Warning: fopen(/var/www/web438/html/multi-touch/engine/cache/system/cron.php): failed to open stream: Permission denied in /var/www/web438/html/multi-touch/engine/modules/functions.php on line 280 Warning: fwrite() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/web438/html/multi-touch/engine/modules/functions.php on line 281 Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/web438/html/multi-touch/engine/modules/functions.php on line 282 Хардвер: монитор экран дисплей проектор изображение поверхность шкаф технология искривленный выставочный освещение поверхностный
Multitouch Solution
  english german russia  
 
Главная
О нас
Хардвер
   Общий обзор
   Конструкция
   Изображение
   МТ Сенсор
Софтвер
Контакт
Партнёры
 
ru » Хардвер 

Хардвер: Общий обзор.

Земной шар (Globe/Globus/Глобус) - это уникальная и инновационная интерактивная (мультитач)  информационная система сферической формы, которая устанавливает новые стандарты для графического интерфейса пользователя.
Это устройство (монитор) с высокой резолюцией основана на задней проекции (back ptojection), при этом поверхность является мультитачем. Экран фактически является линзой (сектором  сферы) размером 100 см с высотой 30 см в центре. Это означает, сферический сектор 114 см в диаметре.

 

Аппаратура и драйверы

 

Оборудование должно быть реализовано как мултитач дисплей.

 

При этом ноебходимо соблюсти конкретные ограничения:
• общая глубина
• вибрация
• воздействия света
• тепловыделение
• шумы
• и т.д.

 

Сферическя форма дисплея объясняет небходимость  драйверов низкого уровня. Кроме того были найдены решения реализируюшие соответствующие алгоритмы коррекции изображения на сфере.

 

Операционная система

 

Так как данное устройство поддерживает мультитач то идеальным виделась и та операционная система, которая
изначально поддерживала и интегрировала в полной мере мультитач. При этом должен обеспечиваться необходимый уровень абстракции для интерпретации жестов пользователя. Все мультитач-ориентированные приложения должны автоматически, т.е. без рекомпиляции, работать на Глобусе. Драйверы, описанные выше, обеспечивают совместимость с операционной системой.

 

Поэтому было принято решение в пользу Windows 7, которая является одной из подходящих платформы, так как она обеспечивает приемлемую API, и мультитач функциональность, а также даёт элементы управления которые специально приспособленные для написания уникальных мультитач приложений. Кроме того, все стандартные приложения работающие под Windows 7 должны быть в состоянии работать на Земной шар (Globe/Globus/Глобус).

Мультитач Земля

Мультитач Земля

 



Lens geometry

Lens geometry


 
Хардвер: Фрейм

 

В каюткомпании было выделено ограниченное количество места для фрейма.
Всего было доступно для установки системы:

 

   Высота:    196,2 cm
   Ширина: 153,4 cm
   Глубина:

25 cm

 

Interactive multi touch Globe on the ship: end state

 

Интерактивный Земной шар: конечное состояние

 

 

Было не возможно увеличить пространство для глобуса, т.к. по обе его стороны расположена другая мебель.

Кроме того, задняя стенка комнаты не могла быть использован для монтажа, так как за ней проходила вентиляционная шахта.

Тем не менее шкаф был спроектирован и изготовлен таким образом, что был обеспечен легкий доступ к проектору и другим устройствам в внутри его корпуса.

 

 

Защита от пыли

 

Корпус шкафа был построен так, что окружающая пыль и грязь не может попасть внутрь корпуса.
Эта конструкция является само-несущей.

 

Кондиционирование

 

Система охлаждения реализована с использованием холодного водоснабжения внутри шкафа.
Охлаждение проводиться с использованием кондиционирования воздуха за счёт специального кондиционера, расположенного в шкафу с права.

 

Следующие условия были приняты во внимание при планировании:
- Водоохлаждение (техническая холодная вода TCW):
   • Входная температуре 6 ° C
   • Выходная температуре 12 ° C

- Холодильный агрегат (кондиционер) способен охладить объём воды до 400 литров / час в зависимости от тепловой нагрузки проектора.
- При этом была решена задача недопущения образования конденсата внутри и снаружи шкафа.

 

Inside cabinet view

 

Внутренний шкаф: план  

 

 

Globe inside empty: realise

 

Внутренний шкаф: реализация

Inside cabinet view implementation

 

Внутренний шкаф:

разработка

Globe frame

 

Внутренний шкаф:

конечное состояние

 

Вибрация

 
Земной шар (глобус / Глобус / Глобус) может быть установлен и использоваться в офисе, в самолёте, на корабле и следовательно подвержен влиянию внешних вибраций. 

Шкаф сконструирован и построен таким образом, что все его части функционально отделены от корабля и изолированы от колебаний его корпуса. Таким образом обеспечивается предотвращение колебаний проектора и мультитач сенсоров (датчиков).

 

Следующие амплитуды колебаний конструктивно заложены при проектировании и реализации шкафа:
   • до 11 Герц: 97mm/sec ²
   • более 11 Герц: 5.5mm/sec ²


 
Хардвер: Изображение

Яркая проекционная система высокого разрешения для куполообразного мультитач экрана - Интерактивный Земной шар (Globe/Globus/Глобус)).

Для реализации были адаптированы существующие технологии отображения изображения для предельно малых расстояний между проецируемой поверхностью и проектором.
Земной шар (Globe/Globus/Глобус) обеспечивает высочайшую резолюцию минимум 1050x1050 пикселей, а также глобально однородность изображения на поверхности линзы.

 

Multitouch Globe - Projector and Frame

 

Проектор в шкафу:
стадия разработки

Interactive Globe: end state

 

Выпуклый экран с Мультитач Земля:
конечное состояние

 

• куполообразная поверхность экрана обеспечивает визуализацию контента и обладает мультитач функциональностью гарантирующие комфортную работу пользователя.

• Обеспечивает равномерность изображения, независимого от того, где расположен наблюдатель.

• Диаметр высоко-контрастного куполообразного экрана составляет 100 см.

• Из-за большой величины и веса конструкции, обеспечена достаточная устойчивость к перекосам куполообразного экрана (поверхности глобуса).

Lens

Куполообразный экран

 • Достигнутая цель: наилучшего представления изображения фильмов и фотографий. 
   Для этого возможная резолюция составляет минимум 1050 x1050 пикселей.

 • Кроме того, изменение освещенности помещения мало влияет на контрастность проекции. 
   Для этого используется специальный материал для поверхности экрана.

 • Это специальный материал можно пилить, сверлить, фрезеровать и обрабатывать механически. 
   Эти свойства делают его идеальным материалом для создания ловящих взгляд элементов, привлекающих внимание дисплеев, эффективных деталей, а также динамических и красочных стендов выставок и торгового оборудования.

 

NB!!! Температура полной деформации лежит между 150 и 160 ° C.

 

Plate with lens

 

Плата с куполообразным экраном

• для получения изображение на интерактивном глобусе используется специально разработанная оптическая насадка (перископ) на стандартный проектор, а также дополнительные оптические и механические части для калибровки.

• бесшовные и чёткое без перекосов изображение заполняет всю поверхность выпуклой линзы.

Projector with special optic part (lens)

 

Проектор со специальной оптической частью

 

• Система изображения была оптимизирована специально для геометрии куполообразного экрана

• Различные варианты изображения доступны и управляемые с помощью API показаны на следующем рисунке:

 

Mapping On The Globus Display

 

Мепирование изображения на экране Земной шар (Globe/Globus/Глобус)


 
Хардвер: Мультитач сенсор

На исследовательской стадии работы над полусферической поверхности большого диаметра были изучены все существующие мультитач технологии.


Для упрощения принятия решения была создана таблица сравнений (compare table), где были сопоставлены все известные мультитач технологии по следующим критериям:


• мультитач (Мultitouch)
• величина поверхности (Surface Size)
• возможная кривизна (сфера) поверхности (Curved surface)
• прозрачность поверхности (Transmissivity/optics)
• компактность инсталляции (All-in installation)
• чувствительность к освещённости (Сensitive to ambient lighting conditions)
• чувствительность к вибрации (Sensitivity to Vibration)

 

Первая группа не подходила к решению задач на сферической поверхности (например: SAW и инфракрасная-рамка, резистивные и ёмкостно-поверхностные решения).

 

Ко второй группе относятся технологии не позволяющие дать решение сохраняющее прозрачность экрана, такие как: "в ячейке" резистивные и "в ячейке" инфракрасная.

 

К третьей группе относятся технологии, которые требуют установки дополнительного оборудования в помещении (например, видео камер, отражателей, перчаток, штифта или датчиков).

PCT IV Hands

Ёмкостное мультитач решение

Отдельно требуется пояснение причин отказа от подхода, используемого фирмой Microsoft в устройствах Kinect.
Kinect использует инфракрасный передатчик для получения шаблона ближайших точек, отразивших инфракрасные лучи. Искажение этого шаблона и измерения времени, которое потребовалось для отражения всех лучей от объектов в этом пространстве позволяет создавать точные карты глубины пространства перед камерой. Изменения обновляются 30 раз в секунду и позволяют точно обнаружить движения, распознать лица и решать другие задачи. Здесь важно определить, что означает "точные" в предыдущем предложении.
Kinect способен "видеть" объект на расстоянии от 1,2 до 3,5 метров от камеры, с достаточно ограниченным восприятием в диапазоне от 0,7 до 6 метров. Обзор (угол видемости) составляет 57º по горизонтали и 43º по вертикали. Карта глубины с точностью до около 1см.
Эти данные ясно показывают, что движение и жест обнаруживаемый с использованием Kinect просто не будет работать на поверхности сферического экрана, так как точность не достаточно высока и угол зрения камеры является слишком узким.
Но в нашем случае этот подход неприемлем по причинам того, что надо реагировать только на жесты, произведённые непосредственно на поверхности Глобуса, поэтому не существует единой точки позволяющей видеть все возможные точки касания одновременно.

Micorsoft Kinect

Multi-touch solution based on with Microsoft Kinect


Таким образом, остаётся только два подхода:

 

1. Проективно-Инфракрасный (projective infrared) - это когда источники и приёмники инфракрасного излучения находятся с внутренней стороны мультитач поверхности.

Это решение имеет целый ряд недостатков:


• Чуствительность к вибрации.
• Чуствительность при воздействии прямых солнечных лучей на качество и функциональность системы.
Так например, исключена возможность использования этого подхода в открытых и незащищённых от прямых и отраженных солнечных лучей в помещениях.
• Чуствительность при воздействии отражённых солнечных лучей (солнечных зайчиков).
• Чувствительность к изменению освещённости в помещении (например: включение/выключение света),
• Сбои при загрязнении поверхности.

Hand in infrared

Infrared multitouch



2. Проективно-ёмкостное (Projective Capacitive - PCT) - это когда датчики в виде сетки электродов (возможно и просто проволочек) нанесены на внутреннюю сторону поверхности.

 

За счёт измерения изменений емкости, при касании пальцем поверхности, вычисляется координата этой точки.
Для реализации этого подхода сначала необходимо было найти способ или разработать технологию позволяющую нанесение проводников (проволочек) внутри сферической поверхности.
При попытке использования "баблинга" (надувание), при изготовление сферы из плоскости - все провода порвутся от натяжения.
Приклеить проводки на внутренней поверхности сферы невозможно поскольку при натяжении приклеиваемого проводка он безусловно отрывается от поверхности сферы, т.к. расстояние по прямой между двумя точками внутри сферы больше длинны хорды, т.е. поскольку при приклеивании происходит его натяжение, и он стремиться оторваться от поверхности сферы.

Попытки использования фолий заранее обречены, по тем-же причинам, по которым невозможно без складок завернуть футбольный мяч в платок.

Следующую проблема - отсутствие МТ решения (в смысле контроллера) на такую большую поверхность. Имелись решения для сингл-тачь или решения для поверхностей не превышающую 21" (например: N-Trig).

Projective Capacitive

 

Projective capasitive solution


Grid for Projective capacitive

Grid with gluing wires


Поскольку ёмкостное решение не было разработано в установленное проектом временные рамки, было принято решение реализовать на корабле инфракрасное решение.

 

Инфракрасное решение для Интерактивного Земной шар (Globe/Globus/Глобус)

 

Суть этого решения заключается в том, что несколько источников инфракрасного излучения устанавливается за поверхностью экрана, т.е. внутри шкафа. Эти источники целенаправленно освещают внутреннюю поверхность экрана.

Пальцы пользователя отражают во внутрь эти излучения. В качестве сенсоров (приёмников) могут служить Инфракрасные камеры (аналогичные приборам ночного видения).

В нашем случае мы не можем обойтись одной единственной камерой, поэтому были использованы две, которые покрывали (т.е. видели) всю внутреннюю поверхность ГЛОБУСа (нашего экрана). Поскольку глубина шкафа была ограничена 25 см., то в нашем случае было недостаточно использовать простые короткофокусные камеры, нам необходимо было, как и в случае с проектором, решать проблемы за счёт специальной оптики.
Поскольку в нашем случае использовалось более одной камеры, то была необходима программа, позволяющая решать проблемы ститчинга - совмещения многих картинок в одну.
Кроме того нам требовалась программа калибровки т.е. соотношение координат на нашем экране с координатами на картинке приёма изображения.
Одним из самых главных программных компонентов является ТРЕККЕР - позволяющий следить за координатами точек соприкосновения с поверхностью, а самое главное определение того факта, является ли это новым прикосновением (тачем) или продолжением непрерывной линии.

Безусловно, была так же использованна компонента передающая операционной системе (Windows 7) координаты и типы гестур.

Infrared inside

Инфракрасное решение

 

Ёмкостной мультитач для полусферического экрана.

 

Изначально были известные недостатки инфракрасного решения.
Поэтому было принято решение найти подходящее проективно-ёмкостное решение и, при этом, необходимо было решить две задачи одновременно:
1. Разработать технологию приклеивания медных (или других) тончайших проволочек во внутреннюю поверхность полусферы.

Назовём эту подзадачу условно "ёмкостной-экран".
2. Разработать технологию позволяющую получать информацию о изменении ёмкостной характеристики в точках прикосновения пальцами,
при этом на экстремально большом экране (~2 метра).
Назовём эту подзадачу условно "контроллер"

 

Ёмкостной мультитач: первая попытка создания.

На этапе исследования был найден молодой португальский стартап (StartUp), который взялся за решение этих проблем.
Ими был успешно разработан прототип - полусфера размером около 40 см в диаметре.

Результаты были более, чем убедительны!

Но, на этом успех и закончился.

Portugal prototyp

PCT multitouch prototype

 

Попытка на плоском экране (1,40 х 1,40 с шагом 7 мм между проволочками) получить устойчивый сигнал и вычислить координаты касания - увенчалась провалом.
Экран вёл себя как антенна и помехи были до такой степени большие, что сигнал в месте прикосновения невозможно было определить.
Попытки решить проблему путём удвоения шага с 7 мм до 14 мм между проволочками ни к чему не привели.
Параллельно, португальцами была предпринята попытка создания робота, который способен проложить и приклеить проволочки по внутренней поверхности полусферы. И здесь в начале всё выглядело перспективно. На тестовой полусфере было проложено и приклеено несколько рядов медных проволочек. Дальнейших продвижений и в этом направлении не было.

 

gluing wires with bad quality

Surface with gluing wires: bad quality

 

По всей видимости, остались нерешёнными следующие проблемы:
1. Параллельность рядов
2. За то время когда клей начинал уже затвердевать не удавалось проложить и приклеить все 128 рядов проволочек.
Поэтому приходилось распылять клей повторно.
А это приводило к тому, что свеже нанесенный слой клея растворял нанесенные ранее слои, что приводило к отклеиванию, ранее приклеенных проволочек.
3. По тем же причинам не удавалось провести и приклеить перпендикулярные ряды проволочек, т.к. они растворяли нижний слой.
4. Клей не удавалось нанести равномерно, поэтому были видны разводы.
Таким образом, экран терял свои качества чёткости изображения.

 

gluing wires

Surface with gluing wires: bad quality

 


Как только возникшие проблемы стали очевидны - был возобновлён поиск фирмы, способной решить проблемы.

И такая фирма была найдена в Эстонии - стране подарившей человечеству Скайп.

 

Эстонские решения для ёмкостного экрана

 

Для начала было проведено исследование по подбору подходящего клея. Кроме оптических качеств, особое внимание было сосредоточено на том, что бы последующий слой клея не растворял предыдущий. После того, как состав клея был подобран, решение задачи перешло к инженерам механикам.
Они создали полуавтомат (не все процессы удалось автоматизировать) для прокладки и приклеивания тончайших проводов. Это оборудование универсально и способно приклеивать проводники к полусферам диаметра до 3 метров!

 

 

Robot for laying and gluing thin wire

 

 

При этом были решены следующие проблемы:
1. Абсолютная параллельность рядов.
Минимально выставляемый шаг: 1 мм.
Таким образом, в зависимости от потребности, возможно приклеивать параллельные проводники на расстоянии одного и более миллиметра.
2. Обеспечение непрерывности и прямолинейности приклеиваемого проводника.
Это обеспечивалось оригинальным механизмом подачи проволочки и достаточным временем процесса самого приклеивания, позволяющего "прихватить" проволочку к поверхности.

Тем самым, не дать ей больше отклеиться, не смотря на силу натяжения.
3. Механическая не повреждаемость при приклеивании проволочек.

При неправильном выборе силы прижима проволочки к поверхности, при приклеивании первого слоя, так и перпендикулярного второго,
возникает опасность повреждения, как самой поверхности сферы, так и нанесенных ранее проводников.

Эта проблема была решена за счет тщательного подбора самого материала прижима и его геометрии.

 

 

PCT Globe I

Domed surface: backside with wires and electronic

PCT Globe II

Domed surface: backside with wires

 

 


Эстонские решения для ёмкостного контроллера.

 

 

 

Для получения удовлетворительной резолюции, с учётом размера экрана (1 м в диаметре), было реализована сетка состоящая из 128 линий по вертикали на 128 линий по горизонтали.
Это соответствовало шагу около 7,8 миллиметра.

Изначально было понятно, что классический ёмкостной (PCT) подход не годится, т.к. экран слишком велик.
Поэтому эстонская компания, основанная на бывших сотрудниках Эстонской Академии Наук, и на учёных из Таллиннского технического университета, применила иной подход.
Сетка 128х128 на внутренней поверхности полусферы давала 16384 клеток.
Таким образом, задача была сведена к тому, чтобы определить наличие или отсутствие касания в каждой из клеток за счёт измерения изменения сигнала в каждой клетке.
Этот подход в современной литературе называется digital capacitive (дигитально ёмкостным).

 

Специалистам понятно, что для этого должен был быть правильно подобран референсный сигнал и применены, специальные алгоритмы цифровой обработки для выделения сигнала из шума для достоверного определения факта касания.

 

 

PCT I Hand PCT Hands PCT IV Hands

Projective capacitive digital multi-touch solution

 

 

 


 
   

Short news:
» Новые методы лечения в клиниках Мюнхена и Германии
Новые методы лечение раковых заболеваний в Германии
» Лечение в Германии
Лечение в Германии онкология лечение от рака лечение рака рак матки лечение простатита рак легких
» Лечение в Мюнхене
Лечение в Мюнхене
» Konservierung und Restaurierung in Deutschland
Restaurator aus München. Russische, Kirche, Ikonostas, Kunstgeschichte, Kunstakademie, Diplom, Restaurator, Restaurierung, Ikonen
» Бизнес и недвижимость в Мюнхене
Бизнес и недвижимость в Мюнхене


Tags:
application, automatic, automatic calculating optimal route, Bar, barman, Boat, Globe, Globe Earth, interactive, interactive globe, interactive monitor, interactive surface, Kinect, multi, multitouch, multitouch display multitouch earth, multitouch screen, multitouch sphere, multitouch technology, NMEA, optic, Optical technologies, pct, projection, Rear Diffused Illumination, Resistive Technology, SAW, sea, solution, sphere, sphere display, sphere monitor, sphere screen, Surface Capacitive Technology, touch, trade show hardware, vessel, virtual earth, virtual globe, Wave Technologies

Show all tags

Лечение в Германии новейшими методами медицины. Лечение рака в Мюнхене с использованием гамма ножа.
 
Nothing contained herein may be used, reproduced in any manner without our express written permission.      Multitouch Solution© 2011    mail: admin@multi-touch-solution.com    Last update:  26.04.2017