L'essentiel
Les fonctionnalités du multitouch et son avènement dans les applications grand public poussent le secteur industriel à intégrer cette technologie dans les IHM dédiées. Le multitouch (technologie en capacitif projeté) est une solution plus coûteuse que le tactile à simple toucher (technologie résistive), mais des solutions existent pour réduire le coût global des IHM. Le multitouch peut être utilisé avec des gants minces, mais dans certaines applications industrielles, les opérateurs utilisent des gants épais qui nuisent à l'efficacité de cette fonctionnalité. Dans ce cas, le résistif est privilégié. |
Les tâches remplies par les interfaces homme-machine (iHM) deviennent de plus en plus complexes. Les machines et toute l'usine sont mises en réseau à plus large échelle et l'intégration verticale aussi bien qu'horizontale progresse. Le besoin en données et informations s'avère par conséquent toujours plus grand. Ceci est dû en partie aux approches émergentes comme l'analyse des opérations d'atelier ( shop floor ana-lytics ) et la fabrication intelligente ( smart manufacturing ). On exige désormais davantage de transparence et d'efficacité, depuis les chargeurs et les lignes de production, jusqu'à l'ensemble de l'usine. Les Panel PC multitouch (ou multitactiles) offrent de nombreux avantages, que ce soit pour la surveillance d'équipements complexes dans les industries de process, ou pour une fabrication manufacturière discrète de plus en plus connectée.A commencer par la convivialité et la fiabilité des commandes gestuelles intuitives qui permettent de faire tourner ou zoomer une image complexe avec deux doigts, ou de dérouler une liste par simple effleurement. De nombreux utilisateurs sont déjà accoutumés à de telles fonctionnalités sur leurs tablettes et smartphones personnels. Le multitouch permet même d'écrire avec dix doigts. De manière générale, une interaction multitactile avec l'iHM est bien plus efficace qu'avec un simple toucher. Ce qui implique une meilleure aptitude à l'utilisation (“utilisabilité”) et donc une plus grande productivité. De telles avancées ne sont cependant pas toujours possibles dans les milieux industriels.En effet,certains opérateurs portent des gants épais à l'atelier, et ne pourront pas vraiment bénéficier du multitactile à cause de la distance accrue entre l'interface et le doigt, qui émousse la sensibilité et affecte la sensation tactile. Certaines applications ne peuvent donc pas exploiter pleinement le potentiel du multitouch , du moins, sur le plan de l'efficacité globale du travail: lorsqu'un opérateur porte des gants à son poste d'assemblage, il ne peut passer son temps à les enlever pour parcourir une liste de composants sur un panneau tactile. Les applications dont le prix est un facteur important ne sont pas non plus éligibles pour le multitactile, du moins pas encore, car une solution tactile capacitive, qui permet la fonctionnalité multitouch , est plus chère qu'une solution résistive à simple toucher. Mais le potentiel est bien là. Et si le fabricant de la solution arrive à combiner la commande et la visualisation dans un Panel PC, il réalise assez d'économies pour se permettre de choisir un panneau multitactile plus avancé, d'améliorer l'application, et de réduire quand même les coûts au global ( voir figure page 46) .
Max Scholz, directeur produits IHM chez Kontron : «Les technologies tactiles à simple toucher (résistif) et multitouch (capacitif projeté) ont toutes les deux leurs places dans les Panel PC ».
Les fournisseurs d'outils doivent franchir le pas
Le port des gants est-il le seul critère décisionnel d'intégration du multitactile? non, car il y a aussi le logiciel. Selon l'étude allemande “ Usability and human machine interfaces in production ” éditée en 2011 par le Fraunhofer Institute for Human Factors and Organization , les fournisseurs d'outils logiciels disposent encore d'un potentiel d'optimisation pour le tactile et le multitactile. Ainsi, bien que la fonction zoom de la plupart des outils de création d'iHM supporte bien la présentation des états intermédiaires, ce qui facilite l'implémentation de la fonctionnalité par le programmeur, il lui faudra écrire quelques lignes de programme de son cru pour dérouler des documents PDF ou accélérer le défilement des instructions audio et des tutoriaux vidéo. De même, les systèmes d'exploitation supportant le multitouch ne le dispensent pas de valider les commandes souris/clavier et la configuration (multi) tactile, ni de créer des templates (multi) tactiles pour les tableaux du système d'exploitation (OS). L'étude du Fraunhofer montre aussi qu'il existe relativement peu de fonctions pour améliorer l'utilisabilité, comme les “boutons iceberg” à zone tactile plus large que la zone visible. il reste donc du chemin à parcourir en développement d'interfaces utilisateur. il en va de même, évidemment, pour les systèmes intégrés combinant logiciel automate programmable (SoftPLC) et iHM. Les développeurs qui programment leur interface utilisateur graphique (iuG) en se libérant des contraintes des plates-formes spécifiques, avec des technologies web ouvertes ou java par exemple, dépendent moins des avancées des outils pour iHM. il existe déjà une spécification Touch Events version 2 du W3C pour les iHM basés web, et la plate-forme multitactile MT4j pour java est disponible depuis 2009. Mais là aussi, cela prendra du temps pour que la fonction multitactile désirée soit confortablement implémentée dans les différentes plates-formes de développement. Mais le temps presse car les innovations des applications multitouch intelligentes se répandent extraordinairement vite dans le grand public. Les utilisateurs industriels s'attendent donc à trouver ou à pouvoir implémenter tout le confort et la commodité des dispositifs personnels dans les appareils, les machines et les équipements industriels qu'ils viennent d'acquérir.
Les écrans tactiles capacitifs à champ projeté fonctionnent correctement avec des gants minces. Mais cette manière de travailler n'est pas très efficace. Car même très bien faite, une fonction multitouch utilisée avec les mains gantées demande une grande dextérité.
La série MicroClient 3 de Kontron, destinée à la surveillance et à la commande de lignes de production, ainsi que les modèles de la série OmniClient, destinés à l'administration de sites de production complets, sont fournis avec les options tactiles de type capacitif à champ projeté ou résistif.
Exemple d'architecture pour réduire les coûts Les fabricants qui souhaitent introduire la technologie multitactile peuvent réduire les coûts en intégrant la commande et la visualisation dans un seul système, faisant ainsi l'économie d'une seconde plate-forme. Des solutions avec hyperviseur temps réel, système d'exploitation temps réel (RTOS) et système de virtualisation sont déjà disponibles auprès de Kontron. Elles nécessitent une plate-forme multicœur supportant la virtualisation. |
Le multitouch se généralise
Quoi qu'il en soit, le matériel industriel compatible est déjà là, et on peut s'attendre à terme à voir le multitouch se généraliser dans les Panel PC. Le fabricant de machines ou d'équipements industriels qui atteindra l'état de l'art dans son secteur aura un avantage compétitif. Du reste, l'installation d'une iHM multitactile sur une machine ou dans une usine n'est que la première étape de plus grands changements. imaginez les avantages que l'utilisateur pourrait tirer si en plus d'une iHM, il disposait d'une unité de commande portable. L'implémentation du multitactile sur les Panel PC ouvre la voie à des fonctionnements entièrement nouveaux. Les plates-formes matérielles convenant à ces dispositifs de commande mobiles sont elles aussi proposées par Kontron, qui a récemment initié le standard SMARC pour les nouveaux dispositifs portables. Trois modules équipés de systèmes sur puce (SoC) à cœur Cortex A9 et A8 de nvidia, Ti et Freescale sont d'ores et déjà disponibles.
Mais revenons au sujet des gants. Globalement, les écrans tactiles capacitifs à champ projeté offrent une plus grande aisance d'utilisation. Cela grâce à un réseau d'électrodes X et Y disposées verticalement et horizontalement qui projette des champs électriques sur la surface de verre et au-delà, facilitant grandement le travail des doigts qu'il suffit de faire glisser élégamment sur la surface de verre. L'opérateur n'a ainsi plus besoin d'exercer une pression active comme avec les écrans résistifs. Ce type d'écran fonctionne correctement avec des gants minces. Mais cette manière de travailler n'est pas très efficace: après tout, n'est-il pas difficile de détacher des boutons avec des gants? Même très bien faite, une fonction multitouch utilisée avec les mains gantées demandera une grande dextérité. Finalement, c'est bien le port de gants qui détermine s'il faut implémenter une technologie multitactile ou non.
Quelques exemples de Panel PC tactiles
Mais il y aura toujours des applications industrielles pour les panneaux résistifs ( voir encadré ). C'est la raison pour laquelle la nouvelle série MicroClient 3 de Kontron destinée à la surveillance et à la commande de lignes de production et les nouveaux modèles de la série OmniClient destinés à l'administration de sites de production complets sont fournis avec les options tactiles de type capacitif à champ projeté ou résistif ( voir tableau ci-dessous ). Le MicroClient 3 comporte 2 ports Gigabit Ethernet, 2 ports uSB 3.0 et 2 ports uSB 2.0, 1 port RS-232, une sortie graphique (DVi, DP) pour un deuxième écran et plusieurs options comme des interfaces CAn,Wi-Fi et RFiD. L'OmniClient dispose d'un jeu d'interfaces plus étendu comprenant: 3 ports Gigabit Ethernet, 2 ports Display Port,un port DVi-i et 6 ports uSB2.0. En option, l'OmniClient peut inclure 18GPiO et 2 ports série configurables en RS-232/485/422 ou en bus CAn. D'autres options incluentWi-Fi,Wi-Fi avec Bluetooth et RFiD. Pour les extensions spécifiques, le MicroClien 3 offre un emplacement mini PCie simple, tandis que l'OmniClient comporte deux emplacements mini PCie et un PCie 16x. Les médias de stockage sont reliés par un connecteur SATA pour unités de 2,5 pouces. L'OmniClient intègre en outre jusqu'à deux unités de disques durs SATA de 3,5 pouces.
4, 5 ou 8 fils ? Comment bien choisir son interface résistive industrielle
Le terme “résistif”, qui désigne certains écrans tactiles, n'a rien à voir avec la robustesse ou la dureté, comme on pourrait le croire. Il s'agit de résistance électrique, mesurée à chaque fois qu'un doigt touche l'écran. La manière dont cette valeur de résistance détermine l'endroit exact du toucher dépend de la conception du panneau. Il existe des panneaux tactiles résistifs à 4, 5 ou 8 canaux de mesure. Quelle différence cela fait-il? Pour comprendre, examinons leur structure de plus près. A la base, tous les panneaux tactiles résistifs sont formés de deux substrats sur lesquels sont configurés des fils de mesure. En technologie à 4 fils , chaque substrat comporte 2 fils (2x2=4). Ils sont disposés sur les bords opposés et décalés d'un substrat à l'autre. Si les fils du substrat supérieur sont placés sur les bords de droite et de gauche, ceux du substrat inférieur seront sur les bords du haut et du bas. Il est ainsi possible de mesurer les deux coordonnées X et Y. Un toucher sur la couche supérieure flexible de l'écran produit des coordonnées formées par quatre valeurs de résistance qui déterminent exactement l'endroit du toucher; du moins, si aucune fluctuation n'est introduite par un facteur environnemental comme l'humidité ou la température, qui peuvent altérer les tensions relatives du substrat supérieur et causer des calculs erronés. En conséquence, il ne faudrait utiliser la technologie à quatre fils que dans des environnements où la température et l'humidité sont globalement stables. La technologie à 8 fils a été développée pour compenser cet inconvénient. Les panneaux tactiles à 8 fils ont la même structure que ceux à 4 fils, excepté qu'ils possèdent un fil de mesure supplémentaire sur chaque bord (2x4=8). Ces fils produisent une tension de référence pour les mesures des coordonnées. La température et l'humidité peuvent alors fluctuer sans qu'il soit nécessaire de recalibrer. Enfin, la structure de la technologie à cinq fils est très différente: les fils de mesure ne sont pas connectés sur les bords mais sur les coins. Le substrat inférieur possède 4 fils, utilisés pour mesurer les coordonnées X et Y, et le cinquième fil sur le substrat supérieur ne sert qu'à piloter la tension du substrat inférieur. La technologie à 5 fils offre en général une meilleure précision à long terme que les technologies à 4 et 8 fils, car les deux coordonnées sont mesurées sur le substrat inférieur en verre dur, moins directement exposé à l'environnement et virtuellement exempt d'usure. Un autre avantage de la technologie à 5 fils est son coût, inférieur à son équivalent à 8 fils. Ces points s'additionnent évidemment lors du calcul du coût total de possession, ce qui fait de la technologie à 5 fils la solution tactile résistive la plus intéressante pour les utilisateurs industriels. |
Une fiabilité améliorée
Des solutions efficaces d'appareils portables multitouch peuvent être implémentées avec les nouveaux modules SMARC de Kontron basés sur les systèmes sur puce à cœur Cortex A9 et A8 de fabricants comme NVIDIA, Freescale ou Texas Instruments. Des smartphones et tablettes industriels émergent déjà au sein de nombreuses ingénieries de machines et d'équipements industriels.
Le MicroClient 3 et l'OmniClient supportent tous deux les dispositifs à mémoire flash durcis et compacts via un connecteur mSATA. En plus d'une dalle de verre tactile à champ projeté de grand format, le MicroClient 3 est également fabriqué en format 4: 3 à technologie tactile résistive en tailles d'écrans de 10,4 à 17 pouces. Pour assurer une haute fiabilité et alléger la maintenance, Kontron utilise des composants de haute qualité, comme des supercondensateurs pour les tampons Cmos de niveau de tension, et un rétroéclairage Led d'une durée de service d'au moins 50 000 heures. Chaque panneau présente une étanchéité de niveau iP65 contre la poussière et l'humidité. Les systèmes d'exploitation Windows XP,Windows 7 et Embedded Linux sont tous supportés. Windows 8 est disponible sur l'OmniClient. Des préséries de ces Panel PC certifiés CE et uL, sont d'ores et déjà disponibles et la production de volume est imminente. Les systèmes d'exploitation Windows XP, Windows 7 et Embedded Linux sont tous supportés. Windows 8 est disponible sur l'OmniClient.
