WO2012019618A2 - Verfahren zum bedienen, beobachten und/oder steuern einer anlage und steuervorrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating, monitoring and / or controlling a system by graphically representing a 3D model of at least part of the system, operating an element of the 3D model and generating a control signal for the system in response to the actuation.
  • the present invention relates to a control device for operating, monitoring and / or controlling a system with a display device for graphically displaying a 3D model of at least a portion of the system, an actuator for actuating an element of the 3D model and a driver device for generating a Control signal for the system in response to the actuation of the actuator.
  • An installation is also understood to mean a device, a machine, a vehicle and the like.
  • controls are a software component that realizes, for example, a "button", a text field, a menu and the like. Controls are usually nestable.
  • a "dialog” is also a software component that creates a surface window with a border, and a dialog is typically not nestable.
  • the 2D views should preferably be interactive, ie you should operate them and z. B. can make inputs.
  • the 2D views are normally not hard-coded, but created by users or the manufacturers of the respective system.
  • the object of the present invention is thus to propose a method with which the operation, monitoring and / or control of a system can be realized more easily.
  • a corresponding control device should be specified.
  • this object is achieved by a method for operating, monitoring and / or controlling a system by graphically representing a 3D model of at least a part of the system, operating an element of the 3D model and generating a control signal for the system in response to the actuation in which the element to be actuated is an image of a 2D element, the image is created in a standardized graphic format and incorporated into the 3D model.
  • the invention provides a control device for operating, monitoring and / or controlling a system with a display device for graphically displaying a 3D model of at least part of the system, an actuating device for actuating an element of the 3D system.
  • Model and a driver device for generating a control signal for the system in response to the actuation of the actuator wherein the element to be actuated is an image of a 2D element, the image is created in a standardized graphics format and integrated into the 3D model.
  • the standardized graphic format is preferably the bitmap format or a standardized, vector-based format. Such a format can usually be easily processed by common 3D applications.
  • the 2D element in the 3D model can be tilted and / or rotated. This completely preserves the 3D impression of the integrated 2D element.
  • Actuating the element or image thereof may include manually controlling a graphical pointer to the element and activating the element when the graphical pointer is on the element by a separate manual movement.
  • the 2D element in the 3D model can thus be activated and clicked with a mouse.
  • the 2D element can be a dialog or a control. This can also be in the 3D model simple way to represent familiar windows, buttons, text boxes, menus and the like.
  • the actuation of the image of the element in the 3D model should be forwarded to the 2D element underlying the image, and a corresponding control signal should be generated by the 2D element.
  • a reaction to the actuation can be implemented with a simple 2D application.
  • the forwarding of the operation of the image of the element can be done by a previously created mapping table. As a result, computational effort and possibly also computing time can be saved.
  • the 2D element can be part of a 2D surface.
  • the 2D interface is a larger software component created with a 2D application (eg Dialog or Control).
  • the 2D element can for example be a single button of this 2D surface.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram for integrating a 2D surface into a 3D model
  • FIG. 2 shows a schematic diagram for operating the embedded in the 3D model 2D surface.
  • a 2D surface 1 To display 2D views (eg a 2D surface 1) in a 3D model 2 for the purpose of operating, observing and / or controlling an installation.
  • a 2D surface 1 In the 2D illustrated in FIG. Surface 1 is a so-called “dialog” that can be used, for example, to display the status data of an installation and to make or confirm entries.
  • the dialog has the form of a window and has a common framework.
  • the 3D model 2 is a three-dimensional representation of a plant, wherein the term "plant” any technical structure, in particular a manufacturing plant, a device, but also for example a train, a subway, a ship or the like can be understood.
  • the term "fade in” is understood to mean the representation of a 2D element on a surface which is located in 3D space, which ultimately means that the 2D element or the surface can also be tilted and rotated
  • the technologies for displaying 3D models can be combined with the technologies for 2D surfaces, but in order to be able to use, for example, a 2D surface created with an Etab-Herten technology also in a 3D model, according to the invention only an image of the 2D Integrated into the 3D model or displayed in the 3D model, the image is generated in a standardized format, for example, the bitmap format is used, or alternatively a standardized vector graphic can be used with which transformations (eg. Zoom) is possible in many technologies.
  • the window message WM_Print exists in Windows, and the image 5 generated by the 2D element 1 is displayed in the 3D model 2
  • the representation of an image is usually part of every conventional 3D technology.
  • 3D coordinates must then be converted to the corresponding 2D coordinates in order to forward them to the 2D original dialog 7 8.
  • the advantage of this method is that users can continue to create the 2D surfaces with the technologies that are familiar to them.
  • the 2D surfaces can be integrated generically into the 3D model without special adaptation. As long as all controls contained in the interface have a corresponding interface for UI automation, they can be operated from the 3D model. State changes and changes to the 2D surface are in the 3D model displayed by repeating the creation of the screenshot cyclically as described above. In this way, the activity of the two 2D surfaces within the 3D models can be easily ensured.

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Abstract

Das Bedienen, Beobachten oder Steuern einer Anlage mit 2D-Elementen in einem 3D-Modell soll einfach realisiert werden können. Dazu wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein 3D-Modell (2) von zumindest einem Teil der Anlage dargestellt wird. Ein Element des 3D-Modells (2) kann hierzu betätigt werden. Das zu betätigende Element ist ein Abbild (5) eines 2D-Elements (1). Das Abbild (5) wird in einem standardisierten Grafikformat erstellt und in das 3D-Modell (2) eingebunden. Abschließend wird ein Steuersignal für die Anlage in Abhängigkeit von der Betätigung des Elements des 3D-Modells (2) erzeugt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage und Steuervorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage durch grafisches Darstellen eines 3D-Modells zumindest eines Teils der Anlage, Betätigen eines Elements des 3D-Modells und Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage mit einer Anzeigeeinrichtung zum grafischen Darstellen eines 3D-Modells zumindest eines Teils der Anlage, einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines Elements des 3D- odells und einer Treibereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen der Betätigungseinrichtung. Unter einer Anlage wird hier auch ein Gerät, eine Maschine, ein Fahrzeug und dergleichen verstanden .
In der Automatisierungstechnik werden vielfältige Visualisierungen zum Bedienen und Beobachten von Anlagen eingesetzt. Der Trend geht hier von 2D-Visualisierungen hin zu SD- Ansichten, bei denen 3D-Modelle einer Anlage dargestellt werden. In den 3D-Modellen werden neben der Anlage selbst auch 2D-Ansichten (so genannte „Controls" und „Dialoge") dargestellt, die beispielsweise Informationen über den Zustand der Anlage anzeigen. Bei einem „Control" handelt es sich um eine Softwarekomponente, die beispielsweise einen „Button", ein Textfeld, ein Menü und dergleichen realisiert. Controls sind üblicherweise schachtelbar. Bei einem „Dialog" handelt es sich ebenfalls um eine Software-Komponente, mit der ein Oberflächenfenster mit einem Rahmen realisiert wird. Ein Dialog ist typischerweise nicht schachtelbar. Die 2D-Ansichten sollen vorzugsweise interaktiv sein, d. h. man soll sie bedienen und z. B. Eingaben vornehmen können. Die 2D-Ansichten werden im Normalfall nicht fest programmiert, sondern von Anwendern bzw. den Herstellern der jewei- ligen Anlage erstellt.
Bisher wurde das Problem, dass man sowohl 3D-Modelle als auch 2D-Oberflachen darstellen muss, bei vielen SD- Visualisierungen umgangen, indem man die 3D- und die 2D- Ansichten jeweils in getrennten Fenstern vorgenommen hat. In anderen Fällen, in denen 2D-Elemente eingebettet in 3D- Modelle angezeigt wurden, wurden diese in der Regel als 3D- Elemente realisiert, die flach dargestellt werden. Insbesondere mussten dabei die jeweiligen Techniken zur Implementie- rung von 3D-Elementen verwendet werden, d. h. die 2D-
Oberfläche selbst musste als 3D-Modell realisiert werden. Möchte man beispielsweise in ein 3D-Modell, das mit der Technologie „DirectX" der Firma Microsoft erstellt wird, 2D- Elemente einblenden, so müssen diese auch mit „DirectX" imp- lementiert werden. Dies ist in der Regel sehr schwierig und aufwendig .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem das Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage einfacher realisiert werden kann. Darüber hinaus soll eine entsprechende Steuervorrichtung angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage durch grafisches Darstellen eines 3D-Modells zumindest eines Teils der Anlage, Betätigen eines Elements des 3D-Modells und Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen, wobei das zu betätigende Element ein Abbild eines 2D-Elements ist, das Abbild in einem standardisierten Grafikformat erstellt und in das 3D-Modell eingebunden wird. Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Steuervorrichtung zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage mit einer Anzeigeeinrichtung zum grafischen Darstellen eines 3D-Modells zumindest eines Teils der Anlage, einer Be- tätigungseinrichtung zum Betätigen eines Elements des 3D-
Modells und einer Treibereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen der Betätigungseinrichtung, wobei das zu betätigende Element ein Abbild eines 2D-Elements ist, das Abbild in einem stan- dardisierten Grafikformat erstellt und in das 3D-Modell eingebunden ist.
In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, gängige Bibliotheken zur Erstellung von 2D-Applikationen zu verwenden, um Steuerelemente, Bedienelemente und/oder Beobachtungselemente in ein 3D-Modell einzubinden. Dadurch reduziert sich der Implementierungsaufwand deutlich.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem standardisierten Grafik- format um das Bitmap-Format oder ein standardisiertes, vektorbasiertes Format. Ein derartiges Format lässt sich in der Regel problemlos von gängigen 3D-Applikationen verarbeiten.
Vorteilhafter Weise lässt sich das 2D-Element in dem 3D- Modell kippen und/oder drehen. Damit bleibt der 3D-Eindruck bei dem eingebundenen 2D-Element vollständig erhalten.
Das Betätigen des Elements bzw. des Abbilds davon kann ein manuell gesteuertes Bewegen eines grafischen Zeigers auf das Element und ein Aktivieren des Elements, wenn sich der grafische Zeiger auf dem Element befindet, durch eine separate manuelle Bewegung beinhalten. Insbesondere kann so das 2D- Element in dem 3D-Modell mit einer Maus angesteuert und angeklickt werden.
Bei dem 2D-Element kann es sich um einen Dialog oder ein Control handeln. Damit lassen sich auch in dem 3D-Modell auf einfache Weise gewohnte Fenster, Buttons, Textfelder, Menüs und dergleichen darstellen.
Das Betätigen des Abbilds des Elements in dem 3D-Modell soll- te zu dem dem Abbild zugrundeliegenden 2D-Element weitergeleitet werden, und von dem 2D-Element sollte ein entsprechendes Steuersignal erzeugt werden. Damit kann das Generieren einer Reaktion auf das Betätigen mit einer einfachen 2D- Applikation umgesetzt werden.
Das Weiterleiten der Betätigung des Abbilds des Elements kann durch eine vorab erstellte Zuordnungstabelle erfolgen. Dadurch lässt sich Rechenaufwand und gegebenenfalls auch Rechenzeit einsparen.
Das 2D-Element kann Teil einer 2D-Oberflache sei. Bei der 2D- Oberfläche handelt es sich um eine größere Softwarekomponente, die mit einer 2D-Applikation erstellt wird (z. B. Dialog oder Control) . Das 2D-Element kann beispielsweise ein einzel- ner Button dieser 2D-0berfläche sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: FIG 1 eine Prinzipskizze zum Einbinden einer 2D-Oberfläche in ein 3D-Modell und
FIG 2 eine Prinzipskizze zum Bedienen der in das 3D-Modell eingebundenen 2D-Oberfläche .
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin,
2D-Ansichten (z. B. eine 2D-Oberfläche 1) in ein 3D-Modell 2 zum Zwecke des Bedienens, des Beobachtens und/oder Steuerns einer Anlage einzublenden. Bei der in FIG 1 dargestellten 2D- Oberfläche 1 handelt es sich um einen so genannten „Dialog", mit dem beispielsweise Statusdaten einer Anlage wiedergegeben und Eingaben gemacht bzw. bestätigt werden können. Der Dialog besitzt die Gestalt eines Fensters und weist einen üblichen Rahmen auf.
Das 3D-Modell 2 ist eine dreidimensionale Darstellung einer Anlage, wobei unter dem Begriff „Anlage" jedes technische Gebilde, insbesondere eine Fertigungsanlage, ein Gerät, aber auch beispielsweise ein Zug, eine U-Bahn, ein Schiff oder dergleichen verstanden werden kann.
In dem 3D-Modell 2 ist hier symbolisch eine würfelförmige Komponente 3 zu sehen, die eine Fläche 4 besitzt. In diese Fläche soll nun die 2D-Oberfläche 1 eingeblendet werden. Hintergrund dafür ist, dass zum Erstellen der 2D-Oberfläche 1 bzw. eines beliebigen anderen 2D-Objekts gängige Bibliotheken zur Erstellung von 2D-Applikationen verwendet werden können (z. B. MFC , ActiveX) . Es muss für die Erstellung der 2D- Komponente also nicht auf komplizierte 3D-Applikationen zurückgegriffen werden.
Unter dem Begriff „Einblenden" versteht man hier das Darstellen eines 2D-Elements auf einer Oberfläche, die sich im 3D- Raum befindet. Dies bedeutet letztlich, dass das 2D-Element bzw. die Oberfläche auch gekippt und gedreht werden kann. Erfindungsgemäß sollen also die Technologien für die Anzeige von 3D-Modellen mit den Technologien für 2D-Oberflächen kombiniert werden. Um jedoch beispielsweise eine mit einer etab- Herten Technologie erstellte 2D-Oberfläche auch in einem 3D- Modell nutzen zu können, wird erfindungsgemäß nur ein Abbild der 2D-Oberfläche in das 3D-Modell integriert bzw. in dem 3D- Modell angezeigt. Das Abbild wird in einem standardisierten Format generiert. Beispielsweise wird dabei das Bitmapformat genutzt. Alternativ kann auch eine standardisierte Vektorgrafik genutzt werden, mit der Transformationen (z. B. Zoom) besser durchgeführt werden können. Das Erzeugen des Abbilds 5 ist in vielen Technologien möglich. Es entspricht im Wesent- liehen der Erstellung eines „Screenshots" des jeweiligen 2D- Elements (z. B. Control oder Dialog). In Windows existiert dafür beispielsweise die Window-Message WM_Print. Das von dem 2D-Element 1 erzeugte Abbild 5 wird im 3D-Modell 2 eingeblendet bzw. dargestellt. Das Darstellen eines Bilds (z. B. im Bitmap-Format) ist in der Regel Bestandteil jeder gängigen 3D-Technologie . Um die 2D-Oberflache gemäß FIG 2 im 3-Modell bedienbar zu machen, ist es nötig, beispielsweise Mausinteraktionen 6 (Bewegungen und Klicks) auf dem Bild der Oberfläche im 3D-Modell zu analysieren und entsprechend an den 2D-Original-Dialog, der selbst nicht dargestellt wird, weiterzuleiten. Hierbei wird festgestellt, auf welchem Bildpunkt (Koordinaten im SD- Modell) der Mausklick stattgefunden hat. Diese 3D-Koordinaten müssen dann auf die dazugehörenden 2D-Koordinaten umgerechnet werden, um sie dann an die 2D-Original-Dialog 7 weiterzuleiten 8.
Die Weiterleitung an den 2D-Original-Dialog 7 kann beispielsweise über etablierte Mechanismen zur UI-Automatisierung (auf Windows-Plattformen, z. B. MSAA und UI-Automation = User Interface Automation) erfolgen. Diese Mechanismen erlauben es, von außen festzustellen, aus welchen Bestandteilen, Controls) eine Oberfläche aufgebaut ist und welche Eigenschaften diese Bestandteile jeweils haben. Hierbei kann schon vorab eine Zuordnungstabelle aufgebaut werden, über die zu einem ange- klickten Punkt das betreffende Control gefunden werden kann.
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass die Anwender die 2D-0berflächen weiterhin mit den für sie vertrauten Technologien erstellen können. Die 2D-Oberflächen können generisch, also ohne spezielle Anpassung, in das 3D-Modell integriert werden. Solange alle enthaltenen Controls der Oberfläche eine entsprechende Schnittstelle für die UI-Automatisierung besitzen, können sie vom 3D-Modell aus bedient werden. Zustandsän- derungen und Änderungen der 2D-Oberfläche werden im 3D-Modell angezeigt, indem man das Erstellen des Screenshots wie oben beschrieben zyklisch wiederholt. Auf diese Weise kann die Aktivität der zwei 2D-Oberflächen innerhalb der 3D-Modelle auf einfache Weise gewährleistet werden.
Bezugszeichenliste
1 2D-Oberflache
2 3D-Modell
3 Komponente
4 Fläche
5 Abbild
6 Mausinteraktionen
7 2D-Original-Dialog
8 Weiterbildung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage durch
- grafisches Darstellen eines 3D-Modells (2) zumindest eines Teils der Anlage,
- Betätigen eines Elements des 3D-Modells (2) und
- Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das zu betätigende Element ein Abbild (5) eines 2D- Elements (1) ist,
- das Abbild (5) in einem standardisierten Grafikformat erstellt und in das 3D-Modell (2) eingebunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das standardisierte Grafikformat das Bitmap-Format oder ein standardisiertes, vektorbasiertes Format ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das 2D-Element (1) in dem 3D-Modell (2) kippbar und/oder drehbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigen des Elements ein manuell gesteuertes Bewegen eines grafischen Zeigers auf das Element und ein Aktivieren des Elements, wenn sich der grafische Zeiger auf dem Element befindet, durch eine separate manuelle Bewegung beinhaltet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 2D-Element (1) ein Dialog oder ein Control ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigen des Abbilds (5) des Elements in dem 3D-Modell (2) zu dem dem Abbild (5) zugrundeliegenden 2D-Element (1) weitergeleitet wird und von dem 2D-Element (1) das Steuersignal erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Weiterleiten durch eine vorab erstellte Zuordnungstabelle erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 2D-Element (1) Teil einer 2D-Oberflache ist.
9. Steuervorrichtung zum Bedienen, Beobachten und/oder Steuern einer Anlage mit
einer Anzeigeeinrichtung zum grafischen Darstellen eines 3D-Modells (2) zumindest eines Teils der Anlage,
einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines Elements des 3D-Modells (2) und
einer Treibereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals für die Anlage in Abhängigkeit von dem Betätigen der Betä- tigungseinrichtung ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zu betätigende Element ein Abbild (5) eines 2D- Elements (1) ist,
das Abbild (5) in einem standardisierten Grafikformat er- stellt und in das 3D-Modell (2) eingebunden ist.
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