WO2013056914A1 - Benutzerschnittstelle und verfahren zur rechnergestützten ansteuerung einer benutzerschnittstelle - Google Patents

Benutzerschnittstelle und verfahren zur rechnergestützten ansteuerung einer benutzerschnittstelle Download PDF

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WO2013056914A1
WO2013056914A1 PCT/EP2012/068034 EP2012068034W WO2013056914A1 WO 2013056914 A1 WO2013056914 A1 WO 2013056914A1 EP 2012068034 W EP2012068034 W EP 2012068034W WO 2013056914 A1 WO2013056914 A1 WO 2013056914A1
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WO
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parameter
user interface
touch screen
parameters
user
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PCT/EP2012/068034
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Simon Butscher
Jens Müller
Tobias Schwarz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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 a tactile touch by a user-operable.
  • 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 the Ver ⁇ change of 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 variety of touch interactions of the user, which can easily lead to errors in the input.
  • User interfaces for the setting of reference variables can be found today in control rooms of the most diverse technical systems, such as in power plants or factories. They serve primarily the monitoring, the diagnosis and the intervention in the respective technical processes.
  • an essential task of the operators ie the operator of the user interface parts 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.
  • the operator adjusts associated command values, which are then transmitted from the user interface to the respective technical systems.
  • management variables will be hereinafter in the context of the control of both fixed setpoints and time-varying set points (ie Zielfunktio ⁇ NEN).
  • the term should also include other variables in the control loop, since it may be useful to manually set control variables or manipulated variables of individual control circuit elements, or even to directly visualize and control the controlled variable itself.
  • the operator is given the control variable via the user interface. He indicates by 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.
  • 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. Furthermore, 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.
  • Windows-based user interface of ⁇ len are common, which process variables or control elements in the form of icons on an investment plan or diagram in virtual windows.
  • 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. For example, an input field is selected with the mouse be ⁇ before there is a numerical value is entered with the keyboard.
  • 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.
  • the object of the invention is to provide a user interface and a method for the computer-aided activation of a user. to create cut-to-size parts with which reference values can be adjusted easily and intuitively.
  • 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 tactile screen for setting a number of parameter vectors (ie, groups of parameters) consisting of may be each operated one or more parameters in which to the touch screen, the values of the or the parameters from a, the respective parameter associated parameter value range can be visualized and adjustable by an operator of the user.
  • a number of parameter vectors ie, groups of parameters
  • the user interface is characterized in that it comprises an object which is on the touchscreen Placment ⁇ bar and there rotatable, wherein the user interface is configured to detect a rotation of the object on the touchscreen and stuffs a rotation angle for the rotation to ermit-.
  • a respective parameter vector on the touchscreen is represented by a number of ring elements corresponding to the number of parameters of the respective parameter vector so as to enclose the object, wherein a respective ring element is associated with a parameter and as at least a portion ei ⁇ nes ring is shown.
  • a ring element is shown as a whole ring with an angular extent of 360 °.
  • the values of the parameter from the parameter range for a per ⁇ dietarys ring element according to the invention are about positions coded along the circumference of the respective ring element.
  • causes rotation of the object on the touchscreen that the parameters ⁇ Pa is adjusted in response to a detected rotation angle of the rotation on the value of the corresponding position along the circumference of each ring member.
  • the latter comprises a tactile screen that can be operated by a user and a microprocessor.
  • the latter sets on the touch screen a number of parameter vectors consisting of one or more parameters in each case by visualizing on the touch screen the values of the parameter (s) from a parameter range assigned to the respective parameter and setting them in dependence on an operation of the user.
  • the method is characterized in that the micropro ⁇ cessor recognizes a rotation of a loose object, which is placed on the touchscreen and rotated there and determines a rotation angle of the rotation, a respective Para ⁇ meter vector on the touchscreen as by the number of represents parameters of the respective parameter vector corresponding to ⁇ number of ring members that they include the object by ⁇ , wherein a respective ring member is associated with a parameter, and as at least a part of a ring is given again ⁇ , the values of the parameter from the Parameterwer ⁇ ues calibrated for encodes a respective ring element over positions along the circumference of the respective ring element, and adjusts the parameter to the value of the corresponding position along the circumference of the respective ring element in dependence on a rotation angle determined for a rotation of the object on the touch screen.
  • the user interface according to the invention allows a simple and intuitive change of parameters via a corresponding rotation of the object. This is made ⁇ light that over the circumferential positions of the ring element which Values are coded from the parameter value range of the parameter.
  • the user interface and the method have the advantage that, in contrast to mouse and keyboard operation, a realistic manipulation of the reference variables becomes possible because the object on the touch screen interacts directly and context-related.
  • 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 an immediate physical experienceability the Computingsgrö ⁇ SEN in hiring and allows 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.
  • the 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 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.
  • Decisive here is the ability to enter both quickly and accurately using the Benut ⁇ cut spot and process control variables.
  • Previously known interaction concepts such as the aforementioned "picker" element of iPhone prove to be inadequate in this regard, since the gestures used set the values either too slow or too uncontrolled.
  • Para ⁇ meter range of values of the corresponding parameter is given by a predetermined sequence of values. Preferably, these values are mapped to the circumference of the ring element assigned to the parameter (ie clockwise or counterclockwise) according to this sequence.
  • the parameter value range can refer to any size.
  • the Parameterhongbe be Sonders is rich of one or more parameters, where at least one Parame ⁇ tervektors by a numerical value range.
  • a vector of parameters comprises at least one numerical value of the decimal un decimal, the decimal point and the decimal point ⁇ respective parameters of the parameter vector represent.
  • the entire parameter value range of the parameter belonging to the ring element is coded by the extent of a respective ring element in the circumferential direction. In this way the loading ⁇ user visually conveyed in a simple manner the parameter value range on the extension of the ring members. This provides, for example, compared to the "Picker" element is the iPhone ei ⁇ nen considerable advantage.
  • At least one parameter vector comprises a plurality of parameters, wherein the ring elements assigned to the parameters are arranged concentrically around the object. hereby a compact reproduction of the adjustable parameters ei ⁇ nes parameter vector on the touch screen is achieved.
  • 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 by touching a region on the touch screen.
  • 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 concentric arrangement of several rings around the object and thus sets different parameters with an object in place.
  • the segment of each ⁇ bib ring member between the initial value of the parameter value range and the adjusted 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 represented as the remaining portion of the Ringele ⁇ ments in a different color.
  • 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 installation, whereby the term of the technical installation is to be understood broadly and can comprise a branched network of different technical components, for example a power supply system, an energy distribution system, a telecommunication system, a traffic monitoring system, a Flugommesanla ⁇ ge, a path control system, a road traffic control system, a factory, a process plant, an automation system, a heating system, a home automation ⁇ plant, a synthesizer, a medical device or a plurality of these units or systems.
  • the touchscreen is designed as a tray, monitor, table, flat screen or projection screen.
  • the touch screen is configured as an LCD, LED or OLED touch screen, which is equipped with a number of optical sensors, in particular one infrared sensor per pixel, for touch detection and / or recognition of the position and orientation of the object.
  • a projection display, area or screen which is irradiated by a projector and scanned by at least one optical sensor, in particular a plurality of infrared cameras, for detecting the touch and / or for detecting the position and orientation of the object.
  • 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 illustrate 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 detecting objects and touches of a user
  • FIG. 9 shows labels for supporting 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.
  • it may be the representation of a power generation ⁇ and Energyverteilstrom to a telecommunications system for a power plant to act a process plant to ei ⁇ ne traffic monitoring system and the like.
  • the tactile screen 5 is an operating table which is placed in a control room for monitoring the appropriate system or corresponding system.
  • the individual elements E are components of the corresponding network or the corresponding system.
  • a human operator monitors the operation of the system and change appropriately entspre ⁇ sponding parameters of the individual elements shown E comparable.
  • 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, an area is provided for the placement of a physical, loose object, which will also be described in more detail with reference to the further figures. On the respective placeholder C, a reference variable or any other value or parameter can be changed simply and intuitively using the object.
  • FIG. 1 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.
  • Figure 2 shows an embodiment of a user interface ⁇ point for setting at least one control variable of a technical system 7.
  • the technical system 7 of play includes at ⁇ a power supply system, a Energyver ⁇ partial system, a telecommunication system, a Victoriaschreib- and monitoring system, an air traffic control system, a Bahnleitsys ⁇ tem , a road traffic control system, a factory, a process plant, an automation system, a Hei ⁇ desalination plant, a home automation system, a Synthesi ⁇ zer, a medical device or a plurality of these units 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 comprises an interface 8, which is initially as defi ned ⁇ established at the technical system 7 to an output of at least a reference variable.
  • a computer 9 which also comprises an interface 8, which is initially as defi ned ⁇ established at the technical system 7 to an output of at least a reference variable.
  • the computational ⁇ ner 9 includes a microprocessor 6, which visualized least values of the min- a command on a virtual user interface 1 on the touchscreen. 5 Furthermore, the microprocessor 6 is programmed to process a user interaction which an object 3, which is located on a placeholder C, about its own (vertical) axis rotates, the value of the at least one guide is resized entspre ⁇ accordingly. As shown in Figure 2 are for the user interaction different loose physical objects 3 on the Tast ⁇ screen 5 ready. The left placeholder C is occupied with no object 3 and thus currently not operable.
  • the right placeholder C is, however, staffed by an object 3, wel ⁇ ches allows the use of this placeholder C as described below.
  • the placeholder C can be displayed in a fixed position on the virtual user interface 1, even if there is no object 3 on it.
  • the placeholder C can be displayed dynamically on the virtual user interface 1 around the object 3 as soon as it is placed on the touch screen 5 at an arbitrary position.
  • the objects 3 may, for example, as a palm-sized zy ⁇ relieving shaped body, for example made of wood or acrylic, to be carried out. In this interaction concept, they resemble a movable control element.
  • they are pasted on their underside with a label as shown in Figure 9, whereby their position and orientation on the touch screen 5 can be detected using the technology shown in Figure 8 ⁇ who can.
  • An imprint of the label or an additional RFID tag on the object 3 can be further identification and authenti- fication of its owner in relation to the user interface ⁇ put to use.
  • 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 fraction before and after the decimal point of a numerical value. It could also be in three parts and contain eg red, green and blue values for a color mixture.
  • the invention is not limited to numerical values and it is also possible to set any other parameters and values via the placeholder C. For example, around the placeholder C clockwise letters of an alphabet or operating modes could be applied and selectable.
  • 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 virtual image content that is dynamically as part ei ⁇ ner virtual user 1 on the tactile screen Darge ⁇ provides.
  • 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 a Whether ⁇ ject 3, and by the total circumference of the rings, the corresponding range of values of the decimal point or after ⁇ decimal place of the parameter vector PV is encoded. 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 rings are drawn concentrically around the object 3 in the figures. However, if the object 3 transparent, and play produced as a cylinder or sheet of acrylic with ⁇ , the rings may be mapped under the object 3 within the dimensions, as they are visible through the transparent object. 3 Furthermore, instead of the inner ring R2, a circle or circular sector can also be represented.
  • 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 is also shown in Fig. 1 as a second ring segment RS2 for the decimal place.
  • 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.
  • Parameter vector PV takes place by rotating the object 3.
  • a user wants to change the digit before the decimal point PI.
  • the value of the digit before the decimal point is increased or decreased.
  • 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.
  • This color highlighting of and a bold or colored marking of the decimal point PI of the textual or numeric displayed on the virtual réelleoberflä ⁇ che 1 parameter vector PV inform the user that currently the decimal point PI (and not the decimal P2) by rotating the Object 3 can be adjusted.
  • the second ring segment ⁇ RS2 (as well as the first ring segment RS1) operates as a level indicator and, like the value of ⁇ After decimal point P2 upon rotation of the object 3 continuously aktuali ⁇ Siert.
  • the embodiment of the invention described above has a number of advantages. By encoding appropriate values from a range of values to the Circumferential position of the rings and the change of these positions via rotation of the object can be easily and intuitively changed the corresponding parameter value. A visual feedback on the value just set serves to highlight the ring segment corresponding to the set value.
  • the user interface allows a hybrid ⁇ In tertress because it combines an indirect interaction by rotation of the token with a direct touch of the touchscreen for selecting the parameter to be adjusted.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a touch screen 5.
  • the touch screen 5 in a housing 12 include 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.
  • Via a high-resolution camera 10 with an infrared filter 11, touches are tracked by an object 3 or a hand 2 on its upper side based on the change in the reflection behavior .
  • the object is glued or printed, for example, with one of the labels or barcodes from FIG. 9 with the corresponding patterns on its underside.
  • a microprocessor from the image of the camera 10 in Figure 8 can calculate a position and orientation of the object 3 on the touch screen 5.
  • a rotation angle by which the object 3 is rotated about its perpendicular can also be calculated very simply. If the object 3 moves slightly to one side during rotation (which the user may not intend), this shift can also be detected by the microprocessor in real time.
  • the associated placeholder C and the rings etc. are then also moved on the virtual user interface 1, so that they continue to surround the object 3 concentrically.
  • the object 3 may be held in place by a built-in magnet and a corresponding magnet in or under the tactile screen 5.
  • the particular pattern also allows identification of the Ob ⁇ jekts 3 or its owner, which protected func ⁇ nen the user interface for an authorized owner of the object 3 can be unlocked.
  • the user recognition also makes it possible for the respective user to present an individual view, for example on a technical system and depending on his authorizations, on the virtual user interface 1.
  • the object 3 is a spatial reference between the real and the digital 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. In the ⁇ sem case, the orientation of the object 3 by additional technical means must be measured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle mit einem berührungsempfindlichen Tastschirm, auf dem geeignete Token mit Barcodes an der Unterseite abgelegt werden. 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. Vorzugsweise dient die erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle zur Visualisierung der Struktur einer Energieversorgungs- und/oder Energieverteilanlage, einer Telekommunikationsanlage, einer Verkehrsüberwachungsanlage, eines Kraftwerks, einer Automatisierungsanlage und/oder eines medizinischen Geräts. Mindestens eine Führungsgröße (Sollwert, Stellgröße, Regelgröße...) wird dann über eine Schnittstelle kontinuierlich an die technische Anlage ausgegeben. Die Benutzerschnittstelle zeichnet sich gerade in sicherheitskritischen Anwendungen durch unmittelbare körperliche Erfahrbarkeit, Erwartungs-konforme Interaktion, kollaboratives Arbeiten sowie synchrone Mehrbenutzereingabe aus. Gerade bei abnormalen Betriebszuständen entfaltet sie an Planungstischen ihr volles Potential. Sie erfüllt die hohen Anforderungen in Bezug auf Sicherheit und Arbeitseffizienz, welche der Einsatz in Kontrollräumen oder Leitwarten mit sich bringt.

Description

Beschreibung
Benutzerschnittstelle und Verfahren zur rechnergestützten An- steuerung einer Benutzerschnittstelle
Die Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle mit einem mittels Berührung durch einen Benutzer-bedienbaren Tastschirm. 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 Berührungs-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 technischer 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 Be- nutzerschnittsteilen 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- großen 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 einge- stellt 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 Bedienschritt 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. Beispielsweise 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.
Es stellt sich die Aufgabe, eine Benutzerschnittstelle und ein Verfahren zur Einstellung mindestens einer Führungsgröße einer technischen Anlage anzugeben, welches eine effizientere Einstellung der Führungsgrößen ermöglicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Benutzerschnittstelle und ein Verfahren zur rechnergestützten Ansteuerung einer Benut- zerschnittsteile zu schaffen, mit denen Führungsgrößen einfach und intuitiv eingestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Benutzerschnittstelle gemäß Pa- tentanspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Ansteuern einer Benutzerschnittstelle gemäß Patentanspruch 15 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 der Tastschirm zur Einstellung einer Anzahl von Parametervektoren (d.h. Gruppen von Parametern) bestehend aus jeweils einem oder mehreren Pa- rametern 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 Objekt umfasst, welches auf dem Tastschirm platzier¬ bar und dort drehbar ist, wobei die Benutzerschnittstelle eingerichtet ist, eine Drehung des Objekts auf dem Tastschirm zu erkennen und einen Drehwinkel für die Drehung zu ermit- teln.
Weiterhin ist der Mikroprozessor so programmiert, dass ein jeweiliger Parametervektor auf dem Tastschirm durch eine der Anzahl von Parametern des jeweiligen Parametervektors ent- sprechende Anzahl von Ringelementen so dargestellt wird, dass sie das Objekt umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement einem Parameter zugeordnet ist und als zumindest ein Teil ei¬ nes Rings wiedergegeben ist. In einer bevorzugten Variante ist dabei ein Ringelement als ein ganzer Ring mit einer Win- kelerstreckung 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. Eine Drehung des Objekts auf dem Tastschirm bewirkt, dass der Pa¬ rameter in Abhängigkeit von einem für die Drehung ermittelten Drehwinkel auf den Wert der entsprechenden 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 Mikro- prozessor. 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 zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert und in Abhängig- keit von einer Bedienung des Benutzers einstellt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mikropro¬ zessor eine Drehung eines losen Objekts, welches auf dem Tastschirm platziert und dort gedreht wird, erkennt und einen Drehwinkel für die Drehung ermittelt, einen jeweiligen Para¬ metervektor auf dem Tastschirm so durch eine der Anzahl von Parametern des jeweiligen Parametervektors entsprechende An¬ zahl von Ringelementen darstellt, dass sie das Objekt um¬ schließen, wobei ein jeweiliges Ringelement einem Parameter zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wieder¬ gegeben wird, die Werte des Parameters aus dem Parameterwer¬ tebereich für ein jeweiliges Ringelement über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements codiert, und in Abhängigkeit von einem für eine Drehung des Objekts auf dem Tastschirm ermittelten Drehwinkel den Parameter auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements einstellt.
Die erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle ermöglicht eine einfache und intuitive Veränderung von Parametern über eine entsprechende Drehung des Objekts. Dies wird dadurch ermög¬ licht, dass über die Umfangspositionen des Ringelements die Werte aus dem Parameterwertebereich des Parameters codiert sind .
Die Benutzerschnittstelle und das Verfahren haben den Vor- teil, dass im Gegensatz zu einer Bedienung per Maus und Tastatur eine realitätsbezogene Manipulation der Führungsgrößen möglich wird, da mit dem Objekt 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 Erfahrbarkeit der Führungsgrö¬ ßen 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 Potential .
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 Parameterwerte bereich kann sich auf beliebige Größen beziehen. In einer be sonders bevorzugten Ausführungsform ist der Parameterwertebe reich 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 un Nachkommastelle, wobei die Vorkommastelle und die Nachkomma¬ stelle jeweilige Parameter des Parametervektors darstellen. Diese können somit erfindungsgemäß über separate Ringelement in geeigneter Weise eingestellt werden, so dass eine feine Justierung des entsprechenden numerischen Werts erreicht wird .
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wir 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 Ringelemente konzentrisch um das Objekt angeordnet sind. Hierdurch wird eine kompakte Wiedergabe der einstellbaren Parameter ei¬ nes 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 ausgewählbar. 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 Objekt anzuordnen und so mit einem Objekt an Ort und Stelle unterschiedliche Parameter einzustellen. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle wird das Segment des je¬ weiligen Ringelements zwischen Anfangswert des Parameterwertebereichs 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 Komponen- ten 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 ist der Tastschirm ausgeführt als LCD-, LED- oder OLED-Berührungsbildschirm, welcher mit einer Anzahl optischer Sensoren, insbesondere jeweils einem Infrarotsensor pro Bildpunkt, zur Berührungserkennung und/oder zur Erkennung der Position und Ausrichtung des Objekts ausgerüstet ist. Alternativ ist eine Projektionsanzeige, -fläche oder -Scheibe, welche durch einen Projektor bestrahlt und durch mindestens einen optischen Sensor, insbesondere eine Mehrzahl von Infrarotkameras, zur Berührungserkennung und/oder zur Erkennung der Position und Ausrichtung des Objekts abgetastet wird .
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 Erfindung, Figur 8 eine Hardwarelösung zur Erkennung von Objekten und Berührungen eines Benutzers, und Figur 9 Etiketten zur Unterstützung der Objekterkennung.
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. Insbesondere 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 ver- ändern. Dies wird in der Ausführungsform der Fig. 1 dadurch erreicht, dass der Operator mit seinem Finger ein entsprechendes 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 Objekts 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 Objekts 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 verfahrenstechnische 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 min- destens einen Führungsgröße auf einer virtuellen Benutzeroberfläche 1 auf dem Tastschirm 5 visualisiert . Weiterhin ist der Mikroprozessor 6 zur Verarbeitung einer Benutzerinteraktion programmiert, welche ein Objekt 3, welches auf einem Platzhalter C liegt, um seine eigene (lotrechte) Achse dreht, wobei der Wert der mindestens einen Führungsgröße entspre¬ chend angepasst wird. Wie in Figur 2 gezeigt stehen für die Benutzerinteraktion unterschiedliche lose physikalische Objekte 3 auf dem Tast¬ schirm 5 bereit. Der linke Platzhalter C ist mit keinem Objekt 3 besetzt und somit aktuell nicht bedienbar. Der rechte Platzhalter C ist hingegen mit einem Objekt 3 besetzt, wel¬ ches die Nutzung dieses Platzhalters C wie unten beschrieben erlaubt. Der Platzhalter C kann einer festen Position auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 dargestellt werden, auch wenn sich auf ihm kein Objekt 3 befindet. Alternativ kann der Platzhalter C dynamisch auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 um das Objekt 3 herum eingeblendet werden, sobald dieses auf dem Tastschirm 5 an einer beliebigen Position abgelegt wird . Die Objekte 3 können beispielsweise als handtellergroße zy¬ linderförmige Körper, beispielsweise aus Holz oder Acryl, ausgeführt sein. Sie gleichen in diesem Interaktionskonzept einem beweglichen Stellteil. Vorzugsweise sind sie an ihrer Unterseite mit einem Etikett wie in Figur 9 gezeigt beklebt, wodurch ihre Position und Ausrichtung auf dem Tastschirm 5 mithilfe der in Figur 8 gezeigten Technologie detektiert wer¬ den kann.
Ein Aufdruck des Etiketts oder ein zusätzliches RFID-Etikett am Objekt 3 lässt sich ferner zur Identifikation und Authen- tifikation seines Eigentümers gegenüber der Benutzerschnitt¬ stelle nutzen.
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 Parametervektor 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. 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 ei- nes 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 Ob¬ jekt 3 angeordnet, und durch den Gesamtumfang der Ringe wird der entsprechende Wertebereich der Vorkommastelle bzw. Nach¬ kommastelle 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.
Die Ringe sind in den Figuren konzentrisch um das Objekt 3 herum eingezeichnet. Ist das Objekt 3 durchsichtig und bei¬ spielsweise als Zylinder oder Scheibe aus Acryl gefertigt, so können die Ringe jedoch auch unter dem Objekt 3 innerhalb dessen Abmessungen abgebildet sein, da sie durch das transparente Objekt 3 sichtbar sind. Ferner kann dann anstelle des inneren Rings R2 auch ein Kreis bzw. Kreissektor dargestellt werden .
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 des Objekts 3. Gemäß Figur 3 möchte ein Benutzer die Vorkommastelle PI verändern. Durch die Drehung des Objekts 3 im Uhrzeigersinn bzw. entgegen 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 Vorkommastelle PI (und nicht die Nachkommastelle P2) durch Drehen des Objekts 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 Objekt 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 des Objekts 3. Hierbei wird der gängige Richtungsco¬ de (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 Objekt 3 in seiner Zylinderform erkenn- bar wird. Hier hat der Benutzer den Parametervektor auf 57,19 eingestellt. Aktuell ist die Vorkommastelle PI durch Drehen des Objekts 3 einstellbar, da sie gemeinsam mit dem ersten Ringsegment RS1 farblich hervorgehoben ist. Figur 6 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen 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 Objekts 3 fortlaufend aktuali¬ siert .
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 des Objekts 3 auf den Wert 64 ein.
Das im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Codierung entsprechender Werte aus einem Wertebereich auf die Umfangsposition der Ringe und die Veränderung dieser Positionen über Drehung des Objekts kann einfach und intuitiv der entsprechende Parameterwert verändert werden. Als visuelle Rückmeldung zu dem gerade eingestellten Wert dient die Her- vorhebung des dem eingestellten Wert entsprechenden Ringsegments. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht eine hybride In¬ teraktion, da sie eine mittelbare Interaktion durch Drehung des Tokens 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 Objekt 3 oder eine Hand 2 auf dessen Oberseite basierend auf der Veränderung des Reflexionsverhal¬ tens mitverfolgt. Hierbei ist das Objekt beispielsweise 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 Ausrichtung des Objekts 3 auf dem Tastschirm 5 berechnen. Dabei lässt sich auch ein Drehwinkel, um den das Objekt 3 um sein Lot ge¬ dreht wird, sehr einfach berechnen. Wenn sich das Objekt 3 bei der Drehung etwas zur Seite versetzt (was der Benutzer ggf- nicht beabsichtigt) kann auch diese Verschiebung durch den Mikroprozessor in Echtzeit erkannt werden. Vorteilhafterweise werden daraufhin der zugehörige Platzhalter C sowie die Ringe etc. ebenfalls auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 verschoben, so dass sie das Objekt 3 weiterhin konzentrisch umschließen. Alternativ kann das Objekt 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 Ob¬ jekts 3 bzw. seines Eigentümers, wodurch geschützte Funktio¬ nen der Benutzerschnittstelle für einen autorisierten Eigentümer des Objekts 3 freigeschaltet werden können. Die Benut- zererkennung ermöglicht es auch, dem jeweiligen Benutzer eine individuelle Sicht, beispielsweise auf eine technische Anlage und in Abhängigkeit von seinen Berechtigungen, auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 darzustellen. Indem der Benutzer sein Objekt 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 Objekt 3 einen räumlichen Bezug zwischen der realen und der digitalen Welt der virtuel- len 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. In die¬ sem Fall muss die Orientierung des Objekts 3 durch zusätzliche technische Einrichtungen gemessen werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Weiterbildungen und Ausführungsformen können frei miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Benutzerschnittstelle,
mit einem mittels Berührung durch einen Benutzer bedien- baren Tastschirm (5) , und
mit einem Mikroprozessor (6), über welchen der Tastschirm (5) zur Einstellung einer Anzahl von Parametervektoren (PV) bestehend aus jeweils einem oder mehreren 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 Objekt (3) umfasst, welches auf dem Tastschirm (5) platzierbar und dort drehbar ist, wobei die Benutzerschnittstelle eingerich¬ tet ist, eine Drehung des Objekts (3) auf dem Tastschirm (5) 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 Objekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ring¬ element (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,
eine Drehung des Objekts (3) auf dem Tastschirm (5) be- wirkt, dass der Parameter (PI, P2) in Abhängigkeit von einem für die Drehung ermittelten 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 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 ausgewählbar ist .
9. Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 An- sprüche, 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) wiedergegeben 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 An- sprüche, 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 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- anläge, 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 der Tastschirm (5) ausgeführt ist als LCD-, LED- oder OLED-Berührungsbildschirm, welcher mit einer Anzahl optischer Sensoren, insbesondere jeweils einem Infrarotsensor pro Bildpunkt, zur Berührungserkennung und/oder zur Erkennung der Position und Ausrichtung des Objekts (3) ausgerüstet ist, oder
Projektionsanzeige, -fläche oder -scheibe, welche durch einen Projektor bestrahlt und durch mindestens einen op¬ tischen Sensor, insbesondere eine Mehrzahl von Infrarot¬ kameras, zur Berührungserkennung und/oder zur Erkennung der Position und Ausrichtung des Objekts (3) abgetastet wird .
15. 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 der Mikroprozessor (6)
eine Drehung eines losen Objekts (3), welches auf dem Tastschirm (5) platziert und dort gedreht wird, erkennt und einen Drehwinkel für die Drehung ermittelt, 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 Ob¬ jekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement (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 einem für eine Drehung des Objekts (3) auf dem Tastschirm (5) ermittelten Drehwinkel den Parameter (PI, P2) auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (Bl, B2) einstellt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei mit dem Verfahren eine Benutzerschnittstelle nach einem der Ansprüche 2 bis 14 ange¬ steuert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,
bei der durch Berührung eines Bereichs auf dem Tastschirm (5) einer der Parameter (PI, P2) zur Einstellung ausgewählt wird.
18. Computerlesbarer Datenträger,
auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 ausführt, wenn es in dem Mikroprozessor (6) abgearbeitet wird.
19. Computerprogramm,
welches in dem Mikroprozessor (6) abgearbeitet wird und dabei das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 ausführt.
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