DE3885293T2 - Automatische datenschreiber. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zum Aufzeichnen von von unterschiedlichen Arten von Sensoren empfangenen Daten in einer graphischen Darstellung. Sie bezieht sich in erster Linie, aber nicht ausschließlich auf automatische Datenschreiber, die Daten bezogen auf ein eigenes Wasserfahrzeug, wie ein Schiff oder ein U-Boot, und durch Sensoren erfaßte Berührungen aufzeichnen. Diese Schreiber sind als Berührungsauswertungsschreiber bekannt.
• Ein Berührungsauswertungsschreiber stellt einen Knoten dar, an dein einlaufende Information koordiniert und angezeigt wird. Die angezeigte Inforination kann dann ausgewertet und/oder für spätere Untersuchungen gespeichert werden.
• Der Brührungsauswertungsschreiber ist besonders für ein U-Boot auf See wertvoll, wo er eine lebenswichtige Verbindung zwischen allen Sensoren und dein Kommando darstellt.
• Der Berührungsauswertungsschreiber kann Informationen von einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren wie Sonar, Radar, Periskop, Wettersatelliten usw. aufzeichnen.
• Ursprünglich waren Berührungsauswertungsschreiber handbedient. Die Sensorbediener geben die Sensorinformation per Laut an den Bediener des Berührungsauswertungsschreibers weiter, der die Information von Hand in eine Darstellung einträgt in der die Zeit gegen die Position aufgetragen ist. Hierfür ist eine sehr hohe Mannschaftsstärke erforderlich, und da die einlaufende Datenmenge durch die Verwendung moderner Geräte angestiegen ist ist es für den Bediener unmöglich geworden, schnell genug zu schreiben.
• Um diese Probleme zu lösen, wurde ein automatischer Berührungsauswertungsschreiber in Art eines Typenschreibers eingeführt. Obwohl sie schneller als manuelle Schreiber sind, haben diese automatischen Schreiber ihre eigenen Probleme. Ihre Informationsbearbeitungs- und- anzeigemöglichkeiten sind begrenzt, es besteht keine Einrichtung zur Anbringung vom Notizen in den Aufzeichnungen in Echtzeit und es ist schwierig, auf ältere Aufzeichnungen zurückzugreifen.
• Es werden auch zunehmend Videoanzeigen zur Berührungsauswertung benutzt, wobei im Bedarfsfall Hartkopien erzeugt werden können, doch gibt es viele Gründe, weswegen Papier-Berührungsauswertungsschreiber in Gebrauch bleiben werden, da sie viele Vorteile haben, wie Einfachheit des Gebrauchs und der Anbringung von Notizen, Zugänglichkeit, Vertrauen der Anwender sowie Größe und Auflösung der Anzeige.
• Eine andere verfügbare Art von Schreiber ist der Flachbett- X-Y-Schreiber. Solche Schreiber sind konstruiert zum Zeichnen in Labor- oder Büroumgebungen und benutzen einen Stift, der über ein stationäres Bett durch eine Kombination von Bewegungen in zwei orthogonalen Richtungen bewegt wird. Eine eingebaute Mikroprozessorsteuerung ermöglicht, daß Kommandos wie "zeichne Kreis", oder "schreibe ABC" "verstanden" und ausgeführt werden.
• Der Stift kann an jeden Punkt auf dem Bett gefahren werden und kann Linien, Bögen u. dgl. in jede Richtung zeichnen. Buchstaben müssen jedoch gezeichnet werden, was die Texterzeugung wesentlich langsamer als bei einer schreibmaschinenartigen Maschine macht.
• Ein solcher Flachbett-X-Y-Schreiber ist aus EP-A-0 195 091 bekannt.
• Diese Schreiber sind jedoch aus einer Reihe von Gründen ungeeignet für die Verwendung als Berührungsauswertungsschreiber, wobei der wichtigste Grund ist, daß sie über keine eingebaute Datenverarbeitungsmöglichkeit verfügen. Außerdem sind sie nicht ausgerüstet, um Eingaben von mehreren Sensoren zu verarbeiten und sie sind für den Gebrauch auf Wasserfahrzeugen nicht robust genug.
• Nach einer ausführlichen Untersuchung haben die Erfinder festgestellt, daß eine Anzahl von Eigenschaften für einen Berührungsauswertungsschreiber wünschenswert sind:
• Er sollte ziemlich klein sein - dies ist wesentlich für den Gebrauch auf Unterseebooten, wo Platz knapp ist und ist auch für andere Verwendungen vorteilhaft - ;
• er sollte robust sein, um die Beanspruchungen z.b. durch Gebrauch an Bord zu überstehen;
• er sollte leicht zu verwenden sein;
• die Aufzeichnungen sollten gut sichtbar sein und es ist wünschenswert, daß mehrere Personen gleichzeitig die Aufzeichnungen sehen können;
• er sollte Daten von mehreren Sensoreingängen gleichzeitig darstellen können;
• er sollte das Anbringen von Notizen in Echtzeit zulassen und auch Notizen von Hand ermöglichen;
• er sollte flexibel hinsichtlich der verwendeten Skalen, der aufgezeichneten Information und der Notierungseinrichtungen sein;
• ein angemessener Teil der Aufzeichnungen sollte gleichzeitig sichtbar sein; und
• das Papier sollte nur selten bewegt werden und muß auf einer Art flacher Oberfläche sichtbar sein.
• Die letzte Anforderung bedeutet, daß keiner der Typenschreiber einschließlich Walzenschreibern, bei denen die Papierbewegung eine Achse der Stiftbewegung liefert, geeignet sind, und daß ein Schreiber vom Flachbett-X-Y-Typ wünschenswerter wäre.
• Die Aufgabe der Erfindung ist, einen verbesserten automatischen Datenschreiber zum Gebrauch als Berührungsauswertumgsschreiber anzugeben, der wenigstens einige der oben erwähnten Eigenschaften besitzt.
• Die Erfindung sieht ein automatisches Datenzeichengerät mit einem Datenprozessor und einem Flachbett-X-Y-Schreiber vor, bei dem der Datenprozessor programmiert ist, um ein oder mehr Dateneingänge zu verarbeiten und den Schreiber anzuweisen, Information bezüglich der Dateneingänge in einer Aufzeichnung darzustellen, dadurch gekennzeichnet daß der Prozessor programmiert ist, um eintreffende Daten auf Fehler zu überwachen und daß eine Unterbrechungseinrichtung vorgesehen ist, um das Aufzeichnen zu unterbrechen, wobei die eintreffenden Daten in einem Datenspeicher gespeichert werden, während die Unterbrechungseinrichtung in Betrieb ist, und in der Aufzeichnung eingetragen werden, wenn die Unterbrechung beendet ist.
• Vorzugsweise ist eine Schnittstelle, vorteilhafterweise eine serielle und parallele Schnittstelle, vorgesehen, um den Prozessor mit dem Schreiber zu verbinden. Prozessor und Schnittstelle zusammen werden nachfolgend als Datenverarbeitungscomputer bezeichnet.
• Vorzugsweise ist der Prozess or programmiert, um dein Schreiber zu einem Zeitpunkt den Gebrauch einer Stiftbank aus einer Mehrzahl von Stiftbänken zu ermöglichen. Sinnvollerweise werden zwei Bänke benutzt, und der Schreiber kann auf eine von beiden geschaltet werden. Vorzugsweise ist der Prozessor programmiert, um dein Schreiber die Darstellung von Skalen, Zeiten oder einer beliebigen anderen gewünschten Aufzeichnungsinformation zu ermöglichen.
• Vorzugsweise ist eine externe Tastatur vorgesehen, von der Notizmeldungen an den Schreiber zum Schreiben in die Aufzeichnung geschickt werden können. Sinnvollerweise kann diese eine Anzahl programmierter Meldungen und eine Einrichtung zum Eintippen einer beliebigen gewünschten Meldung besitzen.
• Vorzugsweise ist der Prozessor programmiert, um eintreffende Daten wie Sensordaten und Umgebungsdaten, z.b. Geschwindigkeit und Wetterbedingungen, zu decodieren und den Schreiber anzuweisen, ihre Details aufzuzeichnen.
• Vorzugsweise ist der Schreiber für den Gebrauch einer fortlaufenden Papierrolle eingerichtet. Vorzugsweise kann eine Anzahl unterschiedlicher Zeitskalen gewählt werden und vorteilhafterweise ist der Prozessor programmiert um die Plazierung von Notizmeldungen an jeder beliebigen Stelle der Aufzeichnung zu ermöglichen.
• Vorteilhafterweise sind Kühlkörper oder Kühlgebläse vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Prozessor und der Schreiber sich nicht überhitzen, wenn sie an nicht ausreichend gelüfteten Orten benutzt werden.
• Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben, mit Bezug auf die Zeichnung, die ein schematisches Blockdiagramm eines automatischen Berührungsauswertungsschreibers zeigt.
• Das Gerät besteht aus drei Hauptteilen: einem Prozessor 1, einer seriellen und parallelen Schnittstelle 2 und einem Schreiber 3. Der Schreiber ist ein Flachbett-X-Y- Schreiber. Da erwünscht ist, das Gerät so klein wie moglich zu halten, wird ein Schreiber im A3-Format benutzt.
• Der eigene Mikroprozessor 4 des Schreibers bearbeitet die Erzeugung von Buchstaben und Bögen und unterdrückt automatisch das Zeichnen mit abgehobenem Stift und berechnet Wiedereintrittspunkte. Der Mikroprozessor 4 ermöglicht die Verwendung einer intelligenten Schnittstelle zwischen dem Prozessor 1 und dein Schreiber 3.
• Die Programme des Prozessors 1 sind in EPROMs enthalten. Der Prozessor steht mit der Umgebung über die serielle und parallele Schnittstelle 2 in Verbindung.
• Sensorinformation 5 (vom Sonar, dein Fahrtmesser des Schiffs od. dgl.) wird durch einen externen Datenkonzentrator 6 (der nicht Teil des Berührungsauswertungsschreibers ist) über eine Schnittstelle 7 zur seriell-parallelen Schnittstelle 2 geleitet und dadurch zum Prozessor 1. Befehle zur Steuerung des Schreibers 3 werden durch die Schnittstelle 2 an den Schreiber 3 weitergegeben, dessen Verarbeitungs- und Steuerungsmikroprozessor 4 Schrittmotoren antreibt, um einen Stift auf einer Aufzeichnung zu bewegen (nicht gezeigt).
• Der parallele Teil der Schnittstelle 2 liest Schaltleitungen von Schaltern auf einem Bedienfeld 8 am Schreiber 3 und von Periskopschnittleitungen 9. Er treibt auch Anzeigen am Bedienfeld 8.
• Der Prozessor 1 ist ein Gleitkommaprozessor.
• Eine speziell eingerichtete externe Tastatur 10 ist mit der Schnittstelle 2 verbunden. Dadurch können Meldungen auf der Zeichnung notiert werden. Manche Meldungen sind bei einer spezifischen Taste einprogrammiert, oder die Meldung kann unter Verwendung alphanumerischer Zeichen eingetippt werden. Die Daten können auch auf einer Videoanzeigeeinheit 11 betrachtet werden oder an einem Datenlogger 12 ausgegeben werden.
• Bei Verwendung in einem U-Boot ist der Datenprozessor 1 über die Schnitt stelle mit Sonaren, dem Fahrtmesser (von Sensoren 5), der Tastatur 10 und Periskopdaten 9 verbunden. Der Schreiber 3 zeichnet alle Datenumsetzungen des Prozessors 1 auf.
• Eine Anzahl von Einrichtungen sind durch Programmierung des Prozessors 1 verwirklicht.
• Der Schreiber 3 hat eine Stiftbank in einer Stiftständeranordnung, die bis zu zehn Stiften aufnehmen kann. Der Prozessor 1 ist programmiert, dies als zwei getrennte Bänke von beispielsweise 4 oder 5 Stiften zu behandeln. Ein Schalter am Bedienfeld ermöglicht, von einer benutzten Bank zur anderen umzuschalten. Dies erleichtert sehr das Auswechseln der Stifte, auch wenn der Schreiber läuft. Dies ist besonders wichtig, wenn der Schreiber 3 vertikal benutzt wird, da in dieser Stellung die Stifte horizontal sind und daher dazu neigen, schneller auszutrocknen, als wenn der Schreiber 3 horizontal benutzt wird.
• Der Prozessor 1 ist programmiert, um Routinen zum Abfragen der Sensorinformation und zur Überprüfung derselben auf Fehler durchzuführen. Der Schreiber wird dann angewiesen, die für die Daten passenden Symbole und Information auszudrucken.
• Alle eintreffenden Daten werden auf Datentyp, Formatfehler, Folgefehler, ungültige Parameter und andere identifizierende Daten überprüft. Die Fehlererkennungsroutine überprüft eintreffende Daten und versieht jede Aufzeichnung, die für fehlerhaft befunden wird, mit einer Notiz.
• Wenn die Sonardateneingänge die Synchronisation zum Prozessor 1 verlieren, können sie nach Bedarf durch den Datenkonzentrator 6 neu synchronisiert oder ausgeblendet werden. Jede Berührung, die länger als für eine vorgegebene Zeitdauer nicht synchronisiert ist, wird nicht dargestellt, doch wird ein Fehler angezeigt.
• Die Programme im Prozessor 1 müssen die eintreffenden Daten in Zeiten, Positionen, Routen und beliebige andere Kennzeichen übersetzen. Ein Programm ermöglicht die Auswechslung der Stifte, um verschiedenfarbige Darstellungen und das Zeichnen unterschiedlicher Symbole zu ermöglichen. Es steuert die Stiftbewegung zum Zeichnen von Symbolen, Buchstaben und Routen, zeichnet Skalen, Ränder, Zeiten und Positionen auf, bringt Notizen in der Aufzeichnung an, um Routen zu identifizieren, Meldungen einzufügen, Umgebungsdaten aufzuzeichnen, kurz gesagt, es nimmt alle Steuerungen der Darstellung vor, die nötig sind, um die gewünschte Information in die Aufzeichnung zu bringen.
• Das Programm ermöglicht ferner die Verwendung einer Unterbrechungseinrichtung. Wenn die Unterbrechung eingeschaltet ist, wird das Aufzeichnen angehalten. Dadurch kann die ganze Aufzeichnung betrachtet oder von Hand mit Notizen versehen werden, wenn erwünscht. Wenn die Unterbrechung in Betrieb ist, werden alle eintreffenden Daten in einem Puffer gespeichert. Die Größe des Puffers wird vom Programm gesteuert, könnte aber z.B. 10 Minuten sein. Wenn die Unterbrechung ausgeschaltet wird, arbeitet der Schreiber die gespeicherten Daten auf und fährt dann mit dem Aufzeichnen in Echtzeit fort.
• Ein Schalter ist am Bedienfeld 8 vorgesehen, der es ermöglicht, die Helligkeit der Bedienfeldanzeigen höher oder niedriger zu schalten.
• Der Betrieb eines automatischen Berührungsauswertungsschreibers wird nun bezogen auf seine Verwendung in einem U-Boot beschrieben.
• Die Aufzeichnung wird erzeugt auf einem speziell gedruckten Papier, um die Darstellung und Lesbarkeit der Daten zu verbessern. Die eigene Route des Fahrzeugs wird als durchgezogene Linie gezeichnet. Ein Kasten kann neben die Route gezeichnet werden, um nach Bedarf Daten über die Geschwindigkeit und/oder Tiefe aufzunehmen. Eine 360º-Darstellung wird benutzt und vier Eingänge werden verarbeitet entsprechend vier Sonartypen, von denen jeder in der Lage ist, Routen an den Schreiber weiterzugeben. Eine beliebige Kombination von Sonaren kann für die Darstellung ausgewählt werden und die Darstellung kann auch Periskopschnitte enthalten.
• Bänke von 1-4 und 5-8 oder 1-5 und 6-10 können für die Stifte programmiert werden. Die verwendeten Stifte sind:
• 1 . Schiffsposition
• 2. Daten, Notizen und Fehlerlogs,
• 3. Berührungsrouten,
• 4. Zeit, Rand und Peilungen.
• Es sind Einrichtungen vorhanden zum Umschalten zwischen drei unterschiedlichen Zeitskalen, zwei unterschiedlichen Aktualisierungsraten und den beiden Stiftbänken. Die Zeitskalen sind 2,5 oder 10 Minuten pro Zoll und jede Änderung wird automatisch in der Zeichnung an gezeigt. Die Aktualisierungsraten sind 30 Sekunden oder 2 Minuten.
• Das Papier wird automatisch vorwärtsbewegt und eine manuelle Papierbewegung ist auch vorgesehen.
• Die Anzeigelampen können gedämpft werden.
• Die Zeichnung kann unter Verwendung einer abgesetzten Tastatur mit Notizen versehen werden. Diese Tastatur hat eine Anzahl vordefinierter programmierter Tasten, z.B. für Mast oben, Mast unten, Torpedo usw. Sie hat auch einen freien Textmodus, in dem eine beliebige Nachricht aus alphanumerischen Zeichen in drei Zeilen von 12 Buchstaben eingetippt werden kann. Zeit und Peilungspositionen für die Nachricht können definiert werden. Standardwerte von Zeit und Peilung sind wirksam, wenn keine eingegeben werden.
• Die Tastaturdaten werden als Standarddatenstrom geschickt so daß einfache Programmänderungen und eine neue Schablone auf der Tastatur es ermöglichen, einen neuen Satz von Nachrichten für die Tasten zu programmieren.
• Die Tastatur hat eine Flüssigkristallanzeige, um die Meldung anzuzeigen, bevor sie zum Schreiber geschickt wird Programmierte Meldungen können Eingabeaufforderungen haben, die mit Daten auszufüllen sind, um z. B. Entfernung und Winkel einer Sichtberührung darzustellen. Die Darstellung von Berührungsinformation hat Priorität vor Notizmeldungen. Daher werden die Tastaturmeldungen im Speicher gespeichert und sobald wie möglich in die Aufzeichnung geschrieben.
• Der Wagen kann im Unterbrechungszustand gehalten werden. Wenn die Unterbrechung wirksam ist, beendet der Schreiber vor dem Unterbrechen das Schreiben des gerade bearbeiteten Datenwerts. Das Schreiben ist eingeschränkt auf ein Fenster von 4 Zoll am Oberende der Zeichnung. Wenn das Fenster voll ist, wird das Papier automatisch abwärts bewegt.
• Sobald die Folger durch die Sonarbediener aktiviert sind, werden ihre Peilungen nach Wahl alle 30 Sekunden oder 2 Minuten auf dem Berührungsauswertungsschreiber dargestellt. Die Sonarbediener haben eine manuelle Positionsmarke, deren Peilung auch an den Berührungsauswertungsschreiber durchgegeben werden kann. Der Berührungsauswertungsschreiber stellt automatisch Schnitte von den Such- und Angriffsperiskopen über einen externen Konverter dar, oder dies kann im Sonardatenstrom enthalten sein.
• Der Schreiber ist in einem Metallgehäuse untergebracht um ihn unempfindlicher zu machen, und zusätzliche Stromversorgungen und Kühlung sind vorgesehen.
• Die Kombination von Hardware und Software im erfindungsgemäßen Berührungsauswertungsschreiber hat die Schaffung eines "intelligenten" Schreibers ermöglicht, der unterbrechungslos für lange Zeiten laufen kann.
• Die Anwendung in U-Booten ist eine spezielle Anwendung der Erfindung. Mit geringen Abwandlungen kann sie mit anderen Sensoren oder in anderen Umgebungen z.B. Überwasserfahrzeugen benutzt werden.

Claims (8)

1. Automatisches Datenschreibegerät mit einem Datenprozessor (1) und einem Flachbett-X-Y-Schreiber (3), dessen Datenprozessor programmiert ist, um ein oder mehr Dateneingänge (5, 9, 10) zu verarbeiten, und den Schreiber anzuweisen, Information bezüglich der Dateneingänge in einer Zeichnung aufzuzeichnen;

dadurch gekennzeichnet

daß der Prozessor programmiert ist, eintreffende Daten auf Fehler zu überwachen und daß eine Unterbrechungseinrichtung vorgesehen ist, um die Aufzeichnung zu unterbrechen, wobei die eintreffende in Daten in einem Datenspeicher gespeichert werden, während die Unterbrechungseinrichtung in Betrieb ist, und in der die Aufzeichnung eingetragen wird, wenn die Unterbrechung beendet ist.

2. Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor programmiert ist, um dem Schreiber zu einer gegebenen Zeit die Verwendung einer Stiftbank aus einer Mehrzahl getrennter Stiftbänke zu ermöglichen.

3. Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stiftbänke benutzt werden, und daß der Schreiber zwischen beiden ungeschaltet werden kann.

4. Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine externe Tastatur (10) vorgesehen ist, von der Notizmeldungen an den Schreiber zum Schreiben in die Aufzeichnung abgeschickt werden können.

5. Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor programmiert ist, um eintreffende Daten wie Sensordaten (5) und Umgebungsdaten z.B. Geschwindigkeits- und Wetterbedingungen, zu decodieren und den Schreiber anzuweisen, ihre Details aufzuzeichnen.

6.Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl unterschiedlicher Zeitskalen gewählt werden können.

7.Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor programmiert ist, um die Plazierung von Notizmeldungen an einem beliebigen gewünschten Punkt der Zeichnung zu ermöglichen.

8. Automatisches Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlkörper oder Kühlgebläse vorgesehen sind, um sicherzustellen, daß der Prozessor und der Schreiber sich nicht überhitzen, wenn sie an unzureichend belüfteten Orten betrieben werden.