触摸屏、视觉系统论文（精选3篇）
触摸屏、视觉系统论文 篇1
触摸屏广泛应用于我们日常生活各个领域, 如手机、媒体播放器、导航系统、数码相机、数码相框、PDA、游戏设备、显示器、电器控制、医疗设备等等。
通用的触摸屏包括适用于移动设备和消费电子产品的电阻式触摸屏和投射电容式 (projected capacitive) 触摸屏以及用于其他应用的表面电容式 (surface capacitive) 触摸屏、表面声波 (SAW) 触摸屏和红外线触摸屏。
电阻式触摸屏
应用比较多的电阻式触摸屏 (图1) 具有空气间隙和间隔层的两层ITO (Indium Tin Oxide, 铟锡氧化物) 。电阻式触摸屏是大量应用、经过验证、低成本的技术。其缺点是:薄弱的机械性能;堆叠厚, 相对较为复杂;不能检测多个手指的动作;前面板实现方案易损坏;有限的工业设计选项;光学性能不良;需要用户校准。
投射电容式触摸屏
触摸屏的电容触摸控制采用一个用传导物质 (如ITO) 做涂层的表面来存储电荷。传导物质沿屏的X轴和Y轴传导电流。当传导 (如手指) 触摸时控制电场发生变化, 而且可以确定沿水平轴和垂直轴触摸的位置。在带按键触摸位置的应用中, 把分立的传感器放置在特定按键位置的下面, 当传感器的电场被干扰时系统记录触摸和位置。投射电容式触摸屏示于图2。
投射电容式触摸屏比其他触摸屏技术的优势是:
·出色的信噪比;
·整个触摸屏表面具有高精度;
·能够支持多个触摸;
·通过“厚的”电介质材料进行感应;
·无需用户校准。
QTouch技术
QTouch技术是Atmel触摸技术部前身Quantum (量研科技) 的专利。所开发的集成电路技术是基于电荷—传输电容式感测。QTouch IC检测用传感器芯片和简单按键电极之间单连接来检测触摸 (图3) 。QTouch器件对未知电容的感测电极充电到已知电位。电极通常是印刷电路板上的一块铜区域。在1个或多个电荷—传输周期后测量电荷, 就可以确定感测板的电容。在触摸表面按手指, 导致在该点影响电荷流的外部电容。这做为一个触摸记录。也可确定QTouch微控制器来检测手指的接近度, 而不是绝对触摸。判断逻辑中的信号处理使QTouch健全和可靠。可以消除静电脉冲或瞬时无意识触摸或接近引起的假触发。
QTouch传感器可以驱动单按键或多按键。在用多按键时, 可以为每个按键设置1个单独的灵敏电平。可以用不同大小和形状的按键来满足功能和审美要求。
QTouch技术可以采用两种模式:正常或“触摸”模式和高灵敏度或“接近”模式。用高灵敏电荷传输接近感测来检测末端用户接近的手指, 用用户接口中断电子设备或电气装置来启动系统功能。
为了优异的电磁兼容, QTouch传感器采用扩频调制和稀疏、随机充电脉冲 (脉冲之间具有长延迟) 。单个脉冲可以比内部串脉冲间隔短5%以上。这种方法的优点是较低的交叉传感器干扰, 降低了RF辐射和极化率, 以及低功耗。
QTouch器件对于慢变化 (由于老化或环境条件改变) 具有自动漂移补偿。这些器件具有几十的动态范围, 它们不需要线圈、振荡器、RF元件、专门缆线、RC网络或大量的分立元件。QTouch做为一个工程方案, 它是简单、耐用、精巧的方案。
在几个触摸按键互相靠近时, 接近的手指会导致多个按键的电容变化。Atmel专利的邻键抑制 (AKS) 采用迭代技术重复测量每个按键上的电容变化, 比较结果和确定哪个按键是用户想要的。AKS抑制或忽略来自所有其他按键的信号, 提供所选择按键的信号。这可防止对邻键的假触摸检测。
触摸屏系统设计
一个触摸屏系统包括:前面板、传感器薄膜、显示单元、控制器板和集成支持 (图4) 。
Atmel公司提供触摸控制器IC、控制电路板参考设计、传感器参考设计、集成支持和传感器测试设备设计, 而合作伙伴提供传感器薄、传感器和前面板的集成和控制器电路板。
Atmel提供用于1至10个按键和/或滑块/滑轮的器件——QTouch系列;用于多达48个按键和/或滑块/滑轮的器件——QMatrix系列;用于Single Touch和Two Touch触摸屏的器件QFild和QTwo系列。其中采用QT5320/5480器件的简易系统示于图5, 触摸屏、滑块、滑轮和/或按键可由主机通过I2C兼容接口进行选择。
参考文献
[1]冯子龙. Atmel的电容式触摸屏系统解决方案, 2008年10月北京讲演
[2]www.appliance DESIGN.com
[3]www.atmel.com/touchscreen
[4]AT42QT5320 detasheet, Atmel
[5]AT42QT5480 datasheet, Atmel
[6]郑赞.触摸屏多点触摸技术揭秘[J].电子产品世界, 2008.11
[7]Philipp H.深入理解应用广泛的QMatrix技术.电子产品世界. 2008.5
取料机触摸屏系统功能开发 篇2
1. 文字显示报警信息
(1) 选择报警显示功能块。选择、设置RSView studio的数据库文件Libraries中[ALARM MULTI-LINE]程序块, 如调整显示框尺寸、显示内容、确认报警按钮位置等。
(2) 建立报警信息库 (图1) 。报警信息库需要在RSView studio的ALARMS-ALARM SETEUP中设置。可将需要监控的报警信息添加到报警信息库, 并进行设置, 如设置报警显示信息、报警信息弹出条件、报警信息最大数量等。
完成以上操作, 当设备故障时, 系统即可弹出报警信息, 显示故障具体内容及位置 (图2) 。
2. 设备故障点闪烁
设备某个部分故障时, 除了报警还可通过相应的跳转模块 (图2) 动画闪烁提高查找故障的效率, 司机点动跳转模块按钮, 切换显示界面。需要设置相应功能块, 以斗轮系统为例, 设置包括动画闪烁颜色及频率 (图3) , 该动画闪烁的触发标签[plc_cpu]CABLE_REEL_FAULT.15对应PLC中斗轮系统故障。当斗轮系统故障时, 对应的斗轮跳转模块闪烁 (图2) , 提示用户去闪烁故障页面查找故障点。
3. 显示取料机水箱水位
在PLC程序添加图4语句, 功能是将水位计检测值[RACK4:8:I.Ch1Data]赋值到PLC的[SASHUI_YEWEI]标签。在RSView studio选择相应模块并进行设置, 经研究选择Bar Graph属性模块和PLC中SASHUI_YEWEI标签相关联, 并对模块进行编辑 (图5) , 触摸屏中水位显示0~100, 对应的水位计SASHUI_YEWEI数值为1000~5700。改造后取料机水箱水位可显示在司机室的触摸屏, 显示界面见图6, 随着水箱水位增长水位显示也从底部开始增长, 水箱水位低于一半时显示颜色紫色, 水箱水位超过一半时显示黄色, 司机可随时观看水箱水位情况, 避免出现水箱水位过低导致无法洒水。
4. 显示取料机皮带称累计流量和瞬时流量
首先在PLC程序添加3条语句 (图7) , LOCAL14:I.Data.6是PLC从皮带称仪表采集的脉冲信号, 即皮带称每流过1t煤, 该信号通断1次, CTU指令进行累计计数, 计数结果送入LEIJILIANG[1]标签。然后在RSView studio中进行编辑, 皮带秤累计量显示模块与PLC程序的LEIJILIANG[1]标签关联。最后在触摸屏设置相应清零按钮, 并将按钮与QINGLINGANNIU标签关联。用同样方法实现皮带称瞬时流量显示。
改造后司机可通过触摸屏直接查看累计流量和瞬时流量 (图8) , 点动画面中清零按钮清零皮带秤累计流量。这种方法较之传统的数码显示器显示, CTU代替原来的计数继电器, 减低了使用成本, 提高了皮带称显示准确性。
5. 动画显示取料机和垛位信息, 实现防碰撞保护
(1) 在PLC中将两台车的走行和回转数据移动到相应标签。然后在触摸屏相应界面中添加取料机和垛位动画。最后在触摸屏程序中对动画进行编程, 将取料机动画与走行数据、回转数据标签关联, 实现动画效果。动画中取料机长度、跺位长度、轨道长度均按比例尺画出, 形象、准确显示取料机回转、走行位置以及垛位信息。
(2) 在触摸屏设计添加两机碰撞显示模块, 并与PLC程序碰撞标签关联, 当两台取料机距离小于碰撞安全距离时, 该模块显示变红, 提示司机存在危险, 同时在PLC程序中使两台取料机向碰撞方向运行的条件不满足, 确保不发生碰撞事故。
(3) 在触摸屏添加屏蔽防碰撞按钮 (图8) , 当操作人员按住屏蔽按钮, PLC中将屏蔽防碰撞功能。出现碰撞信号时, 操作人员可在有人监护情况下按住屏蔽按钮, 做取料机回转, 走行动作。当两台取料机走出碰撞区域, 取料机恢复正常作业。
触摸屏在MPS系统中的应用 篇3
MPS(Modular Production System)模块化生产系统,是一套模拟加工生产线的开放性教学系统[1]。该系统集电气技术、PLC、传感器、气动等技术为一体,具有模块化、智能化和柔性化等特点,可以使学生能够近距离接触到模拟自动化生产系统,从电气原理、机械构造、气动控制、程序编制、程序调试监控、设备维护等多方面对系统有完整认识。
基于触摸屏的人机界面,具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点,目前的应用非常广泛,把触摸屏应用于MPS系统当中,可以使系统控制更简化、更人性化,更加体现了系统的可视化程度和先进性,更加方便了对系统的操作和监控。而对MPS教学而言,增加触摸屏这一新的知识点,不仅完善了系统控制部分的教学,也促进了学生对这一先进技术的应用学习和掌握。
2 系统要求
在MPS系统中选用三菱FX2N-48MR PLC作为主控核心单元,带有4个普通按钮、2个旋钮、1个上电按钮以及1个急停旋钮的控制面板作为主要控制单元,eView的MT506S触摸屏作为辅助控制和显示监控单元,工作站上所采用的相应电磁阀与气缸作为执行单元。在系统的各个工作站中,要求不仅可以通过控制面板来控制工作站运行停止及模式切换,也可以用触摸屏上的虚拟按钮来控制工作站上的执行单元作相应的动作,并且触摸屏的界面上可以显示工作站相关的工作状态。
3 MPS硬件介绍
MPS系统由多个工作站组成,如供给送料的送料站,检测工件材质颜色的检测站,模拟加工检验的加工站,对已加工工件进行前后站搬运的搬运站,对已加工工件进行分类传送的分类站等等。以下以搬运站为例,说明工作站的硬件构成和气动回路。
(1)硬件构成
搬运站由回转部件、横臂、吸盘组成(见图1),回转部件由摆动气缸、伸缩气缸和升降气缸组成。
搬运时,摆动气缸摆动到工件上方,伸缩气缸伸出,升降气缸下降,吸盘吸取工件,检测到吸住工件后,升降气缸上升,伸缩气缸回缩,摆动气缸摆动到下一站的工件放置位置上方,升降气缸下降,吸盘松开工件,这样工件搬运就完成了,最后所有执行单元回到规定的初始位置。
(2)气动回路
图2所示的搬运站中,升降气缸由单控二位五通电磁阀控制,伸缩气缸由由双控二位五通电磁阀控制,摆动气缸由双控三位五通电磁阀控制,真空发生器与真空吸盘组合由双控二位五通电磁阀(2口堵住)控制。
4 通讯连接
三菱FX2N-48MR PLC作为核心控制元件,它是由电源、CPU、存储器和输入输出元器件组成的单元型可编程控制器,是具有24个输入点、24个输出点的微型PLC产品[2],它拥有内置的高性能微处理器和高速计数器,具有Modbus通讯协议、Device bus通讯协议,对单个设备可通过RS232或RS485方式通讯。
PLC与触摸屏间有两种通讯方式[3]。第一种是采用RS485通讯方式,通过PLC上的CPU RS422端口(8针Din圆形母座)与触摸屏背后的PLC RS485端口(9针D形公座)相连;第二种是采用通讯接口板232BD或者485BD通讯,通过PLC上RS232BD模块的RS232端口或RS485BD模块的RS485端口与触摸屏背后的RS232或RS485端口相连。触摸屏下载程序时应设置以下通讯参数,波特率:9600;数据位:7;停止位:1;校验方式:偶校验;PLC站号地址:0。
PLC与计算机通讯,可以采用SC-09电缆线,从PLC上的CPU RS422端口连接到计算机的串口上。
触摸屏与计算机通讯,可以从触摸屏上的PC[RS-232]口通过MT5-PC电缆线连接到计算机的串口上,并且需要在Easy Manager综合管理软件上设置相应的串口地址。
5 触摸屏教学与界面设计
在选用触摸屏时,采用了具有功能完善、使用方便、而且专门面向PLC应用等特点的MT500系列触摸屏。通过EasyBuilder 500软件进行触摸屏界面的设计和编辑,这款软件包括了3个模块:EasyLoad(上传下载)、EasyWindow(在线模拟和离线模拟)、EasyBuilder(组态软件)。该系列触摸屏具有以下一些功能特点:
(1)静态显示(直线、圆、矩形、文字等);
(2)指示灯(PLC的显示、内部节点显示、多段指示灯等);
(3)开关(位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等);
(4)数据显示(数值显示、ASCII显示、文字显示等);
(5)数据输入(数值输入、ASCII输入、文字输入等);
(6)各种动态图表(棒图、仪表、移动元件、趋势图等),如图3所示;
(7)异常报警(报警显示、跑马灯显示、事件显示等);
(8)窗口操作(新建、弹出、设置窗口等);
(9)留言板(画笔、橡皮擦、清屏等);
(10)保留寄存器(日期、时间显示等)。
在掌握了触摸屏界面设计编辑和PLC编程调试后,要求学生结合这两部分的内容,完成以下要求:
编写PLC程序,并设计所在工作站相关的触摸屏界面如图4所示,搬运站控制分成单步操作和连续操作两种模式,要求程序运行后,按下“单步操作”的虚拟按钮后,可以控制搬运站中的各执行单元执行伸缩、升降、左右摆动、吸取放下工件等单步动作;而按下“连续操作”的按钮后,如各执行单元未处于正确的初始位置,可先按下“复位”按钮进行复位操作,之后再按下“开始”按钮开始各执行单元的连续动作,动作过程是事先规定好的,按下“停止”按钮,则工作站在完成一轮循环后停止,另外连续操作时会显示循环次数。
6 PLC编程设计
根据要求,编写程序流程图如图5所示。
PLC的主要输入输出地址以及触摸屏地址单元分配如表1、表2所示。
在完成程序流程图以及地址分配表后,就可以通过GX-DEVELOPER编程软件进行编程,然后运行调试。由于梯形图较长,限于篇幅,就不在此详述了。
7 结束语
贴近社会发展,与市场接轨,把企业作为服务对象,是发展的目标和要求,因此在教学上需要不断加入新的知识点来符合市场的需求,来维持和提升课程的含金量,保持学生的市场竞争力。
将触摸屏应用于MPS系统,只是教学不断改进和提高的一个部分,通过理论与实训相结合的教学模式,使学生在原有基础上不光可以学习到机械、电气、气动、PLC编程调试等专业知识,还可以使学生进一步有针对性的学习到触摸屏方面更先进的技术,从而拓展了学生创新能力培养的途径,为学生以后进入企业工作打下良好的基础,能够更好的满足今后企业自动化生产的需求。
参考文献
[1]刘增辉.模块化生产加工系统[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]三菱微型可编程控制器FX-PLC说明书[Z].三菱电气有限公司,1998.