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触摸屏技术原理

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编辑时间 : 2021-05-19

  一、触摸屏的几个概念

  所谓触摸屏,从市场概念上来说,就是一种大家都可以使用的电脑输入设备,或者说是大家都可以用来和电脑交流的设备。不用学,大家都可以用,这就是触摸屏的神奇,无论是键盘还是鼠标都比不上。每个人都可以使用,这标志着计算机应用普及时代的真正到来。这也是我们发展触摸屏、KIOSK、KIOSK网络,努力形成中国触摸行业的原因。

  从技术原理上看,触摸屏是一个透明的绝对定位系统。首先它必须是透明的,所以必须通过材质技术解决透明问题,比如数字化仪、平板、电梯开关,这些都不是触摸屏;其次是绝对坐标,手指接触的地方,不需要第二个动作。与鼠标不同,它是一个相对定位的系统。我们可以注意到,触摸屏软件不需要光标,但是光标会影响用户的注意力,因为光标用于相对定位的设备。如果相对定位的设备移动到一个地方,需要知道它现在在哪里,往哪个方向走,需要时刻不断的把当前位置反馈给用户,以免出现。绝对坐标定位的触摸屏不需要这些;其次,它可以检测手指的触摸动作,判断手指的位置。各种触摸屏技术聚焦于“检测手指的触摸”,八仙在海上展示了他们的神奇力量。

  1.触摸屏的一个特点:透明性,直接影响触摸屏的视觉效果。透明度有透明度的问题。红外技术触摸屏和表面声波触摸屏之间用一层纯玻璃隔开,所以透明度较好。其他触摸屏需要仔细审查。“透明”只是触摸屏行业中一个非常笼统的概念。我们知道,很多触摸屏都是多层复合膜,用透明来概括它们的视觉效果是不够的。它至少要包括四个特征:透明度、色彩失真、反射率、清晰度,可以细分。比如反射度包括镜面反射度和衍射反射度,但是我们触摸屏表面的衍射反射度还没有达到光盘的水平,所以这四个衡量标准对于用户来说基本够用了。今天我尽量不用特定的触摸屏“排队”。技术在进步。今天可能是理想的声波屏,明天可能是另一个。环星公司通过触摸屏的技术本质,扩展了触摸屏的一些概念,目的是让用户学会思考和判断,选择合适的触摸屏。先说透明度和颜色失真。首先要提醒大家,我们看到的颜色世界包括可见光波段的各种波长颜色。在透明材料技术完全解决之前,或者在透明材料技术以低成本得到很好解决之前,多层复合膜触摸屏的透光率不可能在所有波长都达到理想的一致状态。由于透光率和波长图的存在,通过触摸屏看到的图像不可避免地会与原图像产生色彩失真,静态的图像感觉只是色彩失真,而动态的多媒体图像感觉不是很舒服。色彩失真程度,也就是画面中大的色彩失真程度,自然是越小越好。一般来说,透明度只能是画面的平均透明度,当然越高越好。

  反射率主要是指由于镜面反射造成的图像背后的光影,如人物、窗口、光线等。反射是触摸屏带来的负面效应。越小越好,影响用户浏览速度。在严重的情况下,甚至连图像的字符都无法识别。反射强的触摸屏使用环境受限,现场照明布局被迫调整。大多数有反光问题的触摸屏都有另一种表面处理的型号:磨砂触摸屏,也叫防眩型,价格略高,反光性能明显降低,适合光线充足的大厅或展览场所,但防眩型的透明度和清晰度也大大降低。

  清晰度,安装一些触摸屏后,字迹模糊,图像细节模糊,整个屏幕显得模糊不清,看不清,就是清晰度太差。清晰度问题主要是由于多层触摸屏的薄膜层之间光的反复反射和折射造成的。此外,防眩光触摸屏的清晰度也会因表面磨砂而降低。清晰度差,眼睛容易疲劳,对眼睛有一定伤害。选择触摸屏要注意辨别。

  2.触摸屏的第二个特点:触摸屏是绝对坐标系,可以直接点击。触摸屏与鼠标等相对定位系统的本质区别在于一次性的直观性。绝对坐标系的特点是每个定位坐标与后一个定位坐标无关。触摸屏是物理上独立的坐标定位系统,每次触摸的数据通过标定数据转换成屏幕上的坐标。这样,无论触摸屏的坐标如何,都要求同一点的输出数据稳定。如果不稳定,触摸屏无法保证绝对坐标定位,点不准确。这就是触摸屏害怕的问题:漂移。在技术原理上,任何不能保证同一点采样数据相同的触摸屏,都必然会漂移。目前只有电容式触摸屏有漂移现象。

  3.触摸屏的第三个特点:触摸检测和定位。各种触摸屏技术都是靠自己的传感器来工作的,甚至有的触摸屏就是一套传感器。触摸屏的响应速度、可靠性、稳定性和使用寿命是由其自身的定位原理和传感器决定的。触摸屏的传感器模式也决定了触摸屏如何识别多点触摸,即如果同时触摸多个点会怎样?有人摸了然后旁边有人摸了怎么办?这是触摸屏使用中常见的问题。我觉得比较理想的方式是不评判任何人,多点触摸,等到多点触摸去掉。如果有人碰了,然后有人碰了,要按顺序判断,当然技术上是可以的。红外触摸屏由多对红外发射接收管工作,性能可靠,使用寿命长,任何遮挡光线的物体都可以作为触摸物体。然而,红外触摸屏使用近100对传感器,共用外围电路,这就要求传感器不仅要有良好的性能,还要保持近100对红外二极管的“耐光特性”和“结电容”一致。在实际应用中,如果有一对出现故障,可以在开机自检过程中发现,之后忽略,用相邻的红外线代替。因为每一对红外线只“监督”一条约6mm的窄带,手指通常约15mm厚,用户无法察觉。但如果红外发射管没有老化测试,生产过程中没有良好的质量管理体系,很快就不会留下近百对传感器,整体寿命难以保证。因此,购买红外屏幕的用户应该知道制造商是否有严格的质量检测方法,或者是否通过了ISO9000认证。

  红外屏幕依靠红外矩阵,矩阵上多个点的X、Y坐标可以组合两倍以上的触摸点。见下图。A、B两点和C、D两点在红外屏幕上效果相同,无法区分。怎么对付他们?目前市面上的红外屏经常连续对待多点触控,要么不做判断,要么在左上角,也就是下图中,无论是A、B、C还是D,都判断为C点。真正硬技术的红外屏幕,要用连续坐标来判断多点触控的中点,也就是大物体(比如粗手指)的触摸,而不是不连续的多点触控。所以说它的技术之所以好,是因为这个算法对产品质量要求更严格,不允许出现各种故障。这种红外屏现在市面上有,价格很高。

  其实电容式触摸屏本身就是一套精密的漏电传感器,戴手套的手是摸不到的。由于使用电容模式,会出现漂移现象,这将在下一节中详细描述。超声波触摸屏包括表面声波触摸屏和体声波触摸屏,它们都使用电声压电换能器作为传感器。接收和发射传感器中使用的压电晶体不是同一类型的,在制造过程中掺杂材料略有不同。发射换能器功率大,接收换能器灵敏度高。压电换能器使用寿命长,运行稳定,正常运行可保证10年无问题。触摸屏安装后,换能器是隐藏的,但在运输和安装过程中要小心,裸露的换能器晶体不应被碰撞压碎。声表面波触摸屏有X轴和Y轴两对传感器,利用屏幕表面的声表面波检测手指触摸。可以说工作面是一种无形的、牢不可破的声能,不怕暴力使用,适合公共信息查询。是目前市场上比较流行的触摸屏产品。

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