Pogosto je potrebno industrijske stroje, ki delujejo v težkih okoljih, kjer so v okolici stroja bodisi potencialno škodljive snovi ali kjer mora operater neprestano spremljati proces, kar je zelo težko izvedljivo, če ga gleda le na zaslonu. Nova rešitev podjetja Microchip temelji na čipu GestIC® (MGC3130) in Colibri suite programski opremi in ima potencial, da bistveno spremeni HMI koncepte (vmesnik človek-stroj) v industrijskih okoljih, kjer se bo namesto upravljanja z dotikom za nadzor in upravljanje s stroji in opremo uporabljalo kretnje-geste.
MGC3130 je prvi 3D krmilnik gest na svetu, ki za sledenje in prepoznavanje položaja rok v prostoru uporabi električno polje (E-polja), ki ponuja številne prednosti, predvsem v industrijskem okolju. Ker MGC3130 zazna le spremembe v bližnih E-poljih, ki jih ustvarjajo prevodni predmeti, na primer človeško telo, je odporen na ostale vplive okolja, na primer svetlobo in zvok. Ker je njegov doseg 15 cm, lahko MGC3130 poleg tega zagotovi, da se odkrijejo in obravnavanje le kretnje določenega uporabnika, s čimer lahko preprečimo lažno zaznavanje in obravnavanje operaterskih funkcij glede na kretnje oseb, ki so nahajajo v bližini. Po drugi strani pa znotraj teh 15 cm ni mrtvih kotov, za razliko od ostalih tehnologij za zaznavanje gest. Druga velika prednost GestIC® tehnologije je, da za zaznavanje uporablja elektrode, saj lahko z uporabo obstoječih prikazovalnikov, premazanih z indij-kositrovim oksida (ITO) ostanejo nevidne ali pa se vgradijo za zunanjo površino ohišja. To je idealno za uporabo v industrijskih aplikacijah, kjer so krmilne enote stroja lahko vgrajene v tesno zaprtih ohišjih.
V primerjavi z drugimi 3D tehnologijami za zaznavanje gest, kot so infrardeče, ultrazvok ali rešitve, ki temeljijo na uporabi kamer, GestIC® tehnologija ponuja številne dodatne prednosti za industrijsko uporabo. Če na primer vzamemo rešitve na osnovi kamere, je za pravilno delovanje tega sistema potrebna določena količina svetlobe, hkrati pa se zahteva dinamična kompenzacija osvetlitve. Poleg tega ima kamera določen nek zorni kot, ki ustvarja slepe pege, zlasti v industrijskem okolju, kjer so uporabniki zelo blizu kamere. Na drugi strani pa je z rešitvijo s kamero zelo težko odpraviti lažno zaznavanje in obravnavanje drugih oseb in aktivnosti, ki se dogajajo za operaterjem. GestIC® tehnologija omogoča tudi izhodne podatke z visoko stopnjo osveževanja 200 Hz, pri tem pa porabi do 90% manj energije kot rešitve, ki temeljijo na kameri.
Fizika, na katero se tehnologija opira
Osnovna nastavitev senzorja je prikazana na sliki 1. Izolacijska plast ločuje eno ploščato elektrodo oddajnika, ki se nahaja nad plastjo ozemljitve od sprejemne elektrode, ki se nahaja nad zgornjo plastjo. Oddajna elektroda, ki jo krmili MGC3130, ustvari električno polje s frekvenco 100 kHz. Brez zunanjih motenj je to električno polje videti kot enakomerno porazdeljeno polje na sliki 1. Kadar v to električno polje pride nek objekt, se potek silnic električnega polja spremeni. Tipičen primer takšne motnje je prikazan na sliki 2.
Zaradi motenj se prej enakomerna porazdelitev in izenačen potek linij električnih silnic bistveno spremeni. Z vstopom prevodnega predmeta v električno polje (v našem primeru roka) absorbira električno polje, ker odvaja električni naboj proti masi, kar povzroči spremembo obeh, električnega polja in ekvipotencialne krivulje. MGC3130 meri neznatna odstopanja signala, ki jih povzroči roka na sprejemni elektrodi in obdela rezultate. Bližje pride roka k sprejemni elektrodi, večji bo lokalni vpliv, ki ga bo povzročila. Z uporabo štirih sprejemnih elektrod ( sever, jug , vzhod in zahod ) MGC3130 omogoča v območju zaznavanja spremljanje položaja roke v X, Y in Z smeri. V nadaljnjem koraku preračunavanja MGC3130 obdeluje kretnje z uporabo algoritma za prepoznavanje kretenj, ki temelji na Hidden Markovem modelu (HMM). Ta omogoča izjemno visoko stopnjo prepoznavanja kretenj, ki so neodvisne od uporabnika. Ko roka na primer prehaja iz desne na levo, daje velik odklon signala na začetku na desni strani. Odklon tega signala na desni elektrodi se zmanjšuje, ko se roka premika, medtem pa se odklon signala na levi elektrodi hkrati povečuje. Gibalni vzorci, kot je ta, se prepoznajo in izračunajo v samem čipu in se na vnaprej določen način odražajo na izhodih .
Ločljivost sledenja X/Y/Z je do 150 dpi, odvisno od izvedbe elektrod in položaja roke. Bližje je položaj roke glede na območje zaznavanja, večje je razmerje med signalom in motnjami in višja je ločljivost. GestIC tehnologija omogoča to natančnost, ki je podobna kot pri miški, skoraj brez vsakih motenj. Med predstavitvijo je razvojna ekipa premikala kazalec prenosnega računalnika brez vsakega tresenja, le s premikanjem roke in brez uporabe miške.
Upravljanje strojev s pomočjo gest v zraku
2014_SE222_10
