طراحی و پیاده سازی نوعی پنل لمسی مادون قرمز مبتنی بر بازشناسی الگو WORD
مسئله موقعیت یابی همواره به عنوان پایه و اساس مسائل مطرح در تمامی انواع صفحات لمسی بحث برانگیز بوده است، منظور از موقعیت یابی، تشخیص مکان انگشت یا انگشتان قرار داده شده بر سطح صفحه لمسی می باشد.از طرفی وابستگی شدید صفحات لمسی به جنس مواد بکار رفته در ساخت آنها موجب بروز چالشی عظیم در نحوه ساخت صفحات لمسی جهت افزایش دقت موقعیت یابی شده است، در این پایان نامه ابتدا با بررسی صفحات لمسی رایج، روشی جدید جهت موقعیت یابی فارغ از جنس مواد بکار رفته در ساخت صفحه لمسی ارائه شده است. این روش تلفیقی از روش تحلیل سیگنال Liu[1] در صفحاتلمسی آکاستیکی[2] و صفحات لمسی ساخته شده از سنسور های مادون قرمز ارائه شده توسط Moeller[3] می باشد. مهمترین تفاوت روش ارائه شده با روش های قبلی، علاوه بر سخت افزار ارائه شده، نحوه تحلیل داده ها و تغییر در مدل سازی داده های بکار رفته با استفاده از روش نزدیکترین همسایه[4] می باشد. نتایج نشان دهنده بهبود عملکرد این روش نسبت به روش Liu در بستر جدید ارائه شده می باشد.
فهرست مطالب
1-3- تاریخچه اجمالی از روند توسعه و ابداء انواع تکنولوژی های لمسی موجود:8
1-4- انواع مختلف صفحات لمسی تا به امروز9
1-5- تنیجه گیری و شرح روند کلی رساله11
2- تحقیقات اخیر در زمینه ساخت صفحات لمسی13
3- ارائه بستری نو، تحلیلی بر روش های موجود در این بستر و ارائه روشی جدید31
3-3- ارائه روشی کارآمد در بستر جدید47
4-3- مشخصات کامپیوتر استفاده شده در این تحقیق56
4-4- نتایج بدست آمده و مقایسه آن56
6-1- مشخصات هندسی صفحه لمسی طراحی شده63
6-2- محاسبه مقدار ولتاژ خروجی به صورت نمونه63
6-3- برگه های مشخصات سنسور ها66
تعاریف
در این پایان نامه از تعاریف جدیدی صحبت به میان آورده شده است که به دلیل وسعت کاربرد ابتدا لازم است تا این تعاریف را در چند خط معرفی نموده تا خواننده بتواند به بهترین نحو از مطالب استفاده نماید:
- صفحه لمسی: به تمامی اجسام مسطحی که با لمس آنها بتوان مکان لمس شده در آنها را تشخیص دادصفحه لمسی گفته می شوذ. صفحات لمسی در ابعاد مختلف و انواع مختلف در نظر گرفته می شود.
- بستر: به سیستمی سخت افزاری اعم از نوع و نحوه استفاده از سنسور ، جنس مواد بکار رفته در صفحه یا صفحات، نحوه قرارگیری صفحه یا صفحات ، تمامی مدارات جانبی . غیره ارائه شده توسط فرد یا افراد می باشد که در نهایت منجر به تولید یک صفحه لمسی می گردد.(سه بستر مختلف در این پایان نامه ارائه و بررسی می گردد)
- روش در بستر : به روش های نرم افزاری که به کمک آن بتوان مکان لمس شده در صفحه لمسی را تشخیص داد اتلاق میگردد.(سه روش در این پایان نامه ارائه و بررسی می گردد)
1-1- مقدمه
امروزه استفادهاز صفحه نمایش های لمسی، بسیار گسترده شده و با توجه به این روند در حال پیشرفت تقاضای استفاده از آن نیز رو به افزایش است(شکل 1-2 نشانگر افزایش روز افزون استفاده از این تکنولوژی را نشان می دهد). به گونه ای که نظر بسیاری از کمپانی ها و موسسات بین المللی را به خود جلب کرده است، تا جایی که بسیاری از موسسات در حیطه های مختلف کاری از جمله IT, Medicine,Computer,ATM و غیرهسعی در بکارگیری و پشتیبانی از این تکنولوژی نه چندان جدید در محصولات خود را داشته اند(شکل 1- 1).[1-3]
شکل 1-1- موارد کاربرد صفحه نمایش های لمسی در حیطه های مختلف و سهم فروش آن در بازار کالا [1]
همچنین استفاده از این تکنولوژی به گونه ای شایع شده که اغلب کشورهای صنعتی جهان تمایل خاصی به استفاده از آن در محصولات مختلف خود نموده اند، به عنوان مثال طی بررسی های انجام شده توسط موسسه DisplaySearch آمریکا در سال 2010 بیشترین میزان استفاده از صفحه نمایش لمسی در محصولات ژاپنی وسپس در آمریکایی بوده است.(شکل 1-2 بیانگر این موضوع می باشد.)[2].
شکل 1-2- میزان استفاده از صفحات لمسی در تولیدات صنعتی، توسط کشور های مختلف [2]
شکل 1-3- میزان رشد درآمد های حاصل از بکارگیری تکنولوژی صفحه نمایش های لمسی از سال 2006 تا 2014(تخمین)[3]؛ تصویر سمت راست: میزان در آمد حاصله از فروش – تصویر سمت چپ: میزان استفاده از صفحه نمایش های لمس
علاوه بر این، در بررسی های انجام شده توسط همین موسسه در سال 2011 ، پیش بینی شده است که میزان خرید این محصول تا سال 2014 رشدی حدود 105 درصدی خواهد داشت. (بیش از دو برابر نسبت به سال 2011) که این خود نشان دهنده اهمیت این تکنولوژی می باشد. (شکل 1-3) [3].
1-2- دسته بندی صفحات لمسی
از زمان پیدایش این تکنولوژی انواع مختلفی از صفحه نمایش های لمسی تولید و ارائه شده است و با گذشت چیزی نزدیک به سه دهه از ساخت و ارائه اولین مدل از این تکنولوژی همچنان موضوعات مطرح در این حیطه جذاب و مورد توجه محققین در علوم مختلف می باشد. بدلیل طیف گسترده تولید کنندگان و تنوع تحقیقات در این زمینه، دسته بندی های مختلفی تاکنون برای انواع مختلف صفحات لمسی ارائه شده است که مشهور ترین آن ها عبارتند از:
الف) دسته بندی Wigdor
این نوع از دسته بندی بر اساس داده های دریافتی و نحوه پردازش صفحه لمسی مورد نظر می باشد که در شکل1-5 نشان داده شده است[47].
ب) دسته بندی Walker
این دسته بندی بر اساس نوع پلتفرم ، میزان شفافیت صفحه و غیره تقسیسم بندی شده است شکل 1- 4 نشان دهنده این نوع دسته بندی می باشد[40].
ج) دسته بندی موسسه آمریکایی Display Search [5]
در این نوع دسته بندی معیار نوع سنسور ها و تکنولوژی ساخت هر یک از صفحات لمسی می باشد که در شکل1-6 به صورت نموداری رسم شده است[46].
شکل1- 4 – نمودار دسته بندی صفحات لمسی به روش Walker[40].
شکل1- 5 - نمودار دسته بندی صفحات لمسی به روش [47] Wigdor.
شکل1- 6 – نمودار دسته بندی انواع صفحه های لمسی به روش display search[46].
د) ارائه دسته بندی جدید
همان طور که اشاره شد هر یک از این دسته بندی ها به منظور خاصی و توسط شخص یا موسسه خاصی ارائه شده است. از آنجا که موضوع مورد مطالعه در این رساله پیرامون مسئله موقعیت یابی - تشخیص مکان انگشت یا انگشتان قرار داده شده بر سطح صفحه لمسی - در صفحات لمسی است لذا این موضوع به طور کامل در هیچ یک از دسته بندی های فوق بدان اشاره نشده است و نمی توان آن را در این دسته بندی ها گنجاند، بنابراین در اینجا دسته بندی جدیدی ارائه می گردد که ترکیبی از دسته بندی های فوق بوده و مسائل مطرح در این رساله را نیز پوشش دهد،که به صورت زیر ارائه می گردد:
در این جا معیار نحوه عملکرد صفحه نمایش است ، همانطور که اشاره شد شرکت ها و موسات زیادی در زمینه صفحات لمسی فعالیت داشته اند وهر یک سیاست خاص خود جهت حل مسئله موقعیت یابی اتخاذ کرده اند که می توان آنها را در دو دسته گنجانید که عبارتند از:
- Exact base: در برخی تحقیق ها از روش های سخت افزاری جهت بالاتر بردن دقت و سرعت موقعیت یابی استفاده کرده اند.روش هایی مانند: افزایش تعداد سنسور ها، محل و نحوه قرارگیری سنسور ها ،تغییر سایز و کوچک سازی سنسور ها و ...
- Approximation base: در این دسته به جای روش های سخت افزاری از مدل سازی،تحلیل سیگنال و پردازش داده ای به جای روش های سخت افزاری استفاده شده است.
|
Touch Sensing Technology |
|
Approximation base |
|
Exact base |
|
Vision base |
|
Signal base |
|
Array sensor base |
|
Resistive Sensing |
|
Capasitive Sensing |
|
Infrared Sensing |
|
Acoustic wave |
|
Image processing |
|
Diffuse Illumination |
|
Inverted FTIR |
|
FTIR |
|
Light Plane |
همچنین میتوان باز صفحات لمسی را از نظر جنس بدنه[6] صفحه لمسی نیز به دو دسته متفاوت تقسیم کرد،در مجموع دسته بندی به صورت نشان داده شده در شکل1- 7مفروض میباشد:
شکل1- 7 – نمودار دسته بندی انواع مختلف صفحات لمسی بر اساس نحوه عملکرد آنها
در این پایان نامه هدف به وجود آوردن دسته ای جدید از صفحات لمسی است که از ترکیبروش های ارائه شده درصفحات نوع Acoustic waveاز دسته صفحات لمسی Approxsimation base ها و صفحات نوع Infrared از دسته Exact base میباشد به این صورت که بستر طراحی شده از نوع Infrared انتخاب شده و روش های تحلیل سیگنال ارائه شده در نوع Aciustic بر روی داده های گرفته شده از این بستر اعمال می شود . هدف اصلی این روش ارائه راه حلی جهت کاهش هزینه ها و کاهش وابستگی سخت افزاری صفحات لمسی مادون قرمز می باشد. در این صورت در روش دسته بندی ارائه شده زیر گروهی جدید به نام Infrared wave معرفی میگردد.
