操縱裝置和控制系統的製作方法

2023-10-05 22:03:44 1

本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的操縱裝置、一種根據權利要求19前序部分所述的控制系統、一種用於控制機器或設備的方法以及一種用於為操縱裝置和/或控制系統的可視化裝置創建圖形用戶界面的方法。

背景技術：

本發明基於如下問題，在HMI設備(如操縱面板或手動操縱設備)的觸控螢幕上的輸入迄今為止無法令人滿意地，即只能實時受限地被檢測並且作為控制指令實時地傳輸給機器控制器。因此能夠在用於觸發移動運動或其他動作的觸控螢幕的虛擬操縱元件或控制面板上進行操縱行為時導致機器的延遲響應，由此可能造成明顯變差的可操縱性以及偶爾造成至少關於機器部件、工具或工件的損壞的某種潛在風險。出於該原因，目前為了直接實施機器軸的移動運動，除了觸控螢幕之外，設置另外的離散操縱元件(如機械按鈕)，檢測其操作狀態並且將該操作狀態直接地、即不經由HMI設備的計算單元傳送至機器控制器。

所述HMI設備(操縱面板或手動操縱設備)具有處理器連同存儲器，所述處理器連同存儲器執行不僅用於為用戶顯示信息而且用於檢測用戶的輸入的軟體，並且經由適當的數據接口與機器的控制器通信，交換數據和信息，以及向機器控制器發送指令。藉助於該軟體還能夠形象地並且偶爾生動地示出複雜的進程圖、機械圖形、進程數據等。該軟體的主要組成部分通常是集成地支持圖形用戶界面的作業系統(如Windows或Linux)，以便然後執行用於操縱面板或手動操縱設備的設備特有的基礎軟體(如驅動程序、功能庫)以及機器特有的應用軟體。原則上，用於操縱和可視化的機器特有的軟體組件也只能在機器控制器上得以執行，並且在HMI設備和機器控制器之間的通信能夠以普遍保持的格式進行，例如以機器控制器中的HTTP伺服器和HMI設備上的瀏覽器的形式。

設備特有的基礎軟體由HMI設備的製造者開發和提供。機器特有的應用軟體通常由機器或設備的製造者開發和提供，在該機器或設備中集成有HMI設備，其中機器生產商為了創建該機器特有的軟體、尤其是屏幕掩碼而啟用HMI設備製造者的軟體工具和庫。

在這種HMI設備上使用標準作業系統便於通過啟用大量可使用的並且廣為傳播的軟體工具、標準化的應用程式編程接口等創建機器特有的軟體和圖形用戶界面，以及一般也便於集成到工業控制環境中。由於其廣泛的傳播、公開的原始碼以及出於成本原因，原則上爭取使用授權可用的、開放的作業系統平臺。

然而，其中存在如下問題，即這些作業系統是不能或者不能充分實時的，因此無法實現有保障的並且足夠短的對於操縱行為的響應時間。這尤其涉及那些進行觸摸輸入的檢測和評估的部分。而且例如在應用軟體中的故障或不利的設計還會導致，作業系統或者基礎軟體的確定的部分短暫或持久地不再有序或者延遲地實施並且進而妨礙操縱功能的可靠性。

這些困難導致，經由觸控螢幕上的虛擬操縱元件雖然能夠做出或改變時間要求不嚴格的機器設定(參數設置)，但是為了直接觸發移動運動或者其他動作(例如在構建或編程運動過程時)除了觸控螢幕之外還設有附加的傳統的操縱元件、例如機械按鈕或薄膜按鍵，由此能夠檢測到操作信息以及直接並且非延遲地傳送給機器的控制裝置。這通常經由這種操縱元件直接耦合到機器控制器上來實現。

技術實現要素：

本發明基於如下目的，即消除現有技術中的缺點並且提供一種操縱裝置或者說一種控制系統，其中一方面保留了採用廣為傳播的用於創建和配置圖形用戶界面的(開放的)作業系統和工具的優點(例如其性能強大的圖形輸出庫)，但儘管如此仍能實現實時可靠地評估觸摸操縱過程連同傳輸給機器或設備的控制裝置。應省去除觸控螢幕之外的附加的操縱元件的使用。

上述任務藉助於開始時所述類型的操縱裝置通過評估裝置來實現，所述評估裝置與觸控螢幕的觸摸傳感器連接並且包括實時數據處理裝置和輸出接口，其中，所述評估裝置的實時數據處理裝置構建用於，根據觸摸傳感器的傳感器數據為控制裝置生成控制命令並且在輸出接口上提供，其中，所述評估裝置的實時數據處理裝置相對於可視化裝置的數據處理裝置是獨立的。

在輸出接口上為控制裝置生成和提供控制命令在時間上不受可視化裝置的數據處理裝置影響。在評估裝置的數據處理裝置中進行數據處理的在時間上的過程或速度與可視化裝置的數據處理裝置不相關。因此在評估裝置的數據處理裝置中進行數據處理與在可視化裝置的數據處理裝置上運行的處理進程不相關。

在評估單元的數據處理裝置中生成控制命令，將控制命令提供或傳送給控制裝置因此能夠在繞開可視化裝置的數據處理裝置或用於可視化裝置的接口的情況下進行。

根據本發明，用於控制裝置的實時要求嚴格的控制命令的產生通過可視化裝置與操縱元件的可視化分開進行。該可視化裝置能夠設置在操縱裝置(例如以手動操縱設備的形式)內部或外部。評估裝置的實時數據處理裝置是獨立的並且與在可視化裝置的數據處理裝置上運行的進程不相關。

相對於可視化裝置或者可視化裝置的數據處理裝置，評估裝置或者評估裝置的數據處理裝置可以說在觸摸傳感器和控制裝置之間構成旁路路徑(Bypass)。該旁路路徑允許實時地處理傳感器數據和提供控制命令，並且因而在繞開可視化裝置或其數據處理裝置的情況下實現機器或設備的實時控制。換句話說，評估裝置和可視化裝置(至少其數據處理裝置)在觸摸傳感器和控制裝置之間是並聯連接的。

評估裝置和可視化裝置的數據處理裝置可以是分開的(即獨立的)處理器或者還可以是處理器單元的在功能上分離的(即獨立的)關鍵部分。

在一個可能的實施方式中，可以為控制裝置、可視化單元和評估單元設置共同的實時的總線，並且穿過可視化單元通至評估單元。還可以設想，可視化裝置和評估裝置在結構上組合併且具有通向控制裝置的共同的實時的數據總線(或者混合的：實時的以及非實時的)。這樣的變型不改變任何基本原理，即來自評估裝置的數據處理裝置的數據(在時間上)不受可視化裝置的數據處理裝置的影響而經由共同的總線到達控制裝置。

優選無論如何都將評估裝置的獨立的(不與可視化裝置分開的)輸出接口和單獨的實時數據連接傳送給控制裝置。

除了可視化功能，即(始終)為顯示器提供初始數據/圖像數據之外，可視化裝置還能夠用來產生和提供非實時的控制命令或者機器參數或設備參數。因此，根據本發明的控制系統可以包括除實時(旁路)路徑之外的非實時路徑，所述實時路徑通過評估裝置及其數據處理裝置構成，並且所述非實時路徑通過可視化裝置構成。這兩條路徑都通到控制裝置中。

因此，本發明為發送給控制裝置的控制命令的至少一部分提供實時的操縱裝置和實時的控制系統。實時尤其可以理解為，分別在預設的時間段內、尤其在保證短的時間段內或者在預設的時間周期內，能夠從觸摸傳感器的(如果必要的話通過觸摸控制器編輯的)傳感器數據中提供相應的控制命令在評估裝置的輸出接口上，並且因而還能夠將這些控制命令實時地傳送給控制裝置。

本發明意義上的操縱元件是觸控螢幕的操縱元件。因此涉及一種觸敏操縱元件，所述觸敏操縱元件在觸控螢幕的顯示器上被可視化並且通過觸摸來操作。所述操縱元件還能被稱為控制面板，所述控制面板在觸控螢幕上佔據一個空間預設的區域。

實時評估裝置優選具有處理器、存儲機構、用於讀入傳感器數據的輸入端接口以及用於輸出與觸控螢幕上的操縱行為對應的控制命令的輸出接口。

優選地，評估裝置參與到觸摸傳感器或其下遊的觸摸控制器和可視化裝置之間的通信連接中，觸摸傳感器或其下遊的觸摸控制器根據傳感器信號檢測觸摸操縱行為並且提供關於操縱行為的原始數據，例如關於檢測到的觸摸點的坐標對，並且所述可視化裝置負責可視化和非實時操縱。

評估裝置讀取觸摸傳感器的傳感器信號(所述傳感器信號必要時已被觸摸控制器轉換為傳感器原始數據並且優選也被發送給可視化裝置)。同時，可視化裝置能夠為評估裝置提供關於在顯示器上示出的操縱元件或控制面板的位置和類型以及也許關於其釋放狀態的信息(配置數據)。

根據關於操縱元件的傳感器數據和配置數據，評估裝置自主地並且實時地確定觸控螢幕上各個操縱元件的操作狀態，生成相應的控制命令(或操作信息)，並且將這些控制命令經由輸出接口在可視化裝置不參與的情況下傳送給控制裝置，即傳送給機器或設備控制器。評估裝置的軟體保持實時並且相對簡單、纖薄和可靠。

與此同時，可視化裝置能夠經由多種不同的觸摸事件，例如從觸摸控制器中或者經由評估裝置，獲取相同的傳感器數據，並且為實時要求不嚴格的操縱過程，例如參數設置，評估這些相同的傳感器數據。

重要的是，評估裝置與可視化裝置或在可視化裝置設置在操縱裝置外部的情況下與用於可視化裝置的接口在功能上是分離的，並且配備有獨立的處理器單元和獨立的操作軟體，以及具有自身的輸出接口用於將控制命令傳送給機器或設備的控制裝置。

在一個有利的改進方案中，可視化裝置雖然能夠經由配置接口配置評估裝置並且進而改變其工作方式，例如虛擬操縱元件或控制面板的類型、數量和位置，但是只能在一個狹小而限定的範圍中並且在不損害評估裝置的實時響應能力的情況下。

評估裝置與可視化裝置不相關並且獨立地評估觸摸操縱行為，此外不需要承擔附加的耗費計算時間的任務，由此在一個限定的狹小的時間周期中、即實時地對操縱過程進行評估是可能的。通過在避開可視化裝置的情況下將控制命令直接傳輸給控制裝置(優選通過經由實時的通信總線直接聯接)實現了直接且無延遲地實施機器功能或設備功能、尤其是移動運動。

由於評估裝置的軟體與可視化裝置的可視化軟體不相關地開發和實施，通常由HMI設備的製造者創建並仔細檢查，而且以後不會再改變(在機器生產商或最終用戶將可視化軟體相對頻繁和多樣化地適配於特定機器的範疇內至少不改變)，因此能夠確保實時操縱功能的高的可靠性和高的安全性。

優選評估裝置經由優選雙向數據連接與可視化裝置連接。

優選可視化裝置構建用於，為評估裝置提供有關在顯示器上可視化的至少一個操縱元件的配置數據，其中，所述配置數據優選包括關於所述至少一個操縱元件的位置、大小、定向、類型、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數、釋放狀態和/或當前的操作狀態或者設定值的信息，並且評估裝置構建用於，根據配置數據為控制裝置生成控制命令。

可視化裝置優選至少間接地與觸摸傳感器以及與控制裝置連接，並且構建用於根據觸控螢幕的由操縱人員所操作的操縱元件為控制裝置生成控制命令和/或機器或設備參數。

優選地，在觸摸傳感器和評估裝置之間的傳感器數據連接包括支路，所述支路通向可視化單元或者通向用於可視化裝置的接口。

一個優選的解決方案以在觸摸控制器和評估裝置之間的點對點連接為特徵，其中，傳感器數據(觸摸數據)從評估裝置傳輸到可視化裝置。在這種情況下，評估裝置接入在觸摸控制器和可視化裝置之間。

在另一個實施方式中，操縱裝置是可移動的、優選便攜的操縱設備，所述操縱設備能夠經由數據連接、尤其經由柔性線路或無線鏈路與機器或設備的控制裝置連接。

優選地，操縱裝置包括用於為操縱人員產生觸覺信號的至少一個執行器，並且評估裝置與該執行器連接而且構建用於，根據觸摸傳感器的傳感器信號操作所述至少一個執行器。該觸覺反饋能夠隨著操縱元件的類型、操縱元件的操縱行為、位置、操作狀態或者釋放狀態而改變。通過這種方式，操縱人員獲得了明確的反饋：是否操縱行為本身被註冊過，或者已經提前獲得反饋：是否觸摸了特定的虛擬操縱元件(以便在沒有視覺控制的情況下找出特定的操縱元件)。

一個優選的實施方式的特徵在於，評估裝置的輸出接口包括至少一個實時控制輸出端或者至少一個數字或模擬控制輸出端，控制命令經由所述輸出接口傳送至控制裝置，其中，輸出接口優選包括至少兩個控制輸出端，其中每個控制輸出端與不同的機器或設備相關的功能相關聯。這實現了向控制裝置的可靠的實時的傳輸。代替將評估裝置經由實時通信接口聯接到控制器上，也可以設想在評估裝置上直接的數字或模擬控制輸出端(即例如每個機器或設備功能配有一條單獨的信號線路)。由此實現了HMI設備到一個或多個控制裝置或者偶爾也直接到執行器及其控制元件的在技術上尤其簡單、快速和抗幹擾的信號聯接。

優選觸摸傳感器是多點觸摸傳感器並且評估裝置構建用於，評估來自多點觸摸傳感器的傳感器數據，其中，優選能夠同時評估至少兩個操縱元件的操作。這拓寬了操縱裝置的功能性並且提高了其可靠性。多點觸摸傳感器在與僅一個操縱元件相關聯時也很重要，因為例如通過藉助於雙指手勢激活操縱元件能夠避免無意的誤觸發。

一個優選的實施方式的特徵在於，評估裝置構建用於，驗證在觸摸傳感器上的運動模式或觸摸模式，所述運動模式或觸摸模式在通過操作操縱元件進行的原本的操縱過程之前、期間和/或之後被實施並且對於實施控制過程是絕對必要的，以及在該運動模式或觸摸模式得到肯定的驗證之後才將與操縱過程相應的控制命令提供在輸出接口上，其中優選所述運動模式或觸摸模式是使操縱元件在一定的時間段內激活的開始手勢或者是對另外的操縱元件的同時操作。

為了激活或操作操縱元件，能夠在觸摸傳感器上設置特定的手勢，即相對於原本的操作過程特別附加的開始、伴隨或結束的運動模式或觸摸模式，這些手勢的實施由評估裝置驗證並且這樣減小了在意外或無意觸摸操縱元件的過程中發生無意操作的風險。也可以設置暫時阻止全部操縱元件的觸發或操作的功能和手勢，例如以便能夠在此期間清潔整個的觸摸界面，同時不觸發無意的操縱過程。

一個優選的實施方式的特徵在於，在觸摸傳感器和評估裝置之間連接有觸摸控制器，所述觸摸控制器構建用於，檢測觸控螢幕上的觸摸或觸控螢幕的操縱元件的操作以及將其提供為傳感器原始數據。傳感器原始數據能夠包含例如用於描述一個或多個觸摸點的位置的坐標對。在這一點上提及的是，傳感器原始數據是從傳感器信號中獲取的已經被處理過的數據。

對於觸摸控制器，整個的觸摸傳感器通常是單一平面，即位置解析傳感器。觸摸控制器並不「知道」，操縱元件(虛擬操縱元件)是否位於其上以及位於其上哪裡。這種關聯或驗證只在評估裝置中或可視化裝置中進行。

一個可能的實施方式的特徵在於，評估裝置構成為或者聯接到觸摸控制器的數據流上，使得數據流以同樣的方式不僅輸送給評估裝置(13)而且輸送給可視化裝置(10)。在該實施方式中，可視化裝置還與觸摸傳感器連接並且因此與評估裝置不相關地聯接到傳感器數據流上。通過這種方式，評估裝置能夠評估關於操作實時虛擬操縱元件的傳感器數據，而同時可視化裝置能夠評估關於非實時相關的輸入、例如用於在不同的屏幕掩碼之間變換的滑動手勢的傳感器數據。

有時可以取決於，三個單元中的哪一個是主系統(Master)，即引起數據的傳輸。可能的是，評估裝置被動一起讀取，然而也可能是僅可視化裝置被動一起讀取或者也可能是兩者(當觸摸控制器是主系統並且簡單地發送累積的數據時)被動一起讀取。

優選觸摸控制器在結構上和功能上集成在評估裝置中。由此能夠關於數據連接更簡單地確定操縱裝置的尺寸，因此也節約了成本。

一個優選的實施方式的特徵在於，觸摸控制器和評估裝置除了傳感器數據連接之外經由通信連接、優選呈中斷信號線路的形式的通信連接彼此連接，其中，傳感器原始數據經由傳感器數據連接傳送給評估裝置，評估裝置的觸摸控制器能夠經由中斷信號線路非同步且無延遲地用信號發送對於評估重要的操縱過程的存在。這減少了評估裝置對觸摸事件的響應時間而且能夠便於遵循實時條件(即在一段限定的短時間內有保證的響應)。

一個優選的實施方式的特徵在於，評估裝置具有至少三個接口，其中，傳感器原始數據經由第一接口被接收，並經由第二接口傳輸給可視化裝置或者用於可視化裝置的接口，其中，優選評估裝置在所述第二接口上至少部分地模仿觸摸控制器的行為。所述「被模仿的觸摸控制器」的行為能夠略微偏離實際的觸摸控制器，所述實際的觸摸控制器貼靠在評估裝置的輸入端接口上。這雖然原則上實現了通過評估裝置預過濾傳感器數據，使得必要時只有那些對於可視化裝置重要的傳感器數據傳輸給可視化裝置，但是當各個坐標對就其本身來說還不能絕對明確地與實時或者非實時相關的操作過程相關聯時，也不會發生這樣的預過濾。這種關聯的可能性會從坐標對的連續序列中得出，所述坐標對例如以特定的起始點或者終點描述運動或手勢。然而不僅評估裝置而且可視化裝置必須分別對其自身進行確定和評估，因此兩個單元中的每一個單元都分別需要來自觸摸控制器的完整數據流。

被模仿的觸摸控制器相對於實際的觸摸控制器的行為偏離的原因在於，市場上存在大量不同的觸摸控制器具有輕微不同的接口和協議。在不同的產品變型(如顯示器大小)中使用各種不同的控制器時，必須僅使評估裝置與其相匹配，而針對可視化裝置總有特定的標準觸摸控制器被模仿並且在那裡完全不需要進行匹配。

另一個原因是，實際觸摸控制器的特定的設定或參數只能由評估裝置來預設並且不能例如由可視化裝置重新調整(這可能會損害評估裝置的可靠性)。在可視化裝置方面進行的這種參數設置因此必須被評估裝置攔截。

優選評估裝置包括與實時數據處理裝置連接的至少一個存儲器。對於實時評估額外需要的(配置)數據能夠直接從存儲器中調出。實時處理由此得到保證，因為評估裝置不被指示進行其他單元的這些數據的及時傳送。

一個優選的實施方式的特徵在於，在存儲器中包含和/或能夠保存有關於能在顯示器上示出的至少一個操縱元件的配置數據，其中，所述配置數據優選包含關於所述至少一個操縱元件的位置、大小、定向、類型、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數、釋放狀態和/或當前的操作狀態或者設定值的信息。由此能夠快速地、特別是明確地生成相應的控制命令。

一個優選的實施方式的特徵在於，在存儲器中包含和/或能夠保存有校準信息，藉助於所述校準信息修正由觸摸控制器提供的坐標信息，優選關於偏移、縮放和/或校正。由此避免了錯誤操縱。匹配傳感器參數的樣本相關的偏差原則上來說是可能的(例如觸摸的每個樣本能夠由於製造時的工藝波動而表現略微不同)，使得該實施方式的作用原理與這樣的樣本離散不相關地在每個操縱面板上是可能的。

存儲機構能夠因此(還附加地)包含：關於至少一個操縱元件相對於觸控螢幕的外部尺寸或坐標的位置或方位的配置數據；描述至少一個操縱元件的釋放狀態(即操作是否能夠真的導致機器或設備功能的激活，或者有關的操縱元件是否被阻止)的配置數據；實現將特定的機器或設備功能或者機器或設備參數與至少一個操縱元件關聯的配置數據；描述至少一個操縱元件的當前狀態或者設定值的狀態信息。

優選地，能由評估裝置檢測到的操縱元件包括以按鍵、開關、兩級或多級的滑動開關、旋轉開關或者其他的轉換開關等形式的數字操作元件。

優選地，能由評估裝置檢測到的操縱元件包括模擬或者擬模擬或精細解析度的操作元件(以一維或二維滑動控制器、操縱杆或者旋轉調節器(手輪)、電位器、觸摸板的形式)，分別能夠或者不能自動返回初始位置。

所述任務還通過一種控制系統來實現，所述控制系統用於藉助於操縱裝置來控制機器或設備、尤其是操縱器、加工設備或者生產設備。所述控制系統包括：

-用於控制機器或設備的控制裝置；

-與控制裝置連接的操縱裝置，尤其是根據上述權利要求中任一項所述的操縱裝置，所述操縱裝置用於通過操縱人員操縱機器或設備，其中，所述操縱裝置具有觸控螢幕，所述觸控螢幕由用於使操縱元件可視化的顯示器和與所述顯示器重疊的觸摸傳感器構成；

-與顯示器連接的可視化裝置，所述可視化裝置用於為觸控螢幕的顯示器提供圖像數據，其中，所述可視化裝置包括數據處理裝置；

其特徵在於，所述控制系統具有評估裝置，所述評估裝置與觸控螢幕的觸摸傳感器連接，並且所述評估裝置包括實時數據處理裝置和與控制裝置連接的輸出接口，其中，所述評估裝置的實時數據處理裝置構建用於，根據所述觸摸傳感器的傳感器數據為控制裝置生成控制命令並且將其經由輸出接口傳送給所述控制裝置，其中，所述評估裝置的實時數據處理裝置相對於可視化裝置的數據處理裝置是獨立的。

在輸出接口上為控制裝置生成和提供控制命令在時間上不受可視化裝置的數據處理裝置影響。在評估裝置的數據處理裝置中進行數據處理因此與在可視化裝置的數據處理裝置上運行的處理進程不相關。

在評估單元的數據處理裝置中生成控制命令，將控制命令提供或傳送給控制裝置因此能夠在避開可視化裝置的數據處理裝置的情況下進行。

優選地，所述評估裝置的輸出接口經由實時數據總線與控制裝置連接(例如串行實時通信協議(SERCOS)、工業乙太網(Profinet)、乙太網控制自動化技術(EtherCAT)、Varan、PowerLink、乙太網/IP(EtherNet/IP)或者其他的實時乙太網(Real Time Ethernet)連接)。

優選地，所述操縱裝置是與控制裝置分開的結構單元、尤其是可移動的、優選便攜的操縱設備，並且優選所述評估裝置集成到該結構單元中。

在一個另外的實施方式中，可視化裝置設置在操縱裝置的外部，其中，優選可視化裝置集成在控制裝置中。

所述任務還通過用於藉助於操縱裝置和/或藉助於前文描述的實施方案中的任一種所述的控制系統控制機器或設備的方法來實現，其中，可視化裝置為觸控螢幕的顯示器提供圖像數據，使得操縱元件在顯示器上可視化，並且評估裝置的實時數據處理裝置根據觸控螢幕的觸摸傳感器的傳感器數據生成控制命令並且將其傳送給控制裝置。控制命令的生成和傳送在時間上不受可視化裝置的數據處理影響。在評估裝置的數據處理裝置中進行數據處理的時間過程或速度與可視化裝置的數據處理裝置不相關。

一個優選的實施方式的特徵在於，將有關在顯示器上示出的或者能夠示出的至少一個控制面板的配置數據(優選以參數組的形式)下載到評估裝置中，其中，所述配置數據優選包含關於所述至少一個操縱元件的位置、大小、定向、類型、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數、釋放狀態和/或當前的操作狀態或者設定值的信息，並且所述評估裝置根據所述配置數據為控制裝置生成控制命令。

優選地，配置數據由可視化裝置和/或由控制裝置生成並且傳送給評估裝置。

一個優選的實施方式的特徵在於，評估裝置優選經由定期的通信或者信令接收來自可視化裝置的信息，從所述信息中能夠獲取關於正確或錯誤實施在可視化裝置的數據處理裝置上運行的可視化軟體的結論。評估裝置由此能夠承擔監視器功能，由此能夠避免生成錯誤的、即操縱人員完全不經意的控制命令。

一個優選的實施方式的特徵在於，由可視化裝置和/或控制裝置傳送給評估裝置的有關操縱元件的配置數據在評估裝置內部設有或設置在時間上受限的有效性，並且在所述有效性的時間到期之後將相應的操縱元件去激活，使得機器或者設備的操縱經由該操縱元件得以禁止。由此，虛擬操縱元件和/或其激活狀態(即：釋放輸出控制指令)的由可視化裝置傳送給評估裝置的參數設置能夠在評估裝置內部設置有在時間上受限的有效性。在其時間到期之後，將所述激活狀態設置為「未激活」，並且進而禁止經由所述相應的操縱元件的命令輸出。在此還涉及監視器功能的特定的實施。

一個優選的實施方式的特徵在於，可視化裝置經由在評估裝置和可視化裝置之間的數據連接讀取由評估裝置監控的操縱元件的操作狀態，並且對關於實時要求不嚴格的功能、例如對操縱人員的視覺、聽覺或者觸覺反饋進行評估。由此不使評估裝置承擔沒有實時要求的任務。實時可靠性進而得以提高或能夠更簡單地實現。

一個優選的實施方式的特徵在於，在評估裝置中，在操縱元件的操作狀態改變之後，啟動預設有過程進行時間的計時器，並且將誤差信號發送給控制裝置，或者當可視化裝置在過程進行時間結束之前沒有以操作信息作出答覆時，將操縱元件置於去激活狀態中，所述操作信息涉及對在觸控螢幕上示出的信息、尤其是有關操縱元件的操作狀態的信息進行更新。在此能夠特別為每個操縱元件啟動一個特有的計時器或者可選地能夠為所有操縱元件設置一個共同的計時器。該實施方式的優點在於，評估裝置雖然未延遲地對操作過程做出響應，但是當可視化裝置沒有在適當的時間對這樣的操作過程做出響應時，也能識別。由此，當在實際的和視覺顯示出的操作或開關狀態之間的差異持續過久並且出於該原因可能導致操縱人員的誤解時，能夠中止移動運動。

一個優選的實施方式的特徵在於，評估裝置與一個或多個執行器通過信號技術耦合為，使得在操作操縱元件時或者已經在僅觸摸觸控螢幕時，對操縱人員生成觸覺反饋。

優選地，操縱元件的位置和類型儲存在評估裝置中並且優選對應於觸控螢幕上存在的觸覺標記。操縱元件的位置和類型能夠固定地預設在評估裝置中。在可視化軟體方面的參數設置能夠在這種情況下局限於操縱元件(虛擬操縱元件)的激活或去激活以及必要時局限於通過特定的操縱元件根據與剛好示出的屏幕掩碼相關聯的機器功能的預設。

一個優選的實施方式的特徵在於，單穩態的操縱元件、優選作為能夠自動返回未操作的初始位置中的虛擬按鍵或者虛擬操縱杆的去激活通過可視化裝置與操縱元件的實際操作狀態不相關地引起將未操作狀態無延遲地用信號發送給評估裝置或引起從評估裝置到控制裝置的與未操作狀態相應的控制命令。由此能夠避免誤控制。

優選地，在評估裝置和可視化裝置之間設有附加的數據連接(優選以中斷線路的形式)，藉助於所述數據連接，評估裝置將操縱人員的操縱過程用信號發送給可視化裝置。可視化裝置能夠將該信息轉換為能在顯示器上示出的反饋、尤其是有關操縱元件的顯示變化。

一個優選的實施方式的特徵在於，為了傳輸實時控制命令而設有實時總線連接、例如實時乙太網總線連接，經由所述總線連接將操縱元件的操作狀態循環地以預設的時間周期傳輸至控制裝置。這也保證了從評估裝置到控制裝置、即到機器或設備控制器的實時傳輸。

所述任務還通過用於藉助於開發環境為上述實施方案中任一個所述的操縱裝置和/或控制系統的可視化裝置創建圖形用戶界面的方法來實現，其中，藉助於所述開發環境從預設數量的可用操縱元件中選出至少一個操縱元件，並且為所述至少一個操縱元件關於其位置、大小、定向、大小、類型、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數和/或其釋放狀態進行參數設置，並且根據參數與所述至少一個控制面板的關聯，為評估裝置產生配置數據、尤其呈參數數據組的形式的配置數據。

所述開發環境優選本身具有圖形用戶界面，各種不同的操縱元件能夠藉助於所述圖形用戶界面通過簡單和直觀的方式選出、安置和給定參數，並且能夠提前對所述圖形用戶界面在操縱設備上的之後的界面外觀進行視覺檢查。

本發明還涉及一種用於運行實時評估裝置的方法，其特徵在於，將有關能由所述評估裝置評估的至少一個操縱元件的配置數據從可視化裝置或者從控制裝置下載到評估裝置中，其中，所述配置數據優選包含關於所述至少一個操縱元件的位置、大小、定向、類型、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數、釋放狀態和/或當前的操作狀態或者設定值的信息。所述配置數據能夠在初始化階段期間傳輸至操縱裝置或者也在運行期間為了使所述配置數據匹配不同的運行狀態而傳輸。

附圖說明

為了更好地理解本發明，根據後面的附圖對本發明做詳細說明。

分別以極度簡化的示意圖：

圖1示出機器或設備的控制系統；

圖2示出根據現有技術的操縱裝置；

圖3示出根據現有技術的控制系統；

圖4示出根據本發明的操縱裝置；

圖5示出根據本發明的控制系統；

圖6示出根據本發明的控制系統的一種變型；

圖7示出根據本發明的控制系統的另一種變型；

圖8示出評估裝置的細節；

圖9示出評估裝置的存儲內容的示意圖。

具體實施方式

首先需要說明的是，在不同描述的實施方式中為相同的部件設置相同的附圖標記或相同的構件名稱，其中，包含在整個說明書中的公開內容能夠按意義轉用到具有相同附圖標記或相同構件名稱的相同部件上。在說明書中選擇的方位說明，例如上、下、側等，都與直接描述以及示出的附圖有關，並且在方位變化時這些位置說明按意義轉用到新的方位上。

實施例示出操縱裝置或控制系統的可能的實施變型方案，其中在這一點上需要注意，本發明不局限於特定示出的實施變型方案，而更確切地說各個實施變型方案彼此間的多種組合也是可能的，並且這種變型方案可能性基於技術行為的教導通過具體的發明在本領域技術人員的能力範圍中。

另外，所示出和所描述的不同實施例本身的單獨特徵或者特徵組合能夠表示獨立的、有創造性的或者按本發明所述的解決方案。

基於所述獨立的、有創造性的解決方案的任務能夠從說明書中獲取。

首先，在附圖中示出的具體的實施方案能夠構成根據本發明所述的獨立的解決方案的主題。與此有關的、根據本發明所述的任務和解決方案能夠從這些附圖的詳細描述中得出。

最後，為了規範起見要指出，為了更好地理解發明的結構，部分未按比例地和/或放大地和/或縮小地示出本發明及其組成部分。

圖1示出作為本發明典型應用領域的注塑機連同控制器和以集成到機器中的操縱面板形式的HMI設備。在圖1中，操縱面板不僅集成到機器中而且為了說明又拉出來進行表示。機器的控制器為了更好地示出信號流同樣在原本的機器結構之外示出，但在實踐中通常在開關櫃中直接安裝在機器上或機器中。機器控制器根據預設的生產程序、根據代表機器和實施的生產進程的相應的實際狀態的傳感器信號以及根據由操縱人員經由同樣與機器控制器連接的操縱面板輸入的指令和參數來控制通向機器不同執行器的能量流。為此，機器控制器典型地具有至少一個CPU、用於儲存程序的存儲機構以及用於數據的不同的接口，所述接口用於聯接到機器、其執行器和傳感器上，以及用於聯接到輸入和輸出設備上，如固定和/或可移動的操縱面板，或者用於聯接到用於遠程訪問機器的數據、程序和功能的網絡上。

所述操縱面板能夠構造為固定的，即能夠固定地集成到機器的結構中，或者還能構造為可移動的手動操縱設備，所述手動操縱設備經由柔性的電纜連接或者經由無線的無線連接通過信號技術與機器控制器作用連接。在圖1中僅示出了固定的操縱面板。

操縱面板具有以屏幕形式、優選以高解析度彩色顯示器形式的輸出機構，經由所述屏幕或所述高解析度彩色顯示器能夠對操縱人員輸出關於機器、其運行狀態以及關於被實施的生產進程的信息。

此外，操縱面板具有一系列輸入機構或操縱元件，操縱人員能夠經由所述輸入機構或操縱元件改變機器的參數、選取用於輸出的關於機器或者進程的信息、切換運行模式、啟動和停止自動處理進程以及還能直接而且無延遲地手動觸發機器功能、例如移動運動。

圖2示出以根據現有技術的操縱面板形式的操縱設備30的前視圖的放大的且示例性視圖。所述操縱設備具有第一操縱區域31，所述第一操縱區域由觸敏屏幕(觸屏顯示器)、即結構疊加的高解析度彩色顯示器和透明的觸敏的傳感器構成。在該第一操縱區域31中，進行對操縱人員的信息輸出以及操縱人員的輸入，例如為了適配示出的信息以及為了適配機器的運行方式和進程參數。

在該第一操縱區域31中，能夠根據情況插入和取消以及使用多個虛擬操縱元件和輸入欄。在該第一操縱區域31中的輸入和輸出由與觸屏顯示器通過信號技術連接的可視化裝置處理或編輯。尤其是由所述可視化裝置讀取機器或設備控制器的信息，整理信息以輸出給操縱人員，並且相反地例如將更新的參數值傳輸至機器控制器。

正如技術人員所熟知的，所述可視化裝置(或可視化計算機)典型地具有處理器、存儲機構和接口。在所述可視化裝置上裝入例如相應支持圖形用戶界面的作業系統，例如Windows或者Linux，在該作業系統的情況下機器特有的可視化軟體得以實施。

對於經由所述第一操縱區域31的輸入存在如下共同之處，即所述輸入不適用於觸發或實施直接耦合到操縱過程上的機器功能，例如機器軸的移動，所述移動只應在按鍵按壓的持續時間期間進行。其原因是，所使用的常規作業系統是非實時或者僅受限實時的，並且在檢測和傳輸操縱元件(虛擬操縱元件)上的操縱過程時可能又導致延遲(例如通過到存儲介質或者網絡連接上的寫/讀過程、垃圾回收、組件的再初始化過程等)。此外，可視化軟體的至少部分經常被那些不夠了解或熟悉用於創建實時軟體組件的特殊措施和規則的人寫出。

因此，在根據現有技術的操縱設備30中設置另外的第二操縱區域32，所述第二操縱區域具有機械按鈕、開關、旋轉調節器、多軸操縱杆等裝置。對於按鈕採用例如傳統的薄膜按鍵。所述操縱元件的信號輸出不是經由可視化裝置的軟體檢測和傳輸，而是與可視化裝置不相關地直接引向機器控制器。由此，在這些操縱元件上的操縱行為可靠地並且基本上無延遲地由機器控制器檢測和轉換。機器或者進程狀態的變化由機器控制器再次引向可視化裝置並且經由操縱設備或HMI輸出給操縱人員。

在所述第二操縱區域32中也能安裝另外的簡易的輸出裝置，例如LED或者信號燈，所述輸出裝置發送操縱元件的開關狀態和/或釋放狀態或者機器部件的運行狀態的信號。這能夠直接由機器控制器或者還能由可視化裝置控制。

所述第一和第二操縱區域31、32在結構上是分離的並且並不重疊。

在圖3中極度簡化地再次示出根據現有技術的操縱設備30或控制終端的已在圖2中描述過的結構以及重要組件的信號連結。

圖3示出所述操縱設備30的兩個輸入和輸出組件：構成第一操縱區域31的觸控螢幕5和構成第二操縱區域32的機械輸入元件，所述觸控螢幕由高解析度的、能圖像顯示的顯示器6和設置在其上方的透明的觸摸傳感器8構成。

所述第二操縱區域32的用於直接的機器操縱的機械輸入元件的信號直接傳遞到機器或設備4的控制裝置3(即機器或設備控制器)。

所述觸摸傳感器8(Touch-Sensors)的信號由特定的觸摸控制器21檢測並且轉換為數據序列(觸摸原始數據)，所述觸摸原始數據基本上表示一個或者多個由觸摸傳感器8記錄的觸摸點的位置(坐標)。根據採用的觸摸技術，這些觸摸原始數據還能一起包括另外的信息，例如關於接觸面的操作壓力或者大小的信息。作為觸摸傳感器能夠採用例如電容式或者電阻式傳感器以及基於壓電效應或者相似原理的傳感器。根據使用的觸摸技術，這些傳感器能夠適用於檢測僅一個或者優選多個同時的觸摸點。所述觸摸控制器21通常構造為ASIC，並且通過信號技術經常經由RS232、RS485、I2C或者USB接口聯接到可視化裝置10上。所述觸摸傳感器8能夠具有多個離散地構成的傳感器區域或傳感器地帶，所述傳感器區域或傳感器地帶分別對應於一個確定的操縱或輸入元件或者具有帶有足夠精細的空間解析度的均勻的大的傳感器面。

所述觸摸原始數據經由適當的信號連接、例如經由USB接口傳輸到可視化裝置10上或經由該接口能夠被所述可視化裝置以規律的時間間隔訪問。所述可視化裝置根據所述觸摸原始數據為不同的、分別剛好示出的操縱元件7a確定操作過程。在此能夠進行觸點的簡單的坐標評估或者還能評估和合理化更複雜的次序(如手勢)及變更。這樣能夠例如在一個確定的操縱元件7a上根據做出的手勢運動觸發不同的功能(如激活/去激活或者增量/減量)，或者能夠區分無意和有意的操作(如隱沒通過手掌的觸摸)，或者還能按照任何的電磁幹擾場濾除或忽視零星的操作信號。各個所描述的措施既能在可視化裝置10中又能在觸摸控制器21中實現。

所述可視化裝置10經由另外的接口或信號連接(如VGA、DVI或者HDMI接口)將屏幕輸出所需的圖像數據傳送給顯示器6。作為顯示器6考慮各種不同的可用的技術。優選所述顯示器6是具有足夠壽命和熱及機械負荷能力的用於可靠地應用到工業環境中的高解析度的、能顯示圖像的彩色顯示器。

經由第三接口或數據連接、例如乙太網總線連接，可視化裝置與控制裝置3交換參數、運行狀態和進程數據、故障信息等，並且整理這些信息以顯示在顯示器6上。在此將數據按照運行或者故障狀態以及根據操縱人員的選擇通過適當和明顯的方式在不同的屏幕掩碼(窗口)中編組。

對本發明進一步描述如下，其中上述實施方案能夠適用於顯示器6、觸摸控制器21和可視化裝置10、尤其是其結構，也能夠在根據本發明所述的主題方面適用，只要其在下面不是不同設計的。

圖4示出根據本發明一個實施方式的操縱裝置2的前視圖。其特徵在於儘可能平坦的正面，所述正面由佔據整個前面的寬的部分的、高解析度的(彩色)顯示器6連同在結構上重疊的觸摸傳感器8構成。

在上面的第一輸入/輸出區域中，示出了輸入/輸出元件、傳統的觸摸操縱元件7a，其設置用於顯示和改變機器參數和進程狀態。在中間部分或所述第二輸入/輸出區域中，示出了受控機器或者設備的概覽圖。該概覽圖不僅能夠用於顯示確定的機器狀態(即圖像能夠根據機器狀態進行更改並且能夠表明機器狀態)，還能用於簡單地、直觀地選擇用於在第一輸入/輸出區域中顯示和修改詳細數據的機器組件。在所述操縱裝置2的下部的第三輸入/輸出區域中，示範地示出了幾個用於觸發控制命令(機器指令)的操縱元件7b，以通過機器或設備直接實施。此處所述操縱元件涉及以雙穩態的閉合和轉換開關、單穩態的按鍵形式的虛擬操縱元件，以及涉及滑動控制器和旋轉調節器，藉助於所述滑動控制器和旋轉調節器能夠可以說模擬地預設例如位置或者速度。

圖5至7示出了實現根據本發明的實時評估裝置13和將其通過信號技術聯接到機器或設備4的控制系統1中的各種不同的可能性。所述機器或設備4可以例如是操縱器、用於加工工件的加工設備和/或用於製造組件的生產設備。

用於控制機器或者設備4的所述控制系統1包括用於控制機器或者設備4的控制裝置3和與所述控制裝置3連接的用於由操縱人員操縱機器或者設備4的操縱裝置2。所述操縱裝置2具有觸控螢幕5，所述觸控螢幕由用於可視化操縱元件7a、7b的顯示器6和與所述顯示器6重疊的觸摸傳感器8構成。在圖5的實施方式中，所述操縱裝置2包括與所述顯示器6經由數據連接29連接的可視化裝置10，所述可視化裝置具有用於為觸控螢幕5的顯示器6提供圖像數據的數據處理裝置11。

所述控制系統1包括評估裝置13，所述評估裝置的輸入端接口26(此處經由提前接入的觸摸控制器21)與觸控螢幕5的觸摸傳感器8經由傳感器數據連接18連接。所述評估裝置13包括實時數據處理裝置14(CPU)和與所述控制裝置3連接的輸出接口16。所述評估裝置13包含軟體，所述實時數據處理裝置14藉助於所述軟體能夠與所述觸摸傳感器8的傳感器數據相關地為所述控制裝置3生成控制命令並且經由所述輸出接口16提供或傳送給所述控制裝置3。所述評估裝置13的實時數據處理裝置14相對於可視化裝置10的數據處理裝置11是獨立的。也就是說，所述數據處理裝置11、14是分開的數據處理裝置。由於所述評估裝置13與所述可視化裝置10並聯連接，所以在繞開所述可視化裝置10的情況下將控制命令傳送給控制裝置3，即經由獨立的信號路徑或獨立的數據通道傳送至控制裝置3。

在這一點上，再次突出了操縱元件7a和7b之間的區別。所述操縱元件7b與機器功能相關聯，所述機器功能經由所述評估裝置13實時地進行控制。所述操縱元件7a與機器功能或者機器參數相關聯，所述機器功能或者機器參數不要求實時控制並且經由可視化裝置被控制或傳送。

在圖5中，由觸摸控制器21生成的觸摸原始數據的數據流分開地並且同樣地傳輸給可視化裝置10以及評估裝置13。可視化裝置評估關於非實時相關的操縱過程的觸摸輸入、例如由用戶期望的變換為另一個屏幕掩碼或者機器或進程參數的顯示和更改或者其他功能如整個參數組的存儲或下載或者操縱或服務指南的輸出。還有另外的功能性也屬於這方面，所述功能性可能已知與計算機支持的控制和數據處理系統上的圖形用戶界面有關。

所述評估裝置13及其數據處理裝置14在觸控螢幕5的觸摸傳感器8和機器或設備4的控制裝置3之間形成通向可視化裝置10及其數據處理裝置11的旁路路徑用於經由觸摸傳感器8的操縱過程。所述評估裝置13持續分析關於這種操縱模式的傳感器數據的同一個數據流，所述操縱模式與在其存儲器15(圖8)中給定參數的操縱元件7b的操作相匹配。所述評估裝置13能夠匹配關於操縱元件7b的操作狀態的狀態信息，即轉換為控制命令，並且能夠將這些轉換過的狀態信息以限定的時間段或預設的時間周期、即實時地經由輸出接口16和實時數據連接22提供給控制裝置3。從所述評估裝置13將控制命令傳送給所述控制裝置3優選循環地以及分別完整地進行，使得在控制裝置3中隨時都存在全部操縱元件的操作狀態的當前圖像。

在實時評估裝置13和可視化裝置10之間的優選雙向數據連接17(尤其作為參數接口)能實現由評估裝置13監控的操縱元件7b通過可視化裝置10的參數設置。這在極簡單的情況下可以是簡單的釋放信息，藉助於所述釋放信息僅確定，是否以及所述操縱元件7b中的哪些被激活用於操縱行為。在這種簡單的情況下，所述操縱元件7b的類型、位置和定向能夠固定地保存在所述評估裝置13的至少一個存儲器15中(圖8和9)。

各個操縱元件7b、即虛擬操縱元件的類型、其在屏幕上的位置、其取向(定向)以及其初始操作狀態同樣能給定參數，尤其是由可視化裝置10經由數據連接17進行預設。評估裝置13的這種參數設置能夠在操縱裝置2的初始化階段期間一次性地然而也能在運行期間多次地進行，以使例如操縱元件7b的類型和數量匹配不同的運行和操縱情況。

在所述評估裝置13和所述可視化裝置10之間能夠設有附加的數據連接27、優選以中斷線路的形式的數據連接，所述評估裝置13藉助於所述數據連接將操縱人員的操縱過程用信號發送給所述可視化裝置10。

所述觸摸控制器21和所述評估裝置13能夠除傳感器數據連接18之外經由傳感器原始數據傳送給評估裝置13，經由通信連接23、優選以中斷信號線路的形式的通信連接互相連接。所述觸摸控制器21能夠經由該通信連接非同步地並且無延遲地預先將對於評估重要的操縱過程的存在用信號發送給所述評估裝置13。

所述操縱裝置2可以是結構上獨立的操縱設備24，尤其是以HMI(人機界面，human-machine-interface)面板、手動操縱設備、手動編程設備、TPU(teach pendant unit)等的形式。可選地，還可以設想，所述操縱裝置2與所述控制裝置3共同構成一個結構單元。

在圖4至7中畫出的操縱元件7a和7b是虛擬的，即經由所述顯示器6顯示出的並且能在視覺上變化的輸入元件。根據本發明，不再需要使用結構上獨立的並且附加的機械操縱元件用於輸出實時相關的機器指令和移動命令。通過取消附加的機械輸入元件，得到了生產技術上明顯的簡化，例如在密封以防髒物和液體的滲入方面。機械活動部件的省去減少了磨損相關的故障。由於所述操縱元件7a、7b的外觀、數量、位置和功能通過在評估裝置13和在可視化裝置10中執行的軟體及其參數設置來確定，因此剩餘的硬體組件的數量和變型多樣性減少。對機器特定的要求的匹配也在更小件數的系列中得到簡化。因此對於具有不同功能範圍的多個不同機器能夠使用同一個操縱裝置，並且操縱元件的顯示和選擇能夠通過軟體來匹配相應的機器或設備4。

所使用的觸摸傳感器8優選是高解析度的、電容式的多點觸摸傳感器。這種傳感器技術實現了對穿過前面、尤其是玻璃面的同時多個觸摸的探測。這樣的前面形成了在工業環境中用於操縱設備24的在機械上例如化學上尤其結實的、防刮的以及耐用的正面。

由於缺乏壓印的按鍵字符，這些按鍵字符也不會隨著時間的流逝被磨損和褪色。清楚的標識能通過位於其下方的顯示器6的顯示來實現。同樣地，直接關聯的機器或開關狀態的顯示例如通過在顯示器6上相應的彩色標識來實現。

在前面能夠進一步安置特定的能摸到的標記25，所述標記使用戶實現了，能夠在沒有直接視覺控制的情況下摸到各個操縱元件7a、7b或者找到一個十分確定的操縱元件7a、7b。這尤其對於這樣的操縱元件7b是有利的，所述操縱元件設置用於觸發直接的動作、尤其是根據本發明的移動運動，因為操縱人員的目光經常聚焦到相應有關的機器組件上，以控制確定的位置並且對其進行視覺監控。

除了用於輸出信息給操縱人員的顯示器6和用於輸入或檢測操縱行為的全面的觸摸傳感器8之外，圖5至7還示出了重疊的前面9，例如以透明的(玻璃)板的形式。所述前面9具有觸覺的標記25。這些標記25便於操縱人員在操縱過程期間在操縱設備24上找到目標，其中例如手動控制地移動、尤其是定位機器軸，並且同時目光聚焦到相應的機器組件上而不是操縱設備24上。操縱元件7b的位置能夠很好地被摸到，使得操縱人員能夠在不看觸控螢幕5的情況下找到確定的操縱元件7b。在完全平坦的操縱面上，操縱元件7b首先是僅視覺可見的，使得該潛在的缺點優選通過施加在前面9上的觸覺可感知的標記25得到補償。

圖6示出了一個變型方案，其中，將觸摸控制器21的數據首先唯一地引導至評估裝置13並且在那裡如前所述進行評估。將由評估裝置13檢測到的在操縱元件7b上的操縱行為編碼為相應的控制命令並且直接發送給控制裝置3。

經由評估裝置13的另外的接口以及通向可視化裝置10的數據連接17，將數據、基本上相應於觸摸原始數據從評估裝置13傳輸給可視化計算器10，使得該可視化計算器能夠經由圖形用戶界面評估和轉化關於實時要求不嚴格的操縱過程的觸摸輸入。例如在不同的屏幕掩碼之間的轉換或者用於在顯示器6(屏幕)或類似裝置上輸出的確定組的狀態值或參數的選取都屬於這種功能。評估裝置13能夠為此模仿觸摸控制器的接口行為並且基本上不變地轉發由原本的觸摸控制器21提供的數據流。該方法的優點是，能夠在可視化裝置中使用標準驅動程序用於評估觸摸數據。然而還能在可視化裝置10和評估裝置13之間設置專有的通信格式，所述通信格式能實現更廣泛的功能性，例如與評估裝置13的參數設置以及各種不同的安全功能相結合。

根據圖6的配置的一個重要優點是，所述評估裝置13單獨訪問所述觸摸控制器21，並且因此能夠鑑於可靠的而且與實時要求一致的方式對觸摸數據實施訪問。基於在可視化裝置方面的任何效應，在數據流中不會出現幹擾。實時條件的遵循是沒有危險的。

圖7示出了另外的有利的轉化，其中，所述可視化裝置10不設置在操縱設備24中而是設置在其外部。在這種情況下，所述操縱裝置2或所述操縱設備24包括用於所述可視化裝置10的接口12。所述接口12可以是插接連接件的部分或者是基於無線的接口的組件。可視化裝置在此能夠集成到控制裝置中或者與該控制裝置在結構上組合。所述操縱設備24到控制裝置3上的聯接經由數據連接19實現，所述數據連接19能夠通過線纜連接或者基於無線而構成。這種聯接包括：在評估裝置13和控制裝置3之間的數據連接22，優選以實時總線、例如實時乙太網的形式的數據連接，用於傳輸實時控制命令；另外的數據連接17、例如以USB接口或者I2C接口的形式的數據連接，用於將傳感器數據從評估裝置13傳輸至可視化裝置10以及用於將配置數據從可視化裝置10傳輸至評估裝置13；以及另外的數據連接29，用於將顯示器輸出數據從可視化裝置10傳輸至顯示器6。所述顯示器輸出數據能夠例如根據VGA、DVI或者HDMI標準構成。這種配置的優點是，所述操縱設備24自身與對於可視化所需的運算性能完全不相關，所述運算性能能夠根據應用複雜性、作業系統和編程平臺而強烈變化。由此能夠進一步降低變型多樣性以及進而降低製造和倉儲成本。

省去固定加注和設置的(現有技術的)機械按鈕並且通過能配置的而且實時的虛擬操縱元件或操縱元件7來代替，與根據圖7所示的布置系統相結合地得到操縱設備24，所述操縱設備在實踐中能夠用於各種各樣的應用案例和個性化設計需求。由此得到成本極低的解決方案。

此外，圖7示出了一種變型，其中將觸摸傳感器8的信號轉換為相應數據流的所述觸摸控制器21(由圖5和6)已經在結構上集成到評估裝置13中，或者說，所述評估裝置13已經附帶承擔了觸摸控制器21的功能。由此，為評估裝置13提供用於評估的附加的和直接的傳感器信息，所述傳感器信息能實現更可靠以及更快速的響應。尤其是在能多點觸摸地評估時，直接的集成能夠實現更快速的檢測和對輸入的響應。

作為另外的變型，圖7示出了通過評估裝置13來控制操縱裝置2的至少一個執行器20。所述執行器20與前面9機械地耦聯並且能夠將機械振動或脈衝耦合到該前面中。這些機械振動或脈衝能夠在觸摸時被操縱人員感知到。通過這種方式，還能夠給予操縱人員關於對操縱行為的響應的觸覺反饋。所述觸覺反饋的不同參數能夠是可變的，例如脈衝的強度或頻率，並且也能夠根據應用是參數可設置的(例如在設計圖形用戶界面的過程中)。

在根據圖5至7所示的全部三個變型中，能夠經由在評估裝置13和可視化裝置10之間的數據連接17將操縱元件7b的操縱狀態的變化也直接輸送給可視化裝置10並且使其在那裡匹配顯示器輸出。

根據圖3示出的現有技術的實施方案中，可視化裝置10反之在訪問控制裝置3之後才經由機械的輸入元件收到關於輸入或變化的操縱狀態的更新信息，因為該輸入元件只與控制裝置3通過信號技術耦合。

在本發明的另一個實施方式中，經由用於將實時控制命令傳輸給控制裝置3的數據連接22，還能相反地將數據從控制裝置3傳送給輸出單元13。採用這樣的數據能夠影響例如操縱元件的行為或者存儲的操作狀態。

本發明不受限於一種確定的觸摸技術的應用。作為觸摸傳感器，可以考慮尤其各種常用的類型和技術，尤其是基於電容的、電阻的或者壓電的技術。

圖8極度簡化地以及示例性地示出了評估裝置13的結構。所述評估裝置包括以處理器單元(CPU)形式的實時數據處理裝置14和至少一個存儲器15，所述存儲器包括工作存儲器(RAM)，在所述工作存儲器中存儲有用於通過數據處理裝置14進行實施的軟體以及實施所需的數據。此外，還能夠設有非易失性存儲器15(ROM)，在所述非易失性存儲器中存儲有程序編碼以及數據，所述數據應在停止電源電壓後在下次重新接通時仍然存在。在此，所述非易失性存儲器還可以是只讀存儲器(ROM)，所述非易失性存儲器同樣還可以是非易失性可寫存儲器(NVRAM-Non Volatile RAM)。在所述非易失性存儲器15中能夠只包含有簡易的引導裝載程序，所述引導裝載程序實現了：在接通電源電壓後，通過可視化裝置10經由數據連接17加載評估裝置13連同數據的原本的程序編碼。

此外，所述實時評估裝置13還具有用於聯接到觸摸控制器21上或直接聯接到觸摸傳感器8上的第一(USB)接口26和用於聯接到可視化裝置10上的第二(USB)接口28。這些接口能夠同樣按照其他的接口標準例如I2C或者還能按照專有的標準構成。

為了將控制命令實時傳輸給控制裝置3，設有另外的(實時乙太網)接口、即輸出接口16。評估裝置的各個組件和接口在內部優選經由共同的總線連接進行通訊。

所述評估裝置13的軟體通常是保持簡單和不需要很多費用的。其尤其不具有複雜的作業系統並且優選不以圖形用戶界面為基礎。通過所述軟體的清楚制定的目標、清楚界定的功能範圍和對複雜作業系統功能性的放棄，能實現高的功能可靠性、短的程序實施時間和可預言的而且可保證的時間上的行為(＝實時行為)。

所述評估裝置13不僅能夠在結構上獨立地構成，而且還能與其他控制組件、尤其是與可視化裝置10或者控制裝置3組合地實施。重要的只是，所述評估裝置13具有獨立的數據處理裝置14，所述數據處理裝置與可視化裝置10的數據處理裝置11有區別，或者說與其在功能上是分離的。但是實際上這兩個數據處理裝置11和14是一個共同的CPU的兩個獨立實施的關鍵部分。

優選地，所述可視化裝置10構建用於，為評估裝置13提供有關至少一個在顯示器6上可視化的操縱元件7b的配置數據。可選地或者附加地，這種配置數據能夠存儲/被存儲在評估裝置13的存儲器15中。所述配置數據優選包含關於所述至少一個操縱元件的位置、大小、定向、類型、允許的或者關聯的用於操作的操縱手勢及其能設置參數的特性、可能的主動的觸覺反饋的參數、相關聯的機器或設備功能、相關聯的機器或設備參數、釋放狀態和/或當前的操作狀態或者設定值的信息。所述評估裝置13及其軟體構建用於，根據所述配置數據為控制裝置3生成控制命令。

在圖9中示意性示出了根據本發明的實時評估裝置13的存儲器15(RAM)的抽取部分。在所述存儲器15(程序存儲器)的一部分中保存有為了通過數據處理裝置14(CPU)進行實施而設置的程序編碼。另一部分含有一般的數據，所述數據對於實施所述程序編碼來說是必要的，或者更確切地說是在其實施期間產生。

在所述存儲器15的第三部分中保存有關於各個能由評估裝置13檢測到的操縱元件7的參數和數據(配置數據或「參數化的操縱元件」)。

對於每個操縱元件都儲存有至少一個以標識符形式的識別標誌，所述識別標誌實現了在相應的操縱元件上做出的操縱行為與特定的機器或設備功能或者與參數相關聯。此外能夠儲存有這樣的數據，所述數據確定各個操縱元件的類型和基本特性。在另外的參數中能夠預設關於顯示器或關於觸摸傳感器的位置、大小和取向，只要這些特性實施為可變的。經由釋放狀態能夠暫時禁用並且再次開啟虛擬操縱元件的功能(釋放狀態)。原則上，經由該機理還能限定多個疊加在觸控螢幕上的操縱元件，然後根據機器/設備的運行或操縱狀態從其中分別激活一個確定的操縱元件，而其他的操縱元件被禁用。與此對應地，能夠調整在顯示器上的視覺顯示。

最後，關於操縱元件的數據還能夠將其當前的或最終有效的操縱狀態、例如開/關狀態在狀態值中顯示。

如開始時已經詳細描述過的，本發明除了操縱裝置和控制系統外還涉及一種用於控制機器或者設備的方法，這些都已在上文中進行了進一步的詳細描述。本發明同樣涉及一種用於藉助於開發環境為操縱裝置2和/或控制系統1的可視化裝置10創建圖形用戶界面的方法。

附圖標記列表

1 控制系統

2 操縱裝置

3 控制裝置

4 機器或設備

5 觸控螢幕

6 顯示器

7a 操縱元件

7b 與實時功能結合的操縱元件

8 觸摸傳感器

9 前面

10 可視化裝置

11 數據處理裝置

12 用於可視化裝置10的接口

13 評估裝置

14 實時數據處理裝置

15 存儲器

16 輸出接口

17 數據連接

18 傳感器數據連接

19 數據連接

20 執行器

21 觸摸控制器

22 實時的數據連接

23 通信連接

24 結構單元

25 觸覺標記

26 輸入端接口

27 數據連接

28 接口

29 數據連接

30 根據現有技術的操縱設備

31 第一操縱區域

32 第二操縱區域