EP2742406A1 - Benutzerschnittstelle mit einem eingabeobjekt und verfahren zur rechnergestützten ansteuerung einer benutzerschnittstelle - Google Patents

Benutzerschnittstelle mit einem eingabeobjekt und verfahren zur rechnergestützten ansteuerung einer benutzerschnittstelle

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Publication number
EP2742406A1
EP2742406A1 EP12772254.4A EP12772254A EP2742406A1 EP 2742406 A1 EP2742406 A1 EP 2742406A1 EP 12772254 A EP12772254 A EP 12772254A EP 2742406 A1 EP2742406 A1 EP 2742406A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
user interface
input object
parameter
interface according
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12772254.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Butscher
Jens Müller
Tobias Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2742406A1 publication Critical patent/EP2742406A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks
    • G06F3/03544—Mice or pucks having dual sensing arrangement, e.g. two balls or two coils used to track rotation of the pointing device
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/039—Accessories therefor, e.g. mouse pads
    • G06F3/0393—Accessories for touch pads or touch screens, e.g. mechanical guides added to touch screens for drawing straight lines, hard keys overlaying touch screens or touch pads
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0484—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
    • G06F3/04847—Interaction techniques to control parameter settings, e.g. interaction with sliders or dials

Definitions

  • the invention relates to a user interface with an input object.
  • Touch-sensitive touch screens in the form of touch or multi-touch displays are used in a variety of applications for the reproduction and manipulation of information. With such touchscreens various operator actions can be performed on the touch of a user.
  • One possible control action is to change encryption parameters via the touch of the touchscreen, for example via a keyboard displayed on the touchscreen or the plus / minus arrows, over which can be riiert the value of a parameter va ⁇ . It proves to be disadvantageous that the setting of the value is often associated with a multiplicity of contact interactions of the user, which can easily lead to errors in the input.
  • User interfaces for setting management variables can today be found in control rooms of a wide variety of technical systems, such as power plants or factories. They serve primarily the monitoring, the diagnosis and the intervention in the respective technical processes. Thus, an essential task of the operators, i. the operator of the user interfaces in the control room, in the control of critical process variables such as Current loads, number of revolutions, pressure, temperature or level of elements of the respective technical system.
  • control loop To set these process variables, the operator adjusts associated command values, which are then transmitted from the user interface to the respective technical systems.
  • reference variables will be used below in the context of the regulation both fixed setpoints understood and time-varying set points (ie Zielfunktio ⁇ NEN).
  • the term is intended to include other variables in the control loop also because it may be useful to adjust control ⁇ sizes or manipulated variables of individual control loop elements by hand, or even sual ensue to vi itself directly controlled variable and control.
  • the operator is given the control variable via the user interface. He indicates through an interaction that he wants to increase the controlled variable, whereupon suitable setpoint values are output to the technical system in the background until the controlled variable has completed the desired increase.
  • the term reference variable should also include those input variables and manipulated variables, which are provided for easy control without feedback, i. without regulation, issued by elements of the technical system to them.
  • the reference variables can also specify intervals in which the actual value of the controlled variable may move.
  • the reference variables can also be defined for fixed times or for predetermined periods of time. For complex systems, hundreds or thousands of reference variables of all types mentioned can be used.
  • reference variables must be set by user interfaces for each system - as an example of the medical regulating the flow rate of a Saug Congressvor ⁇ direction for phacoemulsification in eye surgery may suffice here.
  • This is reali ⁇ Siert for example by a rotary control.
  • Windows-based user interface of ⁇ len are common, representing process variables or control elements in the form of icons on an investment plan or diagram in virtual windows.
  • a first operating step uses the operator for selection of a Pikto ⁇ program as an input device, a mouse, via which it positions a mouse pointer over the icon ⁇ and confirmed this by pressing a button click.
  • information about plant and / or process states associated with the icon is opened in a virtual control window.
  • the respective process variables can be set or at least influenced directly by the operator in a second operating step, by setting suitable reference variables. For example, pressure or temperature in a boiler can be changed in this way.
  • the well-known Windows-based user interfaces also use the keyboard and mouse for the second operating step. Examples play is selected as an input box with the mouse, be ⁇ before there is a numeric value with the keyboard input.
  • Different widgets or components of the Windows ⁇ based user interface are used for this application, allowing for example, a numeric entry or an incremental orientation or decrement a value by keyboard or mouse click.
  • the iPhone In the field of mobile devices for the end consumer is known about the iPhone, which allows a touch-based input.
  • the iPhone represents numeric values, such as a Ka ⁇ calendar date, with a "picker” element on virtual reels which can scroll a user to select the desired data vertically.
  • htt // www. orbitamouse. com / product tour. php
  • a wireless mouse which consists of two about a rotational axis against ⁇ mutually rotatable members which are connected to each other via a gellager Ku.
  • the mouse uses a compass to detect a rotation of the top element.
  • About a small rotatable wheel at the top can The rotation can be controlled with just one finger, which allows a very fast scrolling with the mouse.
  • the user interface according to the invention comprises a with ⁇ means of contact operated by a user tactile screen and a microprocessor, via which the user interface for setting a number of parameter vectors (ie, groups of parameters) each consisting of one or more parameters may be operated in which on the touchscreen the values of the parameter or parameters are visualized from a parameter value range assigned to the respective parameter and can be set by an operator of the user.
  • a number of parameter vectors ie, groups of parameters
  • the user interface is characterized in that it comprises a loose input object which is placeable on the touch ⁇ screen and there operated, the input ⁇ object itself is configured to detect a rotation of at least part of the input object and a rotation angle for the rotation to determine.
  • the microprocessor is programmed so that a respective parameter vector on the touch screen by a number of parameters of the respective parameter vector corresponding number of ring elements is displayed so that they enclose the input object, wherein a respective ring ⁇ element is associated with a parameter and as at least one Part of a ring is played.
  • a ring element is shown as an entire ring with an angular extent of 360 °.
  • the values of the parameter from the parameter area for each ⁇ achess ring element are encoded according to the invention about positions along the circumference of each ring member.
  • the parameter is set as a function of the determined angle of rotation to the value of the corresponding position along the circumference of the respective ring element.
  • a rotation, for example, of an upper half of the input object thus acts to set the parameter as a function of a rotation angle determined for the rotation to the value of the corresponding position along the circumference of the respective ring element.
  • the latter comprises a tactile screen that can be operated by a user and a microprocessor.
  • the latter sets a number of parameter vectors on the touch screen, each consisting of one or more parameters, by visualizing on the touch screen the values of the parameter (s) from a parameter value range assigned to the respective parameter and setting them in dependence on an operation of the user.
  • the method is characterized in that a loose object A reproducing ⁇ which placed on the touchscreen, where loading is used, detects a rotation of at least part of the Eingabeob ⁇ jekts itself and it will transmit a rotation angle for the rotation ⁇ .
  • the microprocessor provides a respective parameter vector on the touchscreen so by one of the number of parameters of each parameter vector corresponding number of ring members is that they are the input object encloses ⁇ SEN, wherein a respective ring member is supplied ⁇ assigns a parameter and as at least a part of a ring again gege ben ⁇ is.
  • the microprocessor encodes the values of the parameter from the parameter value range for a respective ring element over positions along the circumference of the respective ring element. Furthermore, the microprocessor adjusts the parameter to the value of the corresponding position along the circumference of the respective ring element as a function of the determined angle of rotation.
  • the user interface according to the invention allows a simple and intuitive change of parameters via a corresponding rotation of, for example, an upper shell of the Eingabeob ⁇ jekts. This is made possible by the fact that on the civilspo- of the ring member sitions the values from the Parameterhongbe ⁇ range of the parameter are coded.
  • the user interface and the method have the advantage that, in contrast to an operation by means of an ordinary mouse and keyboard, a reality-related manipulation of the reference variables becomes possible since the input object interacts directly and context-related on the touch screen.
  • the use of a rotary knob is well-known from everyday life, so that here a model from the real world is used. This increases immediate physical experi- ence of the leaders in the hiring and allows an expectation-compliant interaction.
  • keyboard and mouse offers the advantage of collaborative working, since access is no longer limited to an input medium, which can only serve one person at a time.
  • a synchronous multi-user input is made possible, which are particularly well supported in the necessary si ⁇ cherheitskritica applications quick access.
  • synchronous multi-user input at planning tables or other workplaces unfolds their full potential.
  • the synchronous multi-user input is only possible through the user interface and the method, since they are the Provide the required interaction concept and thus enable the use of a planning table.
  • the Ver ⁇ drive and the user interface to meet the high demands ⁇ in terms of safety and work efficiency, which makes the use in control rooms or control rooms with them.
  • Para ⁇ meter range of values of the corresponding parameter is given by a predetermined sequence of values. Preferably ⁇ the these values in accordance with this order on the circumferential of the parameter associated ring member (that is, against the clockwise or counterclockwise) as shown.
  • the parameter value range can refer to any variables.
  • the parameter value range of one or more parameters of at least one parameter vector is given by a numerical value range.
  • At least one parameter vector comprises a numerical value of the digits before the decimal place and the decimal places, the decimal place and the decimal place representing respective parameters of the parameter vector.
  • the extent of a respective ring element in the circumferential direction extends the entire parameter value range of the ring to ring element. Element associated parameter coded. In this way the loading ⁇ user visually conveyed in a simple manner the parameter value range on the extension of the ring members. For example, this represents a considerable advantage over the "picker" element of the iPhone.
  • the user interface comprises at least one parameter vector several ⁇ re parameters, the parameters associated with the Ringele- elements are arranged concentrically around the input object.
  • the set values of the parameters on the tactile screen are also reproduced in textual form, so that the user is provided with the
  • Manipulation of the touch element immediately visually receives a return message ⁇ over the value just set.
  • each of the parameters for adjustment can be selected.
  • a decimal place or a decimal place can be selected by simply tapping on associated numerical values or also of the respective ring elements on the touch screen for subsequent adjustment.
  • This embodiment is particularly advantageous since it allows to assign several concentric rings around the input object at ⁇ and to adjust with an input object in place un ⁇ ter Kunststoffliche parameters.
  • the segment of each ⁇ bib ring member between the initial value of Parameterwer- ues Eich and the set value of the parameter ent ⁇ speaking position on the circumference of the ring element is highlighted visually.
  • the segment thus represents a corresponding sector of a ring.
  • this segment is displayed in a different color from the rest of the ring element. In this way, the current value of the parameter of the corresponding annular combustion element can be played back in the manner of filling state.
  • the parameter or parameters of a respective parameter vector comprise reference variables of a technical system, wherein the user interface interacts with the technical system via an interface in such a way that it transmits newly set reference variables to the technical system, whereupon the technical system controls the new settings or regulation takes over.
  • the touch screen of the user interface can be operated such that a structure of a plurality of elements and in particular a technical system is reproduced on the touch screen, whereupon a user can select the respective elements via a user interaction, whereupon for a number of parameter vectors, which are assigned to the selected element, is switched to the setting mode.
  • the parameters of the corresponding parameter vectors can then be visualized via ring elements as described above and contact elements can be adjusted.
  • the technical system which is reproduced on the touch screen or whose parameters are set can relate to any fields of application.
  • the structure represents a technical plant
  • the term of the technical plant is to be understood widely and a branched network of various technical components may include, for example, a power system, a Energyverteilstrom,Institutmunikationsanla ⁇ ge, a traffic monitoring system, a Flugêtsanla- ge, a train control system, a traffic control system, a factory, a process plant, an automation ⁇ tion system, a heating system , a home automation ⁇ system, a synthesizer, a medical device or more of these systems or systems.
  • the input object Minim ⁇ least a switch.
  • the switch By pressing the switch, at least one of the parameters for setting can be selected. For example, one number or a fractional number ⁇ point associated values are selected by operating a pressure switch on the input object for subsequent SET ⁇ lung.
  • This embodiment is particularly advantageous since it allows concentric arrangement of several rings around the input object and thus sets different parameters with an input object in place.
  • the input object thus provides input elements for all necessary interactions. Interactions by touching the tactile screen become optional or can be omitted altogether.
  • the switch is arranged on the input object.
  • the switch is within the input object and can be actuated by pressing on the top of the input object.
  • the input object consists of two elements which are rotatable relative to one another about an axis of rotation and which are connected to one another via a ball bearing. This embodiment has numerous advantages. So be it comes by guiding the rotation through a ball bearing the input object itself a special haptic quality.
  • the ball bearing one hand allows very rapid changes in value to a free wheel, when the upper member accelerate is nigt and also continues after a release by the user's rotation due to the low frictional resistance in the ball ⁇ stock, on the other hand a very precise fine tuning ⁇ positions by the ball bearing or the input object is a gradual change or rastering of the rotation of readiness, so that the user perceives ⁇ a subtle haptic resistance across his fingertip for each changed unit.
  • the input object achieved by this exporting ⁇ approximate shape the high tactile quality traditional setting parts ⁇ .
  • This haptic quality makes even complex processes tangible and ultimately comprehensible.
  • the loose input object can be arranged flexibly on the touch screen, as a result of which it can be used in a wide variety of contexts.
  • an interaction element in particular a rotatable gela ⁇ gertes element (for example, a small rotatable wheel), arranged on the surface of the input ⁇ object, via which a rotation of the mutually rotatable elements with a fingertip is adjustable.
  • a rotation of the upper element can be very easily initiated with just a fingertip by the user.
  • the input object is equipped with a drive, via which the mutually rotatable elements are rotated against each other.
  • the drive is, for example, a small electric motor.
  • the upper element of the input object can be rotated, for example, to set it according to a value of a Paramater. This offers itself just when a mark ⁇ is drawn on the edge of the input object, which with the representation on the touch screen and even if the parameter changes independently of user operation.
  • the input object can be moved via a drive on the touch screen.
  • the input object can independently drive to the space required for the next interaction or visualization on the touch screen.
  • a wire-less interface ⁇ is equipped for communication with the user interface.
  • a rotation angle which determines the input object itself, but also an authentication information to the microprocessor of the user interface are transmitted.
  • the input object is equipped with a compass for determining the angle of rotation. This is a possible implementation of how the input object can autonomously determine the rotation angle itself.
  • One advantage is that an external determining the rotation angle can be eliminated by a bar code on the bottom of entranc ⁇ be ceremoniess and camera tracking at ⁇ play as.
  • the input object is equipped with a light source ⁇ , a display, a speaker and / or a vibrating element. In this way, the input ⁇ object can acknowledge a status, a set value, available for selection parameters or similar issue or the interactions of the user visual, acoustic or haptic itself.
  • the input object is equipped with a fingerprint sensor. This allows the user to be authenticated. The result will be over the wireless
  • Interface communicates to the microprocessor of the user interface, after which personalized features or Be ⁇ authorizations of the user interface will be unlocked.
  • a user-specific protocol of its operator actions can also be stored.
  • a computer program is stored on the computer-readable medium, which executes the method when it is executed in a computer.
  • the computer program is processed in a computer and executes the procedure.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an embodiment of a user interface
  • FIG. 2 shows a representation of an embodiment of a user interface in the form of a planning table
  • FIGS. 3-7 are illustrations of the operation of the user interface of FIG. 1 or 2 in setting parameters according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a hardware solution for recognizing input objects and touches of a user
  • FIG. 9 shows labels for supporting the input object recognition.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a plan view of a touchscreen 5, on which a virtual user interface 1 is shown.
  • This contains a network-like structure of a plurality of elements E (eg in the form of pictograms).
  • the network-like structure can relate to any system or system. par- particular may be the representation of a power generation ⁇ and Energyverteilstrom to a telecommunications system for a power plant, a process plant to act ei ⁇ ne traffic monitoring system and the like.
  • the touch screen 5 is a control table, which is set up in a control room for monitoring the corresponding system or the corresponding system.
  • the individual ele ⁇ ments E are components of the corresponding network or the corresponding system.
  • a human operator or team of operators to monitor the operation of the plant and alter suitably entspre ⁇ sponding parameters of the individual elements shown e.
  • This is achieved in the embodiment of FIG. 1 in that the operator taps with his finger a corresponding element E whose parameter he wants to change, whereupon the placeholders C shown schematically in FIG. 1 are displayed to him.
  • Each individual placeholder C is composed of annular elements, which will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 7. Within the annular elements is provided an area for the placement of a physical, loose input object, which will also be described in more detail with reference to the further figures.
  • a command variable or any other desired value or parameter can be changed simply and intuitively with the aid of the input object.
  • One of the placeholders C of the correspondingly selected element shown in FIG. 1 is reproduced in an enlarged form in FIGS. 3 to 7. If necessary, there is also the possibility that the user can display the placeholder C in a separate area of the touchscreen 5 in an enlarged manner via a suitable interaction. Likewise, a new ⁇ image on the touch screen 5 can be constructed with an enlarged view of the placeholder C.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a user interface ⁇ point for setting at least one control variable of a technical system 7.
  • the system 7 comprises technical examples For example, a power supply system, a Energyver ⁇ teilstrom, a telecommunications system, a Victoriaschreib ⁇ monitoring system, an air traffic control system, a Bahnleitsys ⁇ system , a traffic control system, a factory, a procedural plant, an automation system, a Hei ⁇ tion system, a home automation system, a Synthesi ⁇ zer, a medical device or more of these systems or systems.
  • FIG. 2 again shows a touch screen 5, which is installed in a table. It is connected to a computer 9, which also has an interface 8, which is set up for egg ⁇ ner output of at least one command variable as defined at the beginning defi ⁇ ned to the technical system 7.
  • the system 7 comprises technical examples For example, a power supply system, a Energy ⁇ teilstrom, a telecommunications system,
  • the computational ⁇ ner 9 includes a microprocessor 6 which values of at least one reference variable visualized on a virtual user interface 1 on the touchscreen. 5 Furthermore, the microprocessor 6 is programmed to process a user interaction, which operates an input object 3, which is located on a placeholder C, wherein the value of the at least one reference variable is adjusted accordingly. As shown in FIG. 2, different loose physical input objects 3 are available on the touch screen 5 for the user interaction. The left placeholder C is occupied with no input object 3 and thus currently not operable. The right placeholder C is, however, staffed by an input object 3, which allows the use of this placeholder C as un ⁇ th described.
  • the placeholder C can be displayed in a fixed position on the virtual user interface 1, even if there is no input object 3 on it.
  • the placeholder C can dynamically on the virtuel- len user interface 1 to the input object around 3 are ⁇ displayed as soon as it is deposited on the tactile screen 5 at an arbitrary position.
  • the input objects 3 can be configured for example as a palm-sized ⁇ SSE cylindrical body. In this interaction concept, they resemble a movable control element. Gege ⁇ appropriate, they are glued shown on its underside with a label as in Figure 9, whereby they can be identified and their position (and orientation) on the touchscreen using the 5 can be detected in figure 8 shown technology.
  • An imprint of the label or an additional RFID tag on the input object 3 can also be used to identify and authenticate its owner relative to the user interface. These features are optional.
  • the reference variable is described here ⁇ at by a parameter vector PV.
  • the parameter vector PV is, for example, in two parts and consists of a digit before and after the decimal point. It could also be in three parts and contain eg red, green and blue values for a color mixture.
  • the interaction element 13 shown in FIGS. 3, 4 and 5 is described in FIG. 5 on behalf of FIGS. 3 and 4.
  • a placeholder C comprises an outer ring R1 and an inner ring R2, wherein the outer ring R1 represents the predecessor position PI and the inner ring R2 represents the decimal place P2 of the parameter vector PV.
  • the rings are it become virtual image content that Darge ⁇ provides dynamically as part ei ⁇ ner virtual user 1 on the tactile screen.
  • the value of the parameter vector PV is shown in the upper right next to the placeholder C in textual or numerical form.
  • the pre-decimal point PI is set to the value 11 and the decimal point P2 to the value 14.
  • the rings are arranged concentrically around an input object 3, and the entire circumference of the rings encodes the corresponding value range of the digit before or after the decimal point of the parameter vector PV. That is, 360 ° of the outer ring Rl correspond to the range of values of the precompression point between 0 and 99, whereas 360 ° of the inner ring R2 corresponds to the value range of the fractional part between 0 and 99.
  • the current value of the place of the decimal place or decimal place is intuitively indicated by the highlighting of respective ring segments.
  • a first ring segment RS1 for the digit before the decimal point is shown in FIG. 1 as well as a second ring segment RS2 for the fractional part.
  • the highlighting can be achieved by a representation of the segment in a separate, different from the rest of the ring color.
  • four, 90 ° offset from each other text fields are shown at the outer edge of the ring Rl further, which are designated by reference letter T.
  • an angular position of 0 ° corresponds to the numerical value 0
  • an angular position of 90 ° to the numerical value 25 an angular position of 180 ° to the numerical value 50 and an angular position of 270 ° to the numerical value 75.
  • the change of the digit before the decimal place or the decimal place of the parameter vector PV takes place by rotating at least part of the input object 3.
  • a user wants to change the digit before decimal point PI.
  • Replaced by the rotation of an upper half of the input object 3 in the clockwise or the clockwise ent ⁇ against the value of the decimal point is increases or decreases.
  • the current value of the position before the decimal point is visualized by the size of the first ring segment RS1. This is highlighted in color relative to the second ring segment RS2, as indicated in Figure 3 by the crossed hatching.
  • Rotation of the input object 3 is adjustable because it is highlighted in color together with the first ring segment RS1.
  • the input object 3 has at least one switch, for example a pressure switch.
  • the switch By pressing the switch, for example, the pre-decimal place or the decimal place can be selected for setting.
  • the input object 3 thus provides input elements for all necessary interac- ready. Interactions by touching the touchscreen 5 (see Figure 6) are optional or can be omitted entirely.
  • the switch is arranged, for example, on top of the input object 3. Alternatively, the switch is within the input object 3 and can be operated by pressing the top of the input object 3.
  • the input object 3 consists of two disks (or shells or other components) which are rotatable relative to each other about a rotation axis and which are connected to one another via a ball bearing.
  • an interaction element 13 in particular a rotatably mounted element (for example, a small rotatable wheel) arranged on the surface of Eingabeob ⁇ jekts 3 via which a rotation of the gegenein ⁇ other rotatable discs with a finger tip is easily adjustable. This allows a rotation of the uppermost rotatably mounted element (for example, a small rotatable wheel) arranged on the surface of Eingabeob ⁇ jekts 3 via which a rotation of the gegenein ⁇ other rotatable discs with a finger tip is easily adjustable. This allows a rotation of the upper
  • the input object 3 is equipped with a drive, via which the mutually rotatable discs are rotated against each other.
  • the drive is, for example, a small electric motor.
  • the drive can be used to rotate the upper pane of the input object, for example, to set it according to a value of a paramater. This is useful especially appropriate when a mark is turned ⁇ distinguished on the edge of the input object 3, which is intended to correlate with the display on the touchscreen 5, and even if the parameter changes irrespective of a user's operation.
  • the input object 3 can be moved via a drive on the touch screen.
  • the input object can independently to each for the next interaction or visualization on the touch screen 5 required space drive.
  • the input object 3 is equipped with a wireless interface for communication with the user interface.
  • a rotation angle which determines the input object itself, but also an authentication information to the microprocessor of the user interface are transmitted.
  • the input object 3 is equipped with a compass for determining the angle of rotation. This is arranged for example in the upper disc. This is a possible implementation of how the input object 3 can autonomously determine the rotation angle itself.
  • One advantage is that an external determining the rotation angle 3 can play be dispensed by a bar code on the bottom of entranc ⁇ be Industriess and camera tracking at ⁇ .
  • the input object 3 has a microprocessor of its own, through which the rotation angle is determined and communicated to the microprocessor 6 of the Benut ⁇ cut point using the wireless interface of the ⁇ le of the input object. 3
  • the input object 3 is equipped with a light source, a display, a loudspeaker and / or a vibration element.
  • the A ⁇ reproducing object itself visual, acoustic or haptic acknowledge a status, a set value, available for selection parameters or similar output or user interactions.
  • the input object 3 is equipped with a fingerprint sensor. This allows the user to authenticate. The result will be over the wireless
  • Interface of the input object 3 communicates to the microprocessor 6, the user interface, whereupon personalized ⁇ catalyzed functions and privileges of the user interface will be unlocked. Alternatively or additionally Also a user-specific protocol of his Safehand ⁇ lungs are stored.
  • Figure 6 shows a variant of how a user PI to adjust the decimal place P2 wech ⁇ clauses can with his hand 2 of a setting of the decimal point. He touches with a fingertip of his hand 2 the representation of the decimal place P2 on the virtual user interface 1 or alternatively the inner ring R2.
  • the decimal P2 and the second annular combustion segment RS2 is particularly highlighted in order to inform the user that he now sets the decimal P2 (and not the decimal PI).
  • the second ring segment RS2 (as well as the first ring segment RS1) operates as a level indicator and, like the value of continuously updated After ⁇ decimal point P2 upon rotation of the input object. 3
  • the user sets as shown in Figure 7 (same Be ⁇ reference numbers in this case denote the same elements as in Figure 3 to 6) shown the value of the decimal point P2 by rotating at least a portion of the input object 3 to the value 64 a.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a touch screen 5.
  • the touch screen 5 in a housing 12 may comprise an optical system on its underside, which is realized by rear projection.
  • the back of the touch screen 5 is illuminated as shown in Figure 8 with infrared radiators 9.
  • the input object is clipped or printed at ⁇ example with one of the labels or barcodes of Figure 9 with the corresponding patterns on its underside.
  • a microprocessor from the image of the camera 10 in Figure 8 calculate a position and ⁇ direction of the input object 3 on the touch screen 5.
  • a rotation angle through which the Eingabeob ⁇ ject is rotated around its Lot 3 could very easily calculated, but this is accomplished according to the other embodiments by the entranc ⁇ be Meeting 3 itself.
  • the input object ⁇ 3 slightly offset to one side in the rotation (which the user may not intended) can also this displacement ⁇ environment are detected by the microprocessor in real time.
  • the associated Platzhal ⁇ ter C and the rings, etc. are also moved on the virtual Be ⁇ user surface 1, so that they continue to surround the input object 3 concentric.
  • the input object 3 may be held in place by a built-in magnet and a corresponding magnet in or under the touch screen 5.
  • the respective pattern also allows an identification of the input object 3 or its owner, whereby protected functions of the user interface for an authorized owner of the input object 3 can be unlocked.
  • the user recognition also makes it possible for the respective user to have an individual view, for example on a tech- niche attachment and, depending on its permissions, on the virtual user interface 1.
  • the Be ⁇ user recognition, the input object 3 but also provide even over its wireless interface, as described above.
  • the input object 3 By the user depositing his input object 3 on the touch screen 5 on a placeholder C (see Figures 1 to 7), whereupon it is recognized according to Figure 8 and 9 on the basis of a pattern on its underside, the input object 3 provides a spatial reference between the real and the virtual world of the virtual user interface 1.
  • the touch screen 5 is designed as an LCD, LED or OLED display and sit in each pixel of the touch screen 5 infrared sensors, on which touches the surface can be detected by the change in the reflection behavior. Possibly.
  • the touch screen 5 is realized in a conventional manner by a capacitive touch surface, as is commonly used in smart phones.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle mit einem berührungsempfindlichen Tastschirm, auf dem ein spezielles Token abgelegt wird. Das Token weist zwei über ein Kugellager miteinander verbundene Scheiben auf, über welche eine Drehung direkt durch das Token wie von einem Drehregler registriert werden kann. Durch die Führung der Drehung durch das Kugellager erhält das Eingabeobjekt eine besondere haptische Qualität. Das Kugellager erlaubt einerseits sehr schnelle Werteänderungen bis hin zu einem Freilauf, wenn das obere Element beschleunigt wird und nach einem Loslassen durch den Benutzer seine Rotation aufgrund des geringen Reibungswiderstandes im Kugellager fortsetzt, andererseits aber auch sehr präzise Feineinstellungen, indem das Token eine schrittweise Änderung bzw. Rasterung der Drehung bereitstellt, so dass der Benutzer für jede geänderte Einheit einen dezenten haptischen Widerstand über seine Fingerspitzen wahrnimmt. Über das Token lassen sich beliebige Parameter schnell und effizient einstellen. Insbesondere kann auf dem Tastschirm die Struktur einer technischen Anlage wiedergegeben werden, wobei Parameter von entsprechenden Elementen der technischen Anlage über Ringelemente visualisiert und veränderbar sind.

Description

Beschreibung
Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt und Verfahren zur rechnergestützten Ansteuerung einer Benutzerschnittstelle
Die Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobj ekt .
Berührungsempfindliche Tastschirme in der Form von Touch- bzw. Multitouch-Displays werden in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten zur Wiedergabe und Manipulation von Informationen eingesetzt. Mit solchen Tastschirmen können über dessen Berührung durch einen Benutzer verschiedene Bedienaktionen durchgeführt werden. Eine mögliche Bedienaktion ist die Ver- änderung von Parametern über die Berührung des Tastschirms, z.B. über eine auf dem Tastschirm angezeigte Tastatur bzw. Plus/Minus-Pfeile, über welche der Wert eines Parameters va¬ riiert werden kann. Es erweist sich dabei als nachteilig, dass die Einstellung des Werts oft mit einer Vielzahl von Be- rührungs-Interaktionen des Benutzers verbunden ist, was leicht zu Fehlern bei der Eingabe führen kann.
Benutzerschnittstellen zur Einstellung von Führungsgrößen finden sich heute in Kontrollräumen unterschiedlichster tech- nischer Anlagen, etwa in Kraftwerken oder Fabriken. Sie dienen vorrangig der Überwachung, der Diagnose sowie dem Eingriff in die jeweiligen technischen Prozesse. So besteht eine wesentliche Aufgabe der Operatoren, d.h. der Bediener der Benutzerschnittstellen im Kontrollraum, in der Kontrolle der jeweils kritischen Prozessvariablen wie z.B. Stromlasten, Umdrehungszahl, Druck, Temperatur oder Füllstand von Elementen der jeweiligen technischen Anlage.
Zur Einstellung dieser Prozessvariablen stellt der Operator zugehörige Führungsgrößen ein, welche anschließend von der Benutzerschnittstelle an die jeweiligen technischen Systeme übermittelt werden. Unter dem Begriff Führungsgrößen werden im Folgenden im Kontext der Regelung sowohl feste Sollwerte als auch zeitlich veränderliche Sollwerte (d.h. Zielfunktio¬ nen) verstanden. Der Begriff soll ferner auch andere Größen im Regelkreis umfassen, da es ggf. nutzbringend ist, Steuer¬ größen oder Stellgrößen einzelner Regelkreisglieder von Hand einzustellen, oder sogar die Regelgröße selbst direkt zu vi- sualisieren und zu steuern.
In letzterem Fall wird dem Operator die Regelgröße über die Benutzerschnittstelle ausgegeben. Er zeigt durch eine Inter- aktion an, dass er die Regelgröße steigern möchte, woraufhin im Hintergrund geeignete Sollwerte an die technische Anlage ausgegeben werden, bis die Regelgröße den gewünschten Anstieg vollzogen hat. Weiterhin soll der Begriff Führungsgröße auch diejenigen Eingangsgrößen und Stellgrößen umfassen, welche zur einfachen Steuerung ohne Rückkopplung, d.h. ohne Regelung, von Elementen der technischen Anlage an diese ausgegeben werden. Die Führungsgrößen können auch Intervalle angegeben, in denen sich der Ist-Wert der Regelgröße bewegen darf. Ferner können die Führungsgrößen auch für feste Zeitpunkte oder für vorgegebene Zeitabschnitte definiert werden. Bei komplexen Anlagen können hunderte oder tausende Führungsgrößen aller genannten Arten zum Einsatz kommen.
Auch in anderen technischen Gebieten müssen Führungsgrößen durch Benutzerschnittstellen zum jeweiligen System eingestellt werden - als Beispiel aus der Medizintechnik mag hier die Regelung der Durchflussgeschwindigkeit einer Saugspülvor¬ richtung zur Phakoemulsifikation bei Augenoperationen genügen. Dies wird beispielsweise durch einen Drehregler reali¬ siert . In Kontrollräumen sind Windows-basierte Benutzerschnittstel¬ len üblich, welche Prozessvariablen bzw. Kontrollelemente in Form von Piktogrammen auf einem Anlagenplan oder Schaltplan in virtuellen Fenstern darstellen. In einem ersten Bedien- schritt verwendet der Operator zur Selektion eines Pikto¬ gramms als Eingabegerät eine Maus, über welche er einen Maus¬ zeiger über dem Piktogramm positioniert und dies durch einen Tastenklick bestätigt. Daraufhin werden Informationen über Anlagen- und/oder Prozesszustände, welche dem Piktogramm zugeordnet sind, in einem virtuellen Bedienfenster geöffnet. Dort lassen sich die jeweiligen Prozessvariablen in einem zweiten Bedienschritt durch den Operator direkt einstellen oder zumindest beeinflussen, indem geeignete Führungsgrößen gesetzt werden. Beispielsweise können auf diese Weise Druck oder Temperatur in einem Kessel verändert werden.
Auch für den zweiten Bedienschritt nutzen die bekannten Win- dows-basierten Benutzerschnittstellen Tastatur und Maus. Bei- spielsweise wird ein Eingabefeld mit der Maus angewählt, be¬ vor dort ein numerischer Wert mit der Tastatur eingegeben wird. Unterschiedliche Widgets bzw. Komponenten der Windows¬ basierten Benutzerschnittstelle kommen hierbei zum Einsatz, welche beispielsweise eine Zifferneingabe bzw. eine Inkremen- tierung oder Dekrementierung eines Werts per Tastatur oder auch per Mausklick ermöglichen.
Im Bereich mobiler Endgeräte für den Endkonsumenten ist etwa das iPhone bekannt, welches eine berührungsbasierte Eingabe ermöglicht. Das iPhone stellt numerische Werte, etwa ein Ka¬ lenderdatum, mit einem "Picker"-Element auf virtuellen Rollen dar, welche ein Benutzer zur Auswahl der gewünschten Daten vertikal scrollen kann. Weiterhin ist aus dem Dokument "Orbita Mouse: Product Tour", erhältlich im Internet am 19.10.2011 unter
htt : / / www . orbitamouse . com/product tour . php, eine drahtlose Maus bekannt, welche aus zwei um eine Rotationsachse gegen¬ einander verdrehbaren Elementen besteht, welche über ein Ku- gellager miteinander verbunden sind. Für die Erfassung einer Rotation des oberen Elements verwendet die Maus einen Kom- pass. Über ein kleines drehbares Rad an der Oberseite kann die Rotation mit nur einem Finger gesteuert werden, was ein sehr schnelles Scrollen mit der Maus ermöglicht.
Es stellt sich die Aufgabe, eine Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Benutzerschnittstelle anzugeben, welches eine effizientere Einstellung von Führungsgrößen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Benutzerschnittstelle gemäß Pa- tentanspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Ansteuern einer Benutzerschnittstelle gemäß Patentanspruch 24 gelöst. Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert . Die erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle umfasst einen mit¬ tels Berührung durch einen Benutzer bedienbaren Tastschirm sowie einen Mikroprozessor, über welchen die Benutzerschnittstelle zur Einstellung einer Anzahl von Parametervektoren (d.h. Gruppen von Parametern) bestehend aus jeweils einem oder mehreren Parametern betrieben werden kann, in dem auf dem Tastschirm die Werte des oder der Parameter aus einem, dem jeweiligen Parameter zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert werden und durch eine Bedienung des Benutzers einstellbar sind.
Die Benutzerschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein loses Eingabeobjekt umfasst, welches auf dem Tast¬ schirm platzierbar und dort bedienbar ist, wobei das Eingabe¬ objekt selbst eingerichtet ist, eine Drehung zumindest eines Teils des Eingabeobjekts zu erkennen und einen Drehwinkel für die Drehung zu ermitteln.
Weiterhin ist der Mikroprozessor so programmiert, dass ein jeweiliger Parametervektor auf dem Tastschirm durch eine der Anzahl von Parametern des jeweiligen Parametervektors entsprechende Anzahl von Ringelementen so dargestellt wird, dass sie das Eingabeobjekt umschließen, wobei ein jeweiliges Ring¬ element einem Parameter zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben ist. In einer bevorzugten Variante ist dabei ein Ringelement als ein ganzer Ring mit ei¬ ner Winkelerstreckung von 360° dargestellt. Die Werte des Parameters aus dem Parameterbereich für ein je¬ weiliges Ringelement werden erfindungsgemäß über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements codiert. Der Parameter wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Drehwinkel auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements eingestellt.
Eine Rotation z.B. einer oberen Hälfte des Eingabeobjekts be¬ wirkt somit, dass der Parameter in Abhängigkeit von einem für die Drehung ermittelten Drehwinkel auf den Wert der entspre- chenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements eingestellt wird.
Bei dem Verfahren zur rechnergestützten Ansteuerung einer Benutzerschnittstelle umfasst diese einen mittels Berührung durch einen Benutzer bedienbaren Tastschirm und einen Mikroprozessor. Letzterer stellt auf dem Tastschirm eine Anzahl von Parametervektoren bestehend aus jeweils einem oder mehreren Parametern ein, indem er auf dem Tastschirm die Werte des oder der Parameter aus einem, dem jeweiligen Parameter zuge- ordneten Parameterwertebereich visualisiert und in Abhängigkeit von einer Bedienung des Benutzers einstellt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein loses Ein¬ gabeobjekt, welches auf dem Tastschirm platziert und dort be- dient wird, eine Drehung zumindest eines Teils des Eingabeob¬ jekts selbst erkennt und einen Drehwinkel für die Drehung er¬ mittelt. Der Mikroprozessor stellt einen jeweiligen Parametervektor auf dem Tastschirm so durch eine der Anzahl von Parametern des jeweiligen Parametervektors entsprechende Anzahl von Ringelementen dar, dass sie das Eingabeobjekt umschlie¬ ßen, wobei ein jeweiliges Ringelement einem Parameter zuge¬ ordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergege¬ ben wird. Der Mikroprozessor codiert die Werte des Parameters aus dem Parameterwertebereich für ein jeweiliges Ringelement über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements. Weiterhin stellt der Mikroprozessor in Abhängigkeit von dem ermittelten Drehwinkel den Parameter auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements ein.
Die erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle ermöglicht eine einfache und intuitive Veränderung von Parametern über eine entsprechende Drehung z.B. einer Oberschale des Eingabeob¬ jekts. Dies wird dadurch ermöglicht, dass über die Umfangspo- sitionen des Ringelements die Werte aus dem Parameterwertebe¬ reich des Parameters codiert sind. Die Benutzerschnittstelle und das Verfahren haben den Vor¬ teil, dass im Gegensatz zu einer Bedienung per gewöhnlicher Maus und Tastatur eine realitätsbezogene Manipulation der Führungsgrößen möglich wird, da mit dem Eingabeobjekt auf dem Tastschirm direkt und kontextbezogen interagiert wird. Die Verwendung eines Drehreglers ist aus dem Alltag wohlbekannt, so dass hier auf ein Modell aus der realen Welt zurückgegriffen wird. Dies erhöht eine unmittelbare körperliche Erfahr- barkeit der Führungsgrößen bei der Einstellung und ermöglicht eine Erwartungs-konforme Interaktion.
Weiterhin bietet der optionale Verzicht auf Tastatur und Maus den Vorteil des kollaborativen Arbeitens, da der Zugriff nicht mehr über ein Eingabemedium beschränkt wird, welches jeweils nur eine Person bedienen kann. Stattdessen wird eine synchrone Mehrbenutzereingabe ermöglicht, welche die in si¬ cherheitskritischen Anwendungen erforderlichen schnellen Zugriffe besonders gut unterstützt. Gerade bei abnormalen Be- triebszuständen entfaltet die synchrone Mehrbenutzereingabe an Planungstischen oder anderen Arbeitsplätzen ihr volles Po- tential.
Die synchrone Mehrbenutzereingabe wird jedoch erst durch die Benutzerschnittstelle und das Verfahren möglich, da sie das hierzu erforderliche Interaktionskonzept bereitstellen und so den Einsatz eines Planungstisches erst ermöglichen. Das Ver¬ fahren und die Benutzerschnittstelle erfüllen die hohen An¬ forderungen in Bezug auf Sicherheit und Arbeitseffizienz, welche der Einsatz in Kontrollräumen oder Leitwarten mit sich bringt .
Entscheidend ist hierbei die Möglichkeit, mithilfe der Benut¬ zerschnittstelle und des Verfahrens Führungsgrößen sowohl schnell als auch akkurat einzugeben. Bisher bekannte Interaktionskonzepte wie das zuvor genannte "Picker"-Element des iPhone erweisen sich diesbezüglich als unzulänglich, da die verwendeten Gesten die Werte entweder zu langsam oder zu unkontrolliert einstellen.
In der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle ist der Para¬ meterwertebereich des entsprechenden Parameters durch eine vorgegebene Reihenfolge von Werten gegeben. Vorzugsweise wer¬ den diese Werte entsprechend dieser Reihenfolge auf den Um- fang des dem Parameter zugeordnetem Ringelements (d.h. im oder gegen den Uhrzeigersinn) abgebildet. Der Parameterwertebereich kann sich auf beliebige Größen beziehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Parameterwertebereich eines oder mehrerer Parameter zumindest eines Parame- tervektors durch einen numerischen Wertebereich gegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest ein Parametervektor einen numerischen Wert aus Vorkommastelle und Nachkommastelle, wobei die Vorkommastelle und die Nachkomma- stelle jeweilige Parameter des Parametervektors darstellen.
Diese können somit erfindungsgemäß über separate Ringelemente in geeigneter Weise eingestellt werden, so dass eine feine Justierung des entsprechenden numerischen Werts erreicht wird .
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch die Erstreckung eines jeweiligen Ringelements in Um- fangsrichtung der gesamte Parameterwertebereich des zum Ring- element gehörigen Parameters codiert. Hierdurch wird dem Be¬ nutzer auf einfache Weise visuell der Parameterwertebereich über die Ausdehnung der Ringelemente vermittelt. Dies stellt beispielsweise gegenüber dem "Picker"-Element des iPhone ei- nen erheblichen Vorteil dar.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle umfasst zumindest ein Parametervektor mehre¬ re Parameter, wobei die den Parametern zugeordneten Ringele- mente konzentrisch um das Eingabeobjekt angeordnet sind.
Hierdurch wird eine kompakte Wiedergabe der einstellbaren Pa¬ rameter eines Parametervektors auf dem Tastschirm erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einer oder mehreren Positionen entlang eines jeweiligen Ringelements der der jeweiligen Position entsprechende Wert des Pa¬ rameters in textueller Form (d.h. basierend auf Schriftzei¬ chen und insbesondere numerischen Ziffern) wiedergegeben, wodurch dem Benutzer Anhaltspunkte gegeben werden, wie sich die Werte der Parameter bei der Drehung des Berührungselements verändern .
In einer weiteren Variante der Erfindung werden die eingestellten Werte der Parameter auf dem Tastschirm ferner in textueller Form wiedergegeben, so dass der Benutzer bei der
Manipulation des Berührungselements sofort visuell eine Rück¬ meldung über den gerade eingestellten Wert bekommt.
Gemäß einer Ausführungsform ist durch Berührung eines Be- reichs auf dem Tastschirm jeder der Parameter zur Einstellung auswählbar. So kann beispielsweise eine Vorkommastelle oder eine Nachkommastelle durch einfaches Antippen zugehöriger Zahlenwerte oder auch der jeweiligen Ringelemente auf dem Tastschirm zur anschließenden Einstellung ausgewählt werden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da sie es erlaubt, mehrere Ringe Konzentrisch um das Eingabeobjekt an¬ zuordnen und so mit einem Eingabeobjekt an Ort und Stelle un¬ terschiedliche Parameter einzustellen. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle wird das Segment des je¬ weiligen Ringelements zwischen Anfangswert des Parameterwer- tebereichs und der dem eingestellten Wert des Parameters ent¬ sprechenden Position auf dem Umfang des Ringelements visuell hervorgehoben. Das Segment stellt somit einen entsprechenden Sektor eines Rings dar. Beispielsweise wird dieses Segment in einer anderen Farbe als der restliche Bereich des Ringele- ments dargestellt. Hierdurch kann nach Art eines Füllzustands der aktuelle Wert des Parameters für das entsprechende Ring¬ element wiedergegeben werden.
In einer bevorzugten Variante umfassen der oder die Parameter eines jeweiligen Parametervektors Führungsgrößen einer technischen Anlage, wobei die Benutzerschnittstelle über eine Schnittstelle derart mit der technischen Anlage wechselwirkt, dass sie neu eingestellte Führungsgrößen an die technische Anlage übermittelt, woraufhin die technische Anlage die neuen Einstellungen zur Steuerung oder Regelung übernimmt.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Tastschirm der Benutzerschnittstelle derart betrieben werden, dass auf dem Tastschirm eine Struktur aus einer Viel- zahl von Elementen und insbesondere einer technischen Anlage wiedergegeben ist, wobei ein Benutzer die jeweiligen Elemente über eine Benutzerinteraktion selektieren kann, woraufhin für eine Anzahl von Parametervektoren, welche dem selektierten Element zugeordnet sind, in den Einstellmodus gewechselt wird. In diesem Modus können dann die Parameter der entsprechenden Parametervektoren wie oben beschrieben über Ringelemente visualisiert und Berührungselemente verstellt werden.
Die technische Anlage, welche auf dem Tastschirm wiedergege- ben ist bzw. deren Parameter eingestellt werden, kann beliebige Anwendungsgebiete betreffen. In einer bevorzugten Variante stellt die Struktur eine technische Anlage dar, wobei der Begriff der technischen Anlage weit zu verstehen ist und ein verzweigtes Netz aus verschiedenen technischen Komponenten umfassen kann, beispielsweise eine Energieversorgungsanlage, eine Energieverteilanlage, eine Telekommunikationsanla¬ ge, eine Verkehrsüberwachungsanlage, eine Flugsicherungsanla- ge, ein Bahnleitsystem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfahrenstechnische Anlage, eine Automatisie¬ rungsanlage, eine Heizungsanlage, eine Hausautomatisierungs¬ anlage, einen Synthesizer, ein medizinisches Gerät oder mehrere dieser Anlagen oder Systeme.
In einer Weiterbildung ist der Tastschirm als Tablett, Monitor, Tisch, Flachbildschirm oder Projektionsfläche ausgeführt . Gemäß einer Ausführungsform weist das Eingabeobjekt mindes¬ tens einen Schalter auf. Durch Betätigen des Schalters ist mindestens einer der Parameter zur Einstellung auswählbar. So kann beispielsweise eine Vorkommastelle oder eine Nachkomma¬ stelle zugehöriger Zahlenwerte durch Betätigen eines Druck- Schalters auf dem Eingabeobjekt zur anschließenden Einstel¬ lung ausgewählt werden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da sie es erlaubt, mehrere Ringe Konzentrisch um das Eingabeobjekt anzuordnen und so mit einem Eingabeobjekt an Ort und Stelle unterschiedliche Parameter einzustellen. Das Eingabeobjekt stellt somit Eingabeelemente für alle not¬ wendigen Interaktionen bereit. Interaktionen durch Berühren des Tastschirms werden dadurch optional oder können gänzlich entfallen . In einer Weiterbildung ist der Schalter auf dem Eingabeobjekt angeordnet. Alternativ befindet sich der Schalter innerhalb des Eingabeobjekts und kann durch Druck auf die Oberseite des Eingabeobjekts betätigt werden. Gemäß einer Ausführungsform besteht das Eingabeobjekt aus zwei um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbaren Elementen, welche über ein Kugellager miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform hat zahlreiche Vorteile. So be- kommt durch die Führung der Drehung durch ein Kugellager das Eingabeobjekt selbst eine besondere haptische Qualität. Das Kugellager erlaubt einerseits sehr schnelle Werteänderungen bis hin zu einem Freilauf, wenn das obere Element beschleu- nigt wird und nach einem Loslassen durch den Benutzer seine Rotation aufgrund des geringen Reibungswiderstandes im Kugel¬ lager fortsetzt, andererseits aber auch sehr präzise Feinein¬ stellungen, indem das Kugellager bzw. das Eingabeobjekt eine schrittweise Änderung bzw. Rasterung der Drehung bereit- stellt, so dass der Benutzer für jede geänderte Einheit einen dezenten haptischen Widerstand über seine Fingerspitze wahr¬ nimmt. Somit erreicht das Eingabeobjekt mit dieser Ausfüh¬ rungsform die hohe haptische Qualität traditioneller Stell¬ teile. Durch diese haptische Qualität werden selbst komplexe Prozesse erfahrbar und letztlich auch nachvollziehbar. Im Gegensatz zu einem stationär verbauten Stellteil kann das lose Eingabeobjekt jedoch flexibel auf dem Tastschirm angeordnet werden, wodurch es in unterschiedlichsten Kontexten genutzt werden kann.
In einer Weiterbildung ist an der Oberfläche des Eingabeob¬ jekts ein Interaktionselement, insbesondere ein drehbar gela¬ gertes Element (beispielsweise ein kleines drehbares Rad) , angeordnet, über welches eine Verdrehung der gegeneinander verdrehbaren Elemente mit einer Fingerspitze einstellbar ist. So lässt sich eine Rotation des oberen Elements sehr einfach mit nur einer Fingerspitze durch den Benutzer einleiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt mit einem Antrieb ausgerüstet ist, über welchen die gegeneinander verdrehbaren Elemente gegeneinander verdrehbar sind. Der Antrieb ist beispielsweise ein kleiner Elektromotor. Über den Antrieb kann das obere Element des Eingabeobjekts gedreht werden, beispielsweise um es entsprechend einem Wert eines Paramaters einzustellen. Dies bietet sich gerade dann an, wenn auf dem Rand des Eingabeobjekts eine Markierung einge¬ zeichnet ist, welche mit der Darstellung auf dem Tastschirm korrelieren soll, und auch dann, wenn sich der Parameter unabhängig von einer Bedienung des Benutzers ändert.
Alternativ oder ergänzend ist das Eingabeobjekt über einen Antrieb auf dem Tastschirm verfahrbar. So kann das Eingabeobjekt selbständig an den jeweils für die nächste Interaktion bzw. Visualisierung auf dem Tastschirm benötigten Platz fahren . In einer Weiterbildung ist das Eingabeobjekt mit einer draht¬ losen Schnittstelle zur Kommunikation mit der Benutzerschnittstelle ausgerüstet. Über die Schnittstelle kann ein Drehwinkel, welchen das Eingabeobjekt selbst ermittelt, aber auch eine Authentifikations-Information an den Mikroprozessor der Benutzerschnittstelle übermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt mit einem Kompass zur Bestimmung des Drehwinkels ausgerüstet. Dies ist eine mögliche Implementierung, wie das Eingabeobjekt den Drehwinkel autonom selbst bestimmen kann. Ein Vorteil liegt darin, dass eine externe Bestimmung des Drehwinkels bei¬ spielsweise durch einen Barcode auf der Unterseite des Einga¬ beobjekts und Kamera-Tracking entfallen kann. In einer Weiterbildung ist das Eingabeobjekt mit einer Licht¬ quelle, einem Display, einem Lautsprecher und/oder einem Vibrationselement ausgerüstet. Auf diese Weise kann das Eingabe¬ objekt selbst einen Status, einen eingestellten Wert, zur Auswahl stehende Parameter oder ähnliches ausgeben oder die Interaktionen des Benutzers visuell, akustisch oder haptisch quittieren .
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt mit einem Fingerabdrucksensor ausgerüstet. So kann der Benutzer authen- tifiziert werden. Das Ergebnis wird über die drahtlose
Schnittstelle an den Mikroprozessor der Benutzerschnittstelle kommuniziert, woraufhin personalisierte Funktionen bzw. Be¬ rechtigungen der Benutzerschnittstelle freigeschaltet werden. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Benutzer-spezifisches Protokoll seiner Bedienhandlungen gespeichert werden.
Auf dem computerlesbaren Datenträger ist ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das Verfahren ausführt, wenn es in einem Computer abgearbeitet wird.
Das Computerprogramm wird in einem Computer abgearbeitet und führt dabei das Verfahren aus.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Benutzerschnittstelle,
Figur 2 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Benutzerschnittstelle in der Form eines Planungstisches,
Fig. 3-7 Darstellungen der Funktionsweise der Benutzerschnittstelle aus Figur 1 oder 2 beim Einstellen von Parametern gemäß einer Ausführungsform der Er- findung,
Figur 8 eine Hardwarelösung zur Erkennung von Eingabeobjekten und Berührungen eines Benutzers, und Figur 9 Etiketten zur Unterstützung der Eingabeobjekterkennung .
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Aufsicht auf einen Tastschirm 5, auf dem eine virtuelle Benutzeroberfläche 1 dargestellt wird. Diese enthält eine netzwerkartige Struktur aus einer Vielzahl von Elementen E (z.B. in der Form von Piktogrammen) . Je nach Anwendungsfall kann die netzwerkartige Struktur beliebige Systeme bzw. Anlagen betreffen. Insbeson- dere kann es sich um die Darstellung einer Energieerzeugungs¬ und Energieverteilanlage, um eine Telekommunikationsanlage, um ein Kraftwerk, um eine verfahrenstechnische Anlage, um ei¬ ne Verkehrsüberwachungsanlage und dergleichen handeln. Vor- zugsweise ist der Tastschirm 5 ein Bedientisch, der in einem Kontrollraum zur Überwachung des entsprechenden Systems bzw. der entsprechenden Anlage aufgestellt ist. Die einzelnen Ele¬ mente E sind dabei Komponenten des entsprechenden Netzes bzw. der entsprechenden Anlage. Über den Tastschirm 5 kann ein menschlicher Operator (oder ein Team von Operatoren) den Betrieb der Anlage überwachen und auf geeignete Weise entspre¬ chende Parameter der einzelnen dargestellten Elemente E verändern. Dies wird in der Ausführungsform der Fig. 1 dadurch erreicht, dass der Operator mit seinem Finger ein entspre- chendes Element E, dessen Parameter er verändern will, antippt, woraufhin ihm die in Fig. 1 schematisch dargestellten Platzhalter C angezeigt werden. Jeder einzelne Platzhalter C setzt sich aus ringförmigen Elementen zusammen, welche näher anhand von Fig. 3 bis Fig. 7 beschrieben werden. Innerhalb der ringförmigen Elemente ist eine Fläche für die Platzierung eines physischen, losen Eingabeobjekts vorgesehen, welches ebenfalls näher anhand der weiteren Figuren beschrieben wird. Auf dem jeweiligen Platzhalter C kann eine Führungsgröße oder ein beliebiger anderer Wert bzw. Parameter mithilfe des Ein- gabeobjekts einfach und intuitiv verändert werden.
Einer der in Fig. 1 dargestellten Platzhalter C des entsprechend selektierten Elements ist in den Figuren 3 bis 7 in vergrößerter Form wiedergegeben. Es besteht dabei ggf. auch die Möglichkeit, dass sich der Benutzer über eine geeignete Interaktion die Platzhalter C in einem separaten Bereich des Tastschirms 5 vergrößert anzeigen lässt. Ebenso kann ein neu¬ es Bild auf dem Tastschirm 5 mit einer vergrößerten Darstellung des Platzhalters C aufgebaut werden.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Benutzerschnitt¬ stelle zur Einstellung mindestens einer Führungsgröße einer technischen Anlage 7. Die technische Anlage 7 umfasst bei- spielsweise eine Energieversorgungsanlage, eine Energiever¬ teilanlage, eine Telekommunikationsanlage, eine Verkehrsüber¬ wachungsanlage, eine Flugsicherungsanlage, ein Bahnleitsys¬ tem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfah- renstechnische Anlage, eine Automatisierungsanlage, eine Hei¬ zungsanlage, eine Hausautomatisierungsanlage, einen Synthesi¬ zer, ein medizinisches Gerät oder mehrere dieser Anlagen oder Systeme . Figur 2 zeigt hierzu erneut einen Tastschirm 5, welcher in einem Tisch eingebaut ist. Er ist mit einem Rechner 9 verbunden, der auch eine Schnittstelle 8 aufweist, welche zu ei¬ ner Ausgabe mindestens einer Führungsgröße wie eingangs defi¬ niert an die technische Anlage 7 eingerichtet ist. Die
Schnittstelle 8 kann hierbei eine drahtlose (z.B. WLAN) oder kabelgebundene (z.B. Ethernet) Schnittstelle sein. Der Rech¬ ner 9 enthält einen Mikroprozessor 6, welcher Werte der mindestens einen Führungsgröße auf einer virtuellen Benutzeroberfläche 1 auf dem Tastschirm 5 visualisiert . Weiterhin ist der Mikroprozessor 6 zur Verarbeitung einer Benutzerinteraktion programmiert, welche ein Eingabeobjekt 3, welches auf einem Platzhalter C liegt, bedient, wobei der Wert der mindestens einen Führungsgröße entsprechend angepasst wird. Wie in Figur 2 gezeigt stehen für die Benutzerinteraktion unterschiedliche lose physikalische Eingabeobjekte 3 auf dem Tastschirm 5 bereit. Der linke Platzhalter C ist mit keinem Eingabeobjekt 3 besetzt und somit aktuell nicht bedienbar. Der rechte Platzhalter C ist hingegen mit einem Eingabeobjekt 3 besetzt, welches die Nutzung dieses Platzhalters C wie un¬ ten beschrieben erlaubt. Der Platzhalter C kann einer festen Position auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 dargestellt werden, auch wenn sich auf ihm kein Eingabeobjekt 3 befindet. Alternativ kann der Platzhalter C dynamisch auf der virtuel- len Benutzeroberfläche 1 um das Eingabeobjekt 3 herum einge¬ blendet werden, sobald dieses auf dem Tastschirm 5 an einer beliebigen Position abgelegt wird. Die Eingabeobjekte 3 können beispielsweise als handtellergro¬ ße zylinderförmige Körper ausgeführt sein. Sie gleichen in diesem Interaktionskonzept einem beweglichen Stellteil. Gege¬ benenfalls sind sie an ihrer Unterseite mit einem Etikett wie in Figur 9 gezeigt beklebt, wodurch sie identifiziert werden können und ihre Position (und Ausrichtung) auf dem Tastschirm 5 mithilfe der in Figur 8 gezeigten Technologie detektiert werden kann. Ein Aufdruck des Etiketts oder ein zusätzliches RFID-Etikett am Eingabeobjekt 3 lässt sich ferner zur Identifikation und Authentifikation seines Eigentümers gegenüber der Benutzerschnittstelle nutzen. Diese Merkmale sind jedoch optional. Nachfolgend wird anhand von Figur 3 bis Figur 7 die über den Platzhalter C durchgeführte Veränderung einer Führungsgröße basierend auf der Einstellung eines numerischen Werts zwischen 0,0 und 99,99 beschrieben. Die Führungsgröße wird hier¬ bei durch einen Parametervektor PV beschrieben. Der Parame- tervektor PV ist beispielsweise zweiteilig und besteht aus eine Vor- und Nachkommastelle eines numerischen Werts. Er könnte ebenso dreiteilig sein und z.B. Rot-, Grün und Blau¬ werte für eine Farbmischung enthalten. Das in Figur 3, 4 und 5 gezeigte Interaktionselement 13 wird bei Figur 5 stellvertretend für Figur 3 und 4 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf numerische Werte beschränkt und es besteht auch die Möglichkeit beliebige andere Parameter und Werte über den Platzhalter C einzustellen. Beispielsweise könnten um den Platzhalter C im Uhrzeigersinn Buchstaben eines Alphabets oder Betriebsmodi aufgetragen und auswählbar sein . Gemäß Figur 3 umfasst ein Platzhalter C einen äußeren Ring Rl sowie einen inneren Ring R2, wobei der äußere Ring Rl die Vorkommastelle PI und der innere Ring R2 die Nachkommastelle P2 des Parametervektors PV wiedergibt. Bei den Ringen handelt es sich um virtuelle Bildinhalte, die dynamisch als Teil ei¬ ner virtuellen Benutzeroberfläche 1 auf dem Tastschirm darge¬ stellt werden. Der Wert des Parametervektors PV ist rechts oben neben dem Platzhalter C in textueller bzw. numerischer Form wiedergegeben. In dem Szenario der Figur 3 ist die Vorkommastelle PI auf den Wert 11 und die Nachkommastelle P2 auf den Wert 14 gesetzt. Die Ringe sind konzentrisch um ein Eingabeobjekt 3 angeordnet, und durch den Gesamtumfang der Ringe wird der entsprechende Wertebereich der Vorkommastelle bzw. Nachkommastelle des Parametervektors PV codiert. D.h., 360° des äußeren Rings Rl entsprechen dem Wertebereich der Vorkommastelle zwischen 0 und 99, wohingegen 360° des den inneren Rings R2 dem Wertebereich der Nachkommastelle zwischen 0 und 99 entspricht.
Der aktuelle Wert der Vorkommastelle bzw. Nachkommastelle wird intuitiv durch die Hervorhebung jeweiliger Ringsegmente angedeutet. Ein erstes Ringsegment RS1 für die Vorkommastelle ist in Fig. 1 ebenso gezeigt wie ein zweites Ringsegment RS2 für die Nachkommastelle. Die Hervorhebung kann dabei durch eine Darstellung des Segments in einer separaten, sich vom Rest des jeweiligen Rings unterscheidenden Farbe erreicht werden. Zur Verdeutlichung des Wertebereichs, in dem die Vorkommastelle bzw. die Nachkommastelle bewegt werden kann, sind am äußeren Rand des Rings Rl ferner vier, 90° zueinander versetzte Textfelder wiedergegeben, die mit Bezugszeichen T bezeichnet sind. Man erkennt, dass eine Winkelposition von 0° dem numerischen Wert 0, eine Winkelposition von 90° dem numerischen Wert 25, eine Winkelposition von 180° dem numerischen Wert 50 und eine Winkelposition von 270° dem numerischen Wert 75 entspricht.
Die Veränderung der Vorkommastelle bzw. Nachkommastelle des Parametervektors PV erfolgt durch Drehen zumindest eines Teils des Eingabeobjekts 3. Gemäß Figur 3 möchte ein Benutzer die Vorkommastelle PI verändern. Durch die Drehung einer oberen Hälfte des Eingabeobjekts 3 im Uhrzeigersinn bzw. ent¬ gegen des Uhrzeigersinns wird der Wert der Vorkommastelle er- höht bzw. erniedrigt. Der aktuelle Wert der Vorkommastelle wird dabei durch die Größe des ersten Ringsegments RS1 visua- lisiert. Dieses ist farblich gegenüber dem zweiten Ringsegment RS2 besonders hervorgehoben, wie in Figur 3 durch die gekreuzte Schraffur angedeutet wird. Diese farbliche Hervor¬ hebung sowie ein Fettdruck oder eine farbliche Kennzeichnung der Vorkommastelle PI des auf der virtuellen Benutzeroberflä¬ che 1 textuell bzw. numerisch dargestellten Parametervektors PV informieren den Benutzer darüber, dass aktuell die Vorkom- masteile PI (und nicht die Nachkommastelle P2) durch Drehen z.B. einer Oberschale des Eingabeobjekts 3 eingestellt werden kann .
In dem Szenario der Figur 4 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in Figur 3) hat der Benut¬ zer das Eingabeobjekt 3 um einen Winkel gedreht, wodurch sich die Vorkommastelle PI des Parametervektors PV von dem Wert 11 auf den Wert 19 verändert hat. Die Manipulation der Vorkommastelle PI erfolgt somit durch
Rotation zumindest eines Teils des Eingabeobjekts 3. Hierbei wird der gängige Richtungscode (der Uhrzeigersinn) verwendet, d.h. eine Rotation im Uhrzeigersinn vergrößert den Wert. In Figur 5 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in Figur 3 und Figur 4) ist die Benut¬ zeroberfläche 1 des Tastschirms in einer schrägen Aufsicht gezeigt, so dass das Eingabeobjekt 3 in seiner Zylinderform erkennbar wird. Hier hat der Benutzer den Parametervektor auf 57,19 eingestellt. Aktuell ist die Vorkommastelle PI durch
Drehen des Eingabeobjekts 3 einstellbar, da sie gemeinsam mit dem ersten Ringsegment RS1 farblich hervorgehoben ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Eingabeobjekt 3 mindes- tens einen Schalter, z.B. einen Druckschalter auf. Durch Betätigen des Schalters ist z.B. die Vorkommastelle oder die Nachkommastelle zur Einstellung auswählbar. Das Eingabeobjekt 3 stellt somit Eingabeelemente für alle notwendigen Interak- tionen bereit. Interaktionen durch Berühren des Tastschirms 5 (vgl. Figur 6) werden dadurch optional oder können gänzlich entfallen . Der Schalter ist beispielsweise oben auf dem Eingabeobjekt 3 angeordnet. Alternativ befindet sich der Schalter innerhalb des Eingabeobjekts 3 und kann durch Druck auf die Oberseite des Eingabeobjekts 3 betätigt werden. Wie in Figur 5 gezeigt besteht das Eingabeobjekt 3 aus zwei um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbaren Scheiben (oder Schalen bzw. sonstigen Bauelemente), welche über ein Kugellager miteinander verbunden sind. In einer Weiterbildung ist an der Oberfläche des Eingabeob¬ jekts 3 ein Interaktionselement 13, insbesondere ein drehbar gelagertes Element (beispielsweise ein kleines drehbares Rad) , angeordnet, über welches eine Verdrehung der gegenein¬ ander verdrehbaren Scheiben mit einer Fingerspitze leicht einstellbar ist. So lässt sich eine Rotation der oberen
Scheibe sehr einfach mit nur einer Fingerspitze durch den Benutzer einleiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt 3 mit einem Antrieb ausgerüstet ist, über welchen die gegeneinander verdrehbaren Scheiben gegeneinander verdrehbar sind. Der Antrieb ist beispielsweise ein kleiner Elektromotor. Über den Antrieb kann das die obere Scheibe des Eingabeobjekts gedreht werden, beispielsweise um es entsprechend einem Wert eines Paramaters einzustellen. Dies bietet sich gerade dann an, wenn auf dem Rand des Eingabeobjekts 3 eine Markierung einge¬ zeichnet ist, welche mit der Darstellung auf dem Tastschirm 5 korrelieren soll, und auch dann, wenn sich der Parameter unabhängig von einer Bedienung des Benutzers ändert.
Alternativ oder ergänzend ist das Eingabeobjekt 3 über einen Antrieb auf dem Tastschirm verfahrbar. So kann das Eingabeobjekt selbständig an den jeweils für die nächste Interaktion bzw. Visualisierung auf dem Tastschirm 5 benötigten Platz fahren .
In einer Weiterbildung ist das Eingabeobjekt 3 mit einer drahtlosen Schnittstelle zur Kommunikation mit der Benutzerschnittstelle ausgerüstet. Über die Schnittstelle kann ein Drehwinkel, welchen das Eingabeobjekt selbst ermittelt, aber auch eine Authentifikations-Information an den Mikroprozessor der Benutzerschnittstelle übermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt 3 mit einem Kompass zur Bestimmung des Drehwinkels ausgerüstet. Dieser ist beispielsweise in der oberen Scheibe angeordnet. Dies ist eine mögliche Implementierung, wie das Eingabeobjekt 3 den Drehwinkel autonom selbst bestimmen kann. Ein Vorteil liegt darin, dass eine externe Bestimmung des Drehwinkels 3 bei¬ spielsweise durch einen Barcode auf der Unterseite des Einga¬ beobjekts und Kamera-Tracking entfallen kann. Das Eingabeobjekt 3 weist einen eigenen Mikroprozessor auf, über den der Drehwinkel ermittelt und an den Mikroprozessor 6 der Benut¬ zerschnittstelle unter Verwendung der drahtlosen Schnittstel¬ le des Eingabeobjekts 3 kommuniziert wird.
In einer Weiterbildung ist das Eingabeobjekt 3 mit einer Lichtquelle, einem Display, einem Lautsprecher und/oder einem Vibrationselement ausgerüstet. Auf diese Weise kann das Ein¬ gabeobjekt selbst einen Status, einen eingestellten Wert, zur Auswahl stehende Parameter oder ähnliches ausgeben oder die Interaktionen des Benutzers visuell, akustisch oder haptisch quittieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Eingabeobjekt 3 mit einem Fingerabdrucksensor ausgerüstet. So kann der Benutzer authen- werden. Das Ergebnis wird über die drahtlose
Schnittstelle des Eingabeobjekts 3 an den Mikroprozessor 6 der Benutzerschnittstelle kommuniziert, woraufhin personali¬ sierte Funktionen bzw. Berechtigungen der Benutzerschnittstelle freigeschaltet werden. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Benutzer-spezifisches Protokoll seiner Bedienhand¬ lungen gespeichert werden.
Figur 6 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die glei- chen Elemente wie in Figur 3 bis 5) zeigt ein Variante, wie ein Benutzer mit seiner Hand 2 von einer Einstellung der Vorkommastelle PI zur Einstellung der Nachkommastelle P2 wech¬ seln kann. Er berührt dazu mit einer Fingerspitze seiner Hand 2 die Darstellung der Nachkommastelle P2 auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 oder alternativ den inneren Ring R2.
Daraufhin wird die Nachkommastelle P2 sowie das zweite Ring¬ segment RS2 farblich besonders hervorgehoben, um den Benutzer darüber zu informieren, dass er nun die Nachkommastelle P2 einstellt (und nicht die Vorkommastelle PI) . Das zweite Ring- segment RS2 (wie auch das erste Ringsegment RS1) arbeitet wie eine Füllstandsanzeige und wird ebenso wie der Wert der Nach¬ kommastelle P2 bei Drehung des Eingabeobjekts 3 fortlaufend aktualisiert . Anschließend stellt der Benutzer wie in Figur 7 (gleiche Be¬ zugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in Figur 3 bis 6) gezeigt den Wert der Nachkommastelle P2 durch Drehen zumindest eines Teils des Eingabeobjekts 3 auf den Wert 64 ein.
Die im vorangegangenen beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Codierung entsprechender Werte aus einem Wertebereich auf die Umfangsposition der Ringe und die Veränderung dieser Positio- nen über Drehung zumindest eines Teils des Eingabeobjekts kann einfach und intuitiv der entsprechende Parameterwert verändert werden. Als visuelle Rückmeldung zu dem gerade ein¬ gestellten Wert dient die Hervorhebung des dem eingestellten Wert entsprechenden Ringsegments. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht eine hybride Interaktion, da sie eine mittelbare
Interaktion durch Drehung des Eingabeobjekts mit direkter Berührung des Tastschirms zur Anwahl der einzustellenden Parameter verbindet. Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Tastschirm 5. Zur Realisierung des Tastschirms 5 können an sich bekannte Technologien verwendet werden. Beispielsweise kann der Tast- schirm 5 in einem Gehäuse 12 ein optisches System auf seiner Unterseite umfassen, welches durch Rückprojektion realisiert ist. Dabei wird die Rückseite des Tastschirms 5 wie in Figur 8 gezeigt mit Infrarotstrahlern 9 ausgeleuchtet. Über eine hochauflösende Kamera 10 mit einem Infrarotfilter 11 werden Berührungen durch ein Eingabeobjekt 3 oder eine Hand 2 auf dessen Oberseite basierend auf der Veränderung des Reflexi¬ onsverhaltens mitverfolgt. Hierbei ist das Eingabeobjekt bei¬ spielsweise mit einem der Etiketten bzw. Barcodes aus Figur 9 mit den entsprechenden Mustern an seiner Unterseite beklebt oder bedruckt. Anhand dieser Muster kann ein Mikroprozessor aus dem Bild der Kamera 10 in Figur 8 eine Position und Aus¬ richtung des Eingabeobjekts 3 auf dem Tastschirm 5 berechnen. Dabei ließe sich auch ein Drehwinkel, um den das Eingabeob¬ jekt 3 um sein Lot gedreht wird, sehr einfach berechnen, was aber gemäß der anderen Ausführungsbeispiele durch das Einga¬ beobjekt 3 selbst bewerkstelligt wird. Wenn sich das Eingabe¬ objekt 3 bei der Drehung etwas zur Seite versetzt (was der Benutzer ggf. nicht beabsichtigt) kann auch diese Verschie¬ bung durch den Mikroprozessor in Echtzeit erkannt werden. Vorteilhafterweise werden daraufhin der zugehörige Platzhal¬ ter C sowie die Ringe etc. ebenfalls auf der virtuellen Be¬ nutzeroberfläche 1 verschoben, so dass sie das Eingabeobjekt 3 weiterhin konzentrisch umschließen. Alternativ kann das Eingabeobjekt 3 durch einen eingebauten Magneten und einen korrespondierenden Magneten im oder unter dem Tastschirm 5 an Ort und Stelle gehalten werden.
Das jeweilige Muster erlaubt auch eine Identifikation des Eingabeobjekts 3 bzw. seines Eigentümers, wodurch geschützte Funktionen der Benutzerschnittstelle für einen autorisierten Eigentümer des Eingabeobjekts 3 freigeschaltet werden können. Die Benutzererkennung ermöglicht es auch, dem jeweiligen Benutzer eine individuelle Sicht, beispielsweise auf eine tech- nische Anlage und in Abhängigkeit von seinen Berechtigungen, auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 darzustellen. Die Be¬ nutzererkennung kann das Eingabeobjekt 3 aber auch selbst über seine drahtlose Schnittstelle bereitstellen, wie oben beschrieben.
Indem der Benutzer sein Eingabeobjekt 3 auf dem Tastschirm 5 auf einem Platzhalter C (vgl. Figur 1 bis 7) ablegt, woraufhin es entsprechend Figur 8 und 9 anhand eines Musters auf seiner Unterseite erkannt wird, stellt das Eingabeobjekt 3 einen räumlichen Bezug zwischen der realen und der digitalen Welt der virtuellen Benutzeroberfläche 1 her.
Eine weitere Möglichkeit zur Erkennung der Muster besteht in der sog. Pixel-Sense-Technologie, bei der der Tastschirm 5 als LCD-, LED- oder OLED-Display ausgeführt ist und in jedem einzelnen Pixel des Tastschirms 5 Infrarotsensoren sitzen, über welche Berührungen auf der Oberfläche durch die Änderung des Reflexionsverhaltens erfasst werden. Ggf. besteht auch die Möglichkeit, dass der Tastschirm 5 in an sich bekannter Weise durch eine kapazitive Berührungsfläche realisiert ist, wie sie in Smart-Phones üblicherweise verwendet wird.
Da das Eingabeobjekt 3 selbst den Drehwinkel bestimmt, kann die Mustererkennung, wie für Figur 8 und 9 beschrieben, auch gänzlich entfallen. In diesem Fall genügt ein einfacher Tastschirm, der Multi-Touch fähig sein kann, was aber nicht notwendig ist. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Weiterbildungen und Ausführungsformen können frei miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt,
mit einem mittels Berührung durch einen Benutzer bedien- baren Tastschirm (5) , und
mit einem Mikroprozessor (6), über welchen die Benutzerschnittstelle zur Einstellung einer Anzahl von Parametervektoren (PV) bestehend aus jeweils einem oder mehre¬ ren Parametern (PI, P2) betrieben werden kann, indem auf dem Tastschirm (5) die Werte des oder der Parameter (PI,
P2) aus einem, dem jeweiligen Parameter (PI, P2) zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert werden und durch eine Bedienung des Benutzers einstellbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass
- die Benutzerschnittstelle ein loses Eingabeobjekt (3) umfasst, welches auf dem Tastschirm (5) platzierbar und dort bedienbar ist, wobei das Eingabeobjekt (3) selbst eingerichtet ist, eine Drehung zumindest eines Teils des Eingabeobjekts (3) zu erkennen und einen Drehwinkel für die Drehung zu ermitteln,
und der Mikroprozessor (6) so programmiert ist, dass
ein jeweiliger Parametervektor (PV) auf dem Tastschirm (5) durch eine der Anzahl von Parametern (PI, P2) des jeweiligen Parametervektors (PV) entsprechende Anzahl von Ringelementen (Rl, R2) so dargestellt wird, dass sie das Eingabeobjekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement (Rl, R2) einem Parameter (PI, P2) zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben ist,
- die Werte des Parameters (PI, P2) aus dem Parameterwer¬ tebereich für ein jeweiliges Ringelement (Rl, R2) über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (Rl, R2) codiert sind,
der Parameter (PI, P2) in Abhängigkeit von dem ermittel- ten Drehwinkel auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (Bl, B2) eingestellt wird.
2. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 1, wobei der Parame¬ terwertebereich eines oder mehrerer Parameter (PI, P2) zumindest eines Parametervektors (PV) durch einen numerischen Wertebereich gegeben ist.
3. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Parametervektor (PV) einen nume¬ rischen Wert aus Vorkommastelle und Nachkommastelle umfasst, wobei die Vorkomasteile und die Nachkommastelle jeweilige Pa¬ rameter (PI, P2) des Parametervektors (PV) darstellen, welche über Ringelemente (Rl, R2) auf dem Tastschirm (5) wiedergege¬ ben werden.
4. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Erstreckung eines jeweiligen Ringelements (Rl, R2) in Umfangsrichtung der gesamte Parameterwertebereich des zum Ringelement (Rl, R2) gehörigen Parame¬ ters (PI, P2) codiert wird.
5. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Parametervektor (PV) mehrere Pa¬ rameter (PI, P2) umfasst und die den Parametern (PI, P2) zu¬ geordneten Ringelemente (Rl, R2) konzentrisch um das Eingabe¬ objekt (3) angeordnet sind.
6. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer oder mehreren Positionen entlang eines jeweiligen Ringelements (Rl, R2) der der jeweiligen Posi¬ tion entsprechende Wert des Parameters (PI, P2) in textueller oder numerischer Form wiedergegeben ist.
7. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingestellten Werte des oder der Parameter (PI, P2) auf dem Tastschirm (5) ferner in textueller oder numerischer Form wiedergegeben werden.
8. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der durch Berührung eines Bereichs auf dem Tastschirm (5) jeder der Parameter (PI, P2) zur Einstellung auswählbar ist.
9. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei das Segment des jeweiligen Ringelements (Rl,
R2) zwischen Anfangswert des Parameterwertebereichs und der dem eingestellten Wert des Parameters (PI, P2) entsprechenden Position auf dem Umfang des Ringelements (Rl, R2) visuell hervorgehoben wird.
10. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tastschirm (5) derart betrieben werden kann, dass auf dem Tastschirm (5) eine Struktur aus einer Vielzahl von Elementen (E) einer technischen Anlage (7) wie- dergegeben ist, wobei ein Benutzer die jeweiligen Elemente
(E) über eine Benutzerinteraktion selektieren kann, woraufhin für eine Anzahl von Parametervektoren (PV) , welche dem selektierten Element (E) zugeordnet sind, eine Einstellung ermög¬ licht wird.
11. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die Parameter (PI, P2) eines jeweili¬ gen Parametervektors (PV) Führungsgrößen einer technischen Anlage (7) umfassen, wobei die Benutzerschnittstelle über ei- ne Schnittstelle (8) derart mit der technischen Anlage (7) wechselwirkt, dass sie neu eingestellte Führungsgrößen an die technische Anlage (7) übermittelt.
12. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 10 oder 11,
bei der die technische Anlage (7) eine Energieversorgungsan¬ lage, eine Energieverteilanlage, eine Telekommunikationsanla¬ ge, eine Verkehrsüberwachungsanlage, eine Flugsicherungsanla¬ ge, ein Bahnleitsystem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfahrenstechnische Anlage, eine Automatisie- rungsanlage, eine Heizungsanlage, eine Hausautomatisierungs¬ anlage, einen Synthesizer, ein medizinisches Gerät oder mehrere dieser Anlagen oder Systeme umfasst.
13. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der der Tastschirm (5) als Tablett, Monitor, Tisch,
Flachbildschirm oder Projektionsfläche ausgeführt ist.
14. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der das Eingabeobjekt (3) mindestens einen Schalter auf¬ weist, und bei der durch Betätigen des Schalters mindestens einer der Parameter (PI, P2) zur Einstellung auswählbar ist.
15. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 14,
bei der der Schalter auf dem Eingabeobjekt (3) angeordnet ist und/oder durch Druck auf die Oberseite des Eingabeobjekts (3) betätigbar ist.
16. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der das Eingabeobjekt (3) aus zwei um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbaren Elementen besteht, welche über ein Kugellager miteinander verbunden sind.
17. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 16,
bei dem an der Oberfläche des Eingabeobjekt (3) ein Interak- tionselement (13), insbesondere ein drehbar gelagertes Ele¬ ment, angeordnet ist, über welches eine Verdrehung der gegen¬ einander verdrehbaren Elemente mit einer Fingerspitze einstellbar ist.
18. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 16 oder 17,
bei der das Eingabeobjekt (3) mit mindestens einem Antrieb ausgerüstet ist, über welchen die gegeneinander verdrehbaren Elemente gegeneinander verdrehbar sind und/oder über welchen das Eingabeobjekt (3) auf dem Tastschirm verfahrbar ist.
19. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mit einer drahtlosen Schnitt¬ stelle zur Kommunikation mit der Benutzerschnittstelle ausge¬ rüstet ist.
20. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der das Eingabeobjekt (3) mit einem Kompass zur Bestim¬ mung des Drehwinkels ausgerüstet ist.
21. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der das Eingabeobjekt (3) mit einer Lichtquelle, einem Display, einem Lautsprecher und/oder einem Vibrationselement ausgerüstet ist.
22. Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei der das Eingabeobjekt (3) mit einem Fingerabdrucksensor ausgerüstet ist.
23. Eingabeobjekt (3),
welches zur Verwendung mit einer Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangen Ansprüche eingerichtet ist.
24. Verfahren zur rechnergestützten Ansteuerung einer Benutzerschnittstelle, welche einen mittels Berührung durch einen Benutzer bedienbaren Tastschirm (5) und einen Mikroprozessor (6) umfasst, welcher
auf dem Tastschirm (5) eine Anzahl von Parametervektoren (PV) bestehend aus jeweils einem oder mehreren Parame¬ tern (PI, P2) einstellt, indem er auf dem Tastschirm (5) die Werte des oder der Parameter (PI, P2) aus einem, dem jeweiligen Parameter (PI, P2) zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert und in Abhängigkeit von einer Be¬ dienung des Benutzers einstellt;
dadurch gekennzeichnet, dass
ein losen Eingabeobjekt (3), welches auf dem Tastschirm (5) platziert und dort bedient wird, eine Drehung zumin- dest eines Teils des Eingabeobjekts (3) selbst erkennt und einen Drehwinkel für die Drehung ermittelt,
und der Mikroprozessor (6)
einen jeweiligen Parametervektor (PV) auf dem Tastschirm (5) so durch eine der Anzahl von Parametern (PI, P2) des jeweiligen Parametervektors (PV) entsprechende Anzahl von Ringelementen (Rl, R2) darstellt, dass sie das Ein¬ gabeobjekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ring¬ element (Rl, R2) einem Parameter (PI, P2) zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben wird,
die Werte des Parameters (PI, P2) aus dem Parameterwer¬ tebereich für ein jeweiliges Ringelement (Rl, R2) über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (Rl, R2) codiert, und
in Abhängigkeit von dem ermittelten Drehwinkel den Para¬ meter (PI, P2) auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (Bl, B2) einstellt .
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei mit dem Verfahren eine Benutzerschnittstelle nach einem der Ansprüche 2 bis 22 ange¬ steuert wird.
26. Computerlesbarer Datenträger,
auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das Verfahren nach Anspruch 24 oder 25 ausführt, wenn es in dem Mikroprozessor (6) abgearbeitet wird.
27. Computerprogramm,
welches in dem Mikroprozessor (6) abgearbeitet wird und dabei das Verfahren nach Anspruch 24 oder 25 ausführt
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