DE102011084812A1

DE102011084812A1 - Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt und Verfahren zur rechnergestützten Ansteuerung einer Benutzerschnittstelle

Info

Publication number: DE102011084812A1
Application number: DE102011084812A
Authority: DE
Inventors: Simon Butscher; Jens Müller; Tobias Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-25
Also published as: CN103858088A; EP2742406A1; WO2013056913A1

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. Somit erreicht das Eingabeobjekt mit dieser Ausführungsform die hohe haptische Qualität traditioneller Stellteile. 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. 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

Die Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt.
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 Veränderung 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 variiert 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 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. Zielfunktionen) verstanden. Der Begriff soll ferner auch andere Größen im Regelkreis umfassen, da es ggf. nutzbringend ist, Steuergrößen oder Stellgrößen einzelner Regelkreisglieder von Hand einzustellen, oder sogar die Regelgröße selbst direkt zu visualisieren und zu steuern.
In letzterem Fall wird dem Operator die Regelgröße über die Benutzerschnittstelle ausgegeben. Er zeigt durch eine Interaktion 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 Saugspülvorrichtung zur Phakoemulsifikation bei Augenoperationen genügen. Dies wird beispielsweise durch einen Drehregler realisiert.
In Kontrollräumen sind Windows-basierte Benutzerschnittstellen 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 Piktogramms als Eingabegerät eine Maus, über welche er einen Mauszeiger 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 Windows-basierten Benutzerschnittstellen Tastatur und Maus. Beispielsweise wird ein Eingabefeld mit der Maus angewählt, bevor dort ein numerischer Wert mit der Tastatur eingegeben wird. Unterschiedliche Widgets bzw. Komponenten der Windowsbasierten Benutzerschnittstelle kommen hierbei zum Einsatz, welche beispielsweise eine Zifferneingabe bzw. eine Inkrementierung 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 Kalenderdatum, 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 http://www.orbitamouse.com/product_tour.php, eine drahtlose Maus bekannt, welche aus zwei um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbaren Elementen besteht, welche über ein Kugellager miteinander verbunden sind. Für die Erfassung einer Rotation des oberen Elements verwendet die Maus einen Kompass. 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 Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Ansteuern einer Benutzerschnittstelle gemäß Patentanspruch 24 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle umfasst einen mittels 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 Tastschirm platzierbar und dort bedienbar ist, wobei das Eingabeobjekt 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 Ringelement 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 einer Winkelerstreckung von 360º dargestellt.
Die Werte des Parameters aus dem Parameterbereich für ein jeweiliges 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 bewirkt somit, dass der Parameter 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 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 zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert und in Abhängigkeit von einer Bedienung des Benutzers einstellt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein loses Eingabeobjekt, welches auf dem Tastschirm platziert und dort bedient wird, eine Drehung zumindest eines Teils des Eingabeobjekts selbst erkennt und einen Drehwinkel für die Drehung ermittelt. 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 umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement einem Parameter zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben 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 Eingabeobjekts. Dies wird dadurch ermöglicht, dass über die Umfangspositionen des Ringelements die Werte aus dem Parameterwertebereich des Parameters codiert sind.
Die Benutzerschnittstelle und das Verfahren haben den Vorteil, 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 Erfahrbarkeit 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 sicherheitskritischen Anwendungen erforderlichen schnellen Zugriffe besonders gut unterstützt. Gerade bei abnormalen Betriebszuständen 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 Verfahren und die Benutzerschnittstelle erfüllen die hohen Anforderungen in Bezug auf Sicherheit und Arbeitseffizienz, welche der Einsatz in Kontrollräumen oder Leitwarten mit sich bringt.
Entscheidend ist hierbei die Möglichkeit, mithilfe der Benutzerschnittstelle 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 Parameterwertebereich des entsprechenden Parameters durch eine vorgegebene Reihenfolge von Werten gegeben. Vorzugsweise werden diese Werte entsprechend dieser Reihenfolge auf den Umfang 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 Parametervektors 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 Nachkommastelle 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 Umfangsrichtung der gesamte Parameterwertebereich des zum Ringelement gehörigen Parameters codiert. Hierdurch wird dem Benutzer auf einfache Weise visuell der Parameterwertebereich über die Ausdehnung der Ringelemente vermittelt. Dies stellt beispielsweise gegenüber dem "Picker"-Element des iPhone einen erheblichen Vorteil dar.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle umfasst zumindest ein Parametervektor mehrere Parameter, wobei die den Parametern zugeordneten Ringelemente konzentrisch um das Eingabeobjekt angeordnet sind. Hierdurch wird eine kompakte Wiedergabe der einstellbaren Parameter 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 Parameters in textueller Form (d.h. basierend auf Schriftzeichen 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 Rückmeldung über den gerade eingestellten Wert bekommt.
Gemäß einer Ausführungsform ist durch Berührung eines Bereichs 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 anzuordnen und so mit einem Eingabeobjekt an Ort und Stelle unterschiedliche Parameter einzustellen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle wird das Segment des jeweiligen Ringelements zwischen Anfangswert des Parameterwertebereichs und der dem eingestellten Wert des Parameters entsprechenden 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 Ringelements dargestellt. Hierdurch kann nach Art eines Füllzustands der aktuelle Wert des Parameters für das entsprechende Ringelement 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 Vielzahl 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 wiedergegeben 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 Telekommunikationsanlage, eine Verkehrsüberwachungsanlage, eine Flugsicherungsanlage, ein Bahnleitsystem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfahrenstechnische Anlage, eine Automatisierungsanlage, eine Heizungsanlage, eine Hausautomatisierungsanlage, 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 mindestens einen Schalter auf. Durch Betätigen des Schalters ist mindestens einer der Parameter zur Einstellung auswählbar. So kann beispielsweise eine Vorkommastelle oder eine Nachkommastelle zugehöriger Zahlenwerte durch Betätigen eines Druckschalters auf dem Eingabeobjekt zur anschließenden Einstellung 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 notwendigen 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 bekommt 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 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 Kugellager bzw. das Eingabeobjekt eine schrittweise Änderung bzw. Rasterung der Drehung bereitstellt, so dass der Benutzer für jede geänderte Einheit einen dezenten haptischen Widerstand über seine Fingerspitze wahrnimmt. Somit erreicht das Eingabeobjekt mit dieser Ausführungsform die hohe haptische Qualität traditioneller Stellteile. 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 Eingabeobjekts ein Interaktionselement, insbesondere ein drehbar gelagertes 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 eingezeichnet 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 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 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 beispielsweise durch einen Barcode auf der Unterseite des Eingabeobjekts und Kamera-Tracking entfallen kann.
In einer Weiterbildung ist das Eingabeobjekt mit einer Lichtquelle, einem Display, einem Lautsprecher und/oder einem Vibrationselement ausgerüstet. Auf diese Weise kann das Eingabeobjekt 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 authentifiziert werden. Das Ergebnis wird über die drahtlose Schnittstelle an den Mikroprozessor der Benutzerschnittstelle kommuniziert, woraufhin personalisierte Funktionen bzw. Berechtigungen 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:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Benutzerschnittstelle,
2 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Benutzerschnittstelle in der Form eines Planungstisches,
3–7 Darstellungen der Funktionsweise der Benutzerschnittstelle aus 1 oder 2 beim Einstellen von Parametern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
8 eine Hardwarelösung zur Erkennung von Eingabeobjekten und Berührungen eines Benutzers, und
9 Etiketten zur Unterstützung der Eingabeobjekterkennung.
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 eine Verkehrsüberwachungsanlage und dergleichen handeln. Vorzugsweise ist der Tastschirm 5 ein Bedientisch, der in einem Kontrollraum zur Überwachung des entsprechenden Systems bzw. der entsprechenden Anlage aufgestellt ist. Die einzelnen Elemente 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 entsprechende Parameter der einzelnen dargestellten Elemente E verändern. Dies wird in der Ausführungsform der 1 dadurch erreicht, dass der Operator mit seinem Finger ein entsprechendes Element E, dessen Parameter er verändern will, antippt, woraufhin ihm die in 1 schematisch dargestellten Platzhalter C angezeigt werden. Jeder einzelne Platzhalter C setzt sich aus ringförmigen Elementen zusammen, welche näher anhand von 3 bis 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 Eingabeobjekts einfach und intuitiv verändert werden.
Einer der in 1 dargestellten Platzhalter C des entsprechend selektierten Elements ist in den 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 neues Bild auf dem Tastschirm 5 mit einer vergrößerten Darstellung des Platzhalters C aufgebaut werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Benutzerschnittstelle zur Einstellung mindestens einer Führungsgröße einer technischen Anlage 7. Die technische Anlage 7 umfasst beispielsweise eine Energieversorgungsanlage, eine Energieverteilanlage, eine Telekommunikationsanlage, eine Verkehrsüberwachungsanlage, eine Flugsicherungsanlage, ein Bahnleitsystem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfahrenstechnische Anlage, eine Automatisierungsanlage, eine Heizungsanlage, eine Hausautomatisierungsanlage, einen Synthesizer, ein medizinisches Gerät oder mehrere dieser Anlagen oder Systeme.
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 einer Ausgabe mindestens einer Führungsgröße wie eingangs definiert 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 Rechner 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 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 unten 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 virtuellen Benutzeroberfläche 1 um das Eingabeobjekt 3 herum eingeblendet werden, sobald dieses auf dem Tastschirm 5 an einer beliebigen Position abgelegt wird.
Die Eingabeobjekte 3 können beispielsweise als handtellergroße zylinderförmige Körper ausgeführt sein. Sie gleichen in diesem Interaktionskonzept einem beweglichen Stellteil. Gegebenenfalls sind sie an ihrer Unterseite mit einem Etikett wie in 9 gezeigt beklebt, wodurch sie identifiziert werden können und ihre Position (und Ausrichtung) auf dem Tastschirm 5 mithilfe der in 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 3 bis 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 hierbei 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 Blauwerte für eine Farbmischung enthalten.
Das in 3, 4 und 5 gezeigte Interaktionselement 13 wird bei 5 stellvertretend für 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 3 umfasst ein Platzhalter C einen äußeren Ring R1 sowie einen inneren Ring R2, wobei der äußere Ring R1 die Vorkommastelle P1 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 einer virtuellen Benutzeroberfläche 1 auf dem Tastschirm dargestellt werden. Der Wert des Parametervektors PV ist rechts oben neben dem Platzhalter C in textueller bzw. numerischer Form wiedergegeben. In dem Szenario der 3 ist die Vorkommastelle P1 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., 360º des äußeren Rings R1 entsprechen dem Wertebereich der Vorkommastelle zwischen 0 und 99, wohingegen 360º 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 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 R1 ferner vier, 90º zueinander versetzte Textfelder wiedergegeben, die mit Bezugszeichen T bezeichnet sind. Man erkennt, dass eine Winkelposition von 0º dem numerischen Wert 0, eine Winkelposition von 90º dem numerischen Wert 25, eine Winkelposition von 180º dem numerischen Wert 50 und eine Winkelposition von 270º dem numerischen Wert 75 entspricht.
Die Veränderung der Vorkommastelle bzw. Nachkommastelle des Parametervektors PV erfolgt durch Drehen zumindest eines Teils des Eingabeobjekts 3. Gemäß 3 möchte ein Benutzer die Vorkommastelle P1 verändern. Durch die Drehung einer oberen Hälfte des Eingabeobjekts 3 im Uhrzeigersinn bzw. entgegen des Uhrzeigersinns wird der Wert der Vorkommastelle erhöht bzw. erniedrigt. Der aktuelle Wert der Vorkommastelle wird dabei durch die Größe des ersten Ringsegments RS1 visualisiert. Dieses ist farblich gegenüber dem zweiten Ringsegment RS2 besonders hervorgehoben, wie in 3 durch die gekreuzte Schraffur angedeutet wird. Diese farbliche Hervorhebung sowie ein Fettdruck oder eine farbliche Kennzeichnung der Vorkommastelle P1 des auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 textuell bzw. numerisch dargestellten Parametervektors PV informieren den Benutzer darüber, dass aktuell die Vorkommastelle P1 (und nicht die Nachkommastelle P2) durch Drehen z.B. einer Oberschale des Eingabeobjekts 3 eingestellt werden kann.
In dem Szenario der 4 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in 3) hat der Benutzer das Eingabeobjekt 3 um einen Winkel gedreht, wodurch sich die Vorkommastelle P1 des Parametervektors PV von dem Wert 11 auf den Wert 19 verändert hat.
Die Manipulation der Vorkommastelle P1 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 5 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in 3 und 4) ist die Benutzeroberfläche 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 P1 durch Drehen des Eingabeobjekts 3 einstellbar, da sie gemeinsam mit dem ersten Ringsegment RS1 farblich hervorgehoben ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Eingabeobjekt 3 mindestens 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 Interaktionen bereit. Interaktionen durch Berühren des Tastschirms 5 (vgl. 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 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 Eingabeobjekts 3 ein Interaktionselement 13, insbesondere ein drehbar gelagertes Element (beispielsweise ein kleines drehbares Rad), angeordnet, über welches eine Verdrehung der gegeneinander 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 eingezeichnet 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 beispielsweise durch einen Barcode auf der Unterseite des Eingabeobjekts und Kamera-Tracking entfallen kann. Das Eingabeobjekt 3 weist einen eigenen Mikroprozessor auf, über den der Drehwinkel ermittelt und an den Mikroprozessor 6 der Benutzerschnittstelle unter Verwendung der drahtlosen Schnittstelle 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 Eingabeobjekt 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 authentifiziert werden. Das Ergebnis wird über die drahtlose Schnittstelle des Eingabeobjekts 3 an den Mikroprozessor 6 der Benutzerschnittstelle kommuniziert, woraufhin personalisierte Funktionen bzw. Berechtigungen der Benutzerschnittstelle freigeschaltet werden. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Benutzer-spezifisches Protokoll seiner Bedienhandlungen gespeichert werden.
6 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in 3 bis 5) zeigt ein Variante, wie ein Benutzer mit seiner Hand 2 von einer Einstellung der Vorkommastelle P1 zur Einstellung der Nachkommastelle P2 wechseln 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 Ringsegment RS2 farblich besonders hervorgehoben, um den Benutzer darüber zu informieren, dass er nun die Nachkommastelle P2 einstellt (und nicht die Vorkommastelle P1). Das zweite Ringsegment RS2 (wie auch das erste Ringsegment RS1) arbeitet wie eine Füllstandsanzeige und wird ebenso wie der Wert der Nachkommastelle P2 bei Drehung des Eingabeobjekts 3 fortlaufend aktualisiert.
Anschließend stellt der Benutzer wie in 7 (gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei die gleichen Elemente wie in 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 Positionen über Drehung zumindest eines Teils des Eingabeobjekts kann einfach und intuitiv der entsprechende Parameterwert verändert werden. Als visuelle Rückmeldung zu dem gerade eingestellten 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.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Tastschirm 5. Zur Realisierung des Tastschirms 5 können an sich bekannte Technologien verwendet werden. Beispielsweise kann der Tastschirm 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 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 Reflexionsverhaltens mitverfolgt. Hierbei ist das Eingabeobjekt beispielsweise mit einem der Etiketten bzw. Barcodes aus 9 mit den entsprechenden Mustern an seiner Unterseite beklebt oder bedruckt. Anhand dieser Muster kann ein Mikroprozessor aus dem Bild der Kamera 10 in 8 eine Position und Ausrichtung des Eingabeobjekts 3 auf dem Tastschirm 5 berechnen. Dabei ließe sich auch ein Drehwinkel, um den das Eingabeobjekt 3 um sein Lot gedreht wird, sehr einfach berechnen, was aber gemäß der anderen Ausführungsbeispiele durch das Eingabeobjekt 3 selbst bewerkstelligt wird. Wenn sich das Eingabeobjekt 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 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 technische Anlage und in Abhängigkeit von seinen Berechtigungen, auf der virtuellen Benutzeroberfläche 1 darzustellen. Die Benutzererkennung 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. 1 bis 7) ablegt, woraufhin es entsprechend 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 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.orbitamouse.com/product_tour.php [0012]

Claims

Benutzerschnittstelle mit einem Eingabeobjekt, – mit einem mittels Berührung durch einen Benutzer bedienbaren Tastschirm (5), und – mit einem Mikroprozessor (6), über welchen die Benutzerschnittstelle zur Einstellung einer Anzahl von Parametervektoren (PV) bestehend aus jeweils einem oder mehreren Parametern (P1, P2) betrieben werden kann, indem auf dem Tastschirm (5) die Werte des oder der Parameter (P1, P2) aus einem, dem jeweiligen Parameter (P1, 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 (P1, P2) des jeweiligen Parametervektors (PV) entsprechende Anzahl von Ringelementen (R1, R2) so dargestellt wird, dass sie das Eingabeobjekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement (R1, R2) einem Parameter (P1, P2) zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben ist, – die Werte des Parameters (P1, P2) aus dem Parameterwertebereich für ein jeweiliges Ringelement (R1, R2) über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (R1, R2) codiert sind, – der Parameter (P1, P2) in Abhängigkeit von dem ermittelten Drehwinkel auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (B1, B2) eingestellt wird.
Benutzerschnittstelle nach Anspruch 1, wobei der Parameterwertebereich eines oder mehrerer Parameter (P1, P2) zumindest eines Parametervektors (PV) durch einen numerischen Wertebereich gegeben ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Parametervektor (PV) einen numerischen Wert aus Vorkommastelle und Nachkommastelle umfasst, wobei die Vorkomastelle und die Nachkommastelle jeweilige Parameter (P1, P2) des Parametervektors (PV) darstellen, welche über Ringelemente (R1, R2) auf dem Tastschirm (5) wiedergegeben werden.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Erstreckung eines jeweiligen Ringelements (R1, R2) in Umfangsrichtung der gesamte Parameterwertebereich des zum Ringelement (R1, R2) gehörigen Parameters (P1, P2) codiert wird.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Parametervektor (PV) mehrere Parameter (P1, P2) umfasst und die den Parametern (P1, P2) zugeordneten Ringelemente (R1, R2) konzentrisch um das Eingabeobjekt (3) angeordnet sind.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer oder mehreren Positionen entlang eines jeweiligen Ringelements (R1, R2) der der jeweiligen Position entsprechende Wert des Parameters (P1, P2) in textueller oder numerischer Form wiedergegeben ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingestellten Werte des oder der Parameter (P1, P2) auf dem Tastschirm (5) ferner in textueller oder numerischer Form wiedergegeben werden.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der durch Berührung eines Bereichs auf dem Tastschirm (5) jeder der Parameter (P1, P2) zur Einstellung auswählbar ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Segment des jeweiligen Ringelements (R1, R2) zwischen Anfangswert des Parameterwertebereichs und der dem eingestellten Wert des Parameters (P1, P2) entsprechenden Position auf dem Umfang des Ringelements (R1, R2) visuell hervorgehoben wird.
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) 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 ermöglicht wird.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die Parameter (P1, P2) eines jeweiligen Parametervektors (PV) Führungsgrößen einer technischen Anlage (7) umfassen, wobei die Benutzerschnittstelle über eine Schnittstelle (8) derart mit der technischen Anlage (7) wechselwirkt, dass sie neu eingestellte Führungsgrößen an die technische Anlage (7) übermittelt.
Benutzerschnittstelle nach Anspruch 10 oder 11, bei der die technische Anlage (7) eine Energieversorgungsanlage, eine Energieverteilanlage, eine Telekommunikationsanlage, eine Verkehrsüberwachungsanlage, eine Flugsicherungsanlage, ein Bahnleitsystem, ein Straßenverkehrsleitsystem, eine Fabrik, eine verfahrenstechnische Anlage, eine Automatisierungsanlage, eine Heizungsanlage, eine Hausautomatisierungsanlage, einen Synthesizer, ein medizinisches Gerät oder mehrere dieser Anlagen oder Systeme umfasst.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Tastschirm (5) als Tablett, Monitor, Tisch, Flachbildschirm oder Projektionsfläche ausgeführt ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mindestens einen Schalter aufweist, und bei der durch Betätigen des Schalters mindestens einer der Parameter (P1, P2) zur Einstellung auswählbar ist.
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.
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.
Benutzerschnittstelle nach Anspruch 16, bei dem an der Oberfläche des Eingabeobjekt (3) ein Interaktionselement (13), insbesondere ein drehbar gelagertes Element, angeordnet ist, über welches eine Verdrehung der gegeneinander verdrehbaren Elemente mit einer Fingerspitze einstellbar ist.
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.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mit einer drahtlosen Schnittstelle zur Kommunikation mit der Benutzerschnittstelle ausgerüstet ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mit einem Kompass zur Bestimmung des Drehwinkels ausgerüstet ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mit einer Lichtquelle, einem Display, einem Lautsprecher und/oder einem Vibrationselement ausgerüstet ist.
Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Eingabeobjekt (3) mit einem Fingerabdrucksensor ausgerüstet ist.
Eingabeobjekt (3), welches zur Verwendung mit einer Benutzerschnittstelle nach einem der vorangegangen Ansprüche eingerichtet ist.
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 Parametern (P1, P2) einstellt, indem er auf dem Tastschirm (5) die Werte des oder der Parameter (P1, P2) aus einem, dem jeweiligen Parameter (P1, P2) zugeordneten Parameterwertebereich visualisiert und in Abhängigkeit von einer Bedienung des Benutzers einstellt; dadurch gekennzeichnet, dass – ein losen Eingabeobjekt (3), welches auf dem Tastschirm (5) platziert und dort bedient wird, eine Drehung zumindest 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 (P1, P2) des jeweiligen Parametervektors (PV) entsprechende Anzahl von Ringelementen (R1, R2) darstellt, dass sie das Eingabeobjekt (3) umschließen, wobei ein jeweiliges Ringelement (R1, R2) einem Parameter (P1, P2) zugeordnet ist und als zumindest ein Teil eines Rings wiedergegeben wird, – die Werte des Parameters (P1, P2) aus dem Parameterwertebereich für ein jeweiliges Ringelement (R1, R2) über Positionen entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (R1, R2) codiert, und – in Abhängigkeit von dem ermittelten Drehwinkel den Parameter (P1, P2) auf den Wert der entsprechenden Position entlang des Umfangs des jeweiligen Ringelements (B1, B2) einstellt.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei mit dem Verfahren eine Benutzerschnittstelle nach einem der Ansprüche 2 bis 22 angesteuert wird.
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.
Computerprogramm, welches in dem Mikroprozessor (6) abgearbeitet wird und dabei das Verfahren nach Anspruch 24 oder 25 ausführt