DE4232904A1 - Kartengerät mit Ortsanzeiger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kartengerät mit Orts­ anzeiger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Kartengerät dieser Art ist aus der EP 0 293 375 B1 be­ kannt. Das Kartengerät ist dort als Globus ausgebildet, der einen in Form eines Lichtstrahls ausgebildeten Ortsanzeiger aufweist. Zur Einstellung eines gewünschten Ortes wird der Globus durch Motoren gedreht. An der Globuskugel ist zumin­ dest ein Bezugspunkt angeordnet, der über einen Sensor erfaßt wird und somit der Steuereinheit zur Einstellung des Leucht­ punktes auf den gewünschten Ort Informationen über die Nullage der Globuskugel vermittelt.

Obwohl dieser vorbekannte Globus sicher und zuverlässig ar­ beitet, kann es vorkommen, daß die motorisch angetriebene Drehbewegung der Globuskugel durch einen manuellen Eingriff gestört wird. In diesem Fall kann durch die Anzahl der Betä­ tigungsimpulse des Schrittmotors zum Drehen der Globuskugel nicht mehr auf die anzusteuernde Ortskoordinate geschlossen werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kartengerät der oben genannten Art zu schaffen, das eine zuverlässige und genaue Anzeige eines Ortes auch bei einem manuellen Eingriff oder manueller Betätigung der Karte bzw. des Ortsanzeigers ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird bei einem Kartengerät der oben genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird nicht nur ein Bezugspunkt auf der Karte markiert, anhand dessen die Steuereinheit über einen Sensor die Nullage erfassen kann, sondern es werden periodische Markierungen in Richtung einer Koordinate z. B. bei einem Globus ringförmig um die Drehachse angeordnet, so daß die Steuereinheit über einen Sensor anhand der vorbei streichenden Markierungen ersehen kann, um welche Strecke die Karte an dem Sensor vorbeibewegt wird bzw. um welchen Winkel der Glo­ bus gedreht wird. Auf diese Weise kann die Steuereinheit entweder bei motorisch betriebenem Ortsanzeiger die Bewegung der Karte bzw. des Ortsanzeigers durch einen Schrittmotor überwachen und bei Vorliegen eines Fehlers ein Fehler- und/oder Korrektursignal abgeben. Bei manuell betätigter Karte bzw. Globuskugel kann die Steuereinheit über einen Anzeiger anzei­ gen, in welche Richtung der Ortsanzeiger bzw. die Karte oder Globus zu betätigen bzw. zu drehen ist. Es kann überdies angezeigt werden, wie weit der Ortsanzeiger bzw. die Karte oder der Globus in Richtung der ersten Koordinate betätigt werden muß, bis der Ortsanzeiger den gewünschten Koordinaten­ punkt erreicht. Der Übersichtlichkeit halber werden die nach­ folgenden Ausführungen für einen Globus gemacht, wobei sich versteht, daß die Erfindung in analoger Weise auch für plane Kartengeräte mit einem Ortsanzeiger verwendet werden kann.

Der Globus ist z. B. im Bereich seines Südpols, mit zwei Ringen versehen. Der erste Ring weist erste Markierungen auf, die einen unterschiedlichen Abstand voneinander haben. Der zweite Ring ist mit periodischen Markierungen versehen, die in sehr kurzer Abfolge hintereinander angeordnet sind. Die Breite der Markierungen bildet die Grenze für die Genauigkeit der Winkeleinstellung der Globuskugel. Die ersten und zweiten Markierungen werden durch geeignete Sensoren z. B. elektro­ magnetische oder optische Sensoren erfaßt. Im Fall elektro­ magnetischer Sensoren kann in den zweiten Markierungen schon eine Information darüber enthalten sein, in welcher Richtung die Globuskugel gedreht wird. Bei optischen Sensoren wird es notwendig sein, einen zusätzlichen Sensor vorzusehen, der die Drehrichtung der Globuskugel ermittelt.

Die ersten Markierungen werden von ersten Sensoren erfaßt und die dienen als Bezugspunkte, die der Steuereinheit Aus­ kunft darüber geben, an welcher Stelle sich der Ortsanzeiger relativ zur Globuskugel befindet. Die zweiten Markierungen geben über die zweiten Sensoren der Steuereinheit Informatio­ nen darüber, um welche Strecke die Globuskugel von dem Be­ zugspunkt aus gedreht worden ist.

Wenn nun der Steuereinheit z. B. über ein Eingabegerät ein gewünschter Ort eingegeben worden ist, so ermittelt die Steuereinheit die hierzu gehörenden Koordinatenpunkte. Durch Drehung der Globuskugel bekommt die Steuereinheit über den ersten Sensor eine Information darüber, an welcher Stelle sich der Ortsanzeiger gerade befindet. Die Steuereinheit errechnet nun aus den Soll- und Istkoordinaten die notwendige Drehrichtung und den dazu gehörenden Drehwinkel und zeigt diese entweder auf einem Display an oder veranlaßt eine ent­ sprechende Ansteuerung von Schrittmotoren zur Drehbetätigung der Globuskugel. Die Verstellung der Globuskugel wird dabei anhand der zweiten Markierungen überwacht, durch die die Steuereinheit eine Information darüber enthält, um welchen Winkel der Globus gedreht worden ist. Auch wenn bei motorisch angetriebener Globuskugel manuell in den Drehvorgang einge­ griffen wird, so wird die Veränderung der Drehbewegung anhand der Erfassung der zweiten Markierungen sofort erkannt und die Drehbewegung kann durch ein entsprechendes Korrektursig­ nal entweder verkürzt oder verlängert werden. Es kann auch ein Fehlersignal abgegeben werden, z. B. wenn der Globus vollstän­ dig angehalten wird, oder es kann bei Erreichen einer weiteren echten Markierung eine Neuorientierung und Neuberechnung von Drehrichtung und Drehwinkel erfolgen.

Bei manuell betätigter Globuskugel kann die gewünschte Dreh­ richtung und der Drehwinkel z. B. anhand von Pfeilen darge­ stellt werden, deren Länge dem Drehwinkel entspricht. Bei Erreichen der Sollkoordinate kann z. B. ein akustisches Signal abgegeben werden. Der zugehörige Breitengrad kann entweder über einen vertikal verschwenkbaren Lichtpunkt im Globusin­ nern angezeigt oder mittels einer außen an der Globus­ kugel angeordneten Skala direkt abgelesen werden.

Werden Lichtschranken zur Erfassung der ersten und zweiten Markierung verwendet, so ist es vorteilhaft, wenn zur Erfas­ sung der Drehrichtung ein dritter Sensor vorgesehen wird, der neben dem zweiten Sensor in einem Abstand angeordnet wird, der geringer ist, als der gegenseitige Abstand der zweiten Markie­ rungen. Beim Drehen der Globuskugel wird somit von dem zwei­ ten und dritten Sensor in kurzer Abfolge jeweils ein Signal abge­ geben, wobei die Richtung dieser Signalabfolge kennzeich­ nend ist für die Drehrichtung der Globuskugel.

Es ist selbstverständlich möglich, den ersten, zweiten und dritten Sensor in einem Sensor zusammenzufassen, wenn die Markierungen entsprechend ausgelegt werden. In diesem Fall könnte die Geometrie bzw. das Reflexionsverhalten der Markie­ rungen zur Festlegung des Bezugspunktes verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigen

Fig. 1 einen Globus mit wahlweise manueller oder automati­ scher Ortspunktsanzeige und

Fig. 2 ein Diagramm der Anordnung zur Auffinden eines gesuch­ ten Ortspunktes auf dem Globus.

Der Globus 10 besitzt eine Globuskugel 12, die um eine ge­ neigte vertikale Drehachse manuell oder motorisch drehbar ist. Die Globuskugel 12 ist von einer sichelartigen Plexiglas­ skale 14 umgeben, auf der die Breitengrade abgedruckt sind. Auf dem Globusständer 16 für die Globuskugel 12 ist eine An­ zeige 18 und eine Eingabetastatur 20 angeordnet. Die Funktion dieses Globus soll unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläu­ tert werben.

Die Anzeige 18 und die Tastatur 20 des Globus 10 sind mit einer Steuereinheit 22 verbunden. Im Innern des Globus sind ein erster und zweiter Markierungsring 24, 26 konzentrisch zur Drehachse der Globuskugel 12 angeordnet. Die ersten Mar­ kierungen des Markierungsrings 24 werden von einem ersten Sensor 28 erfaßt und als Bezugspunkt für die aktuelle Aus­ richtung des Ortsanzeigers verwendet. Die ersten Markierungen auf dem ersten Markierungsring 24 sind jeweils in unter­ schiedlichen gegenseitigen Abständen angeordnet.

Die zweiten Markierungen auf dem zweiten Markierungsring 26 sind äquidistant in sehr kurzen Abständen angeordnet und werden von einem zweiten Sensor 30 und einem dritten Sensor 32 erfaßt.

Falls eine motorische Ansteuerung eines Ortsanzeigers, der z. B. als Leuchtpunktanzeiger angebildet sein kann, erwünscht ist, ist die Steuereinheit 22 weiterhin mit zwei Schrittmoto­ ren 34, 36 verbunden, von denen der erste Motor 34 zur verti­ kalen Verschwenkung des Leuchtpunktanzeigers und der zweite Motor 36 zum Drehen der Globuskugel vorgesehen ist.

Das automatische oder manuelle Auffinden eines Ortspunktes wird wie folgt beschrieben. Über die Tastatur 20 wird ein gewünschter Ort in die Steuereinheit 22 eingegeben. Die Steuereinheit 22 enthält einen Speicher, in dem eine größere Anzahl geographischer Orte mit den zugehörigen Koordinaten gespeichert ist. Auf diese Weise erhält die Steuereinheit 22 die Zielkoordinaten des zu suchenden Ortes. Nun wird ent­ weder manuell oder durch den Motor 36 die Globuskugel 12 in Bewegung versetzt. Nach einer kurzen Drehung der Globus­ kugel sind zwei erste Markierungen des ersten Markierungsrin­ ges 24 an dem ersten Sensor 28 vorbeigestrichen. Da der Ab­ stand zwischen zwei Markierungen auf dem ersten Markierungs­ ring 24 für einen ganz bestimmten Sektor der Globuskugel 12 spezifisch ist, erkennt die Steuereinheit 22 in Verbindung mit dem zweiten und dritten Sensor 30 und 32, die als Dreh­ winkel und Drehrichtungssensor fungieren, an welcher Stelle sich der Ortsanzeiger in Relation zur Globuskugel 12 zur Zeit befindet. Die auf diese Weise gewonnenen Ist-Koordinaten werden mit den Soll-Koordinaten des Zielortes in Relation gesetzt, und hieraus errechnet die Steuereinheit 22 die Bewe­ gungskoordinaten, die notwendig sind, um den Ortsanzeiger vom aktuellen Ort zum Zielort zu bewegen.

Nachfolgend muß zwischen manueller und automatischer Betäti­ gung der Globuskugel unterschieden werden. Bei manueller Betätigung der Globuskugel wird die Drehrichtung und die Größe des Drehwinkels durch einen Pfeil auf dem Display 18 angezeigt, wodurch der Benutzer weiß, in welche Richtung und wie weit die Globuskugel zu drehen ist, bis sie die Zielkoordinate erreicht. Bei der Drehung wird über den zweiten Sensor 30 der Winkel erfaßt, um den die Globuskugel 12 gedreht wird. Ist die Globuskugel 12 soweit gedreht wor­ den, daß der Ortsanzeiger die Zielkoordinaten erreicht hat, so wird dies z. B. durch ein akustisches Signal oder durch zwei aufeinander zuweisende Pfeile auf der Anzeige 18 ange­ zeigt. Zusätzlich kann durch Betätigung des Motors 34 der Leuchtpunktanzeiger vertikal auf den richtigen Breitengrad eingestellt werden. Alternativ dazu kann die Plexiglasskala 14 verwendet werden, wenn auf der Anzeige 18 der Breitengrad des Zielortes angegeben wird. In diesem Fall muß der auf der Anzeige 18 angegebene Breitengrad auf der Plexiglasskala 14 gesucht werden.

Bei einer automatischen motorischen Verstellung der Globus­ kugel wird diese durch den Motor 36 in eine Drehung versetzt. Das Auffinden der Istkoordinaten erfolgt in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen manuellen Betätigung. Aus den Istkoordinaten leitet die Steuereinheit in Verbindung mit den gespeicherten Zielkoordinaten die notwendigen Steuer­ impulse für die Schrittmotoren 34 und 36 ab. Zusätzlich wird jedoch die Drehung der Globuskugel 12, die z. B. über eine Rutschkupplung mit dem Motor 36 verbunden ist, durch den zweiten Sensor 30 überwacht. Denn wenn z. B. während des Ein­ stellvorganges die Globuskugel 12 absichtlich oder versehent­ lich kurz angehalten wird, so stimmen die errechneten An­ triebsimpulse für die Schrittmotoren 34 und 36 nicht mehr mit den tatsächlich benötigten Impulsen überein, da durch die Berührung der Globuskugel der Motor 36 eine kurze Zeit leergelaufen ist. Dies wird jedoch durch den zweiten Sensor 30 erkannt, wodurch die Steuereinheit 22 entweder ein Fehlersignal über die Anzeige 18 abgibt und/oder Korrektursignale für den Motor 36 errechnet, damit die Globus­ kugel 12 in die richtige Position gedreht werden kann.

Die Erfindung erlaubt somit sowohl bei manueller als auch bei automatischer Betriebsweise eine absolut sichere und genaue Einstellung des Ortsanzeigers auf ein Zielobjekt.

Die unterschiedlichen Abstände der ersten Markierungen auf dem ersten Markierungsring 24 sind zur Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt. In Wirklichkeit sind deren Abstände relativ gering und unterscheiden sich nicht so sehr voneinan­ der, wie es in der schematischen Fig. 2 dargestellt ist. Somit wird eine Erkennung des Bezugspunktes schon nach einer relativ kurzen Drehung der Globuskugel 12 möglich.

Der erste, zweite und dritte Sensor 28, 30 und 32 sind als Lichtschranken ausgebildet. Es können jedoch auch elektrische oder elektromagnetische Sensoren verwendet werden. Zur Erken­ nung der Drehrichtung kann auch anstatt des dritten Sensors 32 ein mechanischer Sensor verwendet werden, der z. B. durch den Reibschluß mit der Globuskugel die Drehrichtung anzeigt.

Die zweiten Markierungen auf dem zweiten Markierungsring 26 sind äquidistant und in sehr engen Abständen auf dem Mar­ kierungsring 26 angeordnet. Je kürzer die Abstände der zwei­ ten Markierungen sind, desto größer ist die Genauigkeit, mit der der Längengrad des Ortsanzeigers eingestellt werden kann.

Claims (12)

1. Kartengerät mit einem Ortsanzeiger, bei dem zumindest eine Bezugsstellung des Ortsanzeiger 5 in Richtung wenigstens einer Koordinate relativ zur Karte (12) über einen Sensor (28) in Verbindung mit einer ersten Markierung (24) erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ortsanzeiger oder der Karte (12) verbundener Sensor (30) zum Erfassen periodischer Markierungen (26) vorgesehen ist, die an der Karte (12) oder an dein Ortsanzeiger angeordnet sind.

2. Kartengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (32) zur Erfassung der Bewegungsrich­ tung der Karte (12) relativ zum Ortsanzeiger vorge­ sehen ist.

3. Kartengerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Sensor (32) in einem geringeren Abstand als der gegenseitige Abstand der periodischen zweiten Markierun­ gen (26) neben dem zweiten Sensor (30) angeordnet ist.

4. Kartengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Sensor durch einen Sensor gebildet sind.

5. Kartengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Sensor (28, 30) als optischer Sensor ausgebildet sind.

6. Kartengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspunkt in Richtung der ersten Koordinate erste Markierungen (24) in jeweils unterschiedlichen Abständen an­ geordnet sind.

7. Kartengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Karte durch eine Globuskugel (12) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Markierungen (24) für den Bezugspunkt und die periodi­ schen Markierungen (26) ringförmig an der Globuskugel (12) konzentrisch zu deren Drehachse angeordnet sind.

8. Kartengerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Steuereinheit (22) gesteuerter Antriebsmecha­ nismus (34, 36) vorgesehen ist, der Schrittmotoren (34, 36) zum Verdrehen der Globuskugel (12) und/oder zum Verschwenken eines Leuchtanzeigers in vertikaler Richtung aufweist.

9. Kartengerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) einen Korrekturschaltkreis auf­ weist, der die Verstellung der Globuskugel (12) durch zumin­ dest einen Schrittmotor (36) anhand der periodischen Markie­ rungen (26) überprüft und bei Abweichungen der Ist- von der Sollstellung ein Fehlersignal und/oder Korrektursignale für die Betätigung des Schrittmotors (36) ableitet.

10. Kartengerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige (18) vorgesehen ist zur Angabe der Drehrich­ tung bei einer manuellen Betätigung der Globuskugel (12).

11. Kartengerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Globus (10) eine Plexiglasskala (14) mit Breitengra­ den aufweist und daß die Steuereinheit (22) eine Schaltung aufweist, die nach Erreichen der richtigen Drehstellung der Globuskugel (12) den Breitengrad in der Anzeige (18) anzeigt.

12. Kartengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Markierungen (26) äquidistant in einem gerin­ gen gegenseitigen Abstand angeordnet sind.