Issuu on Google+

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


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

2


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

3


Historia 

1971 – Dr. Samuel C. Hurst , „Elograph” pierwszy sensor dotykowy (pomiar współrzędnych)

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

4


Historia 

1974 – przezroczysty interfejs dotykowy, Elographics (Elo TouchSystems)



1977 – technologia five-wire resistive 1982 – 33 telewizory pokryte panelami dotykowymi (Knoxville, Tennessee)



Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

5


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


Historia 

1992 - Flip Keyboard (Bill Buxton, Xerox PARC)



1992 - Simon (IBM & Bell South)

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

7


Historia 

2007 - Ekran dwustronnie dotykowy, Microsoft



2007 – Apple iPhone

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

8


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

9


Budowa 

Ekrany typu Add-ons

1 - Czujnik dotyku 2 - Kontroler 3 - Sterowniki



Ekrany zintegrowane z daną aplikacją

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

10


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

11


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


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


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


Rezystancyjna 

Zalety • • • •



Stosunkowo niedrogie Elastyczność rozwiązania Łatwe do wyprodukowania Łatwe do wmontowania w wyświetlacz

Wady • • • •

Rafał Szarek, Gr. R51

Ograniczona przepuszczalność światła „Rozmycie” rozdzielczości Mało odporne na trudne środowisko Wymagają czasowych kalibracji Ekrany dotykowe

15


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


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


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 •

Rafał Szarek, Gr. R51

Dotyk tylko przez palec lub przedmioty przewodzące Wysokie koszty związane ze skomplikowanym układem przetwarzania Ekrany dotykowe

18


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


Infrared 

Zalety • • •



Wysoka przejrzystość i światłość NajwyŜsza wytrzymałość powierzchni Wysoka odporność na wpływ środowiska

Wady •

• •

Rafał Szarek, Gr. R51

Dodatkowe warunki przy projektowaniu paneli związane z lokalizacją LED i sensorów MoŜliwość „przedwczesnej” aktywacji Zanieczyszczenia mogą wprowadzić fałszywą aktywację Ekrany dotykowe

20


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


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


SAW 

Zalety • • •



Wysoka przejrzystość, rozdzielczość, precyzja i transmisja światła MoŜliwość pomiaru odpowiedzi na dotyk takŜe w osi Z Technologia niewraŜliwa na temperaturę

Wady • • •

Rafał Szarek, Gr. R51

Nie jest zalecana do pracy w środowisku naraŜonym na otwarte ciecze Dość wysokie koszty Martwe strefy (zanieczyszczenia) Ekrany dotykowe

23


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


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


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 •

Rafał Szarek, Gr. R51

Nie moŜna wykryć obecności przedmiotu po inicjacji Ekrany dotykowe

26


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


Dispersive Signal Technology 

Zalety • •

• •



Wysoka precyzja i światłość ekranu Wysoka wytrzymałość szklanej powierzchni Odporność na zabrudzenia i zarysowania Ulepszone tłumienie błędnych sygnałów

Wady •

Rafał Szarek, Gr. R51

Przedmioty statyczne nie są detekowane

Ekrany dotykowe

28


Strain Gauge Ekran w czterech rogach jest zamocowany spręŜyście, a naciągnięty szablon jest uŜywany do wykrycia ugięcia podczas dotyku.



Zalety • •

Rafał Szarek, Gr. R51

Pomiar takŜe w osi Z Odporność na wandalizm Ekrany dotykowe

29


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


Optical Imaging 

Zalety •

• • • • • •

Rafał Szarek, Gr. R51

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 Ekrany dotykowe

31


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


Frustrated Total Internal Reflection



Zalety • • •

Rafał Szarek, Gr. R51

Multi-touch Rozpoznawanie gestów Wykrywanie siły nacisku Ekrany dotykowe

33


Technologie przyszłości „Cyfrowy atrament”  Ekrany holograficzne  Ekrany wykonane z cząstek wody  Ekrany z rozrzedzonego powietrza 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

34


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

35


Zastosowania Systemy HMI  Transport  Informatyka  Telekomunikacja  Punkty sprzedaŜy  itd. 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

36


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

37


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


Plan Prezentacji Historia  Budowa  Technologie  Zastosowania  Podsumowanie  Bibliografia 

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

39


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) http://www.touchscreens.com/ http://www.planar.com/ http://www.devicelink.com/ http://www.elotouch.com/ http://www.apple.com/iphone/ http://en.wikipedia.org/

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

40


Dziękuję za uwagę

Rafał Szarek, Gr. R51

Ekrany dotykowe

41


Touch