DE3875002T2 - Positionsdetektionsverfahren fuer eine auf eine taktil-tablette gelegte kontrollvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Stellung eines Steuerorgans auf einer Tafel.
• Es sind bereits Vorrichtungen zum Erfassen der Stellung eines Steuerorgans auf einer Tafel beispielsweise zur Steuerung der Stellung einer Anzeigemarke auf einem einem Rechner zugeordneten Bildschirm bekannt, wobei die Stellung des Steuerorgans auf der Tafel schließlich dazu dient, eine Funktion des Rechners auszuwählen oder eine im Rechner enthaltene Information zu ändern. Es ist von Bedeutung, daß eine große Anzahl von Steuerpunkten auf der Tafel differenziert werden können, so daß man bei der Wahl einer Funktion oder einer zugeordneten Information über eine große Auswahl verfügen kann. Im Fall einer Magnettafel, der ein Steuerstift zugeordnet ist, ist es in gewissen Grenzen möglich, die Anzahl der differenzierten Steuerpunkte durch Verringerung des sensiblen Querschnitts des Stifts zu erhöhen.
• Im Fall einer Tasttafel ist das Steuerorgan ein Finger des Operators, dessen Merkmale und Abmessungen vom jeweiligen Operator abhängen und nicht verändert werden können.
• Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erfassen der Stellung eines Steuerorgans auf einer Tasttafel zu schaffen, die eine sehr kurze Ansprechzeit besitzt.
• Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Erfassungsvorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vorgesehen.
• In der Patentschrift FR-A-2 538 581 wird eine Vorrichtung beschrieben, die die Bestimmung der Stellung eines Fingers zwischen den Detektionsbereichen gestattet.
• In dieser bekannten Patentschrift geht die Wahl der zu bearbeitenden Bereiche so vor sich, daß man zunächst den Bereich mit dem höchsten Bedeckungsgrad auswählt und dann zwangsläufig die Bereiche auswählt, die über, unter, links bzw. rechts von dem ersten ausgewählten Bereich liegen.
• Bei der Erfindung dagegen ist nur die Anzahl auszuwählender Bereiche vorbestimmt, wobei ihre Wahl in der Reihenfolge der höchsten Bedeckungsgrade unabhängig von der jeweiligen Stellung der einzelnen Bereiche stattfindet.
• Auf diese Weise erreicht man eine bessere Berücksichtigung der signifikanten Bereiche als in der obengenannten bekannten Patentschrift, und zwar bei einer kleineren Anzahl von Bereichen, und damit einfachere digitale Verarbeitungen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Stellung.
• Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Tasttafel.
• Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Erfassung der Bedeckung eines Detektionsbereichs.
• Fig. 4 ein Diagramm, das das Verfahren zur Bestimmung der Stellung des Steuerorgans aus den vorgenommenen Messungen veranschaulicht.
• Wie die Figuren zeigen, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine allgemein mit 1 bezeichnete Tasttafel, die eine Reihe von Detektionsbereichen umfaßt, die von einer Meßplatte 2 aus Metall gebildet werden, die an der Oberfläche einer gedruckten Mehrschichtschaltung angeordnet ist, die vorzugsweise mit einer isolierenden Schutzschicht 3 bedeckt ist.
• Jeder Meßplatte 2 ist eine kapazitive analoge Schaltung zugeordnet, die den Grad der Bedeckung jedes Bereichs durch das vom Finger eines Benutzers gebildete Steuerorgan messen soll. Jede kapazitive analoge Schaltung besitzt eine erste Diode 4 und eine zweite Diode 5, die in Reihe geschaltet sind. Der Eingangsanschluß der ersten Diode 4 ist mit der Masse der Tasttafel 1 und der Ausgangsanschluß der zweiten Diode 5 ist mit einer Ausgangsklemme 6 der Tafel verbunden. Die beiden Dioden 4 und 5 sind so angeordnet, daß sie von der Masse der Tafel zur Ausgangsklemme 6 leiten. Die Meßplatte 2 ist mit den Dioden 4 und 5 an einem Punkt auf dem diese beiden Dioden miteinander verbindenden Leiter verbunden. Dieser Punkt zwischen den Dioden 4 und 5 ist ferner über einen Kondensator 8 mit einer Versorgungsklemme 7 verbunden. Wenn die analoge Schaltung gespeist wird, sendet sie also ein Ausgangssignal, dessen Amplitude zum Grad der Bedeckung der Meßplatte 2 durch den Daumen des Benutzers proportional ist. Die Masse der Tastplatte besteht in der Praxis aus einer Schicht 9 einer gedruckten Mehrschichtschaltung, die die Platte bildet, wobei die Versorgungs-, Ausgangs- und Verbindungsleiter von Kreisen 10, 11, 12 gebildet werden, die voneinander und vom Massekreis durch isolierende Schichten 13 getrennt sind. Die Bauelemente der Meßschaltung sind vorzugsweise Oberflächenelemente, die auf einer den Meßplatten 2 entgegengesetzten Oberfläche der Tafel befestigt sind.
• Die Ausgangsklemmen 6 jeder analogen Meßschaltung sind mit einem Analog-Digital-Wandler 14 verbunden, der zwischen der Tasttafel 1 und einem Rechner 15 angeordnet ist, der seinerseits mit einem Bildschirm 16 verbunden ist.
• Der Rechner ist so programmiert, daß er eine zyklische Abtastung der Detektionsbereiche 2 vornimmt, d.h. nacheinander an jede der Eingangsklemmen 7 der analogen Meßschaltungen ein Speisesignal anlegt und das entsprechende Ausgangssignal 6 empfängt, das gespeichert wird. Bei der bevorzugen Ausführungsform der Erfindung wählt der Rechner anschließend bei jedem Abtastzyklus die vier Detektionsbereiche aus, die das höchste Ausgangssignal ergeben haben. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist die Stellung des Fingers des Operators mit einer schraffierten Zone dargestellt, und die entsprechenden Detektionsbereiche sind mit den Bezugszahlen 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 versehen. Dieselben Bezugszahlen sind in dem Diagramm von Fig. 4 eingetragen. Wenn die vier Bereiche mit dem stärksten Ausgangssignal ausgewählt wurden, nimmt der Rechner eine Ursprungsverschiebung vor, um den Ursprung an einen der ausgewählten Detektionsbereiche zu setzen, und zwar bei dem dargestellten Beispiel auf den Bereich 2.1. Würde man nun einen den ausgewählten Detektionsbereichen entspechenden Mittelpunkt suchen, so fände man einen Punkt T, der von den vier Ecken des von den ausgewählten Bereichen gebildeten Quadrats gleich weit entfernt ist. Um bei der Positionierung eine höhere Genauigkeit zu erreichen, legt man an jedes Eck des Quadrats einen Koeffizienten an, der zur Amplitude des bei den ausgewählten Bereichen gespeicherten Ausgangssignals umgekehrt proportional ist. Wenn man mit A1 die Amplitude des Ausgangssignals des Bereichs 2.1, mit A2 die Amplitude des Ausgangssignals des Bereichs 2.2, mit A3 die Amplitude des Ausgangssignals des Bereichs 2.3 und mit A4 die Amplitude des Ausgangssignals des Bereichs 2.4 bezeichnet, so bestimmt man einen Punkt a, der, abgesehen von einer Konstante, die Ordinate A3 / (A1 + A3), eine Punkt b der die Abszisse des Bereichs 2.2 und die Ordinate A4 / (A2 + A4), einen Punkt c, der die Ordinate des Bereichs 2.3 und die Abszisse A4 / (A3 + A4) hat, und einen Punkt d, der die Ordinate 0 und die Abszisse A2 / (A1 + A2) hat. Der Schnittpunkt der Linien a, b und c, d ergibt den Punkt R, der die tatsächliche Stellung des Fingers auf der Tafel darstellt. Die Stellung des Punkts R dient beispielsweise dazu, eine Anzeigemarke auf dem Bildschirm 16 zu bewegen oder einer Information, deren Wert von der Stellung des Fingers des Operators auf der Tafel abhängig ist, einen Wert zu geben.
• Obwohl die Tafel 1 in Fig. 1 mit nur 16 Detektionsbereichen 2 dargestellt ist, wird sie in der Praxis im allgemeinen mit einer wesentlich größeren Anzahl von Detektionsbereichen ausgeführt sein. Die Feinheit der Erfassung des Punkts R ist durch den in Abhängigkeit von dem verwendeten Analog-Digital-Wandler möglichen Auflösungsgrad gegeben.
• Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern läßt verschiedene Abwandlungen zu. Insbesondere kann man anstelle der beschriebenen kapazitiven analogen Schaltung eine induktive analoge Schaltung verwenden. Ferner kann man den Koeffizienten, der zur Ausgangsamplitude des erfaßten Signals umgekehrt proportional ist, durch einen für eine bestimmte Anwendung geeigneten Koeffizienten ersetzen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Steuerorgans auf einer Tasttafel (1), umfassend eine Reihe kapazitiver Detektionsbereiche (2), eine analoge kapazitive Schaltung (2, 4, 5, 8), um jedem Bereich in Abhängigkeit von der Amplitude eines von der kapazitiven Schaltung ausgegebenen Signals einen Detektionskoeffizienten zuzuordnen, wobei diese Amplitude ihrerseits von dem Grad der Bedeckung des Detektionsbereiches durch das Steuerorgan abhängt, Auswahlmittel zur Aussonderung von Detektionsbereichen und Mittel zur Bestimmung eines Mittelpunkts (R) der mit ihrem Detektionskoeffizienten versehenen ausgesonderten Detektionsbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlmittel dazu vorgesehen sind, eine vorbestimmte Anzahl von Detektionsbereichen (2), welche die höchsten Bedeckungsgrade von allen Detektionsbereichen aufweisen, auszusondern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel beinhaltet, um einem der Bereiche (2.1) mit einem hohen Bedeckungsgrad einen Nullpunkt zuzuordnen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Detektionsbereich zugeordnete Detektionskoeffizient umgekehrt proportional zum Bedeckungsgrad dieses Bereichs ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede kapazitive Schaltung eine Meßplatte (2) aufweist, die an der Oberfläche der Tafel angeordnet ist und mit einem Punkt verbunden ist, der sich zwischen zwei in Serie geschalteten Dioden (4, 5) befindet, wobei eine (4) der Dioden mit einer Masse der Tafel verbunden ist, die andere Diode (5) an eine Ausgangsklemme (6) angeschlossen ist und die zwei Dioden so angeordnet sind, daß sie von der Masse zur Ausgangsklemme (6) leiten, wobei der zwischen ihnen liegende Punkt außerdem über einen kondensator (8) mit einer Versorgungsklemme (7) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Vorrichtung über einen Analog-Digital-Wandler (14) an einen Rechner (15) angeschlossen ist.