Progettazione personalizzata di display industriali: dai requisiti alla produzione

La progettazione di display industriali su misura è indicata quando un monitor industriale standard non è in grado di soddisfare i requisiti di installazione, funzionamento o manutenzione dell’apparecchiatura. Il lavoro può comportare l’utilizzo di un vetro di copertura diverso, staffe di montaggio modificate o un gruppo display completo realizzato su misura per il sistema ospitante.

Inizia individuando ciò che il prodotto standard non è in grado di fare. Questo permette di definire l'ambito dello sviluppo, i test necessari e se la personalizzazione giustifichi il costo. Un monitor che soddisfa già i requisiti potrebbe necessitare solo di test di installazione, senza bisogno di una riprogettazione.

Quando è necessario personalizzare un display industriale?

Le dimensioni dello schermo raramente rappresentano l'unico vincolo. Un display può avere la diagonale e la risoluzione giuste, ma risultare comunque inadatto al dispositivo finito.

Tra i motivi più comuni per personalizzare vi sono:

• Disallineamento meccanico: l'alloggiamento, i punti di fissaggio o la profondità posteriore non sono compatibili con l'apparecchiatura.
• Problemi di connessione: i connettori incontrano un ostacolo, i cavi non possono piegarsi in modo sicuro oppure il dispositivo ospitante richiede un ingresso diverso.
• Funzionamento inaffidabile: Le prestazioni al tatto variano a seconda del vetro finale, dei guanti, della messa a terra o dell'ambiente elettrico.
• Scarsa visibilità dopo l'installazione: i riflessi o la temperatura dell'involucro impediscono allo schermo di soddisfare i requisiti di visualizzazione.
• Manutenzione complessa: Per sostituire il display è necessario smontare apparecchiature non correlate.

Descrivi il problema prima di indicare la soluzione. “Il cavo HDMI interferisce con l’anta dell’armadio” fornisce al fornitore un utile vincolo progettuale. “Abbiamo bisogno di un monitor completamente personalizzato” non chiarisce cosa debba cambiare.

Confrontare i dati disponibili monitor industriali tenendo conto di questi vincoli prima di procedere con lo sviluppo.

Scegli il giusto livello di personalizzazione

Un monitor personalizzato non richiede necessariamente un pannello LCD di nuova concezione. Molti progetti utilizzano un LCD industriale e un controller già esistenti, apportando modifiche al gruppo touch, alla meccanica o ai collegamenti.

Approccio	Quando calza a pennello	Cosa verificare
Monitor industriale standard	Un modello già esistente soddisfa i requisiti fondamentali.	Installazione, compatibilità con l'host e funzionamento all'interno dell'apparecchiatura.
Monitor standard modificato	Le modifiche si limitano a componenti quali vetri, staffe, cavi o configurazione.	Quali specifiche esistenti rimangono valide e quali devono essere sottoposte a nuove verifiche?.
Assemblaggio personalizzato del display	È necessario risolvere contemporaneamente diversi requisiti di natura meccanica, ottica o elettrica.	Ambito di sviluppo, responsabilità, costi di progettazione e criteri di accettazione.

Ad esempio, un monitor che si adatta a un mobile esistente ma presenta connettori non accessibili potrebbe richiedere solo una modifica della disposizione dei collegamenti. Sostituire contemporaneamente lo schermo LCD, il sensore tattile e l'involucro comporterebbe un aumento del lavoro senza necessariamente migliorare il risultato.

Concordate inoltre sul prodotto da consegnare: un modulo LCD e touch, un monitor completo con ingressi video e di alimentazione, oppure un panel PC con funzionalità di elaborazione incluse. Ciò comporta diverse responsabilità in termini di integrazione.

Definire i requisiti delle attrezzature prima di iniziare la progettazione

Un requisito utile descrive le condizioni in cui il display deve funzionare e le modalità con cui verrà verificata la sua corretta funzionamento. È opportuno distinguere i vincoli fissi dalle preferenze, in modo che il fornitore sappia dove sono possibili delle alternative.

Requisiti	Informazioni da fornire
Installazione	Apertura dell’armadio, profondità disponibile, punti di fissaggio, spazio libero per i connettori e direzione di rimozione.
Visualizzazione e funzionamento	Contenuti visualizzati, distanza di visione, orientamento, guanti e possibile contatto con l’acqua.
Connessione host	Modello host, uscita video, interfaccia touch, tensione di ingresso e disposizione dei cavi.
Condizioni ambientali	Illuminazione, temperatura all’interno dell’apparecchiatura, polvere, umidità, vibrazioni e carichi elettrici nelle vicinanze.
Produzione	Quantità dei prototipi, domanda annuale prevista, calendario delle approvazioni e durata di vita prevista.

Un disegno dell'involucro e una descrizione del problema irrisolto sono spesso sufficienti per una prima discussione. I requisiti mancanti dovrebbero essere concordati come punti da esaminare prima dell'approvazione dei disegni e dei componenti.

Per i progetti di sostituzione, allegare il modello esistente e la relativa documentazione. La corrispondenza della diagonale dello schermo non garantisce la compatibilità meccanica o elettrica.

Risolvere i compromessi progettuali che incidono sull'integrazione

Vetro di protezione, prestazioni touch e protezione frontale

Il vetro di copertura influisce sull'aspetto, sul comportamento in caso di urto e sulla risposta al tocco. Verificarne lo spessore, il bordo stampato, il supporto e la tenuta insieme al sensore e al controller.

Se sono richiesti guanti o un funzionamento in condizioni di umidità, definire le condizioni effettive. Effettuare prove con guanti rappresentativi e in condizioni di esposizione all'acqua, utilizzando il vetro previsto e la configurazione di messa a terra prevista. Una prova con le dita nude su un campione non fissato non è sufficiente.

Qualora sia specificato un grado di protezione IP o di resistenza agli urti, concordare le condizioni di assemblaggio e di montaggio sottoposte a prova. Le specifiche dei singoli componenti non garantiscono di per sé la protezione in corrispondenza del punto di giunzione tra display e involucro.

Leggibilità, luminosità e calore

Impostare i requisiti di visualizzazione prima di selezionare un valore di luminosità. L'angolo di installazione, la luce riflessa, il vetro di protezione e i contenuti visualizzati influiscono sulla leggibilità.

L'aumento della potenza della retroilluminazione può comportare un aumento del carico termico. Verificare che il display proposto sia in grado di mantenere le prestazioni richieste all'interno dell'involucro alla temperatura di esercizio prevista. Il Guida alla scelta dei monitor leggibili alla luce del sole spiega in modo più dettagliato gli aspetti ottici.

La revisione del progetto dovrebbe stabilire chi definisce le condizioni termiche dell'armadio e chi verifica il risultato dell'installazione. Una specifica relativa alla temperatura ambiente per il display non descrive tutte le temperature all'interno di una macchina in funzione.

Interfacce, instradamento dei cavi e spazio di installazione

Verificare separatamente i segnali video, touch e di alimentazione. In un monitor touch standard, il cavo video trasmette l’immagine, mentre un collegamento separato invia i dati touch al host.

Il nome di un'interfaccia rappresenta solo una parte delle specifiche. Verificare i tempi video supportati, i connettori, la lunghezza dei cavi, i requisiti di alimentazione e il comportamento all'avvio. Per i collegamenti diretti agli schermi LCD, verificare l'esatta configurazione dei pin del pannello e i requisiti elettrici.

Lasciare spazio sufficiente per i connettori, le curve dei cavi e gli strumenti di manutenzione. Verificare il collegamento a terra e il percorso dei cavi in base alla disposizione dell'apparecchiatura; in caso contrario, anche un campione meccanicamente corretto potrebbe comunque presentare un funzionamento intermittente dopo l'installazione.

Incollaggio, supporto meccanico e accesso per la manutenzione

L'incollaggio ottico può ridurre i riflessi interni, ma modifica anche le opzioni di assemblaggio e riparazione. È necessario decidere se l'assistenza sul campo sostituirà i singoli componenti o l'intero gruppo incollato.

Il sistema di montaggio deve sostenere il display senza esercitare una pressione non uniforme sullo schermo LCD. Verificare le tolleranze del telaio, il fissaggio e la compressione della guarnizione sulla struttura finale.

Includere la procedura di rimozione nella revisione del progetto. Un’unità che durante il montaggio riesce a passare attraverso l’apertura potrebbe risultare difficile da sostituire una volta installate le apparecchiature circostanti.

Quali sono i fattori che influenzano il costo e i tempi di consegna dei display personalizzati?

I costi dipendono dalla natura delle modifiche e dalle modalità con cui queste vengono verificate. La realizzazione di nuovi stampi, la produzione di vetri su misura, lo sviluppo di circuiti e l’intervento sul firmware possono comportare costi di ingegnerizzazione non ricorrenti a sé stanti. Inoltre, i componenti dedicati potrebbero comportare quantità minime d’ordine.

Richiedi preventivi per distinguere:

• Costi di progettazione o di attrezzaggio e cosa comprendono.
• Prezzo del campione e prezzo di produzione in base alla quantità prevista per l'ordine.
• Responsabilità in materia di collaudo, documentazione e approvazione.
• Tempi di consegna per i campioni e per gli ordini ricorrenti.
• Condizioni relative alle modifiche progettuali successive all'approvazione.

Una modifica progettuale già esistente e un nuovo assemblaggio non dovrebbero essere confrontati solo in base al prezzo unitario. È necessario verificare anche la disponibilità dei componenti e le attività di convalida. Raggiungere un accordo tempestivo in merito all’involucro, alle interfacce e alle condizioni operative aiuta a evitare ripetute revisioni dei campioni.

Convalidare il prototipo e definire la configurazione definitiva di produzione

Installare il prototipo su un'apparecchiatura rappresentativa. Concordare i criteri di accettazione prima di procedere ai test, in modo che entrambi i team sappiano quali sono i requisiti necessari per l'approvazione.

Verificare l'adattamento meccanico, la leggibilità, il funzionamento tramite tocco, il funzionamento continuo, l'interruzione di alimentazione e il riavvio. Eseguire il test con i relativi carichi elettrici in funzione e completare le prove ambientali o di protezione richieste dal progetto. Verificare che il display possa essere rimosso tramite l'accesso di manutenzione previsto.

Una volta ottenuta l'approvazione, registrare la revisione del disegno, le specifiche, la distinta dei materiali, il firmware e i requisiti di ispezione. Definire le modalità di verifica delle sostituzioni di componenti proposte e indicare quali modifiche richiedono un ulteriore collaudo dell'apparecchiatura.

Anche l'approvvigionamento a lungo termine richiede una pianificazione. È opportuno discutere delle comunicazioni di cessazione della produzione, della valutazione dei componenti sostitutivi e delle unità di ricambio, anziché dare per scontato che un modello immutato rimanga disponibile a tempo indeterminato.

Cosa inviare per una prima revisione del progetto

Inviate la richiesta relativa all'apparecchiatura, le specifiche relative alla visualizzazione della corrente e eventuali disegni o fotografie disponibili. Specificate l'interfaccia host, le condizioni operative, i requisiti relativi ai campioni e il volume di produzione previsto.

Eagle Touch può verificare questi dettagli tramite il proprio Servizio di soluzioni touch personalizzate e indicare se sia più opportuno utilizzare un monitor standard, un modello modificato o un assemblaggio personalizzato. Se le specifiche sono incomplete, parti dal disegno dell’involucro e dal problema che devi risolvere.