Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements, ein Verfahren zum Prüfen eines mechanisch bedienbaren Tastelements, ein Computerprogrammprodukt, sowie einen computerlesbaren Datenträger.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine automatisierte Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements zu verbessern.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements, wobei das Tastelement eine Bedienoberfläche aufweist, die beim Aufbringen eines externen Kraftwinders aus einer Ruhelage rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber dem übrigen Tastelement und gegen einen die Bedienoberfläche in die Ruhelage drängenden Rückstell-Kraftwinder auslenkbar ist, aufweisend:

- eine erste Schnittstelle, die dazu ausgeführt ist, für jedes aus einer Vielzahl von gedachten Flächenelementen der Bedienoberfläche eine jeweilige Soll-Kraftwinder- Charakteristik bereitzustellen, wobei die Flächenelemente zumindest einen Teil der Bedienoberfläche in logische Abschnitte unterteilen und wobei die jeweilige Soll- Kraftwinder-Charakteristik einen gewünschten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- eine zweite Schnittstelle, die zum Bereitstellen des Tastelements mit der Bedienoberfläche in Ruhelage ausgeführt ist,

- einen kraftgeregelten und/oder drehmomentgeregelten und/oder impedanzgeregelten Robotermanipulator, der dazu ausgeführt ist, mittels eines Effektors des Robotermanipulators auf ein jeweiliges Flächenelement einen jeweiligen vorgegebenen Kraftwinder aufzubringen, um das jeweilige Flächenelement auszulenken, wobei ein jeweiliger Rückstell-Kraftwinder am jeweiligen Flächenelement vom Robotermanipulator erfasst wird,

- eine Ermittlungseinheit, die dazu ausgeführt ist, eine jeweilige Auslenkung am jeweiligen Flächenelement zu erfassen und aus dem jeweilig erfassten Rückstell-Kraftwinder sowie der jeweilig erfassten Auslenkung an jedem der Flächenelemente eine jeweilige Ist- Kraftwinder-Charakteristik zu ermitteln, wobei die Ist-Kraftwinder-Charakteristik einen tatsächlich erfassten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- eine Vergleichseinheit, die dazu ausgeführt ist, für jedes Flächenelement die jeweilige Soll-Kraftwinder-Charakteristik mit der jeweiligen Ist-Kraftwinder-Charakteristik zu vergleichen und ein jeweiliges Vergleichsergebnis zu ermitteln, und

- eine Ausgabeeinheit, die dazu ausgeführt ist, ein Warnsignal zu erzeugen, wenn zumindest ein Vergleichsergebnis einer jeweiligen vorgegebenen Bedingung nicht genügt.

Das mechanisch bedienbare Tastelement ist insbesondere eine nichtelektrische Taste, bei der im Gegensatz zu einem kapazitiven Touchscreen beispielsweise nicht lediglich die unmittelbare Nähe eines menschlichen Körperteils zur Bedienoberfläche für die Vornahme einer Eingabe reicht; vielmehr ist es bei dem mechanisch bedienbaren Tastelement notwendig, eine Kraft und/oder ein Moment auf die Bedienoberfläche aufzubringen, sodass eine Auslenkung (und wenn auch nur eine sehr kleine) erfolgt. Das mechanisch bedienbare Tastelement ist beispielsweise eine Piezotaste, eine Taste einer Computertastatur, ein Eingabefeld oder eine Taste eines Musikinstruments.

Die Bedienoberfläche kann in ihrer Ruhelage insbesondere eben, gewölbt, strukturiert, halbkugelförmig oder andersartig geformt sein.

Der auf die Bedienoberfläche aufgebrachte Kraftwinder kann mit K _E : = [F _E , M _E ] bezeichnet werden, wobei F _E eine aufgebrachte Kraft und M _E ein aufgebrachtes Moment sind. Die aufgebrachte Kraft und das aufgebrachte Moment werden in dem Vektor des Kraftwinders zusammengefasst. Dabei können sämtliche Einträge der Komponenten der Kraft gleich null sein oder sämtliche Einträge der Komponenten des Moments gleich null sein, im Allgemeinen aber nicht beide gleichzeitig, da sonst weder eine Kraft noch ein Moment aufgebracht werden würde. Der Ausdruck des Kraftwinders fasst daher allgemein das Aufbringen einer Kraft und/oder eines Moments zusammen. Analog dazu kann der Rückstell-Kraftwinder mit K _R : = [F _R , M _R ] bezeichnet werden, wobei F _R eine gegen eine translatorische Auslenkung wirkende Kraft und M _R ein gegen eine rotatorische Auslenkung wirkendes Moment sind. Das oben zur Struktur des aufgebrachten Kraftwinders Gesagte gilt daher ebenfalls für den Rückstell-Kraftwinder.

Das Aufbringen eines Moments erfolgt bevorzugt um eine Hochachse, das heißt um eine zur Bedienoberfläche in ihrer Ruhelage Normale (= "Senkrechte"), sodass das Moment in der Ebene der Bedienoberfläche in ihrer Ruhelage wirkt. Auch bei sehr steifen Materialien einer Bedienoberfläche wird das mechanische Moment zu einer wirbelförmigen Dehnung auf der Bedienoberfläche führen, welche durch ein elastisches Gegenmoment des Rückstell-Kraftwinders beim Nachlassen des aufgebrachten Moments wieder in ihre unverformte Ruhelage zurückführen wird. In diesem Fall hat beispielsweise der aufgebrachte Kraftwinder, bei dem die ersten drei Komponenten eine vektorielle Kraft und die unteren drei Komponenten eine vektorielles Moment angeben, nur in seiner aller untersten Komponente einen Eintrag, während die übrigen Komponenten durchgehend null sind - unter der Annahme, dass die jeweils letzte Komponente eines jeweiligen Vektors eine Koordinate in oder um eine Normale auf die Bedienoberfläche angeben.

Die Ermittlungseinheit kann dabei Teil des Robotermanipulators selbst sein. Während bevorzugt eine Kraftwinder-Messeinrichtung in den Robotermanipulator integriert ist (Sensor am Effektor oder Herleitung auf Basis der Drehmomentsensoren in den Gelenken), kann eine Auslenkung des jeweiligen ausgelegten Flächenelements einerseits durch die Positionssensoren (Drehwinkelsensoren am Robotermanipulator) erfasst werden, oder alternativ bevorzugt dazu durch eine vom Robotermanipulator örtlich getrennte optische Messeinheit, Ultraschalleinheit, Radareinheit, Lidareinheit oder Ähnliches erfasst werden. Der Vorteil einer separaten Einheit (im Sinne von „statt lediglich der Positionssensoren des Robotermanipulators an seinen Gelenken“ - eine optische Einheit kann beispielsweise auch am Effektor angeordnet werden) zur Ermittlung von Auslenkungen ist, dass nicht nur das durch den Robotermanipulator ausgelenkte Flächenelement betrachtet werden kann, sondern auch die zumindest das ausgelenkte Flächenelement umgebenden Flächenelemente, insbesondere alle Flächenelemente. So können vorteilhaft auf eine unmittelbare Auslenkung eines der Flächenelemente viele Flächenelemente hin auf ihre jeweilige Reaktion untersucht werden.

Die Soll-Kraftwinder-Charakteristik, die an der ersten Schnittstelle bereitgestellt wird, gibt einen gewünschten Zusammenhang zwischen einer translatorischen und/oder rotatorischen Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder wieder. Der gewünschte Zusammenhang entspricht einem Auslegungsfall, das heißt, wie sich die Bedienoberfläche beim Einwirken einer Bedien-Kraft verhalten möge. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, die Ist- Kraftwinder-Charakteristik mit der Soll-Kraftwinder-Charakteristik zu vergleichen und bei größeren Abweichungen an zumindest einem Ort eine entsprechende Reaktion hervorzurufen. Die Soll-Kraftwinder-Charakteristik ist als Funktion über einen Ort zu verstehen, das heißt als Vorschrift, welcher Rückstell-Kraftwinder bei welcher Koordinate der Auslenkung erwartet wird.

Dabei können in der Soll-Kraftwinder-Charakteristik Verkopplungen zwischen den einzelnen Dehnungen in ihren jeweiligen Koordinatenrichtungen berücksichtigt werden, sodass beispielsweise eine Kraft in einer Richtung auch eine Dehnung in einer anderen Richtung hervorruft. Dies wird durch die Verwendung von inhomogenen und insbesondere anisotropen Strukturen an der Bedienoberfläche erreicht, beispielsweise die Verwendung von unidirektional gelegten Fasern oder ungleichmäßig verlegter Geflechte oder Geweben von Fasern. So können verschiedenste Kraftwinder-Charakteristiken erzeugt werden.

Die zweite Schnittstelle liefert zumindest ein Tastelement in einen Arbeitsbereich des Robotermanipulators, sodass der Robotermanipulator den vorgegebenen Kraftwinder auf die Bedienoberfläche des Tastelements ausüben kann. Bevorzugt ist dabei die zweite Schnittstelle ein laufendes Fließband oder auch ein zweiter Robotermanipulator, der aus einem Reservoir, insbesondere einer Kiste, eine Vielzahl von Tastelementen dem prüfenden Robotermanipulator nacheinander zur Verfügung stellt. So ist vorteilhaft eine voll automatisierte zuverlässige Prüfung von Tastelementen möglich.

Der Effektor des Robotermanipulators weist bevorzugt einen Kraft- und Momenten-Sensor auf, um den aufgebrachten Kraftwinder auf die Bedienoberfläche unmittelbar zu messen. Alternativ bevorzugt können beispielsweise die Drehmomentsensoren in den Gelenken des Robotermanipulators dazu verwendet werden, den Kraftwinder, der durch den Robotermanipulator auf die Bedienoberfläche aufgebracht wird, zu messen oder zu rekonstruieren. Der Robotermanipulator ist daher bevorzugt ein Industrieroboter mit durch eine Vielzahl von Gelenken miteinander verbundenen Gliedern. Vorteilhaft ist der Effektor an einem distalen Ende des Robotermanipulators angeordnet und weist eine entsprechend kleine Spitze auf, mit der ein Kraftwinder auf die Bedienoberfläche ausreichend genau in einem jeweiligen Flächenelement aufgebracht werden kann.

Die Flächenelemente unterteilen zumindest logisch die Bedienoberfläche. Dies schließt nicht aus, dass die Bedienoberfläche auch physisch mit den Flächenelementen zusammenfallende Merkmale aufweist, beispielsweise eine Sensormatrix. Die Flächenelemente sind zumindest logisch von der Bedienoberfläche entkoppelbar und können einer solchen Sensormatrix überlagert sein, es sind jedoch auch Flächenelemente mit anderen Aufteilungen prinzipiell möglich. Die Flächenelemente werden in einer solchen Auflösung definiert, dass eine ausreichende Verteilung von aufgebrachten Kraftwindern auf der Bedienoberfläche analysiert werden kann.

Für jedes einzelne dieser definierten Flächenelemente wird daher eine vorgegebene Soll- Kraftwinder-Charakteristik mit einer ermittelten Ist-Kraftwinder-Charakteristik verglichen. Aus dem Vergleich durch die Vergleichseinheit wird für jedes der Flächenelemente ein Vergleichsergebnis erzeugt. Dieses Vergleichsergebnis stützt sich bevorzugt auf ein Integral des betraglichen Abstands zwischen der Soll-Kraftwinder-Charakteristik und einer ermittelten Ist-Kraftwinder-Charakteristik. In diesem Fall resultiert ein skalarer Wert, der mit einem ebenfalls skalaren Grenzwert verglichen werden kann. Übersteigt das Maß für die Differenz der vorgegebenen Soll-Kraftwinder-Charakteristik und einer ermittelten Ist- Kraftwinder-Charakteristik eine solche (Grenzwert-)bedingung, wird eine entsprechende Reaktion durch Erzeugung des Warnsignals eingeleitet, beispielsweise ein Aussortieren des Tastelements.

Die Ausgabeeinheit ist bevorzugt eine optische und/oder visuelle Ausgabeeinheit, insbesondere bevorzugt gibt die Ausgabeeinheit jedoch ein elektrisches Warnsignal zum Ausführen einer vorgegebenen Reaktion insbesondere durch den Robotermanipulator aus.

Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass ein mechanisch bedienbares Tastelement mit einer berührungssensitiven Bedienoberfläche nicht nur als Ganzes einem mechanischen Test unterzogen werden kann, sondern abschnittsweise über eine Vielzahl von Flächenelementen betrachtet wird und daher lokal auftretende Störungen sowie ungewünschte Verkopplung in den Richtungen des Rückstell- Kraftwinders erfasst werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Robotermanipulator dazu ausgeführt, einen solchen jeweiligen vorgegebenen Kraftwinder aufzubringen, dass das jeweilige Flächenelement eine maximal vorgesehene translatorische und/oder rotatorische Auslenkung erfährt.

Bevorzugt ist die maximal vorgesehene translatorische Auslenkung eines aus: 10 mm oder 8 mm oder 6 mm oder 5 mm oder 4 mm oder 3 mm oder 2 mm oder 1 mm oder 0,5 mm oder 0,3 mm oder 0,2 mm oder 0,1 mm oder 50 pm oder 25 pm oder 15 pm oder 10 pm oder 5 pm oder 1 pm. Bevorzugt ist die maximal vorgesehene rotatorische Auslenkung eines aus: 10° oder 5' oder 3° oder 2° oder 1° oder 0,5° oder 0,2° oder 0,1° oder 0,05° oder 0,02° oder 0,01° oder 0,005° oder 0,001 °.

Jeder oben genannte Wert der translatorischen Auslenkung kann mit jedem anderen Wert der Liste der rotatorischen Auslenkungen kombiniert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform teilen die Flächenelemente die Bedienoberfläche in eine Matrix mit durchwegs gleichen gedachten Zellen auf, wobei die Bedienoberfläche in mindestens zwei gedachte Zellen aufgeteilt wird, um eine steife Bedienoberfläche zu prüfen. Die Bedienoberfläche ist dabei als im Wesentlichen steif anzusehen, das heißt, dass keine spürbare Auslenkung bei einem typischen Druck durch einen Finger eines Anwenders erfolgt. Selbstverständlich ist kein Material unendlich steif - so erfährt beispielsweise selbst härteste Keramik eine (wenn auch praktisch kaum messbare) Auslenkung. Je steifer die Bedienoberfläche ist, umso weniger Flächenelemente sind prinzipiell notwendig, um das Verhalten einer Bedienoberfläche zu prüfen. Dennoch ist auch bei im Wesentlichen steifen Bedienoberflächen die Prüfung an örtlich verteilten Flächenelementen über die Bedienoberfläche zweckmäßig; so sind beispielsweise aus Hartplastik gefertigte Tasten einer Computer-Tastatur auf elastischen Elementen gelagert, die in bestimmten Richtungen oder an Randbereichen der jeweiligen Taste unerwünschtes Verhalten aufweisen können. Dies trifft insbesondere bei einer länglich geformten Leertaste zu, an der entsprechend bevorzugt eine höhere Anzahl von Flächenelementen als an anderen Tasten der Tastatur verwendet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform teilen die Flächenelemente die Bedienoberfläche in einer Matrix mit durchwegs gleichen Zellen gedacht auf, wobei die Bedienoberfläche in mindestens drei gedachte Zellen aufgeteilt wird, um eine lokal elastisch verformbare Bedienoberfläche zu prüfen. Grundsätzlich sind bei lokal elastisch verformbaren Bedienoberflächen mehrere Flächenelemente je Tastelement notwendig, als bei steifen Tastelementen. Elastisch verformbare Bedienoberflächen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie für einen Anwender als kontinuierliche Oberfläche erscheinen und durch das Eindrücken an einem bestimmten Ort (zumindest leicht) spürbar nachgeben. Hierfür werden vorteilhaft entsprechend mehr Flächenelemente, das heißt eine höhere Auflösung und Dichte von Flächenelementen verwendet, um lokale Unstimmigkeiten zu erfassen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gibt die Soll-Kraftwinder- Charakteristik einen gewünschten nichtlinearen Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder an. Der nichtlineare Zusammenhang bedeutet, dass eine doppelte Auslenkung nicht unmittelbar zu einer doppelten Rückstell- Kraft oder einem doppelten Rückstell-Moment führt, sondern einem von dem doppelten Wert abweichenden Wert. So kann beispielsweise eine exponentielle Zunahme der Rückstell-Kraft oder des Rückstell- Moments mit der Auslenkung in der Soll-Kraftwinder-Charakteristik vorgesehen werden, aber auch positiv oder negativ gerichtete Sprünge beim Überschreiten von bestimmten Schwellen in der Auslenkung, oder Ähnliches.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ermittlungseinheit dazu ausgeführt, eine jeweilige Auslenkung am jeweiligen durch den Robotermanipulator unmittelbar ausgelenkten Flächenelement und an umliegenden Flächenelementen zu erfassen. Vorteilhaft kann damit nicht nur die Auswirkung einer Auslenkung am unmittelbar ausgelegten Flächenelemente ermittelt werden, sondern auch an umliegenden Flächenelementen und damit die strukturelle Verformung der Bedienoberfläche in größeren Bereichen analysiert werden. Bevorzugt wird dabei von der Vergleichseinheit die entsprechende Auslenkung der umliegenden Flächenelemente mit einer vorgegebenen Metrik, insbesondere einem Grenzwert, verglichen und durch die Ausgabeeinheit ebenfalls ein Warnsignal erzeugt, wenn die Auslenkung der umliegenden Flächenelemente die vorgegebene Metrik übersteigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit dazu ausgeführt, das Warnsignal an eine Abstoßeinrichtung zu übermitteln, wobei die Abstoßeinrichtung insbesondere der Robotermanipulator ist, wobei die Abstoßeinrichtung dazu ausgeführt ist, beim Erhalten des Warnsignals der Ausgabeeinheit das Tastelement von dem aktuellen Ort der Prüfung in eine vorgegebene Richtung mechanisch abzustoßen, um das Tastelement auszusortieren.

Erhält die Abstoßeinrichtung das Warnsignal, so ist davon auszugehen, dass das Tastelementen mit seiner Bedienoberfläche auszusortieren ist. Insbesondere dann, wenn die zweite Schnittstelle ein Fließband ist, so ist das auszusortierende Tastelement gesondert vom Fließband zu entfernen. Diese Funktion übernimmt die Abstoßeinrichtung, die im einfachsten Fall der Robotermanipulator selbst ist. Weitere Abstoßeinrichtungen, beispielsweise ein zweiter Robotermanipulator, können vorgesehen werden. Das Warnsignal ist in diesen Fällen insbesondere als Steuersignal für die Abstoßeinrichtung zu verstehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Schnittstelle und/oder die Ermittlungseinheit und/oder die Vergleichseinheit jeweils logische Einheiten einer Recheneinheit des Robotermanipulators. In diesem Fall sind die erste Schnittstelle und/oder die Ermittlungseinheit und/oder die Vergleichseinheit, bevorzugt die erste Schnittstelle und die Ermittlungseinheit und die Vergleichseinheit in derselben Recheneinheit des Robotermanipulator implementiert und weisen keine konkreten physischen Schnittstellen, sondern nur logische (Programm-) Schnittstellen auf.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vergleichseinheit dazu ausgeführt, die Soll-Kraftwinder-Charakteristik mit der Ist-Kraftwinder-Charakteristik durch Summenbildung der Beträge der Differenzen aus den Rückstell-Kraftwindern der Soll- Kraftwinder-Charakteristik und den Rückstell-Kraftwindern der Ist-Kraftwinder- Charakteristik je Auslenkung einer diskreten Reihe von Auslenkungen zu vergleichen. In diesem Fall vereinfacht sich eine zu berechnende Integralfunktion durch die Vielzahl der diskreten Werte auf eine Summenbildung diskreter Werte. Ungeachtet dessen kann selbstverständlich die Summenbildung durch eine numerische Integralfunktion implementiert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Robotermanipulator dazu ausgeführt, mittels des Effektors auf ein jeweiliges Flächenelement einen jeweiligen vorgegebenen Kraftwinder mehrfach aufzubringen, um das jeweilige Flächenelement wiederholt auszulenken, wobei die Ermittlungseinheit dazu ausgeführt ist, aus dem jeweilig erfassten Rückstell-Kraftwinder sowie der jeweilig erfassten Auslenkung an jedem der Flächenelemente eine jeweilige Ist-Kraftwinder-Charakteristik zu ermitteln. Durch das wiederholte Aufbringen des vorgegebenen Kraftwinders werden vorteilhaft Ausreißer in den Daten erkannt, die bei einer externen Störung beispielsweise auftreten, wie im Falle eines Insekts, das zwischen den Effektor des Robotermanipulator und der zu prüfenden Bedienoberfläche gerät. Außerdem können die erfassten Rückstell-Kraftwinder gemittelt werden, sodass ein Durchschnittswert erhalten wird und sich eventuelle gleichverteilte Ungenauigkeiten ebenfalls ausmitteln.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines mechanisch bedienbaren Tastelements, wobei das Tastelement eine Bedienoberfläche aufweist, die beim Aufbringen eines externen Kraftwinders aus einer Ruhelage rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber dem übrigen Tastelement und gegen einen die Bedienoberfläche in die Ruhelage drängenden Rückstell-Kraftwinder auslenkbar ist, aufweisend die Schritte:

- Bereitstellen einer Soll-Kraftwinder-Charakteristik für jedes aus einer Vielzahl von gedachten Flächenelementen der Bedienoberfläche durch eine erste Schnittstelle, wobei die Flächenelemente zumindest einen Teil der Bedienoberfläche in logische Abschnitte unterteilen und wobei die Soll-Kraftwinder-Charakteristik einen gewünschten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- Bereitstellen des Tastelements mit der Bedienoberfläche in Ruhelage durch eine zweite Schnittstelle,

- Aufbringen eines jeweiligen vorgegebenen Kraftwinders auf ein jeweiliges Flächenelement durch den Effektor eines kraftgeregelten und/oder drehmomentgeregelten und/oder impedanzgeregelten Robotermanipulators, um das jeweilige Flächenelement auslenken, wobei ein jeweiliger Rückstell-Kraftwinder des jeweiligen der Flächenelemente und die zugehörige Auslenkung vom Robotermanipulator erfasst werden,

- Ermitteln einer Ist-Kraftwinder-Charakteristik aus dem jeweiligen erfassten Rückstell- Kraftwinder sowie der jeweiligen erfassten Auslenkung an jedem der Flächenelemente durch eine Ermittlungseinheit, wobei die Ist-Kraftwinder-Charakteristik einen tatsächlich erfassten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- Vergleichen der Soll-Kraftwinder-Charakteristik mit der Ist-Kraftwinder-Charakteristik und Ermitteln eines jeweiligen Vergleichsergebnis für jedes Flächenelement durch eine Vergleichseinheit, und

- Erzeugen eines Warnsignals durch eine Ausgabeeinheit, wenn zumindest ein Vergleichsergebnis einer jeweiligen vorgegebenen Bedingung nicht genügt.

Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung vorstehend gemachten Ausführungen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren wie oben und im Folgenden beschrieben auszuführen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogrammprodukt wie oben und im Folgenden beschrieben gespeichert ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Fig. 1: Eine Vorrichtung zur Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2: Eine Bedienoberfläche des Tastelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3: Ein Verfahren zur Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Prüfung eines mechanisch bedienbaren Tastelements 3. Das Tastelement 3 weist eine berührungssensitive Bedienoberfläche 5 auf, die beim Aufbringen eines externen Kraftwinders, wie einer Berührung mit einem Finger eines Anwenders, lokal elastisch aus einer örtlichen Ruhelage translatorisch gegenüber dem übrigen Tastelement 3 und gegen einen die Bedienoberfläche 5 in die Ruhelage drängenden Rückstell-Kraftwinder auslenkbar ist. Die Vorrichtung 1 weist eine erste Schnittstelle 7 auf, die sich an eine Speichereinheit des Robotermanipulators 11 anschließt. In dieser Speichereinheit ist eine vorgegebene gedachte Matrix von aneinander anliegenden Flächenelementen 13 abgespeichert, die der Oberfläche der Bedienoberfläche zugeordnet werden kann. Die Zuordnung erfolgt aufgrund von Bilddaten einer am Robotermanipulator 11 angeordneten Kamera. Für jedes dieser gedachten Flächenelemente 13 der Bedienoberfläche 5 (siehe z.B. Fig. 2) ist in der Speichereinheit eine jeweilige Soll-Kraftwinder-Charakteristik abgespeichert. Die Flächenelemente 13 unterteilen vollständig die Bedienoberfläche 5 in logische Abschnitte. Jedem dieser Abschnitt ist eine jeweilige individuelle Soll-Kraftwinder-Charakteristik zugeordnet, die jeweils einen gewünschten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente 13 und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt; eine zweite Schnittstelle 9 der Vorrichtung 1, die als Förderband ausgebildet ist, dient zum Bereitstellen einer Vielzahl von Tastelementen 3 mit der Bedienoberfläche 5 in ihrer jeweiligen Ruhelage. Ein impedanzgeregelter Robotermanipulator 11 übt dann, wenn ein jeweiliges Tastelement 3 in seinem Arbeitsbereich angekommen ist, mittels eines Effektors an seinem distalen Ende auf ein jeweiliges Flächenelement 13 einen jeweiligen vorgegebenen Kraftwinder auf, der lediglich eine zur Bedienoberfläche 5 senkrecht stehende Kraftkomponente umfasst. Ein jeweiliges Flächenelement 13 wird somit ausgelenkt. Ein jeweiliger Rückstell-Kraftwinder wird mit vollständigen Komponenten (drei für Kräfte und drei für Momente) am jeweiligen Flächenelement 13 vom Robotermanipulator 11 erfasst. Eine Auslenkung des jeweiligen unmittelbar durch die Kraft des Effektors ausgelenkten Flächenelements sowie aller anderen Flächenelementen 13 wird von einer kamerbasierten, Ermittlungseinheit 15 erfasst, die die Daten der am Robotermanipulator 11 angeordneten Kamera nutzt. Die Ermittlungseinheit 15 ermittelt auf Basis dieser Daten, das heißt des jeweilig erfassten Rückstell-Kraftwinders sowie der erfassten Auslenkung am unmittelbar ausgelenkten Flächenelement 13 eine jeweilige Ist- Kraftwinder-Charakteristik, wobei die Ist-Kraftwinder-Charakteristik einen tatsächlich erfassten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt; eine Vergleichseinheit 17 vergleicht ferner für jedes Flächenelement 13 die jeweilige Soll-Kraftwinder-Charakteristik mit der jeweiligen Ist- Kraftwinder-Charakteristik und ermittelt ein jeweiliges Vergleichsergebnis für jedes der Flächenelemente 13. Ferner vergleicht die Vergleichseinheit 17 die Auslenkung aller übrigen Flächenelemente 13 mit einer jeweiligen Metrik und bestimmt daraufhin die vollständige Deformation der Bedienoberfläche 5 nach der Auslenkung eines einzelnen Flächenelements 13 (vgl. z.B. Fig. 2). Eine Ausgabeeinheit 19 erzeugt ein Warnsignal, wenn zumindest ein Vergleichsergebnis einer jeweiligen vorgegebenen Bedingung nicht genügt. Das Warnsignal wird an den Robotermanipulator 11 in seiner Funktion als eine Abstoßeinrichtung übermittelt, um beim Erhalten des Warnsignals der Ausgabeeinheit 19 ein auszusortierendes Tastelement 3 von dem aktuellen Ort der Prüfung in eine vorgegebene Richtung vom Förderband herunter in einen dafür vorgesehenen Auffangbehälter mechanisch abzustoßen. Die erste Schnittstelle 7 und die Ermittlungseinheit 15 und die Vergleichseinheit 17 sind jeweils logische Einheiten einer Recheneinheit des Robotermanipulators 11.

Fig. 2 zeigt eine Bedienoberfläche 5 mit den jeweiligen Flächenelementen 13, die rasterförmig skizziert sind. An einem der Flächenelemente 13 ist dabei nach Fig. 2 ein beispielhafter Kraftwinder K _E mit nur einer senkrechten Kraftkomponente senkrecht auf die Bedienoberfläche 5 gezeichnet. Dies wird durch die Vorrichtung 1 nach Fig. 1 und dem entsprechenden Verfahren nach Fig. 3 erreicht - die Beschreibungen dieser Figuren können daher zum Verständnis der Fig. 2 ebenfalls herangezogen werden. Da die Bedienoberfläche 5 Lokal elastisch verformtbar ist, ergibt sich ein für die Bedienoberfläche 5 charakteristisches Auslenkmuster, welches mit geometrischer Übertreibung in der Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt ein Verfahren zum Prüfen eines mechanisch bedienbaren Tastelements 3, wobei das Tastelement 3 eine Bedienoberfläche 5 aufweist, die beim Aufbringen eines externen Kraftwinders aus einer Ruhelage rotatorisch und/oder translatorisch gegenüber dem übrigen Tastelement 3 und gegen einen die Bedienoberfläche 5 in die Ruhelage drängenden Rückstell-Kraftwinder auslenkbar ist, aufweisend die Schritte:

- Bereitstellen S1 einer Soll-Kraftwinder-Charakteristik für jedes aus einer Vielzahl von gedachten Flächenelementen 13 der Bedienoberfläche 5 durch eine erste Schnittstelle 7, wobei die Flächenelemente 13 zumindest einen Teil der Bedienoberfläche 5 in logische Abschnitte unterteilen und wobei die Soll-Kraftwinder-Charakteristik einen gewünschten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente 13 und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- Bereitstellen S2 des Tastelements 3 mit der Bedienoberfläche 5 in Ruhelage durch eine zweite Schnittstelle 9,

- Aufbringen S3 eines jeweiligen vorgegebenen Kraftwinders auf ein jeweiliges Flächenelement 13 durch den Effektor eines kraftgeregelten und/oder drehmomentgeregelten und/oder impedanzgeregelten Robotermanipulators 11, um das jeweilige Flächenelement 13 auslenken, wobei ein jeweiliger Rückstell-Kraftwinder des jeweiligen der Flächenelemente 13 und die zugehörige Auslenkung vom Robotermanipulator 11 erfasst werden,

- Ermitteln S4 einer Ist-Kraftwinder-Charakteristik aus dem jeweiligen erfassten Rückstell- Kraftwinder sowie der jeweiligen erfassten Auslenkung an jedem der Flächenelemente 13 durch eine Ermittlungseinheit 15, wobei die Ist-Kraftwinder-Charakteristik einen tatsächlich erfassten Zusammenhang zwischen einer Auslenkung an einem jeweiligen der Flächenelemente 13 und einem dabei wirkenden Rückstell-Kraftwinder angibt;

- Vergleichen S5 der Soll-Kraftwinder-Charakteristik mit der Ist-Kraftwinder-Charakteristik und Ermitteln eines jeweiligen Vergleichsergebnis für jedes Flächenelement 13 durch eine Vergleichseinheit 17, und

- Erzeugen S6 eines Warnsignals durch eine Ausgabeeinheit 19, wenn zumindest ein Vergleichsergebnis einer jeweiligen vorgegebenen Bedingung nicht genügt. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste

I Vorrichtung

3 Tastelement

5 Bedienoberfläche

7 erste Schnittstelle

9 zweite Schnittstelle

I I Robotermanipulator

13 Flächenelemente

15 Ermittlungseinheit

17 Vergleichseinheit

19 Ausgabeeinheit

51 Bereitstellen

52 Bereitstellen

53 Aufbringen

54 Ermitteln

55 Vergleichen

56 Erzeugen