具有附加调节旋钮的3d-输入设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1属概念的用于控制物体在空间内未知的3D-输入设备。
【背景技术】
[0002]下文中参考的手动控制输入设备用于控制软件应用，例如CAD-程序，或用于控制移动装置或设备，例如机器人、刀具、运输装置或其他设备。典型的输入装置包括诸如鼠标、游戏手柄、键盘、轨迹球或用于控制空间内虚拟或真实物体的3D-输入设备。
[0003]例如，在DE 10 2008 019 144中公开了一种3D-输入设备，该输入设备包含一种3D-控制元件以及一个附加的调节旋钮。通过3D-控制元件，用户可以在三个空间轴上或围绕三个空间轴预先设定平移和旋转控制参数。通过控制调节旋钮也可以实施其他的功能。例如可以通过旋转调节旋钮修改3D-控制的灵敏度，调节屏幕的亮度或在屏幕上定义放大区域，在该区域内所示的元件根据旋转方向放大或缩小。
[0004]US 5 561 445 A说明了一种3D-输入设备，在该设备上可以对总计六个自由度内的平移和旋转控制参数进行预先设定。此外，该3D-输入设备还包含三个单独的输入元件，即一个轨迹球、一个调节旋钮和一个控制球，在上述输入设备上可以分别在一个或多个自由度内对控制参数进行预先设定。一个物体可以在总计六个自由度内进行移动。
[0005]在TO 02 065 269 Al中公开了另一种3D-输入设备。
[0006]已知的3D-输入设备通常实施速度控制。也就是说，3D-输入元件的特定移动被转化为特定的速度，物体以该速度在空间内进行移动。对此，3D-输入元件的特定位置与物体的特定速度对应。如果用户想要停止该物体，用户必须将3D-输入元件移动回零点位置。当然，通过这一类的系统仅可以对物体进行相对不太精确的控制。为精确控制物体，例如机器人，速度控制的方法是不合适的，因为该方法在进行目标精确的定位时不够精确，需要非常高的技巧。此外，其原因还在于，在用户将3D-输入元件移动至零点位置的过程中，机器人会继续移动。为了可以对机器人进行精确的控制，用户必须了解机器人在所有工作状态下的性能，并手动对其进行调节。
【发明内容】
[0007]上述发明的任务在于，创造一种3D-输入设备用于控制物体在空间内的位置，该输入设备可以手动进行控制，且可以在空间内对物体进行简单和精确的控制。
[0008]该任务根据本发明通过在独立权利要求中规定的特征加以解决。本发明的其他实施形式见子权利要求。
[0009]根据本发明，对一种控制物体在空间内位置的3D-输入设备进行了建议，该输入设备包含一种可以手动控制的3D-输入元件，在该输入元件上可以沿或围绕至少三个(笛卡尔)空间坐标规定平移和/或旋转控制预设参数，同时该输入设备还包含一种附加调节旋钮，该调节旋钮在实施旋转控制时可以生成与旋转角度相关的输出信号。根据本发明，规定了一种控制单元，该控制单元根据调节旋钮实施的旋转移动在空间内对物体进行平移。也就是说，被控制的物体在调节调节旋钮时从起始点向目标点实施线性移动，尤其是直线移动。由此，根据本发明的输入设备不仅可以借助3D-输入元件，也可以借助调节旋钮控制或定位物体。如果调节旋钮具有比3D-输入设备更低的灵敏度，则物体可以借助调节旋钮实施比借助3D-输入元件更精确的控制。根据灵敏度，在特定的控制预设参数下，物体以不同的速度或不同的幅度进行移动，对此，更高的灵敏度意味着物体相对移动更快或更远。
[0010]在本文档中，“物体”可以理解为任何设备或装置，该设备或装置借助一个或多个执行机构(例如电机)进行移动。此外，根据本发明的物体也可以是虚拟物体，例如可在屏幕上进行显示以及用户可借助软件应用进行控制的物体。
[0011]根据本发明的3D-输入设备原则上在设计时应使得，在控制3D-输入元件或调节旋钮时要么实施位置控制，要么实施速度控制。根据本发明一种优选的实施形式，在控制调节旋钮时实施位置控制，通过该位置控制，物体根据调节旋钮的旋转移动在空间内进行移动。与速度控制相比，借助位置控制，用户通常可以更快和更精确地对期望的时间点进行控制，无需长时间进行练习。
[0012]“位置控制”是指用户在调节旋钮上实施的控制预设参数转化为被控制物体的相应位置变化。旋转移动的大小确定被控制物体由起始位置至最终位置的距离，此外，用户的控制预设参数通过规定的刻度系数转化为被控制物体的相应移动。
[0013]根据本发明一种特殊的实施形式，3D-输入设备在设计时应使得，用户在3D-输入元件上实施的控制参数预设转换为被控制物体的相应速度。在旋转控制调节旋钮时，优选实施位置控制。在3D输入元件上实施的控制参数预设也可以实施位置控制。在该情况下，3D-输入元件的灵敏度优选高于调节旋钮。
[0014]在本发明的一种实施形式中，两个输入装置(3D-输入元件和调节旋钮)在实施速度控制时也适用上述规则。
[0015]本发明规定，在调节旋钮旋转移动时，物体根据物体之前的移动轨迹继续移动。如果以前的移动轨迹沿直线，则物体优选沿直线继续移动。如果之前的移动轨迹为曲线，则物体优选沿着具有相同曲线半径的曲线继续移动。根据一种特殊的实施形式，在以前移动轨迹的某个点，尤其是终点，例如也被称作渐近线，物体沿着渐近线继续移动。
[0016]根据本发明一种优选的实施形式，3D-输入设备包含一个或多个其他的输入元件，例如键盘，用于规定物体在调节旋钮旋转时跟随的特定移动方向。借助其他的输入元件可以规定沿X-方向、y_方向或Z-方向移动，也可以围绕指定轴进行旋转。如果对其中的一种附加输入元件进行控制，且手动旋转调节旋钮，则物体沿期望的方向移动。因此，借助附加的输入元件和调节旋钮可以让物体在任何期望的空间方向上移动和/或物体围绕各自的空间轴进行旋转。当然，也可以借助软件对移动方向进行配置。
[0017]被控制物体实施的移动优选根据调节旋钮的旋转方向进行。根据一种优选的实施形式，在设计这一类3D-输入设备时，在控制调节旋钮沿第一个旋转方向旋转时物体沿第一个移动方向移动，在控制调节旋钮沿另一个旋转方向旋转时物体沿相反的方向移动。
[0018]根据本发明的一种实施形式，控制的类型(即位置控制或速度控制)和/或各输入装置(3D-输入元件或调节旋钮)的灵敏度取决于被控制物体所处的位置。由此可以规定，在控制调节旋钮时，如果被控制的物体在规定的区域内，位置控制以第一种灵敏度进行实施，如果物体在该区域外，则位置控制以第二种灵敏度进行实施。在该区域内的灵敏度优选小于在区域外的灵敏度。相应的规则也适用于3D-输入元件的控制。
[0019]也可以选择在设计根据本发明的3D-输入设备时使得，如果被控制的物体位于规定的空间区域内，在控制调节旋钮时实施位置控制，如果物体在该区域外或位于其他空间区域内，则实施速度控制。相应的规则也适用于3D-输入元件的控制。
[0020]上述区域在确定时优选使得，待控制的物体在完整转动一次调节旋钮时由空间区域的边缘位置移动至该区域的中间点。该区域优选为一个空间区域，例如为球体。但也可以选择和上文所述相比更精细或更粗略的转换比。
[0021]空间区域的大小和/或地点、控制的类型和/或在空间区域内或空间区域外的灵敏度优选由用户根据期望进行设定，例如借助相应的软件菜单。因此未经练习的用户与有经验的用户相比可以选择更大的区域和/或更小的灵敏度。
[0022]本发明也涉及一种借助3D-输入设备控制空间内物体的方法，该输入设备包含一种可手动控制的3D-输