特開 2024-46639 産業用タッチスクリーン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046639

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】産業用タッチスクリーン

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0488 20220101AFI20240327BHJP

   G06F 3/04842 20220101ALI20240327BHJP

   G06F 3/04886 20220101ALI20240327BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

G06F3/0488

G06F3/04842

G06F3/04886

G06F3/01 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023155629

(22)【出願日】2023-09-21

(31)【優先権主張番号】22306393

(32)【優先日】2022-09-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】594083128

【氏名又は名称】シュネーデル、エレクトリック、インダストリーズ、エスアーエス

【氏名又は名称原語表記】ＳＣＨＮＥＩＤＥＲ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＳＡＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】フェリペ、カスティージョ、ブエナベントゥラ

(72)【発明者】

【氏名】ローラン、ブラール

【テーマコード（参考）】

5E555

【Ｆターム（参考）】

5E555AA54

5E555AA74

5E555BA36

5E555BB36

5E555BC04

5E555CA13

5E555CB12

5E555CB33

5E555CB40

5E555CC05

5E555DA23

5E555DA24

5E555DB04

5E555DB51

5E555DB53

5E555DC13

5E555DC43

5E555DC63

5E555DD06

5E555EA11

5E555EA14

5E555FA00

(57)【要約】      （修正有）

【課題】直感的でシームレスかつ柔軟な方法で視覚化と重要制御とを統合したタッチスクリーンシステムを備える装置を提供する。
【解決手段】操作機能を有する装置（ＡＰＰ）は、ＡＰＰを操作するホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）と、重要制御機能を有するＡＰＰを操作する制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）と、タッチスクリーン（ＴＳ）と制御ウィジェットを提示し、視覚化ゾーン内に操作機能に関するグラフィックマークを提示するディスプレイ（ＤＰ）を備えるタッチスクリーンシステム（ＴＳＳ）と、タッチ入力の位置を検出するタッチスクリーンコントローラ（ＴＣ）と、ＣＣＵ及びＨＣＵから来るデータフローを重要制御モジュールを優先してミキシングするミキサーモジュール（ＭＭ）を備え、ＭＭは、ＣＣＵからディスプレイの制御ゾーンに来るデータフローを提供し、ＨＣＵからディスプレイの視覚化ゾーンに来るデータフローを提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置（ＡＰＰ）であって、
操作機能を有する前記装置を操作するためのホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）と、
重要制御機能を有する前記装置を操作するための制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）と、
タッチスクリーンシステム（ＴＳＳ）であって、
タッチスクリーン（ＴＳ）であって、前記タッチスクリーンへのタッチ入力を受信するように構成されたタッチスクリーン（ＴＳ）と、
重要制御ゾーン内に重要制御機能に関する制御ウィジェットを提示し、視覚化ゾーン内に操作機能に関するグラフィックマークを提示するディスプレイ（ＤＰ）と、
を備えるタッチスクリーンシステム（ＴＳＳ）と、
前記ホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）および前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）と通信可能に結合され、前記タッチスクリーンへの前記タッチ入力の位置を検出するように構成されたタッチスクリーンコントローラ（ＴＣ）と、
前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）および前記ホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）と通信可能に結合され、前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）および前記ホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）から来るデータフローを、前記重要制御モジュールを優先してミキシングするミキサーモジュール（ＭＭ）と、
を備え、
前記ミキサーモジュール（ＭＭ）は、前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）から前記ディスプレイの前記制御ゾーンに来るデータフローを提供し、前記ホストコンピューティングユニット（ＨＣＵ）から前記ディスプレイの前記視覚化ゾーンに来るデータフローを提供する、装置（ＡＰＰ）。

【請求項2】

前記視覚化ゾーンは、前記ディスプレイの１つのゾーンを備え、前記重要制御ゾーンは、前記ディスプレイの１つまたは複数のゾーンを備える、請求項１に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項3】

前記重要制御機能は、高い信頼性と低いレイテンシーとを有する決定論的機能であり、前記重要制御機能は、前記装置に接続された１つまたは複数の産業用デバイスに関連付けられる、請求項１～２のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項4】

前記重要制御ゾーンは、重要制御機能を作動させる制御ウィジェット専用の所定のデジタルスロットを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項5】

制御ウィジェットは、前記装置に接続された産業用デバイスを制御するために、機械制御デバイスのデジタル表現を再構築するためのリソースおよび情報を収集する一連のデータおよび技術を提供する、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項6】

制御ウィジェットは、ヒューマンマシンインタフェース構成要素である機械制御デバイスのうちの１つ、すなわち、押しボタン、セレクタ、スライダ、エンコーダ、およびパイロットライトのうちの１つに関連付けられる、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項7】

制御ウィジェットに関連付けられた機械制御デバイスは、触覚フィードバックおよび／または音声フィードバックで構成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項8】

制御ウィジェットは、アイドル状態、選択状態、および故障状態を含む機械制御デバイスの少なくとも３つの異なる視覚状態を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項9】

１つの制御ウィジェットは、一組の機械制御デバイスを制御するように構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項10】

産業用制御パネルに含まれる、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項11】

前記制御ウィジェットは、前記タッチスクリーンのカバーガラス上に３Ｄ形状を伴う、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項12】

前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）は、
前記タッチスクリーンコントローラから、制御ウィジェット上の前記タッチスクリーンへのタッチ入力に応答して、前記タッチスクリーンへのタッチ入力の位置を受信し、
前記制御ウィジェットの位置および状態に関連付けられた前記制御ウィジェットを決定し、
前記制御ウィジェットの状態に対応する重要制御機能をトリガし、
前記制御ウィジェットの状態を更新する、
ように構成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【請求項13】

前記制御コンピューティングユニット（ＣＣＵ）は、
前記制御ウィジェットの更新された状態に関連付けられたデータフローを前記ミキサーモジュール（ＭＭ）に送信し、
前記ディスプレイ（ＤＰ）上に提示された前記制御ウィジェットに関連するチェックサムを前記ミキサーモジュール（ＭＭ）から取得し、前記チェックサムが正しい場合に制御ウィジェットの健全性を確認する、
ように構成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置（ＡＰＰ）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、タッチスクリーンに関し、より具体的には、産業用タッチスクリーンに関する。

【背景技術】

【0002】

電子タッチスクリーン（ディスプレイなど）は、ＡＴＭ、自動車、情報ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、携帯電話などを含む多くの商業用途で使用されている。このようなスクリーンは、コンテンツを容易に変更することができ、スクリーンがインタラクティブであるため有利である。電子タッチスクリーンは多くの用途に望ましいが、冗長性の要件または必要性から、このようなスクリーンの使用が妨げられる可能性がある。

【0003】

このような用途の例としては、部分的な故障が発生した場合でも機器の継続的な性能を確保するために高い可用性と信頼性の対策が要求される、民間航空、宇宙飛行、軍事用途および産業プロセスなどが挙げられるが、これらに限定されない。このような厳しい要件が要求されるのは、故障の潜在的な影響のためである。

【0004】

現在、産業用制御パネルは、視覚化のためのタッチスクリーンと、安全関連機能のための電気機械式ボタンとを含む。

【0005】

このような産業用制御パネルは、業界標準を満たすために複数の静的キーやボタンに依存してきた。このため、デザインが魅力的でなくなり、コストとスペースがかさみ、コンピューティングデバイスは様々な静的キーを全て管理しなければならない。いくつかの産業用制御パネルは、静的キーをタッチスクリーンと統合する。このようなタッチスクリーンは、通常、高レベルのオペレーティングシステムを実行するマイクロプロセッサによって管理され、業界標準に準拠していない。したがって、タッチスクリーンを搭載した産業用制御パネルが業界標準を満たすことが課題となっていた。

【0006】

したがって、直感的でシームレスかつ柔軟な方法で、視覚化と重要制御（critical control）とを統合したタッチスクリーンシステムが必要とされている。

【発明の概要】

【0007】

この概要は、本発明の主題に関連する概念を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の本質的な特徴を特定することを意図するものでも、特許請求される主題の範囲を決定または限定する際に使用することを意図するものでもない。

【0008】

一実施態様では、装置が提供され、該装置は、
操作機能（operation function）を有する該装置を操作するためのホストコンピューティングユニットと、
重要制御機能（critical control function）を有する該装置を操作するための制御コンピューティングユニットと、
タッチスクリーンシステムであって、
タッチスクリーンであって、該タッチスクリーンへのタッチ入力を受信するように構成されたタッチスクリーンと、
重要制御ゾーン内に重要制御機能に関する制御ウィジェット（control widget）を提示し、視覚化ゾーン内に操作機能に関するグラフィックマーク（graphical indicia）を提示するためのディスプレイと、
を備えるタッチスクリーンシステムと、
ホストコンピューティングユニットおよび制御コンピューティングユニットと通信可能に結合され、タッチスクリーンへのタッチ入力の位置を検出するように構成されたタッチスクリーンコントローラと、
制御コンピューティングユニットおよびホストコンピューティングユニットと通信可能に結合され、制御コンピューティングユニットおよびホストコンピューティングユニットから来るデータフローを、重要制御モジュールを優先してミキシングするミキサーモジュールと、
を備え、
ミキサーモジュールは、制御コンピューティングユニットからディスプレイの制御ゾーンに来るデータフローを提供し、ホストコンピューティングユニットからディスプレイの視覚化ゾーンに来るデータフローを提供する。

【0009】

有用なことに、本装置により、重要制御機能を産業用オールインワン制御パネルにシームレスに統合することができる。より正確には、本発明は、重要制御機能と視覚化機能を安全で、直感的で、柔軟で、シームレスな方法でタッチスクリーンディスプレイに統合することを可能にし、これにより、従来の電気機械制御デバイスのほとんどを機械制御パネルから取り除くことができる。これは、スクリーンを重要制御ゾーンおよび視覚化ゾーンに分離することによって達成される。

【0010】

一実施形態では、視覚化ゾーンは、ディスプレイの１つのゾーンで構成され、重要制御ゾーンは、ディスプレイの１つまたは複数のゾーンで構成される。

【0011】

一実施形態では、重要制御機能は、高い信頼性と低いレイテンシーとを有する決定論的機能（deterministic function）であり、重要制御機能は、装置に接続された１つまたは複数の産業用デバイスに関連付けられる。

【0012】

一実施形態では、重要制御ゾーンは、重要制御機能を作動させる制御ウィジェット専用の所定のデジタルスロットを備える。

【0013】

一実施形態では、制御ウィジェットは、装置に接続された産業用デバイスを制御するために、機械制御デバイスのデジタル表現を再構築するためのリソースおよび情報を収集する一連のデータおよび技術（technologies）を提供する。

【0014】

一実施形態では、制御ウィジェットは、ヒューマンマシンインタフェース構成要素である機械制御デバイスのうちの１つ、すなわち、押しボタン、セレクタ、スライダ、エンコーダ、およびパイロットライトのうちの１つに関連付けられる。

【0015】

一実施形態では、制御ウィジェットに関連付けられた機械制御デバイスは、触覚フィードバックおよび／または音声フィードバックで構成される。

【0016】

一実施形態では、制御ウィジェットは、アイドル状態、選択状態、および故障状態を含む機械制御デバイスの少なくとも３つの異なる視覚状態を有する。

【0017】

一実施形態では、１つの制御ウィジェットは、一組の機械制御デバイスを制御するように構成される。

【0018】

一実施形態では、装置は産業用制御パネルに含まれる。

【0019】

一実施形態では、制御ウィジェットは、タッチスクリーンのカバーガラス上に３Ｄ形状を伴う。

【0020】

一実施形態では、制御コンピューティングユニットは、
タッチスクリーンコントローラから、制御ウィジェット上のタッチスクリーンへのタッチ入力に応答して、タッチスクリーンへのタッチ入力の位置を受信し、
制御ウィジェットの位置および状態に関連付けられた制御ウィジェットを決定し、
制御ウィジェットの状態に対応する重要制御機能をトリガし、
制御ウィジェットの状態を更新する、
ように構成される。

【0021】

一実施形態では、制御コンピューティングユニットは、
制御ウィジェットの更新された状態に関連付けられたデータフローをミキサーモジュールに送信し、
ディスプレイ上に提示された制御ウィジェットに関連するチェックサム（checksum）をミキサーモジュールから取得し、チェックサムが正しい場合に、制御ウィジェットの健全性を確認する、
ように構成される。

【0022】

重要制御ゾーン内では、押しボタンやセレクタなどの重要制御機能を構成するために、所定のデジタルスロットが利用可能である。各スロットには高度なカスタマイズが可能であり、とりわけ、デバイスのタイプ、視覚、触覚フィードバック、およびタッチ入力など、ユーザ経験を向上させる多くの特性が利用可能である。

【0023】

詳細な説明は、添付の図面を参照して説明される。図面において、参照番号の左端の桁は、参照番号が最初に現れる図を示す。同様の特徴および構成要素を参照するために、図面全体を通して同じ番号が使用される。ここで、本主題の実施形態によるシステムおよび／または方法のいくつかの実施形態を、例示としてのみ、添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】一実施形態によるタッチスクリーンシステムを有する装置の概略ブロック図を示す。

【図2】視覚化ゾーンおよび１つまたは複数の重要制御ゾーンを有するディスプレイの簡略概略図を示す。

【図3】キープロパティを有する制御ウィジェットの簡略概略図を示す。

【図4】一実施形態による重要制御機能を有する装置を操作するための方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

同じ参照番号は、全ての図面において同じ要素または同じタイプの要素を表す。

【0026】

本明細書におけるブロック図はいずれも、本主題の原理を具体化した例示的なシステムの概念図を表すことを当業者は理解されたい。同様に、任意のフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータ可読媒体で実質的に表現され、このようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、コンピュータまたはプロセッサによって実行され得る様々なプロセスを表すものであることが理解されよう。

【0027】

図面および以下の説明は、本発明の特定の例示的な実施形態を示す。したがって、当業者であれば、本明細書に明示的に説明または示されていないものの、本発明の原理を具体化し、本発明の範囲内に含まれる様々な構成を考案することができることが理解されよう。更に、本明細書に記載の任意の例は、本発明の原理の理解を助けるためのものであり、このような具体的に言及された例および条件に限定されないと解釈されるべきである。結果として、本発明は、以下に説明される特定の実施形態または例に限定されず、特許請求の範囲およびそれらの均等物によって限定される。

【0028】

図１を参照すると、装置ＡＰＰは、ホストコンピューティングユニットＨＣＵと、制御コンピューティングユニットＣＣＵと、タッチスクリーンシステムＴＳＳ、タッチスクリーンコントローラＴＣおよびミキサーモジュールＭＭとを備える。

【0029】

装置ＡＰＰは、重要制御機能を統合する産業制御パネルに含まれ得る。

【0030】

タッチスクリーンシステムＴＳＳは、タッチスクリーンＴＳおよびディスプレイＤＰを備える。

【0031】

タッチスクリーンＴＳは、タッチ入力を受信するように構成されたタッチセンサ式スクリーンである。タッチスクリーンＴＳは、非限定的な例として、表面静電容量式タッチスクリーン、投影型静電容量式タッチスクリーン、抵抗膜式タッチスクリーン、表面音響波タッチスクリーン、および赤外線タッチスクリーンなどの種々の技術に依存することができる。

【0032】

ディスプレイＤＰは、制御ゾーン内に重要制御機能に関する制御マークを提示し、視覚化ゾーン内に操作機能に関する操作マークを提示するように構成される。

【0033】

タッチスクリーンシステムＴＳＳは、タッチスクリーンディスプレイインタフェースを備えた産業用制御パネルを使用する任意のデバイスである装置のユーザインタフェースを構成するタッチスクリーンアセンブリを形成する。

【0034】

タッチスクリーンコントローラＴＣは、ホストコンピューティングユニットＨＣＵおよび制御コンピューティングユニットＣＣＵと通信可能に結合され、タッチスクリーンＴＳへのタッチ入力の位置を検出するように構成される。

【0035】

一実施形態では、タッチスクリーンシステムＴＳＳは、容量性グリッドおよび人体の導電率を使用する投影型静電容量式タッチスクリーン技術に基づいている。Ｘ電極とＹ電極のパターニング、すなわち、容量性グリッドに指が近づくと、指と電極との間に静電容量結合が生じる。容量結合は、Ｘ電極とＹ電極との間の静電容量を変化させる。タッチスクリーンシステムは、電極線上のどこで静電容量が変化したかをチェックしながら、タッチした点を検出する。

【0036】

言い換えれば、タッチ入力として指や導電性スタイラスを容量性グリッドの表面に近づけると、局所電界が変化し、相互静電容量が減少する。静電容量グリッド上の個々の点における静電容量の変化を測定して、もう一方の軸の電圧を測定することで、タッチ位置を正確に特定することができる。

【0037】

一実施形態では、タッチスクリーンＴＳは、（例えば、指、スタイラス、手袋をはめた手、ペンなどによる）タッチに応答して入力イベントを登録する適切なハードウェアを備えることができる。いくつかの実装形態では、タッチスクリーンＴＳは、オブジェクトがスクリーンに触れることなく、タッチスクリーンに近接した（例えば、数センチメートル）タッチスクリーンＴＳ上のオブジェクトの位置を（例えば、指、スタイラス、手袋をはめた手、ペンなどで）検出することができる。本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「タッチスクリーン上（on the touchscreen）」への言及は、オブジェクト（例えば、ユーザの指）とタッチスクリーンとの間の接触を指し、「タッチスクリーン上方（over the touchscreen）」への言及は、タッチスクリーンに近接して（例えば、タッチスクリーンから所定の距離だけ離れて）いるがタッチスクリーンに接触していないオブジェクトの位置決めを指す。

【0038】

一実施形態では、タッチスクリーンＴＳは、圧電アクチュエータのように、タッチスクリーンＴＳ上のタッチの押圧を記録する適切なハードウェアを備えることもできる。タッチスクリーン上のタッチに応答した入力イベントは、登録された押圧力が所定の閾値を超えている場合に検証され、例えば、そのタッチが重要制御機能に対して意図的に行われたものであることを確認する。

【0039】

ホストコンピューティングユニットＨＣＵは、装置のユーザインタフェースや、マイクロフォン、スピーカなどの装置の他の構成要素に命令するオペレーティングシステムを実装している。ホストコンピューティングユニットＨＣＵは、異なる種類の電気通信ネットワークを介して他の装置と、特に産業用ネットワークを介して、産業用装置と通信するための手段を提供する、異なる通信インタフェースを実装することができる。特に、ホストコンピューティングユニットＨＣＵは、ディスプレイの視覚化ゾーンに対応するタッチスクリーン上でのユーザアクションを解釈するために、タッチスクリーンコントローラＴＣからデータを受信する。

【0040】

制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ホストコンピューティングユニットＨＣＵとは独立したオペレーティングシステムを実装しており、これは装置のユーザインタフェースの重要制御機能を命令する。

【0041】

制御コンピューティングユニットＣＣＵは、産業用ネットワークを介して産業用デバイスと通信するための手段を提供する様々な通信インタフェースを実装することができる。一実施形態では、制御コンピューティングユニットＣＣＵは産業用ネットワークに直接接続されない。一実施形態では、ホストコンピューティングユニットＨＣＵは、重要データを制御コンピューティングユニットＣＣＵに転送する。特に、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ディスプレイの重要制御ゾーンに対応するタッチスクリーン上でのユーザアクションを解釈するために、タッチスクリーンコントローラＴＣからデータを受信する。

【0042】

ホストコンピューティングユニットＨＣＵおよび制御コンピューティングユニットＣＣＵは、スクリーンのそれぞれのゾーン、視覚化ゾーンおよび重要制御ゾーンに専用化されており、視覚化システム、すなわち、ホストコンピューティングユニットＨＣＵに故障が発生しても、重要制御システム、すなわち、制御コンピューティングユニットＣＣＵの安全な動作が損なわれることはないことを意味する。

【0043】

制御コンピューティングユニットＣＣＵは、高い信頼性と低いレイテンシーを有する決定論的機能であり、装置に接続された１つまたは複数の産業機械に関連付けられた重要制御機能を実装する。そのために、装置ＡＰＰは、例えば産業機械に命令するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に接続することができる。

【0044】

産業機械に命令するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）は、装置ＡＰＰと共にローカルであってもよく、またはプログラマブルロジックコントローラと装置とを相互接続するネットワークを介したリモートであってもよい。

【0045】

ミキサーモジュールＭＭは、ホストコンピューティングユニットＨＣＵおよび制御コンピューティングユニットＣＣＵと通信可能に結合され、ホストコンピューティングユニットＨＣＵおよび制御コンピューティングユニットＣＣＵからのデータフローを、制御コンピューティングユニットＣＣＵを優先してミキシングする。一実施形態では、ミキサーモジュールＭＭは、トップフレームとして優先度を使用する。

【0046】

いくつかの例では、ミキサーモジュールＭＭは、ＬＶＤＳスプリッタ、タイミングコントローラ、ＦＰＧＡ、またはディスプレイを制御することができる任意の構成要素を備えることができる。

【0047】

図２を参照すると、本装置は、視覚化ゾーンと１つまたは複数の重要制御ゾーンを提示する同じタッチスクリーンディスプレイを使用しながら、ユーザインタフェースレベルで視覚化機能と重要制御機能とを分離することを可能にしている。

【0048】

視覚化ゾーンは、システムを接続し、データを収集し、意味のある形式で情報を提示するための簡単で効果的な手段を提供する。重要制御ゾーンは、機械や製造ラインを、安定して、安全に、人間工学的に、かつ容易に制御することを保証する。

【0049】

ユーザの観点からは、同じタッチスクリーン上に全てが存在するため、視覚化と重要制御がシームレスに統合されることになる。

【0050】

視覚化ゾーンおよび１つまたは複数の重要制御ゾーンの異なる構成を提供することができる。一実施形態では、１つの重要制御ゾーンは、ディスプレイの１つの境界、すなわち、ディスプレイの上部、下部、左側または右側に配置される。別の実施形態では、２つの重要制御ゾーンは、ディスプレイの２つの対向する境界、すなわち、ディスプレイの上下または左右に配置される。

【0051】

一実施形態では、重要制御ゾーンは、押しボタンやセレクタなどの機械制御でのデジタル表現が構成されるストリップである。ストリップは、所定数のスロットに分割され、ヒューマンマシンインタフェース構成要素のような機械制御デバイスのデジタル表現を設定することができる。機械制御デバイスのデジタル表現は、以下で定義される制御ウィジェットによって提供される。

【0052】

一実施形態では、前記デジタル表現は、タッチスクリーンのカバーガラス上に３Ｄ形状を伴っており、これにより、特徴的な物理的レイアウトを作成することができ、ユーザがデジタル表現に関連する様々な機能をより良く区別するのに役立つ。

【0053】

各スロットは、制御ウィジェットの範囲によってカバーされる重要制御機能をサポートするために必要なメカニズムに関連付けられている。例えば、このメカニズムは、押しボタン、セレクタ、スライダ、エンコーダ、パイロットライトのうちの１つである。

【0054】

一実施形態では、制御ウィジェットは、その目的のために利用可能なスロットに配置される。これは、重要制御機能を実行するための全てのメカニズムが利用可能であり、インタフェースがそのような機能から要求されるものに準拠していることを保証する目的で行われる。

【0055】

ユーザが前記重要制御機能に対応するウィジェットを選択することによって、装置の重要制御機能を開始したい場合、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ウィジェット上のタッチ入力の位置を取得し、（例えば、各ウィジェットとタッチスクリーンの座標セットとリンクする対応表を介して）前記位置が前記ウィジェットに対応すると判定することができる。

【0056】

制御コンピューティングユニットＣＣＵは、命令をプログラマブルロジックコントローラに送信することにより、対応する重要制御機能をトリガするためにウィジェットの状態を取得する。次に、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ウィジェットの状態を更新し、状態更新に関連付けられたデータフローをミキサーモジュールＭＭに送信する。

【0057】

次いで、ミキサーモジュールＭＭは、ウィジェットに更新された状態を提示するために、制御コンピューティングユニットＣＣＵから来るデータフローをディスプレイの制御ゾーン、より具体的にはウィジェット専用のスロットに提供することができる。

【0058】

更に、ミキサーモジュールＭＭは、ディスプレイＤＰ上に提示されたウィジェットの画像に関連するエラー検出コードを、提示された画像が正しいかどうかをチェックすることができる制御コンピューティングユニットＣＣＵに送信することができる。

【0059】

図３を参照すると、制御ウィジェットのキープロパティが表されている。これらは、ヒューマンマシンインタフェース構成要素のような機械制御デバイスのデジタル表現を再構築するために全てのリソースおよび情報を収集する一連のデータおよび技術からなる。これらの主要な特性は、例えば、少なくともデバイスタイプ、コンテキスト性、音声フィードバック、触覚フィードバック、ＧＵＩ設計および視覚フィードバック、タッチ入力、機能安全性である。

【0060】

制御デバイスのデジタル表現は、タッチ技術、ディスプレイ、触覚、音声、デジタル柔軟性、およびコンテキスト性を活用して、従来の電気機械式デバイスでは不可能であったインタフェースによる高度な経験をユーザに提供する。

【0061】

デバイスタイプは、制御ウィジェット構成の第１のステップに対応し、これは、どのタイプの制御ウィジェットが必要かを定義し、次に、必要な安全レベル、設計オプション、およびウィジェット動作を設定する。デバイスタイプは、機械制御デバイスのタイプに対応し、ヒューマンマシンインタフェース構成要素に限定されず、押しボタン、セレクタ、スライダ、エンコーダ、パイロットライトなどの構成要素のうちの１つであり得る。

【0062】

コンテキスト性とは、特定のセットのシステム状態に適応する制御ウィジェットの能力であり、同じ制御ウィジェットスロットから、より多くの制御とユーザフィードバックオプションを提供する。制御ウィジェットはデジタル的に構成されているため、実際には、１つの制御ウィジェットスロット上の多くの機械制御デバイスに影響を与えることが可能である。

【0063】

このコンテキスト動作を実行するために、制御ウィジェットデータセットは、システムの状態に応じて有効になる複数の構成を含むことができる。この手法は、タッチスクリーン上に制御ウィジェットスロットをより増やすことなく、インタフェースで利用可能な制御機能をより増やすことができる。

【0064】

タッチ入力は、電気機械的なアクションを伴わずにユーザの触覚動作をデジタルシステムに変換できるタッチ技術に相当する。制御ウィジェットは、とりわけ、感度、デバウンス時間、スキャン解像度など、タッチ入力の特定の動作や特性をカスタマイズするための一連のパラメータを提供する。タッチ技術は、投影型静電容量方式と圧電方式など２つの技術を混合したものであり得る。多くの場合、この技術の混合は、機能安全性の要件となる可能性のあるタッチ入力に技術的な冗長性を提供するために提案される。

【0065】

タッチ入力に続いてユーザが期待するアクションも、制御ウィジェット内で設定することができる。すなわち、入力の望ましい動作の選択である。例えば、ボタンのタッチ入力は、ラッチ、単安定、双安定などであるように構成することができる。

【0066】

制御ウィジェットを使用すると、必要なタイプのデバイスに関連付けられた利用可能なオプションのセットを用いて、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）設計を構成することができる。ユーザは、制御ウィジェットライブラリで利用可能になるピクトグラム、テーマおよび色、凡例を定義することができる。制御ウィジェットはコンテキスト的であり得るので、異なるＧＵＩをシステム状態に適合するように構成することができる。

【0067】

制御ウィジェットのＧＵＩが設定されると、ユーザ入力とシステム状態に対するＧＵＩの動的動作に対応した視覚的なフィードバックが提供される。視覚的なフィードバックは、アクションを認識し、本質的な制御に関連する情報を提供することを可能にするので、ユーザと対話するための重要な機能である。

【0068】

各制御ウィジェットは、少なくとも以下の異なる視覚的状態を有することができ、以下のように構成することができる。
－アイドル状態（デバイス上で実行されるアクションなし）
－選択状態（デバイス上で実行されるアクション）
－故障状態（故障により制御ウィジェットが無効になった状態）
－「使用不可状態」などの追加のビジュアルが利用可能であり得る

【0069】

安全関連機能については、制御ウィジェットの全ての視覚的機能の健全性を保証するために、対応するハードウェアと共に安全なＧＵＩメカニズムが考慮される。

【0070】

触覚フィードバックは、ユーザ経験を向上させる。その目的のために、制御ウィジェットは、触覚的な構成を有するように設計されており、従来の制御デバイスで経験した触感を再現する特定の触覚フィードバックを用いて各制御ウィジェットを構成する可能性を提供する。この構成はまた、触覚フィードバックを提供することでユーザに注意を促す新しい方法を提供するため、より触覚的な動作を含めることもできる。

【0071】

触覚フィードバックは、タッチスクリーン上に表示されたウィジェットとの相互作用に関連して、タッチスクリーンとインタフェースするユーザに提供することができ、触覚フィードバックは、タッチスクリーンと連動する触覚フィードバックドライバによって提供することができる。様々な実施形態では、触覚フィードバックは、振動ユニットによって生成された振動または振動パターンの形態であり得る。これに関して、触覚ドライバは、指（または他のオブジェクト）がウィジェット上またはウィジェット上方を移動するときに振動フィードバックを生成し、指がウィジェットから離れるまで（例えば、指がもはやウィジェット上またはウィジェット上に位置しないときまで）振動を維持するように振動ユニットを制御することができる。

【0072】

一実施形態では、触覚フィードバック構成は、タッチスクリーン上のカバーガラス上の３Ｄ形状と共に動作するように設計される。これにより、指の誘導設計が可能になり、ユーザに十分な触覚経験を与えることができる。

【0073】

触覚フィードバックと同じように、制御ウィジェットパラメータで音声フィードバックを設定するように構成することが可能である。音声フィードバックはまた、ユーザの意識を高めるために、あらゆるタイプのウィジェットや使用方法毎に固有の、特定の署名フィードバックの一種であり得る。音声を触覚フィードバックと組み合わせて、ユーザの感覚を深く刺激し、従来の電気機械デバイスで感じられる経験を再現することができる。

【0074】

いくつかの実施形態では、音声フィードバックを触覚フィードバックと組み合わせて使用することで、タッチスクリーンを見ずにタッチスクリーンＴＳとインタフェースするユーザの能力を更に高めることができる。例えば、音声フィードバックは、ビープ音、クリック音、ポップ音、ティック音、ブザー音などの音を含むことができ、ユーザがタッチスクリーンＴＳ上のウィジェットを指差しているとき、またはタッチしているときを識別または示すために使用することができる。

【0075】

いくつかの実施形態では、異なる音声を使用して、異なるウィジェットとそれらの異なる視覚的状態とを区別および／または識別することもできる。一実施形態では、音声フィードバックは、話し言葉またはフレーズを含むことができる。

【0076】

制御ウィジェットは安全チェーンの一部であるため、信頼性性能レベルを保証するために必要な全てのメカニズムが機能安全のために利用可能である。

【0077】

これらのメカニズムには、制御ウィジェットのビジュアルのための安全なＧＵＩレンダリング、冗長で信頼性の高いタッチインタフェース、安全チェーンを統合するための安全なＭＣＵ、およびインタフェースを設定するための安全な構成ツールなどが含まれる。

【0078】

制御ウィジェットデータ構造およびシステム統合は、いつでもデータ健全性を保つように設計されている。システムに統合することで、重要制御ウィジェットは、リアルタイムかつ決定論的な方法で入力を確実に管理できる。

【0079】

制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ディスプレイＤＰを駆動して、制御ウィジェットのコンテキスト性を、例えば「開始」グラフィックから「停止」グラフィックに変更することができる。

【0080】

一実施形態では、制御コンピューティングユニットＣＣＵが、ユーザが制御ウィジェットを押すことによって安全上重要な操作を開始したと判定した後、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、ユーザが安全上重要な操作の開始を確認する機会を提示するようにディスプレイＤＰを制御する。制御ウィジェットの変化するスクリーンとマークにより、確認マークを押すことで安全上重要な操作の開始を直感的に確認できる。

【0081】

図４を参照すると、本発明の一実施形態による重要制御機能を有する装置を操作するための方法は、ステップＳ１からＳ６を含む。

【0082】

ステップＳ１において、ユーザは、前記重要制御機能に対応するウィジェットを選択することにより、装置の重要制御機能を開始することを望む。

【0083】

タッチスクリーンアセンブリのタッチスクリーン上でタッチ入力が受信される。タッチ入力は、安全上重要な操作の開始を始めるために、重要制御ゾーンに設けられる。

【0084】

タッチスクリーンコントローラＴＣは、重要制御ゾーンに対応するタッチスクリーン上でのタッチ入力の位置を決定する。タッチ入力を受信すると、タッチスクリーンコントローラは、タッチスクリーンへのタッチ入力の位置を、例えば、１つまたは複数の駆動線が１つまたは複数の感知線に押し込まれたときに生成される電気パルスを処理することによって、決定または登録する。例えば、位置を、Ｘ－Ｙ座標として登録してもよい。

【0085】

ステップＳ２において、タッチ入力の位置が重要制御ゾーンに対応するので、タッチスクリーンコントローラＴＣは、タッチ入力の位置を制御コンピューティングユニットＣＣＵに送信する。タッチ入力が視覚化ゾーンに対応する場合、タッチスクリーンコントローラＴＣは、タッチ入力の位置をホストコンピューティングユニットＨＣＵに送信する。

【0086】

ステップＳ３において、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、その位置に関連付けられた制御ウィジェットを決定し、ウィジェットのコンテキスト性を取得する。制御コンピューティングユニットＣＣＵは、制御ウィジェットの状態をチェックして、制御ウィジェットの状態に対応する重要制御機能をトリガし、前記重要制御機能のための命令をプログラマブルロジックコントローラに送信する。次いで、プログラマブルロジックコントローラは、その命令を用いて産業機器に命令することができる。

【0087】

したがって、ボタンのようなヒューマンマシンインタフェース構成要素に関連付けられたウィジェット上のアクションは、物理的なボタン上のアクションに取って代わった。

【0088】

ステップＳ４において、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、制御ウィジェットの状態を更新し、制御ウィジェットの更新された状態に関連付けられたデータフローをミキサーモジュールＭＭに送信する。一実施形態では、データフローは、ディスプレイＤＰ上に提示される制御ウィジェットの画像に関連するエラー検出コードを含む。

【0089】

ステップＳ５において、ミキサーモジュールＭＭは、制御ウィジェットに更新された状態を提示するために、制御コンピューティングユニットＣＣＵから来るデータフローをディスプレイＤＰ、特に、制御ウィジェット専用スロットに提供する。例えば、ユーザが制御ウィジェット上のタッチスクリーンを「開始」グラフィックを用いて押した後、制御ウィジェットはここで「停止」グラフィックを提示する。

【0090】

ステップＳ６において、ミキサーモジュールＭＭは、ディスプレイＤＰ上に提示された制御ウィジェットに関連するチェックサムを取得し、そのチェックサムを制御コンピューティングユニットＣＣＵに送信する。チェックサムが検証された場合、制御コンピューティングユニットＣＣＵは、制御ウィジェットの健全性を確認する。

【0091】

以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、本明細書に説明した特定の形態に限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、上記特定以外の他の実施形態も、これらの添付の特許請求の範囲内で等しく可能である。

【0092】

更に、例示的な実施形態は、構成要素および／または機能のいくつかの例示的な組合せで上述されてきたが、代替的な実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、部材および／または機能の異なる組合せによって提供されてもよいことを理解されたい。更に、個別にまたは実施形態の一部として説明された特定の特徴は、他の個別に記載された特徴または他の実施形態の一部と組み合わせることができることが特に企図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】