Art. Darüberhinaus kommen Lichtgriffel in Verbindung mit Bildschirmen und sogenannte Digitalisierer zur Anwendung.

Stellpulte- und -tafeln werden in der Regel aus Mosaikbausteinen zusammengesetzt. Dies erlaubt u. a. zwar eine bildhafte Darstellung der Regelstrecke. Eine einmal getroffene Anordnung bleibt aber anlagespezifisch und ist später nur schwer und aufwendig zu ändern, was einen Transport infrage stellt und eine leichte Bedienbarkeit im Sitzen erschwert. Bloße Dateneingabetastaturen - mit denen eine Schreibtischbedienung erreichbar wäre - erlauben keine im vorliegenden Sinn topographisch-assoziativen Eingaben.

Funktionstastaturen, z. B. mit Tastenköpfen, die elektronisch ansteuerbare Anzeigen enthalten, wie es z. B. in der Anmeldung P 34 28 271.8 vorgeschlagen wird - erfüllen zwar die Bedingung einer ergonomischen Bedienbarkeit vom Schreibtisch aus, erfordern aber einen hohen Bauteilaufwand. Dabei müssen alle Punkte einer Funktionsmatrix (d. h. für alle nur denkbaren Anwendungsfälle) mit solchen symboltragenden Tasten versehen werden. Ein Rechner gibt dann umschaltbar ein bestimmtes Gleisbild, z. B. einen Bahnhof A über leuchtende Funktionstasten vor, die gedrückt werden können. Es ist dabei nicht erkennbar, für welche Tasten gerade eine Betätigung erlaubt ist und für welche nicht.

Ähnliches gilt für sogenannte Digitalisierer, bei denen es sich um aktive hochauflösende Matrixflächen handelt, die mit einem Schaltstift bedienbar sind. Der Rechner gibt hier elektrisch ein Gleisbild vor, das durch eine von außen auflegbare Spurplanschablone visuell ergänzt ist. Alle genannten Einrichtungen sind empfindlich gegen äußere Einflüsse, so z. B. ein Versetzen der Schablone - was gefährliche Fehlauslösungen bewirken kann - oder auch verschüttete Flüssigkeiten.

Durch Verwendung von Bildschirmgeräten in Verbindung mit Lichtgriffeln wäre das ggf. lösbar. Die Geräte sind jedoch in der Regel senkrecht stehend aufgebaut, was anstrengend für die Benutzer ist. Flache Auflagegeräte sind zur Zeit noch nicht verfügbar. Auch ist die statische Staubablagerung ein Problem.

Es gibt bereits Tastaturen mit optischen Tasten, die flach sind und bei denen das Feuchtigkeitsproblem gelöst werden konnte (Prospekt der Firma Opti Sensor AB). Diese bedienen sich der optischen Eigenschaften des total reflektierenden Lichtstrahls in einer Platte aus Glas oder Plexiglas, hinter der an den Schaltpunkten multiplex gesteuerte Leuchtdioden angeordnet sind. Bei Fingerabdeckung findet eine Totalreflexion statt, die ausgewertet wird. Derartige Einrichtungen sind wieder empfindlich gegen Fehlbedienung durch Flächenabdeckungen z. B. durch die Hand.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das es erleaubt, sichere topographisch-assoziative Eingaben zu machen unter Verwendung eines einfach aufgebauten Tischpaneels, mit dem auch die bisherigen Probleme hinsichtlich Bedienung, Ergonomie und Robustheit erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und eine Anordnung zur Durchführung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Tischpaneel in Draufsicht

Fig. 2 den Aufbau des Tischpaneels im Querschnitt.

In Fig. 1 ist ein Tischpaneel T zu sehen, auf dem mittels einer aufgelegten Spurplanschablone 4 eine Gleisanlage eines Bahnhofs dargestellt ist. Die Weichen (Stellglieder) an den Schnittstellen der Gleise A bis F sind durch Kreise gekennzeichnet. Das Gleisbild ist elektrisch von einem nicht dargestellten Rechner vorgegeben, wobei die aktuell betätigbaren Weichen des Gleisbildes an den durch Kreise markierten Stellen durch optische Anzeigeelemente, hier leuchtende Leuchtdioden 2′, hervorgehoben sind. Anstelle von Leuchtdioden 2′, können auch Lämpchen, LED und LCD-Anzeigen, auch in Mehrsegment und alphanumerischer Ausführung Verwendung finden und auch andere Markierungsmethoden, z. B. mechanisch taktiler Art sind denkbar. Den symbolischen Weichen sind Bedienelemente 2 unterhalb der Spurplanschablone 4 zugeordnet, über die letztlich eine Umstellung der Weichen erfolgt. Im vorliegenden Fall sind Bedienelemente 2 und optische Anzeigelemente durch jeweils eine Leuchtdiode 2′ in Doppelfunktion gegeben. Die dünnen Linien in Fig. 1 deuten eine mögliche Rastereinteilung unter Verwendung von Leiterplatten 1 an, die den elektronischen Unterbau des Tischpaneels T bilden.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Tischpaneel T. Auf im Rastermaß (vgl. dünne Linien in Fig. 1) angeordnete Leiterplatten 1 sind Leuchtdioden 2′ angeordnet, deren Ansteuerungs- und Treiberlogik auf den Leitplatten 1 selbst oder auf mit diesen elektrisch leitend verbundenen besonderen Leiterplatten untergebracht ist. Die Leuchtdioden 2′ greifen durch eine mit Bohrungen versehene lichtdämmende Platte 3 und sind damit auch mechanisch stabilisiert. Das durch die Bohrungen austretende emittierte Licht bleibt ungedämpft. Auf der Platte 3 liegt fixiert die Spurplanschablone 4 als transparente Folie. (Sie ist bei geeignetem Aufbau auswechselbar und nach dem Wechsel wieder fixierbar.) Der gesamte Aufbau ist durch eine Haube 5 aus durchsichtigem, feuchtigkeits-, wärme- und schlagunempfindlichen Kunststoff abgedeckt. Die Verfügbarkeit eines Bedienelementes 2, hier der Leuchtdiode 2′ selbst, wird durch das Leuchten der Diode 2′ angezeigt. Blinkende Leuchtdioden 2′ weisen auf Störungen hin, dunkle bezeichnen ein Bedienelement 2 als nicht bedienbar bzw. funktionsunfähig.

Der Fig. 2 ist noch ein gerade aufgesetztes bewegliches Handgerät 6 entnehmbar, das vom Bedienenden bewegbar ist und über eine Übertragungsleitung 7, z. B. ein Kabel, ein Lichtwellenleiter oder eine Infrarotverbindung, an den Rechner als hier nicht dargestellte Auswerteinrichtung angeschlossen ist. Das Handgerät 6 enthält einen Photoempfänger 8 (z. B. Photoelement, Photodiode, Phototransistor), der über die jeweilige Leuchtdiode 2′ des zu betätigenden Bedienelementes 2 gebracht werden muß. Entscheidend ist die richtige Positionierung des Handgerätes 6. Dazu dient ein im Handgerät 6 angebrachtes Anzeigemittel, z. B. eine grüne Leuchtdiode 9, mit der die exakte Positionierung über dem Bedienelement 2 angezeigt werden kann. Leuchtet die Diode 9 auf, ist die genaue Position des Handgerätes 6 erreicht und mit einer Taste 10 am Handgerät 6 kann ein Eingabesignal- Eingabeinformation an den Rechner abgegeben werden. Der Rechner (Auswertelogik) wird damit das bisher unmodulierte Licht aller Leuchtdioden 2′ multiplexartig nacheinander modulieren. Beim Auftreffen modulierten Lichts auf den Photoempfänger 8 gibt dieser ein weiteres Signal ab, mit dem der Rechner die Koordinaten der entsprechenden Leuchtdiode 2′ über die Folge bzw. den Zeitablauf bis zum betätigten Bedienelement 2 dessen Position bzw. Koordinaten feststellt und daraus den Befehl ableitet. Die Koordinaten können ggf. angezeigt und die Beendigung der Ermittlung der Koordinaten akustisch z. B. durch Piepton mitgeteilt werden. Auch kann in weiterer Ausbildung der Rechner (Auswertelogik) die ermittelten Koordinaten gleich zusätzlich in ein das Bedienelement 2 für den Bedienenden logisch sinnfälligeren Begriff übersetzen (z. B. Koordinaten Zeile 22, Spalte 8 entspricht Weiche 85).

Bei geeignetem Aufbau mit z. B. in der Bedienebene angeordneten Zweifarben-Leuchtdioden sowie zwei Rechnern in der Auswerteebene und zwei Photoempfängern, von denen der eine rot- und der andere grünempfindlich ist, kann die Einrichtung zweikanalig und damit signaltechnisch sicher aufgebaut werden. Ein Rechner steuert die roten Leuchtdioden, der andere die grünen und für den Betrachter ergibt sich bei ordnungsgemäßem Betrieb ein weißes Mischlicht. Bei LED-Fehler oder Ausfall eines Kanals wird farbiges Licht ausgegeben. Mit dieser Auswertung läßt sich ein signaltechnisch sicheres Signal erzeugen. Fehler werden erkennbar.

Claims (14)

1. Verfahren zur topographisch-assoziativen Eingabe von Informationen in rechnergestützte Steuer- und Schaltanlagen mittels eines Tischpaneels, auf dem auswählbare Spurplanstrukturen von zu steuernden Verkehrs- oder Industrieprozessen mit Weichen, Stellgliedern etc. bildhaft dargestellt sind, wobei im Tischpaneel eine Vielzahl von Bedienelementen für diese Weichen, Stellglieder etc. untergebracht sind, von denen die in der jeweilig aktuellen Spurplanstruktur relevanten Bedienelemente mittels eines vom Operator anzusetzenden Handgerätes entweder selbst ansprechbar sind, oder aber dieses beeinflussen, wodurch der Rechner seine Information zur Ansteuerung der entsprechenden Weichen, Stellglieder etc. erhält, dadurch gekennzeichnet, daß für eine über den Rechner elektrisch und über eine Spurplanschablone (4) optisch ausgewählte Spurplanstruktur eine zusätzliche optische Anzeige und Markierung der aktuell verfügbaren Bedienungselemente (2) erfolgt und daß nach einem positionierten Ansetzen des Handgerätes (6) an ein Bedienelement (2) eine Eingabeinformation an den Rechner abgegeben wird, die diesen veranlaßt, über die Position der Eingabestelle bzw. des Bedienelementes (2) die zugehörige Weiche, Stellglied etc. zu ermitteln und eine entsprechende Information auszugeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Eingabeinformation an den Rechner eine Multiplexabfrage sämtlicher Bedienelemente (2) ausgelöst wird, wobei aus der Folge bzw. dem Zeitablauf bis zum betätigten Bedienelement (2), dessen Position und Zuordnung zur Weiche, Stellglied etc. erkennbar wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeinformation an den Rechner über einen im Handgerät (6) befindlichen Photoempfänger (8) und die aktive optische Anzeige des betreffenden Bedienelementes (2) erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeinformation an den Rechner eine multiplexe Modulation des bisher unmodulierten Lichtes der optischen Anzeigen der Bedienelemente (2) auslöst, daß die Modulation bis zum angesetzten Handgerät (6) durchläuft und daß dort über den Photoempfänger (8) ein weiteres Signal ausgelöst wird, aus dem die Position des betätigten Bedienelementes (2) ableitbar ist.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tischpaneel (T) in Flachbauweise ausgeführt aus einer oder mehreren aneinandergereihten Leiterplatten (1) besteht, die mit Bedienelementen (2) und/oder Lichtelementen dicht besetzt ist/sind, daß auf oder dicht oberhalb dieser Elemente die Spurplanschablone (4) auflegbar ist und das ganze von einer transparenten Abdeckhaube (5) aus feuchtigkeits-, wärme- und schlagunempfindlichem Kunststoff abgedeckt ist, auf der das Handgerät (6) bewegbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bedienelemente (2) Leuchtdioden (2′) Verwendung finden, die gleichzeitig als Lichtelemente dienen, daß diese Leuchtdioden (2′) in eine mit Bohrungen versehene lichtdämmende Platte (3) ragen, auf der eine transparente Spurplanschablone (4) aufliegt.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Handgerät (6) eine Taste (10) aufweist, mit der nach einer exakten Positionierung die Eingabeinformation an den Rechner auslösbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Anzeigemittel für eine exakte Positionierung am Handgerät (6) vorgesehen sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die exakte Positionierung optisch durch eine Leuchtdiode (9) oder Lampe angezeigt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die exakte Positionierung akustisch angezeigt wird.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für signaltechnische Sicherheit eine zweikanalige Ausführung Verwendung findet.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle jeder Leuchtdiode (2′) jeweils zwei Leuchtdioden verschiedener Komplementär-Farbgebung Verwendung finden, die bei ordnungsgemäßem Betrieb weißliches Mischlicht und im Fehlerfall farbiges Licht (rot oder grün) abstrahlen, was von speziell empfindlichen Photoempfängern (8) im Handgerät (6) erkennbar ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von zwei separaten Leuchtdioden (2′) verschiedener Komplementär-Farbgebung entsprechend jeweils eine Doppeldiode Anwendung findet.

14. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Handgerät (6) mit einer Anzeige versehen ist, die den Abschluß der Positionsermittlung anzeigt.