EKRANY DOTYKOWE. Rafał Szarek, Gr. R51. Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki

Transkrypt

1 EKRANY DOTYKOWE Rafał Szarek, Gr. R51 Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki

2 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 2

3 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 3

4 Historia 1971 Dr. Samuel C. Hurst, Elograph - pierwszy sensor dotykowy (pomiar współrzędnych) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 4

5 Historia 1974 przezroczysty interfejs dotykowy, Elographics (Elo TouchSystems) 1977 technologia five-wire resistive telewizory pokryte panelami dotykowymi (Knoxville, Tennessee) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 5

6 Historia 1982 Flexible Machine Interface (Nimish Mehta, University of Toronto), pierwszy system multi-touch 1983 HP-150, pierwszy komputer wyposaŝony w ekran dotykowy Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 6

7 Historia Flip Keyboard (Bill Buxton, Xerox PARC) Simon (IBM & Bell South) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 7

8 Historia Ekran dwustronnie dotykowy, Microsoft 2007 Apple iphone Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 8

9 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 9

10 Budowa Ekrany typu Add-ons 1 - Czujnik dotyku 2 - Kontroler 3 - Sterowniki Ekrany zintegrowane z daną aplikacją Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 10

11 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 11

12 Technologie Rezystancyjna Pojemnościowa Z wykorzystaniem promieniowania IR Surface Acustic Wave (SAW) Acoustic Pulse Recognition (APR) Dispersive Signal Technology (DST) Strain Gauge Optical Imaging Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 12

13 Rezystancyjna Na szklanym podłoŝu naniesiona jest warstwa przewodząca oddzielona izolatorem od drugiej warstwy przewodzącej naniesionej na membranę poliestrową. Membrana poliestrowa ze względu na swoją wytrzymałość stanowi jednocześnie ochronę ekranu przed uszkodzeniami. Izolator i warstwy przewodzące są przezroczyste, dzięki czemu ekran dotykowy przepuszcza ok. 87% światła. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 13

14 Rezystancyjna Dotknięcie ekranu powoduje zwarcie ze sobą dwóch warstw przewodzących. Powstałe napięcie elektryczne jest analogową reprezentacją miejsca dotknięcia. Kontroler ekranu dotykowego zamienia sygnał analogowy na cyfrową informację o pozycji dotyku i przesyła ja do komputera. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 14

15 Rezystancyjna Zalety Stosunkowo niedrogie Elastyczność rozwiązania Łatwe do wyprodukowania Łatwe do wmontowania w wyświetlacz Wady Ograniczona przepuszczalność światła Rozmycie rozdzielczości Mało odporne na trudne środowisko Wymagają czasowych kalibracji Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 15

16 Pojemnościowa Obszar roboczy ekranu wykonany jest z dwóch warstw szkła, pomiędzy którymi umieszczona jest siatka czujników reagujących na zmianę pojemności elektrycznej. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 16

17 Pojemnościowa Dotknięcie ekranu powoduje zmianę pojemności elektrycznej a informacja o tym przekazywana jest z czujników do kontrolera ekranu. Kontroler ekranu dotykowego na podstawie uzyskanych informacji przekazuje do komputera dane o pozycji dotknięcia. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 17

18 Pojemnościowa Zalety Odporne na brud, kurz i wodę DuŜa wytrzymałość i odporność na zarysowania DuŜa precyzja, czułość i rozdzielczość Ekran działa równieŝ w przypadku zarysowania lub uszkodzenia Wady Dotyk tylko przez palec lub przedmioty przewodzące Wysokie koszty związane ze skomplikowanym układem przetwarzania Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 18

19 Infrared Obszar roboczy ekranu wykonany jest z czystego szkła. W brzegach ekranu znajdują się diody świecące promieniami IR na przeciwko których umiejscowione są sensory reagujące na podczerwień. Dotknięcie ekranu powoduje blokadę przepływu promieni w osi x oraz y. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 19

20 Infrared Zalety Wysoka przejrzystość i światłość NajwyŜsza wytrzymałość powierzchni Wysoka odporność na wpływ środowiska Wady Dodatkowe warunki przy projektowaniu paneli związane z lokalizacją LED i sensorów MoŜliwość przedwczesnej aktywacji Zanieczyszczenia mogą wprowadzić fałszywą aktywację Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 20

21 SAW Obszar roboczy ekranu wykonany jest z czystego szkła. W brzegach ekranu znajdują się przetworniki emitujące i odbierające ultradźwięki oraz serie zespolonych z szybą generatorów odbić ultradźwiękowych. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 21

22 SAW Przetworniki emitują i odbierają fale ultradźwiękowe, które za pośrednictwem generatorów odbić są rozpraszane po ekranie w dwóch osiach: X i Y. Dotknięcie ekranu powoduje pochłonięcie części fal i tym samym powstaje cień fali ultradźwiękowej. Kontroler ekranu dotykowego dokonuje odczytu z informacji przekazanych przez przetworniki i porównuje wyniki z cyfrową mapą odbić zaprogramowaną w kontrolerze. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 22

23 SAW Zalety Wysoka przejrzystość, rozdzielczość, precyzja i transmisja światła MoŜliwość pomiaru odpowiedzi na dotyk takŝe w osi Z Technologia niewraŝliwa na temperaturę Wady Nie jest zalecana do pracy w środowisku naraŝonym na otwarte ciecze Dość wysokie koszty Martwe strefy (zanieczyszczenia) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 23

24 Acoustic Pulse Recognition Ekran zbudowany jest z czystego szkła. W brzegach ekranu zatopione są cztery przetworniki piezo elektryczne, które przetwarzają fale akustyczne na sygnał cyfrowy zrozumiały dla komputera. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 24

25 Acoustic Pulse Recognition Dotknięcie ekranu dotykowego powoduje powstanie fali akustycznej, która dociera do przetworników z róŝnym natęŝeniem. Przetworniki zamieniają odebrane fale na sygnał cyfrowy i przesyłają go do kontrolera ekranu dotykowego. Zebrane informacje porównywane są z matrycą dźwięków zaprogramowaną w kontrolerze w trakcie produkcji. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 25

26 Acoustic Pulse Recognition Zalety Pracuje poprawnie takŝe z zadrapaniami i kurzem na ekranie Właściwości optyczne i wytrzymałościowe zaleŝą tylko od rodzaju uŝytego szkła Do aktywacji nie jest potrzeby przewodnik Odporność na kurz, wodę i brud Małe i duŝe rozmiary paneli Wady Nie moŝna wykryć obecności przedmiotu po inicjacji Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 26

27 Dispersive Signal Technology Ekran składa się z chemicznie wzmocnionego szklanego podłoŝa, w którym w kaŝdym rogu znajdują się czujniki piezoelektryczne połączone z kontrolerem. Czujniki mierzą energię oscylacyjną wibracji podłoŝa spowodowanego dotykiem. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 27

28 Dispersive Signal Technology Zalety Wysoka precyzja i światłość ekranu Wysoka wytrzymałość szklanej powierzchni Odporność na zabrudzenia i zarysowania Ulepszone tłumienie błędnych sygnałów Wady Przedmioty statyczne nie są detekowane Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 28

29 Strain Gauge Ekran w czterech rogach jest zamocowany spręŝyście, a naciągnięty szablon jest uŝywany do wykrycia ugięcia podczas dotyku. Zalety Pomiar takŝe w osi Z Odporność na wandalizm Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 29

30 Optical Imaging Dwie miniaturowe kamery w rogach, które widzą palec lub rysik skanując powierzchnię wzdłuŝ ekranu. Ramka podświetlana światłem IR. Dotyk powoduje powstanie cienia, na podstawie którego moŝna określić jego pozycję. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 30

31 Optical Imaging Zalety Wysoka dokładność, uniwersalność, trwałość i odporność Niskie koszty (duŝe ekrany) Bardzo wysoka przejrzystość ekranu Łatwa w produkcji Stabilność właściwości w długim czasie Odporne na zanieczyszczenia i rysy Multi-touch Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 31

32 Frustrated Total Internal Reflection Dotknięcie ekranu powoduje zaburzenie całkowitego wewnętrznego odbicia. Rozproszone światło jest detekowane przez kamerę IR. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 32

33 Frustrated Total Internal Reflection Zalety Multi-touch Rozpoznawanie gestów Wykrywanie siły nacisku Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 33

34 Technologie przyszłości Cyfrowy atrament Ekrany holograficzne Ekrany wykonane z cząstek wody Ekrany z rozrzedzonego powietrza Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 34

35 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 35

36 Zastosowania Systemy HMI Transport Informatyka Telekomunikacja Punkty sprzedaŝy itd. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 36

37 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 37

38 Podsumowanie Stale poprawiana trwałość, niezawodność i łatwość uŝycia sprawia, Ŝe urządzenia te są coraz chętniej stosowane. W przyszłości mogą głównym typem interfejsów pomiędzy człowiekiem a maszyną. Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 38

39 Plan Prezentacji Historia Budowa Technologie Zastosowania Podsumowanie Bibliografia Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 39

40 Bibliografia Han J. Y. Low-Cost Multi-Touch Sensing through Frustrated Total (2005) S. Lookman Touch screen technology (2007) An Overview of NextWindow Optical Imaging Technology, NextWindow Whitepaper (2003) Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 40

41 Dziękuję za uwagę Rafał Szarek, Gr. R51 Ekrany dotykowe 41