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德國B&R貝加萊5AP1120.1043-000型觸摸屏是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)
B&R觸摸屏（Touch Panel）又稱為“觸控屏"、“觸控面板"，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。 [1]
從1974開始出現(xiàn)早的電阻式B&R觸摸屏以來，隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用需 求的增長，各種觸摸技術(shù)相繼誕生以適應(yīng)各種行業(yè)和層次的應(yīng)用。如今，已經(jīng)形成了商業(yè)化的B&R觸摸屏技術(shù)包括：電阻技術(shù)B&R觸摸屏、電容技術(shù)B&R觸摸屏、紅外線技術(shù)觸 摸屏、表面聲波（SAW）技術(shù)B&R觸摸屏等，并已廣泛應(yīng)用到了手機(jī)、平板電腦、零售業(yè)、公共信息查詢、多媒體信息系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、工業(yè)自動(dòng)控制、娛樂與餐 飲業(yè)、自動(dòng)售票系統(tǒng)、 教育系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。
B&R觸摸屏技術(shù)是繼鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、語音輸入后最為普通百姓所易接受的計(jì)算機(jī)輸入方式。利用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕地觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。這種技術(shù)極大方便了用戶，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。 [3]
B&R觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，它由觸摸檢測部件和B&R觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送B&R觸摸屏控制器；B&R觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)送給CPU，同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 [3]
B&R觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測裝置和B&R觸摸屏 控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，再將該處的信息傳送給B&R觸摸屏控制器；B&R觸摸屏控制 器的主要作用是接收來自觸摸點(diǎn)檢測裝置的觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，判斷出觸摸的意義后送給 PLC，它同時(shí)能 接收 PLC發(fā)來的命令并加以執(zhí)行，例如動(dòng)態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量。
根據(jù)傳感器的類型，B&R觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式B&R觸摸屏四種。 [3] 紅外線技術(shù)B&R觸摸屏價(jià)格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容技術(shù)B&R觸摸屏設(shè)計(jì)構(gòu)思合理，但其圖像失真問題很難得到根本解決；電阻技術(shù)B&R觸摸屏的定位準(zhǔn)確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損；表面聲波B&R觸摸屏解決了以往B&R觸摸屏的各種缺陷，清晰不容易被損壞，適于各種場合，缺點(diǎn)是屏幕表面如果有水滴和塵土?xí)笲&R觸摸屏變得遲鈍，甚至不工作。 [4]
紅外線式B&R觸摸屏
紅外線式B&R觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在B&R觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)B&R觸摸屏操作。 [3]
紅外線式B&R觸摸屏特點(diǎn)
紅外式B&R觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適合某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，安裝方便，不要卡或任何其他控制器，可以用在各種檔次上的計(jì)算機(jī)。此外，由于沒有電容充放電過程，響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。 [3]
電阻式B&R觸摸屏
電阻屏最外層一般使用的是軟屏，通過按壓使內(nèi)觸點(diǎn)上下相連。內(nèi)層裝有物理材料氧化金屬，即N型氧化物半導(dǎo)體——氧化銦錫（IndiumTinOxides，ITO），也叫氧化銦，透光率為80%，上下各一層，中間隔開。ITO是電阻B&R觸摸屏及電容B&R觸摸屏都用到的主要材料，它們的工作面就是ITO涂層，用指尖或任何物體按壓外層，使表面膜內(nèi)凹變形，讓內(nèi)兩層ITO相碰導(dǎo)電從而定位到按壓點(diǎn)的坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)操控。根據(jù)屏的引出線數(shù)，又分有4線、5線及多線。一般是不能多點(diǎn)觸控，即只能支持單點(diǎn)，若同時(shí)按壓兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸點(diǎn)，是不能被識(shí)別和找到精確坐標(biāo)的。在電阻屏上要將一幅圖片放大，就只能多次點(diǎn)擊“+"，使圖片逐步進(jìn)階式放大，這就是電阻屏的基本技術(shù)原理。 [5]
電阻式B&R觸摸屏特點(diǎn)
電阻式B&R觸摸屏不怕塵埃、水及污垢影響，能在惡劣環(huán)境下工作。但并且由于經(jīng)常被觸動(dòng)，表層 ITO使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的裂紋，甚至變形，因此其壽命并不長久。 [10] 門檻低，成本相對(duì)價(jià)廉，優(yōu)點(diǎn)是不受灰塵、溫度、濕度的影響。缺點(diǎn)也很明顯，外層屏膜很容易刮花，不能使用尖銳的物體點(diǎn)觸屏面。電阻式B&R觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制，它的表層是一層塑膠，底層是一層玻璃，能承受惡劣環(huán)境因素的干擾，但手感和透光性較差，適合佩帶手套和不能用手直接觸摸的場合。 [2]
表面聲波式B&R觸摸屏
表面聲波是超聲波的一種，它是在介質(zhì)（例如玻璃）表面 進(jìn)行淺層傳播的機(jī)械能量波。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析， 并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性。表面聲波B&R觸摸屏的B&R觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或柱面的玻璃平 板, 安裝在 CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，沒有任何貼膜和覆蓋層。 玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波 發(fā)射換能器, 右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器， 玻璃屏的四邊刻有由疏到密間隔非常精密的 45 度角反射條紋。在沒有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形一樣。當(dāng)手指B&R觸摸屏幕時(shí)，手指吸收了一部分聲波能量，控制器 偵測到接收信號(hào)在某一時(shí)刻的衰減，由此可以計(jì)算出觸摸點(diǎn) 的位置。除了一般B&R觸摸屏都能響應(yīng)的 x、y 坐標(biāo)外,表面聲波B&R觸摸屏的突出特點(diǎn)是它能感知第三軸（z 軸）坐標(biāo), 也就是能感知用戶觸摸壓力的大小值,其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減 量計(jì)算得到。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機(jī)。 [10]
表面聲波式B&R觸摸屏特點(diǎn)
表面聲波B&R觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，具有防刮性，壽命長( 維護(hù)良好情況下達(dá) 5000 萬次) ，透光率和清晰度高,沒有色彩失真和漂移, 安裝后無需再進(jìn)行校準(zhǔn)，有的防刮性，能承受各種粗暴的觸摸，公共場所使用。 [10] 但塵埃、水及污垢會(huì)嚴(yán)重影響其性能，需要經(jīng)常維護(hù)，保持屏面的光潔。 [2]
電容式B&R觸摸屏
這種B&R觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的，在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)，當(dāng)有導(dǎo)電物體觸碰時(shí)，就會(huì)改變觸點(diǎn)的電容，從而可以探測出觸摸的位置。但用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。 [2]
電容B&R觸摸屏能很好地感應(yīng)輕微及快速觸摸、防刮擦、不怕塵埃、水及污垢影響，適合惡劣環(huán)境下使用。 [3] 電容屏主要的缺點(diǎn)是漂移: 當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變, 環(huán)境電場發(fā)生改變時(shí), 會(huì)引起電容式B&R觸摸屏的漂移, 造成不準(zhǔn)確。
從技術(shù)原理角度來講，B&R觸摸屏是一套透明的絕對(duì)坐標(biāo)定位系統(tǒng)，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數(shù)字化儀、寫字板、電梯開關(guān)，它們都不是B&R觸摸屏；其次它是絕對(duì)坐標(biāo)，手指摸哪就是哪，不需要第二個(gè)動(dòng)作，不像鼠標(biāo)，是相對(duì)定位的一套系統(tǒng)，我們可以注意到，B&R觸摸屏軟件都不需要光標(biāo)，有光標(biāo)反倒影響用戶的注意力，因?yàn)楣鈽?biāo)是給相對(duì)定位的設(shè)備用的，相對(duì)定位的設(shè)備要移動(dòng)到一個(gè)地方首先要知道身在何處，往哪個(gè)方向去，每時(shí)每刻還需要不停的給用戶反饋當(dāng)前的位置才不至于出現(xiàn)偏差。這些對(duì)采取絕對(duì)坐標(biāo)定位的B&R觸摸屏來說都不需要；再其次就是能檢測手指的觸摸動(dòng)作并且判斷手指位置。 [6]
透明特性
透明，它直接影響到B&R觸摸屏的視覺效果。透明有透明的程度問題，紅外線技術(shù)B&R觸摸屏和表面聲波B&R觸摸屏只隔了一層純玻璃，透明可算，其它B&R觸摸屏這點(diǎn)就要好好推敲一番，“透明"，在B&R觸摸屏行業(yè)里，只是個(gè)非常泛泛的概念，很多B&R觸摸屏是多層的復(fù)合薄膜，僅用透明一點(diǎn)來概括它的視覺效果是不夠的，它應(yīng)該至少包括四個(gè)特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度，還能再分，比如反光程度包括鏡面反光程度和衍射反光程度，只不過B&R觸摸屏表面衍射反光還沒到達(dá)CD 盤的程度，對(duì)用戶而言，這四個(gè)度量已經(jīng)基本夠了。 [6]
由于透光性與波長曲線圖的存在，通過B&R觸摸屏看到的圖象不可避免的與原圖象產(chǎn)生了色彩失真，靜態(tài)的圖象感覺還只是色彩的失真，動(dòng)態(tài)的多媒體圖象感覺就不是很舒服了，色彩失真度也就是圖的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說的透明度也只能是圖的平均透明度，當(dāng)然是越高越好。 [6]
反光特性
反光性，主要是指由于鏡面反射造成圖像重疊身后的光影，如人影、窗戶、燈光等。反光是B&R觸摸屏帶來的負(fù)面效果，越小越好，它影響用戶的瀏覽速度，嚴(yán)重時(shí)甚至無法辨認(rèn)圖像字符，反光性強(qiáng)的B&R觸摸屏使用環(huán)境受到限制，現(xiàn)場的燈光布置也被迫需要調(diào)整。大多數(shù)存在反光問題的B&R觸摸屏都提供另外一種經(jīng)過表面處理的型號(hào)：磨砂面B&R觸摸屏，也叫防眩型，價(jià)格略高一些，防眩型反光性明顯下降，適用于采光非常充足的大廳或展覽場所，不過，防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。清晰度，有些B&R觸摸屏加裝之后，字跡模糊，圖像細(xì)節(jié)模糊，整個(gè)屏幕顯得模模糊糊，看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結(jié)構(gòu)的B&R觸摸屏，由于薄膜層之間光反復(fù)與反射折射而造成的，此外防眩型B&R觸摸屏由于表面磨砂也造成清晰度下降。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對(duì)眼睛也有一定傷害，選購B&R觸摸屏?xí)r要注意判別。 [6]
絕對(duì)坐標(biāo)
B&R觸摸屏是絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，要選哪就直接點(diǎn)那，與鼠標(biāo)這類相對(duì)定位系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是一次到位的直觀性。絕對(duì)坐標(biāo)系的特點(diǎn)是每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系，B&R觸摸屏在物理上是一套獨(dú)立的坐標(biāo)定位系統(tǒng)，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為屏幕上的坐標(biāo)，這樣，就要求B&R觸摸屏這套坐標(biāo)不管在什么情況下，同一點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，如果不穩(wěn)定，那么這B&R觸摸屏就不能保證絕對(duì)坐標(biāo)定位，點(diǎn)不準(zhǔn)，這就是B&R觸摸屏最怕的問題：漂移。技術(shù)原理上凡是不能保證同一點(diǎn)觸摸每一次采樣數(shù)據(jù)相同的B&R觸摸屏，都有漂移這個(gè)問題，目前有漂移現(xiàn)象的只有電容B&R觸摸屏。 [6]
檢測定位
檢測觸摸并定位，各種B&R觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來工作的，甚至有的B&R觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了B&R觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。
