DOKUMENTACJA TECHNICZNA

Transkrypt

1 DOKUMENTACJA TECHNICZNA Projekt stołu dotykowego inż. Paweł Górecki inż. Tomasz Wujek Prowadzący dr inż. Marek Woda Wydział Elektroniki 1 Zastosowanie informatyki w gospodarce

2 Spis treści Wprowadzenie... 3 Wskaźniki techniczno-ekonomiczne... 4 Zasada działania... 4 Specyfikacja techniczna urządzenia... 5 Podstawowe wyposażenie... 5 Użyta technologia... 5 Przygotowanie szkła akrylowego... 6 Wykonanie warstwy projekcyjnej... 7 Rysunki techniczne... 7 Wykaz elementów... 9 Instalacja Wybór miejsca Zasilanie urządzenia Konserwacja, problemy Zastawienie tabel oraz rysunków

3 Wprowadzenie Koncepcją stołu interaktywnego było stworzenie alternatywnego rozwiązania do proponowanych przez komercyjne firmy ekranów dotykowych o dużej powierzchni. Stół dotykowy, w dużym uproszczeniu, jest interfejsem pozwalającym na sterowanie aplikacjami zainstalowanymi w systemie operacyjnym lub samym systemem operacyjnym za pomocą dotyku i gestów wykonywanych podczas kontaktu z powierzchnią dotykową. Stół dotykowy udostępnia użytkownikowi ciekawy interfejs dzięki któremu można sterować całym systemem operacyjnym a przede wszystkim przyniesie spore korzyści podczas pracy z programami graficznymi. Wspomniane korzyści objawią się w postaci ergonomii, intuicyjności, prostocie sterowania oraz świetnej zabawie zarówno podczas pracy jak i spędzania wolnego czasu. Tworzenie projektu graficznego bądź grafiki artystycznej za pomocą tradycyjnej myszy komputerowej jest trudne dla osób które nie zajmują się tym profesjonalnie na co dzień. Stół dotykowy ma za zadanie ułatwić pracę podczas wykonywania projektów. Pociągnięcie pędzlem, w programach graficznych, jest bardziej naturalne oraz sprawia dużo większą przyjemność. Powoduje, że prasa staje się przyjemną zabawą. Można również tworzyć wiele pociągnięć pędzla jednocześnie, używając kilku palców. Biorąc po uwagę, że stół dotykowy udostępnia interfejs o przekątnej 40, można go podłączyć do dowolnego komputera odsługującego system operacyjny Windows Vista lub późniejsze oraz w porównaniu do tradycyjne używanej muszki komputerowej podane argumenty są bezprecedensowymi atutami. Kolejnym środowiskiem w którym tego typu rozwiązanie świetnie się sprawdzi są jaki stoiska targowe oraz punkty informacyjne. Stół reagujący na dotyk może służyć niezwykle ciekawej prezentacji oferty, konkretnego produktu, strony internetowej, lub dowolnego, innego przekazu. Może dostarczać klientowi informacje w formie zdjęć, dźwięków i animacji 3D. Stół jest uniwersalnym rozwiązaniem które może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach. Cechują go przede wszystkim: Ergonomia konstrukcja opracowana aby przeciętny użytkownik komfortowo korzystał z urządzenia, Dostępność dla użytkowników konstrukcja niewielkich rozmiarów umożliwia ustawienie stołu praktycznie w dowolnym miejscu, warunkiem jest zasilanie oraz pomieszczenie zamknięte, Mobilność konstrukcję można w łatwy sposób złożyć oraz przewieźć w inne miejsce, Wszechstronność zastosowań wydajność stołu uzależniona jest jedynie od komputera jaki zostanie zamontowany w konstrukcji oraz zainstalowanego systemu 3

4 operacyjnego oraz oprogramowania. wszystkie powyższe atuty składają się na możliwość jego wszechstronnego zastosowania. Rysunek 1 Wizualizacja Wskaźniki techniczno-ekonomiczne Stół dotykowy autorskiej konstrukcji w porównaniu z drogimi powierzchniami dotykowymi komercyjnych firm stanowi atrakcyjną alternatywę. Przy, stosunkowo niewielkich kosztach, w porównaniu do rozwiązań firm trzecich, uzyskujemy niedrogie rozwiązanie o dobrych parametrach. Zasada działania Głównymi elementami, na których opiera się ekran dotykowy jest szkło akrylowe, diody podczerwone (IR) wraz z sensorami oraz odpowiednio przygotowana kamera (PS3 Eye). Diody emitują promieniowanie podczerwone wprowadzane do pleksi, a kamera je wychwytuje. Obraz wyświetlany jest za pomocą rzutnika na warstwie projekcyjnej, w naszym przypadku jest to kalka kreślarska techniczna. Kalka pokryta jest z jednej strony warstwą zgodną. Bardzo ważną kwestią jest to, aby kamera reagowała na światło podczerwone i jednocześnie jej praca nie była zakłócana przez świtało widzialne wyświetlane przez rzutnik. W tym celu należy wymontować z kamery fabryczny filtr podczerwieni i zastąpić go odpowiednim filtrem światła. Dotknięcie palcem powierzchni ekranu spowoduje rozproszenie światła. Pod palcem tworzy się wtedy punkt, który jest rejestrowany przez kamerę. Kamera jest obsługiwana przez oprogramowanie CCV (Community Core Vision), które podczas odczytywania punktów ustala współrzędne ich położenia. Aplikacja udostępnia te współrzędne za pomocą protokołu TUIO. 4

5 Następnie sterownik zainstalowany w systemie operacyjnym odczytuje te współrzędne i tym samym ustala położenie kursora na ekranie. Pozostałe funkcjonalności tj. obsługa gestów jest rozwiązywana po stronie systemu operacyjnego, który powinno być zainstalowane w trybie tabletu. Specyfikacja techniczna urządzenia Urządzenie elektryczne, wolnostojące. Rama nośna i obudowa ekranu wykonana z aluminiowych kątowników łączonych za pomocą śrub. Rama wykonana jest w układzie otwartym, co ułatwia serwisowanie urządzenia. Skośnie położenie ekranu zwiększa wygodę użytkowników eliminując potrzebą pochylania się nad ekranem. Podstawowe wyposażenie Na podstawowe wyposażenie składa się aluminiowa konstrukcja ramy. Konstrukcja jest lekka i niewielka. Została wykonana z kilku rodzajów profili aluminiowych. Po złożeniu zajmuje niewielkie rozmiary dzięki czemu można ją w łatwy sposób przetransportować w inne miejsce. Złożenie konstrukcji zajmuje niewiele czasu, Powierzchnia dotykowa. Powierzchnia wykonana z pleksi oraz warstwy zgodnej i powierzchni projekcyjnej. Pleksi jest podświetlana światłem podczerwonym. Konstrukcja jest obudowana profilami aluminiowymi, Projektor, Kamera z obiektywem kamery przemysłowej, przekazująca obraz z dużą liczbą klatek na sekundę, Lustro służące do wydłużenia drogi obrazu przekazanego z projektora, biegnącego do powierzchni dotykowej, Komputer z systemem operacyjnym Windows Vista lub późniejszym, posiadający zainstalowane odpowiednie oprogramowaniem. Użyta technologia FTIR Polega na całkowitym wewnętrznym odbiciu. Światło, które zostaje wprowadzone do pleksi/szkła akrylowego zostaje w nim "uwięzione". W czasie, gdy dotkniemy palcem powierzchni światło zostaje rozproszone, a kamera rejestruje punkty. Do użycia tej techniki wymagane jest zastosowanie specjalnej warstwy silikonu (powierzchnia zgodna), która polepszy widoczność punktów. Ta technika cechuje się bardzo wysokim kontrastem punktów do otoczenia. 5

6 Rysunek 2 Wykorzystana technologia Przygotowanie szkła akrylowego Aby można było wprowadzić do pleksi światło należy najpierw wyszlifować jej krawędzie. Do tego celu można użyć gąbki ściernej i papierów ściernych o ziarnach odpowiednio 200, 1200 i Krawędzie pleksi należy wyszlifować tak, aby nie było widać rys mogących zakłócić wprowadzanie światła. Ekran wykonany będzie z pleksi o wymiarach 80x60cm. Rysunek 3 Przygotowanie szkła akrylowego 6

7 Wykonanie warstwy projekcyjnej Warstwa projekcyjna, na której wyświetlany jest obraz wykonana została z kalki kreślarskiej technicznej pokrytej z jednej strony warstwą powierzchni zgodnej poprawiającej widoczność punktów. Do wykonania warstwy zgodnej użyty został rozpuszczalnik toluen i silikon akwarystyczny bezbarwny. Silikon i toluen należy wymieszać w proporcji 1: 1 na jednolitą masę. Ważne, aby masa była dobrze rozmieszana, ewentualne grudki mogą mieć negatywny wpływ na jakość wyświetlanego obrazu. Przygotowaną masę nanieść na kalkę i rozprowadzić za pomocą wałka piankowego. Po wyschnięciu czynność należy powtórzyć. Warstwę projekcyjną należy przechowywać w ciepłym i suchym miejscu. Niskie temperatury i wilgoć mogą spowodować pofałdowanie się kalki. Rysunki techniczne Rysunek 4 Warstwa zgodna Rysunek 5 Schemat z wymiarowaniem 7

8 Rysunek 6 Rzut z przodu z wymiarowaniem Rysunek 7 Rzut z góry z wymiarowaniem Rysunek 8 Rzut z boku z wymiarowaniem 8

9 Wykaz elementów Do stworzenia niniejszego stołu zostały wykorzystane poniższe elementy: Elementy konstrukcyjne Pleksi 6mm Diody IR LED Kalka techniczna + powierzchnia zgodna Projektor Zasilacz 12V Kamera + obiektyw CCTV Lustro Komputer System operacyjny Windows 7 Oprogramowanie CCV Sterownik aplikacje Poniżej tabela przedstawiająca zestaw elementów wykorzystanych w konstrukcji Element Typ Ilość długość Ceownik 25x25x1, x25x1, x25x1, x25x1, x25x1, x25x1, Kątownik 25x10x1, x10x1, x10x1, x10x1, El. Łącz. Kątowego 75x El. Łącz. 30x Prostopadłego Śruba Śruba Tabela 1 Lista elementów konstrukcji 9

10 Instalacja Wybór miejsca Przy wybieraniu miejsca instalacji należy pamiętać o zapewnieniu odpowiedniego dostępu dla celów konserwacyjnych. Urządzenia może być instalowane jedynie w temperaturze pokojowej. Nie instalować obok źródeł ognia. Należy chronić urządzenie przed zalaniem. Usytuowanie urządzenie nie może blokować ewentualnych dróg ewakuacyjnych. Zasilanie urządzenia Urządzenie zasilane jest prądem zmiennym 230 V 50 Hz. Przy podłączeniu urządzenia należy upewnić się czy gniazdo elektryczne nie powoduje spięć. Konserwacja, problemy Urządzenie może być serwisowane wyłącznie przez autoryzowany Serwis. W razie spięcia/pożaru urządzenia nie gasić wodą, należy niezwłocznie odłączyć źródło zasilana. 10

11 Zastawienie tabel oraz rysunków Tabela 1 Lista elementów konstrukcji... 9 Rysunek 1 Wizualizacja... 4 Rysunek 2 Wykorzystana technologia... 6 Rysunek 3 Przygotowanie szkła akrylowego... 6 Rysunek 4 Warstwa zgodna... 7 Rysunek 5 Schemat z wymiarowaniem... 7 Rysunek 6 Rzut z przodu z wymiarowaniem... 8 Rysunek 7 Rzut z góry z wymiarowaniem... 8 Rysunek 8 Rzut z boku z wymiarowaniem... 8 Niniejszy projekt stanowi jedynie wartość intelektualna temat możliwości jakie daje pomysł konstrukcyjny. Sama konstrukcja nie zostanie użyta w sposób komercyjny a jej elementy zostaną wykorzystane do innych celów.