Bisher kamen berührungssensible Touch-Oberflächen nur in wenigen Anwendungsbereichen wie der IT oder an Points of Sales zum Einsatz. Grund: Sie sind empfindlich gegen mechanische Krafteinwirkungen, und Schmutz, Feuchtigkeit oder Temperaturschwankungen können die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Rafi hat diese Technologie nun so weiterentwickelt, dass sie auch im rauen industriellen Umfeld Verwendung finden kann. Der Hersteller bietet mit seinen Glasscape-Produkten robuste und verschleißfreie Bediensysteme mit Touch-Technologie. Die Bedieneinheiten vereinen Bedienelemente, Touchscreens oder Displays unter einer durchgängigen, geschlossenen Oberfläche in einem Gehäuse. Selbst bei verschmutzter Eingabeoberfläche und bei Bedienung mit Arbeitshandschuhen arbeitet die Sensorik immer zuverlässig. Durch die stabilen und fugenlosen Oberflächen lassen sich Glasscape-Bedienungen leicht und gründlich reinigen und bieten damit optimale Bedingungen für den Einsatz in Bereichen mit hohen hygienischen Anforderungen.
Bedienmöglichkeiten sind vielfältig
Für die Eingabeelemente stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Wahl. So lassen sich neben Tastern beispielsweise auch Slider in Form von Schiebe- und Drehreglern integrieren. Für eine berührungslose, gestik-orientierte Steuerung können Sensorfelder integriert werden, in denen Sensoren die Bewegungen der Hände registrieren und die Bewegungsmuster in entsprechende Steuerbefehle umsetzen. Für unterschiedliche Steuerungsaufgaben dimensioniert der Hersteller die Eingabegeräte nach kundenspezifischen Anforderungen, zum Beispiel als Bedienoberflächen für Haushaltsgeräte mit wenigen Eingabefeldern oder Reglern oder mit integriertem Touchscreen und Tastenfeldern für komplexe Steuerungsanforderungen. Auch beim Design der Bedienflächen eröffnen die durchgehenden Oberflächen der Frontplatten neue Möglichkeiten. Die Glasoberflächen lassen sich rückseitig beliebig bedrucken, bearbeiten, formen und gestalten. Das Material lässt sich fräsen, schneiden, ätzen, ritzen und die Oberflächen polieren, mattieren, wölben oder biegen. Um Not-Aus-Schalter zu integrieren, können die Frontplatten auch durchbohrt werden. Eine weitere Bearbeitungsvariante lässt sich dort realisieren, wo taktile Rückmeldung gewünscht ist. In diesem Fall werden Tasten integriert, die exakt mit der planen Oberfläche abschließen und aus demselben Material sind, so dass die Einheit der Form erhalten bleibt. Eine spezielle Dichtungstechnik gewährleistet auch bei dieser Lösung hohen Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit. Hinsichtlich der grafischen Gestaltung und Beschriftung der Bedienflächen ergeben sich ebenfalls vielfältige Optionen. Alle grafischen Applikationen lassen sich im Sieb-, Digital- oder Tampondruck aufbringen, es gibt keine Einschränkungen für Motive oder Beschriftungen. Da die Bedruckung auf der Rückseite der Frontplatte aufgebracht wird, ist eine Abnutzung ausgeschlossen. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten bietet die Beleuchtung der Schaltflächen: Sie reichen von der Verwendung selbstleuchtender ITO-Folien und Punktbeleuchtungen, die die Schaltstellungen der Slider und Wheels anzeigen, über Multi-Color-Leuchtringe, die entsprechend der Schaltzustände ihre Farbe wechseln, bis hin zur Vollausleuchtung der Display-Flächen. Obwohl man Sensortasten oder Touchscreens seit Jahren in unterschiedlichen Produkten verwendet, wurden mit ihnen bisher keine Bedienlösungen realisiert, die robust genug für den industriellen Einsatz sind. Dies macht nun die Glasscape-Technik möglich. Hier sind die kapazitiv arbeitenden berührungssensitiven Eingabeeinheiten unter einer hochstabilen Glasoberfläche implementiert.
Touch-Bedienungen trotzen rauen Bedingungen
Die größte Herausforderung lag dabei in der Abstimmung der kapazitiven Sensorik. Denn im Gegensatz zu mechanischen Tastern, bei denen die Betätigung den Kontakt direkt herstellt, kann die sensorische Funktion durch unterschiedliche Einflüsse beeinträchtigt werden. Staub, Schweiß, größere Temperaturschwankungen und eine damit einhergehende Betauung dürfen zu keinen funktionalen Einschränkungen führen. Außerdem haben Menschen unterschiedlich große Finger und die Bedienung muss auch mit Handschuhen funktionieren, da die Eingabegeräte sonst für die Verwendung im Industriebereich ungeeignet wären. Aber anders als bei der Entwicklung von elektromechanischen Tastaturen, bei der die Entwickler einen so genannten „Normfinger“ verwenden, um die Formfaktoren den durchschnittlichen Hand- oder Fingergrößen anzupassen, gibt es für den Test der Sensorik kein vergleichbares Werkzeug. Es ist vielmehr eine umfassende Prüfsystematik erforderlich. Auch die Serienfertigung der Geräte verlangt umfassendes Know-how und Erfahrung, denn Komponenten wie z. B. die Touch-Folie sind teuer. Wenn beim Auflaminieren der Folie auf die Glasplatte kleine Fehler unterlaufen, muss die ganze Baugruppe entsorgt werden. Da hier jeder Ausschuss mit hohen Kosten verbunden ist, zählen hohe Fertigungspräzision und erfahrene Mitarbeiter zu den Voraussetzungen. Die Sensorflächen der Glasscape-Bedienelemente werden von hinten auf die geschlossene und mit Rückseitendruck versehene Glasfläche laminiert. Je nachdem, ob die Sensorflächen beleuchtet werden sollen, verwendet man transparente oder opake Träger. Unbeleuchtete Sensorflächen werden in Kupfer auf die Leiterplatte aufgebracht, die auf die Rückseite der bedruckten Frontplatte aufgeklebt wird. Die Auswerteelektronik befindet sich auf der Rückseite der Leiterplatte. Beleuchtete Sensorflächen realisiert man mit ITO-Folien oder mit leitlackbeschichteten Polyesterfolien. Auf diese Weise lassen sich Ring-, Symbol- und Flächenbeleuchtungen umsetzen. Die kapazitiven Sensorfolien werden über ein spezielle, „Tail“ genannte, Verbindung auf eine dahinterliegende Leiterplatte mit der Auswerteelektronik geführt. Kapazitive Touchscreens stellen besonders hohe Anforderungen an das optische Laminieren auf die Glasblenden. Bei diesem Prozess kommt es auf sehr hohe Präzision an, um zum Beispiel Blasenbildung zu vermeiden.
Einsatzmöglichkeiten gibt es zahlreiche
Anzeige und Bedienung in einem System, intuitive Bedienung, Stabilität, Verschleißfreiheit, Hygienetauglichkeit, Barrierefreiheit sowie hochwertiges Design sorgen dafür, dass Glasscape-Geräte sowohl für Bereiche mit hohen hygienischen Anforderungen als auch für die Prozess- und Fertigungsindustrie oder Haushalts- und Gebäudetechnik geeignet sind. Die geschlossene, völlig glatte Oberfläche entspricht den hohen Hygiene-Anforderungen in der Pharmaindustrie, in der Produktion und im Verkauf von Lebensmitteln oder im medizinischen Umfeld. Dabei gewährleisten die geschlossenen und verschleißfreien Eingabeoberflächen auch bei starker Nutzung und häufiger Reinigung Langlebigkeit. Durch ihre Stabilität und Verschmutzungsresistenz lassen sich die Produkte aber auch im rauen Umfeld einsetzen. Folientastaturen können durch scharfe Gegenstände oder bei Hitzeeinwirkung zerstört werden und nutzen ab – Nachteile, die bei den Geräten mit der neuen Technik entfallen. Interessante Anwendungen ergeben sich ebenso in der Haushalts- und Gebäudetechnik, wie bei weißer Ware, Liftsteuerungen, Lichtdimmern oder Heizungsreglern, die zunehmend nicht mehr nur zweckorientiert konzeptioniert sind, sondern Bedienkomfort und Design vereinen sollen. Hier bietet sich applikationsabhängig auch die Integration kapazitiver Nahfeldkommunikation für die berührungslose Eingabe an.Der Hersteller liefert für seine Produkte keine Standardbauteile, sondern kundenspezifisch entwickelte Komponenten und komplette Bedieneinheiten im passenden Design. Die Leistungen erstrecken sich dabei auf den gesamten Produkt-Lebenszyklus: von der Mechanik-, Elektronik-, Softwareentwicklung über die für die Produktrealisierung notwendigen Prüf- und Betriebsmittel bis hin zur Serienbetreuung. Bei den kapazitiven Sensorfolien bietet der Hersteller unterschiedliche Einzelsensoren, Matrixsensoren für mehrtastige Bedienflächen und Multi-Touchscreens mit Zwei-Finger-Bedienung. Ebenso werden die passenden Controller und die bedarfsgerechte Hinterleuchtungstechnik implementiert.
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