ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ ПРИКОСНОВЕНИЕ К ИНФОРМАЦИИ… или Сенсорный киоск изнутри

pic
Введение
Сенсорные киоски представляют собой многоцелевое устройство, назначение и функциональность которого могут варьироваться в зависимости от поставленных перед ними задач и оснащения соответствующим оборудованием. При всем этом неотъемлемым элементом сенсорного интерактивного киоска является сенсорный экран (Touch screen), необходимость в котором диктуется отсутствием стандартных устройств ввода — клавиатуры и «мыши».

Помимо основных составляющих сенсорного киоска — компьютера и сенсорного экрана — он может оснащаться соответственно назначению специализированным оборудованием.

В киоски, функциями которого являются распечатка либо какой-то справки, информационного текста, фотографии, либо выдача подтверждающего операцию документа, встраиваются принтеры. Например, киоск фотографических услуг может использовать различные виды принтеров для печати обработанных фотографий и открыток.

Киоски, предназначенные для приема коммунальных и иных платежей, оборудуются платежными системами, позволяющими осуществить платеж с помощью пластиковых карточек, монет или бумажных денег.

На киоски, реализующие пластиковые карточки различного назначения и применения, устанавливаются картдиспенсеры — устройства выдачи карточек.

Сенсорные экраны

Как уже было указано выше, главной отличительной чертой сенсорного киоска является наличие в нем сенсорного экрана или стекла (Touch screen). Данные устройства подразделяются по нескольким параметрам.

Это в первую очередь экраны для мониторов CRT и мониторов LCD. От монитора, на который производится установка, зависят форма сенсорного стекла и его размер по диагонали.

Во-вторых, экраны различаются по технологии работы. В настоящее время имеется много отличных друг от друга систем, но при ближайшем рассмотрении все их разнообразие сводится традиционно к нескольким широко распространенным типам сенсорных экранов. Основными являются четыре технологии такого рода устройств ввода:

• Резистивная (Resistive)
• Инфракрасная (Infrared)
• Емкостная (Capacitive)
• Поверхностно-акустической волны (SAW).

Все указанные технологии имеют свои собственные отличительные черты, выгоды, преимущества и недостатки.

Резистивная технология
сенсорных экранов

pic
Резистивная сенсорная технология — самая применяемая из всех технологий в настоящий момент.

В общем виде резистивный сенсорный экран имеет многослойную структуру, состоящую из двух проводящих поверхностей, разделенных специальным изолирующим составом, распределенным по всей площади активной области экрана *2*. При касании наружного слоя, выполненного из тонкого прозрачного пластика, его внутренняя проводящая поверхность совмещается с проводящим слоем основной пластины (может быть сделана из стекла или полиэстера), играющей роль каркаса конструкции, благодаря чему происходит изменение сопротивления всей системы. Это изменение фиксируется микропроцессорным контроллером, передающим координаты точки касания управляющей программе компьютера.

Это наиболее экономичное с точки зрения производства решение является базовым во многих сферах применения сенсорных экранов, включая мобильные компьютеры, потребительскую бытовую электронику и компьютеры торговых точек, так называемые POS-терминалы (point-of-sale).

Резистивный сенсорный экран использует контроллер, который обрабатывает многослойную структуру экрана. Данная структура состоит из нескольких слоев:
слой резистивных насечек, проводящий слой, разделитель, резистивный слой и непосредственно стеклянная панель.

Базисными типами резистивных экранов являются 4-х и 5-проводные экраны. Пятипроводные технологии более дорогие для производства и сложнее в калибровке, в то время как четырехпроводные обеспечивают пониженную четкость изображения. Для данной технологии характерны два взаимоисключающих свойства: полировка и антибликовость. Полированная поверхность экрана предполагает четкость и ясность изображения, но в общем случае дает блики. Антибликовая характеристика минимизирует отражение, но такое покрытие рассеивает свет и как следствие уменьшает яркость и четкость.

Несомненным преимуществом данной технологии экрана является его реакция на воздействие вне зависимости от средства нажатия — это может быть палец в перчатках и без, карандаш, ручка, иголка или любой твердый предмет. В сравнении с экранами, произведенными по другим технологиям, резистивные наиболее популярны из-за увязки низкой стоимости и способности воспринимать воздействие от широкого ряда средств ввода (палец, перчатка, жесткие и мягкие иглы). Большинство сенсорных экранов данной технологии устойчивы к воздействию грязи, пыли, жира и многим жидкостям (таким, как вода, ацетон, пиво, чай, кофе, и другим), в том числе и некоторым химически едким.

pic
Однако наряду с этим резистивный экран менее эффективен в местах публичного пользования вследствие пониженной ясности и четкости изображения из-за дополнительных пленочных слоев, а также восприимчивости к царапинам и низкой сопротивляемости против грубого обращения.

Инфракрасная технология
сенсорных экранов

В сравнении с предыдущей инфракрасная технология обеспечивает высокий уровень прочности и прозрачности и менее восприимчива к факторам окружающей среды за счет возможности герметичной изоляции при монтировании на экран монитора. Вследствие этого используется в медицинских и производственных приложениях.

Вдоль границ сенсорного экрана, применяющего в своей работе принцип инфракрасных волн, устанавливаются специальные излучающие элементы, генерирующие направленную вдоль поверхности экрана световые волны инфракрасного диапазона, распределяющиеся в его рабочем пространстве наподобие координатной сетки *3*. С другой стороны экрана смонтированы улавливающие элементы, принимающие волну и преобразующие ее в электрический сигнал. Если один из инфракрасных лучей перекрывается попавшим в зону действия лучей посторонним предметом, луч перестает поступать на приемный элемент, что тут же фиксируется микропроцессорным контроллером, и при этом вычисляется координата касания. Примечательно, что инфракрасному сенсорному экрану все равно, какой именно предмет помещен в его рабочее пространство: нажатие может осуществляться пальцем, авторучкой, указкой и даже рукой в перчатке.

pic
Инфракрасные сенсорные экраны, выполненные в виде полой рамки с установленными в ней датчиками, могут применяться в основном на домашних настольных ПК. Экраны, основа которых изготовлена из ударопрочного отожженного стекла толщиной до 0,5 дюйма, устанавливают обычно в информационных киосках и электронных справочных системах общего доступа.

Сенсорные экраны различных технологий в антивандальном исполнении вполне способны выдержать удар кирпича. Однако некоторые модели инфракрасных сенсорных экранов моментально выходят из строя, если «продвинутые» пользователи такой системы залепят, например, один из активных элементов экрана жевательной резинкой или просто поместят ее на стекло.

Существенной проблемой данной технологии является установка рамки с излучателями несколько выше экрана, вследствие чего он становится восприимчив к «ранней активизации», прежде чем палец или другой предмет действительно прикоснется к поверхности.

Емкостная технология
сенсорных экранов

Чувствительный элемент емкостного сенсорного экрана представляет собой стекло, на поверхность которого нанесено тонкое прозрачное проводящее покрытие. Вдоль краев стекла расположены узкие печатные электроды, равномерно распределяющие низковольтное электрическое поле по проводящему покрытию *4*. Поверх проводящего слоя наносится защитное покрытие. При прикосновении к экрану образуется емкостная связь между пальцем и экраном, что вызывает импульс тока в точку контакта. Электрический ток из каждого угла экрана пропорционален расстоянию до точки касания, таким образом, контроллеру достаточно просто сравнить эти токи для определения места касания. Результат — прозрачный экран с малым временем отклика, обладающий высокой прочностью и долговечностью.

pic
Данная технология очень надежна и имеет высокую ясность изображения. Вследствие своего устройства данный экран может быть прикреплен к монитору таким образом, что делает его устойчивым к воздействию воды, грязи и пыли. Это позволяет успешно их применять во множестве приложений (игровые автоматы, вокзалы, аэропорты, супермаркеты, информационные, промышленные программы) там, где необходимы небьющиеся, износоустойчивые и нечувствительные к царапинам сенсорные экраны.

Однако данная технология в общем случае позволяет отслеживать только прикосновения к экрану человеческого пальца. Непроводящие объекты, например, рука в перчатке, ручки, иглы, не могут быть использованы при работе с данного рода экранами. Следовательно, они не пригодны для использования в медицинских и учреждениях общественного питания, где соображения гигиены предполагают использование резиновых перчаток.

Технология
поверхностно-акустической волны

Несмотря на большую стоимость, чем у вышеописанных, технология поверхностно-акустической волны (ПАВ, в английской аббревиатуре SAW) является на сегодняшний момент наиболее передовой.

Данная технология использует последовательность высокочастотных звуковых волн для регистрации прикосновения к стеклянной панели.

Вследствие того, что панель изготавливается только из стекла без каких-либо добавочных слоев, она обеспечивает высокую ударопрочность, высокое разрешение и превосходную прозрачность. Она может быть активирована пальцем или мягкой иглой. Твердая игла не будет работать с экраном данной технологии. А также панель не предназначена для использования в местах, где имеется воздействие факторов окружающей среды — таких, как грязь и вода, ввиду невозможности по технологическим причинам надежного уплотнения пространства между стеклом монитора и экраном.

pic
Данный принцип создания сенсорных экранов является технологичным и более дорогостоящим. Он позволяет достичь точности при фиксировании действий пользователя за счет компенсации возможных погрешностей при определении экранных координат мощным математическим аппаратом программной надстройки. В углах такого экрана размещается специальный набор пьезоэлектрических элементов, на которые подается электрический сигнал частотой примерно 5 МГц *5*. Этот сигнал преобразуется в ультразвуковую акустическую волну, направляемую вдоль поверхности экрана, а сам экран представляется для программы управления сенсорными датчиками в виде цифровой матрицы, каждое значение которой соответствует определенной точке экранной поверхности. В ограничивающую экран рамку вмонтированы так называемые отражатели, распространяющие ультразвуковую волну таким образом, что она охватывает все рабочее пространство сенсорного экрана. Специальные рефлекторы фокусируют ультразвук и направляют его на приемный датчик, который снова преобразует полученное им акустическое колебание в электрический сигнал *6*. Даже легкое касание экрана в любой его точке вызывает активное поглощение волн, благодаря чему картина распространения ультразвука по его поверхности несколько меняется. Управляющая программа сравнивает принятый от датчиков изменившийся сигнал с хранящейся в памяти компьютера цифровой матрицей — картой экрана и вычисляет, исходя из имеющихся данных координату касания, причем значение координаты высчитывается независимо для вертикальной и горизонтальной оси. Количество поглощенной волны преобразуется в третий параметр, определяющий силу нажатия пользователя на экран. Полученные таким образом данные передаются соответствующему программно-аппаратному комплексу, определяющему дальнейший алгоритм работы компьютера в ответ на действия пользователя.

pic
Данная технология помимо определения силы нажатия пользователя на стекло, что является уникальным в сравнении с другими технологиями, также позволяет с помощью математического аппарата игнорировать постоянное загрязнение, например, царапину, прилепленный кусочек пластилина или жвачку.

Предприятие BISoft multimedia предлагает сенсорные экраны именно на основе технологии поверхностно-акустической волны фирмы ETWO Touch Technology Co. Ltd. для мониторов с диагональю от 14” до 21”. Контроллеры экранов имеют интерфейс RS-232 или USB. В анти-вандальном исполнении (толщина 6 мм) данные сенсорные экраны выдерживают падение 1 кг стального шара с высоты 1 метр (станд. GB/T9963-1998, 60950 IEC 1999).

pic

Мониторы

Монитор для киоска практически не отличим от обычных LCD- или CRT-мониторов бытового назначения. Самое существенное отличие его в надежности и ресурсе работы. Это напрямую связано с режимом работы (24 часа в сутки 7 дней в неделю) и назначением киоска.

Для киосков используются бескорпусные (open frame) модели мониторов, имеющие различные размеры по диагонали от 15” до 19”. Ресурс их работоспособности составляет не менее 30000 часов работы.

Выбор монитора для сенсорного интерактивного киоска имеет большое значение. Ниже приведены некоторые сравнительные характеристики, помогающие определиться с выбором.

• 15-дюймовый LCD-монитор занимает всего 40% пространства, требуемого для 17-дюймового CRT-монитора с той же видимой областью.

• 15-дюймовый LCD-монитор в 1.5-2 раза дороже 17-дюймового CRT-монитора с аналогичной видимой областью.

• Маленький LCD-монитор может значительно уменьшить общий размер киоска.

• LCD-монитор потребляет меньше энергии, чем CRT-монитор, и как следствие LCD-монитор меньше нагревается и в киоске его проще охлаждать, чем CRT-монитор.

• LCD-мониторы не подвержены воздействию магнитных полей, так металлические киоски с принудительным размагничиванием экрана (для CRT-мониторов) вызывают серьезные проблемы, связанные с другим оборудованием, установленным в киосках.

• В отличие от мониторов CRT программное обеспечение для приложений, использующих LCD, должно быть написано именно для того разрешения, при котором оно будет работать. Иначе изображение будет растягиваться из-за репликации пикселей.

• Угол обзора CRT-мониторов гораздо больше, чем на LCD-мониторах, что часто привлекает пользователей.

В большинстве современных киосков, как правило, применяются LCD-мониторы, этому способствуют также последние тенденции снижения цен на LCD-матрицы.

Принтеры

Для комплексных решений на базе сенсорных киосков могут применяться специализированные принтеры. Они отличаются от обычных принтеров условиями использования, требованиями к габаритам и механизмам по надежности и долговечности.

Обычно принтеры для киосков — это специальные бескорпусные печатающие устройства, используемые для создания различных мультимедийных интерактивных устройств: информационно-справочных или интернет-киосков, автоматов по продаже билетов, выдаче купонов, терминалов оплаты коммунальных платежей, услуг сотовой связи и т.д. Данные принтеры характеризуются высокой надежностью, скоростью печати, устойчивостью к «заеданию» бумаги.

Для автономной работы данных принтеров предусмотрены датчики окончания и отсутствия бумаги. Принтеры оснащаются «презентером». Этот механизм позволяет сначала напечатать документ, затем отрезать его и только после этого выдать клиенту. Это не позволит выдернуть недопечатанный документ и тем самым вывести принтер из строя. В некоторых моделях есть функция ретракции — сбора невостребованных чеков. Прямой путь прохождения бумаги в данных принтерах исключает возможность зажима и сгиба бумаги. Все принтеры оснащаются отрезным механизмом повышенного срока службы и надежности.

Такие принтеры обеспечивают скорость печати от 60 мм/сек. до 220 у самых современных принтеров, позволяют использовать бумагу шириной от 58 до 210 мм.
Существуют следующие основные разновидности принтеров для киосков.

Матричный принтер

Матричный принтер представляет собой печатающее устройство игольчатого типа, как и для обычных компьютеров. В отличие от стандартных они имеют вышеописанные приспособления и механизмы, которые и позволяют использовать их в сенсорных киосках *7*.

pic
Основное достоинство матричных принтеров — возможность распечатки документа, который мало подвержен воздействию окружающей среды, а также печати на специальной многослойной бумаге, что позволяет получить одновременно несколько копий.

Недостатками матричных принтеров являются низкая скорость и качество печати, наличие расходных материалов (красящая лента).

Таким образом, матричные принтеры в основном применяются в сенсорных киосках для печати чеков, квитанций и в качестве журналируемых принтеров в платежных терминалах.

Термопринтер

Данные принтеры работают по принципу термического воздействия на специальную бумагу, аналогичную термобумаге для факсовых аппаратов. В месте нагрева образуется черная точка. Из множества таких точек формируется законченное изображение *8*.

pic
Некоторые модели термопринтеров способны печатать на плотной бумаге два цвета, но при этом требуется особая бумага. Термопринтеры являются самыми распространенными принтерами для киосков.

Существенным преимуществом данных принтеров являются высокая скорость печати, более высокое качество разрешения печати (200 dpi), бесшумность и отсутствие расходных материалов (не считая термобумагу).

Недостатками термопринтеров являются невозможность напечатать одновременно несколько копий документа и подверженность воздействию окружающей среды термобумаги.

Однако именно модели термопринтеров имеют ширину бумаги до 210 мм, что позволяет печатать киоску документы формата A4 с достаточно хорошим качеством.
В настоящее время некоторые производители принтеров для киосков выпускают так называемые конструкторы, которые позволяют собирать принтер под конкретную задачу. Как правило, такие конструкторы состоят из печатного механизма, презентера, податчика бумаги, интерфейсной платы (RS-232, USB, LPT) и блока питания.

Сублимационный принтер

В киоск фотографических услуг встраивается принтер, в основном сублимационного принципа действия. Данный принтер использует принцип температурного переноса красителя с ленты на бумагу. Картридж имеет возможность варьировать температуру нагревания ленты, что позволяет получать цветовую гамму до 256 оттенков для каждого из основных цветов. Это дает возможность воссоздавать полноцветную фотографию.

Платежные системы

Применение комбинированных платежных систем с использованием купюроприемников и картридеров позволяет уже сейчас использовать в Узбекистане современные технологии для приема платежей и оказания услуг в автоматических терминалах и автоматах на основе сенсорных киосков.

Монетоприемники (coin acceptor) и купюроприемники (bill acceptor)

Данные устройства предназначены для использования в качестве платежного средства металлических монет, жетонов либо бумажных денег *9*.

pic
Для Узбекистана ввиду практического отсутствия оборота монет наибольший интерес представляют купюроприемники.

Купюроприемники различаются по максимальной ширине принимаемых купюр, принципом их анализа, наличием приспособления для складирования в упорядоченном виде принятых купюр — стекером. Купюроприемник автоматически затягивает, анализирует и по результатам проверки либо возвращает купюру, либо складирует ее в стекер, он позволяет вставлять купюру любой из 4 сторон по длине купюры.

Анализ купюр осуществляется с помощью настраиваемого программного обеспечения по разнообразным параметрам. Это и габаритный размер, качество бумаги, просвечиваемость в разных спектрах светового (волнового) диапазона. Уровень определения валидности купюр, то есть распознавания нормальной купюры, у современных купюроприемников составляет 96% и выше.

В наиболее современных купюроприемниках существует защитный механизм (anti-stringing, anti-fishing), не позволяющий злоумышленникам осуществить обратное вытаскивание вставленных и прошедших валидацию купюр для их изъятия или повторного использования.

В 2005 году предприятие BISoft multimedia совместно с фирмой ICT Europe GmbH адаптировала купюроприемник B85 для приема и распознавания узбекского сума *10, 11, 12*. Для этого необходимо было провести многократное сканирование купюр различного достоинства с помощью специализированного устройства, прилагаемого к купюроприемнику для создания шаблона купюр *13*. В результате проведенной адаптации купюроприемник принимает, проверяет на целостность, проводит валидацию, анализирует узбекские сумы в купюрах. После валидации купюра либо попадает в стекер устройства с передачей управляющей программе информации о ее достоинстве, либо возвращается пользователю.

pic
В настоящий момент предлагаемые предприятием BISoft multimedia купюроприемники «понимают» узбекские сумы достоинством 100, 200, 500, 1000.

Картридеры (card reader), или
считыватели пластиковых карточек

Картридеры различаются по своему назначению и степени автоматизации процессов приема, блокировки и возврата карточек.

В первую очередь это картридеры для считывания информации с карточек, имеющих микросхему (IC), согласно стандарту ISO7816-1,2,3,4 *14* или с нанесенной магнитной полосой (RF), согласно стандарту ISO14443-А. В настоящий момент существуют устройства, позволяющие совмещать обе функции.

pic
Во-вторых, механизм приема исполняется с автоматическим затягиванием, или это ручной ввод, с блокировкой карточки или без нее, ручным возвратом или автоматическим, с предохранительными шторками или без них.

Картридеры в зависимости от производителя обеспечивают долговечность до 500 тыс. циклов.

Компьютеры, ударопрочная клавиатура

Компьютеры для киосков подбираются в зависимости их целевого назначения и функциональности. Большей частью это обычные персональные компьютеры, размещенные внутри киоска без своего корпуса.

Для простого информационно-справочного киоска нет особой необходимости в оснащении компьютером последней модели. Так как выдача текстовой и видеоинформации справочного характера не требует особого быстродействия и больших ресурсов. Главное — приемлемая скорость, которая не должна раздражать потребителей, и полнота информации.

Для киоска фотографических услуг, учитывая многовариантность обработки графических файлов (фотографии и картинки открыток) необходим компьютер с хорошим быстродействием и большим объемом оперативной памяти.

На некоторые модели сенсорных киосков, которые предполагается использовать при больших объемах вводимой текстовой и цифровой информации, устанавливаются особо прочная вандалоустойчивая клавиатура и трекбол *15*.

pic
Она отличается повышенным ресурсом работы, гидронепроницаема, устойчива к абразиву, выполняется из нержавеющей стали или из алюминия. Надписи нанесены с применением лазерного луча высокого разрешения. Поддерживает стандартный интерфейс IBM PC AT/PS2, а также доступен USB.

Программно-аппаратный
комплекс KioskWatcher®

Условия работы сенсорного интерактивного киоска накладывают определенные требования к управляемости киоска, в частности необходимость автономной работы киоска в режиме «24×7».

Для автоматического управления киоском и его компьютером предприятием BISoft multimedia разработан программно-аппаратный комплекс KioskWatcher®.

Данный комплекс представляет собой автономное управляющее устройство, собранное на базе микроконтроллера, которое обеспечивает надежную и бесперебойную работу киоска. KioskWatcher осуществляет мониторинг состояния киоска и его составных частей. При возникновении нештатной ситуации он может корректно перезагрузить компьютер, например, при сбое программного обеспечения или, не справившись самостоятельно с задачей перезагрузки, отключить киоск, предварительно отправив оператору уведомление с краткой информацией о происшедшем по встроенному сотовому телефону или подведенному каналу связи с Интернетом (выделенная линия).

Сенсорные киоски предприятия BISoft multimedia, оборудованные комплексом KioskWatcher управляются с помощью одного «электронного» ключа *16*. Доступные функции — включение, выключение, перезагрузка, вызов настраиваемого сервисного меню для запуска программ. Данный комплекс позволяет эксплуатировать киоск персоналу с невысокой квалификацией.

pic

Прочие устройства

Наряду с перечисленными устройствами, которыми могут оснащаться сенсорные интерактивные киоски, также используются картдиспенсеры (card dispenser), сканеры штрихкодов (barcode scanner), веб-камеры (web camera), акустическая система, источники бесперебойного питания (UPS).

В киоски, предназначенные для реализации пластиковых карточек, например провайдеров интернет-услуг или сотовых компаний, устанавливаются картдиспенсеры — устройство выдачи карточек.

Сканеры штрихкодов могут быть с успехом использованы на киосках в супермаркетах.

Подходя к киоску, посетитель может без обращения к обслуживающему персоналу получить в полном объеме исчерпывающую информацию по интересующему его товару, включая стоимость, скидки, назначение, производителя и т.п.

На интернет-киоски, которые предоставляют пользователю возможность отправки электронной почты с фотографией, могут быть установлены видеокамеры.

Для воспроизведения музыки или звукового сопровождения информации применяются акустические системы, которые имеют свою усилительную аппаратуру и размещаются внутри киоска в недоступном извне пространстве, что затрудняет их выведение из строя.

Для стабильной работы всех устройств, расположенных внутри киоска, применяется источник бесперебойного питания, который размещается внизу на подошве стойки.

Лайтбокс (lightbox), размещенный в корпусе, предоставляет дополнительные средства по привлечению внимания клиентов к киоску.

pic
В заключение стоит заметить, что широкий спектр применяемого оборудования позволяет превратить сенсорный интерактивный киоск в нашего многофункционального и многоцелевого помощника в повседневной жизни.

Предыдущая статья>>>

pic

Orphus system