Apples iPhone hat erst das Bewusstsein dafür geschaffen, dass Touchscreens auch mit mehreren Fingern und Gesten bedient werden können. Zur Realisierung von Multitouch-Anwendungen ist es allerdings notwendig, mehrere Berührungspunkte zu erkennen. Als momentan beste Hardware-Basis gilt die Projective-Capacitive-Touchtechnologie, kurz PCT: Bei PCT-Touchscreens ist die gesamte Sensorik geschützt und verschleißfrei hinter einer unterschiedlich dicken Glasscheibe verbaut, bei den Panels der Firma MSC beispielsweise hinter bis zu 8 mm dickem Glas.

Der Touchsensor besteht aus einem Gitternetz feiner Drähte oder geätzter transparenter Halbleiterschichten, die gegen­einander isoliert als Treiber- und Sensorleitungen angeordnet sind. An die Treiberleitungen wird Wechselspannung angelegt, wodurch eine kapazitive Kopplung zwischen Treiber und Sensor entsteht. Die Berührung des Displays mit einem leitenden Gegenstand, zum Beispiel mit dem Finger, verursacht eine Kapazitätsänderung. Daraus berechnet der Touchcontroller die Koordinaten der Berührungspunkte. Der Vorteil der kapazitiven Technik ist, dass ein Touchscreen systembedingt mehrere Berührungspunkte gleichzeitig erkennt. Auf einer glatten Glasscheibe sind damit Verschiebe- und Drehbewegungen ohne einen spürbaren Widerstand ergonomisch ausführbar. Ein weiterer Pluspunkt ist die lange Lebensdauer, da die Sensorik praktisch nicht verschleißt. Selbst ein zerkratztes Glas beeinträchtigt die Funktion nicht.

Einschränkungen für den Betrieb in industriellen Systemen bestehen hauptsächlich bei der Bedienung. Touchstifte müssen leitfähig sein und auch Handschuhe dürfen nicht zu stark isolieren. Elektrisch leitende Schmutzanhaftungen auf der Oberfläche des Panel-PCs wie Metallspäne oder auch Flüssigkeiten können ebenso die Touchfunktion stören. Beim Thema Handschuhe scheiden sich allerdings die Geister: Leder gilt hier als kritisches Material, hingegen weisen die in vielen Produktionshallen üblichen Stoffhandschuhe in der Regel eine ausreichende Leitfähigkeit auf. Die Firma Hummel, die mit einer eigens dafür gegründeten Business Unit in das Segment Bediengeräte vordringt, stellte auf der Messe die uneingeschränkte Bedienfähigkeit ihrer Multitouchpanel mit Lederhandschuhen heraus. „Unsere Multitouchpanel sind mit jedem Handschuh bedienbar“, bestätigte Dr. Günther Waibel, Leiter der Business Unit Eingabesysteme bei Hummel auf Nachfrage. Bei einer richtigen Auslegung von Touchsensor und Auswerte-Elektronik spiele die Leitfähigkeit keine Rolle. Ebenso will das Unternehmen hinsichtlich Robustheit bei großen Display-Diagonalen Maßstäbe setzen: Die kratz- und schlagfeste Glasfront erreicht bereits bei Standard-Glasstärke eine Stoßfestigkeit von IK 08, ohne den Bedienkomfort einzuschränken. Dies entspricht dem Fall eines 1,7 kg schweren Hammers aus 30 cm Höhe auf das Display. Optisch gebondete Glasfronten und das LED-Backlight sorgen für eine hohe Brillanz. Im Innern arbeitet ein Atom-Prozessor (1,6 GHz).

B&R zeigte auf der SPS/IPC/Drives ein multitouchfähiges Automation Panel mit 21,5-Zoll-Bildschirm.

© B&R

Die Multitouchtechnologie wird über Windows 7 realisiert. Neben den gängigen Schnittstellen lassen sich RFID- oder Barcode-Leser integrieren oder extern über USB anschließen. In Verbindung mit den Kabelverschraubungen und Steckverbindern von Hummel wird die Schutzart IP67/IP69K erreicht. Damit sind die Geräte auch für das Reinigen mit Hochdruckreinigern geeignet. Optional stehen Varianten mit UL- und EX-Zulassung zur Verfügung. Als Standardgrößen sind derzeit 19 Zoll und 22 Zoll im Wide-Screen-Format lieferbar, 24-Zoll-Varianten sind für 2012 in Vorbereitung.

Multitouch im Klassik-Format

Bei den Control-Panel- und Panel-PC-Baureihen von Beckhoff verhindert ein spezieller Touchcontroller Fehlbedienungen durch Flüssigkeiten oder aufliegende Handballen.

© Beckhoff

Um die populären Multifinger-Touchscreens auch für industrielle Anwendungen verfügbar zu machen, hat Beckhoff Automation seine 1995 in den Markt eingeführten Control-Panel-Serien um die Baureihen CP2xxx (Control-Panel) und CP3xxx (Panel-PC) ergänzt. Neben Widescreen-Formaten werden die klassischen 4:3-Formate weiterhin unterstützt. Dadurch können Anwender bestehende HMI-Lösungen ohne weiteren Aufwand auf die neuen Geräte portieren. Im Widescreen-Format verfügbar sind Displays von 7 Zoll und einer Auflösung von 800 × 480 Pixel, 15,6 Zoll und 18,5 Zoll (1366 × 768 Pixel) bis hin zu 24 Zoll in Full-HD-Auflösung (1920 × 1080 Pixel). Außerdem stehen nach wie vor die bekannten Display-Größen 12 Zoll (800 × 600), 15 Zoll (1024 × 768) und 19 Zoll (1280 × 1024) zur Verfügung.

Durch die Verwendung von Aluminium oder Edelstahl sind die Panels robust und industrietauglich. Ein umlaufender Metall-Schlagschutz sichert zudem die Touchscreen-Oberfläche vor Zerstörung. Die PCT-Technologie ermöglicht selbst mit Arbeitshandschuhen – Beckhoff führt hier Latexhandschuhe als Beispiel an – eine ruckfreie und sichere Bedienung. Damit sind die aus der Smartphone- und Touchpad-Welt bekannten Funktionen, wie Zoomen, Blättern, Objekte drehen, Flicks, auch in industriellen Anwendungen nutzbar. Ein spezieller Touchcontroller verhindert zudem die Fehlbedienung: Wassertropfen oder ein auf dem Glas aufliegender Handballen werden erkannt und ignoriert. Über das Betriebssystem lässt sich für Anwendungen, die kein Multitouch erfordern, die PCT-Funktion auf Singletouch umstellen. Laut Beckhoff Automation bietet die Multitouch-Generation auch bei Singletouch-Anwendungen Preisvorteile von bis zu 28 % gegenüber den bisherigen Geräten.

Dabei sind laut anderer Anbieter PCT-Displays in industrietypischen Display-Diagonalen aktuell noch doppelt so teuer wie resistive Touchsysteme. Eigentlich ein K.o.-Kriterium im preissensitiven Markt für industrielle Eingabesysteme, das die Entwickler und Einkäufer von Beckhoff anscheinend kompensieren konnten.

Für den Schaltschrankeinbau und die Tragarm-Montage konzipiert, gibt es Varianten (Panel-Serie CP2xxx), die frontseitig in Schutzart IP65 und rückseitig in IP20 ausgeführt sind, sowie Control-Panels, die rundum Schutzart IP65 erfüllen. In Verbindung mit der DVI-/USB-Extended-Technology können die Geräte bis zu 50 m entfernt vom Industrie-PC betrieben werden. Die Einbaugeräte werden als Panel-PC auch mit Celeron-Core-i3-, i5-, i7-Prozessoren bestückt.

Induviduelle Gesten sind notwendig

Die von Smartphones bekannten Gesten lassen sich nicht 1:1 übernehmen: Um Fehlinterpretationen durch die Software auszuschließen, hat die Firma Inosoft spezielle Gesten konzipiert und in ihre Visualisierung implementiert.

© Inosoft

Die Hardware allein macht aber noch keine Multitouch-Applikation. Ebenso wichtig ist die Unterstützung der Funktionen durch Visualisierungssysteme. Mit der Visualisierungssoftware VisiWin 7 zeigte die Firma Inosoft die Umsetzung der Gestensteuerung in Bedienkonzepte. Allerdings lassen sich die von Smartphones gewohnten Bedienphilosophien nicht einfach übernehmen. Ein typisches Beispiel dafür ist die Funktion des Schiebereglers (Sliders). Würde ein Bediener zum Seitenwechsel wie beim Smartphone einfach mit einem Fingerwischen die Seite weiterblättern, könnte die Visualisierung diese Geste auch als Umstellung oder Zustandsänderung eines Schiebe-Elements interpretieren. Da eine 1:1-Portierung der Gestensteuerung aus dem Consumer-Umfeld nicht so einfach möglich ist, haben Inosoft (Technik) und Ergosign (Design) gemeinsam Programmlogik und Gestaltung der Multitouch-Bedienung aufeinander abgestimmt. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, wurde beispielsweise eine Zwei-Finger-Geste zum Weiterblättern in die HMI-Software implementiert.

Auch bei Copa-Data führte die Forderung der Maschinen- und Anlagenbauer nach Multitouch-Lösungen zur Implementierung der Technologie in ihrer HMI/Scada-Lösung zenon. Die Bedienung mit mehreren Fingern gleichzeitig steigert die Bedienfreundlichkeit und verbessert da­rüber hinaus die Effizienz und Bedien­sicherheit im Arbeitsalltag. Letztlich erhöhen moderne, intuitive Bedienkonzepte die Usability und sind damit ein wesentlicher Erfolgsfaktor für Maschinenbauer.

Die Visualisierung kann Berührungen mit mehreren Kontaktpunkten wie Tipp-, Wisch- und Zoom-Bewegungen vollständig erkennen und verarbeiten. Darüber können Bediener komfortabel in Funk­tionsübersichten, Listen, Verzeichnissen und Dokumentationen blättern und in Übersichts- und Prozessbildern navigieren. Einzelne Fenster lassen sich frei verschieben und je nach Bedarf skalieren. Aufgrund der offenen Schnittstellen können auch individuelle Touch-Gesten definiert werden, die vordefinierte Aktionen auslösen. Ein Maschinenführer kann beispielsweise am Bildschirm ein Häkchen setzen, um einen Alarm zu quittieren oder eine Aktion zu bestätigen. Schreibt er mit dem Finger beispielsweise ein „S“ auf dem Display, gelangt er direkt zum Startbildschirm.

Über so genannte Docks lässt sich die Navigationsstruktur innerhalb von Projekten übersichtlicher gestalten. Sie er­setzen die klassischen Menüs und Untermenüs und ordnen in Form einer Symbolleiste die zentralen Symbole eines Projekts flach an. Dies ermöglicht einen schnellen Zugriff auf die wichtigsten Bilder oder Anwendungen. Mit der Verschiebe- und Positionierungsgeste von Multitouch können diese Symbole innerhalb des Docks beliebig angeordnet werden. Mittels Scrollen kann sich der Bediener dann einen einfachen Überblick über das gesamte Dock verschaffen. Die Suchzeit sinkt, da er seine Zielfunktion schneller als bisher erreichen kann. Die Verschiebe- und Positionierungsmöglichkeit lässt sich auch für Prozess- und Übersichtsbilder nutzen: Der Maschinenführer kann diese seinen Anforderungen entsprechend oder rollen-basiert auf dem HMI beliebig zusammenstellen. Diese Konfigurationen lassen sich als Profil speichern, so dass Anwender ihre individualisierte Arbeitsumgebung beim nächsten Login vorfinden.