Touchscreenmonitoren voor maritieme toepassingen voor besturingssystemen van schepen

Een touchscreenmonitor voor maritiem gebruik moet meer kunnen dan alleen navigatie- of apparatuurgegevens weergeven. Hij moet goed leesbaar, responsief en mechanisch stabiel blijven, ook wanneer hij wordt blootgesteld aan schittering, vocht, trillingen, temperatuurschommelingen en continu gebruik.

Deze omstandigheden hebben invloed op vrijwel elk onderdeel van het beeldscherm: de helderheid van het LCD-scherm, het frontglas, de aanraaktechnologie, de optische verlijming, de afdichting, de bevestiging, de aansluitingen en de stroomtoevoer. Een monitor die op kantoor goed presteert, kan op een schip moeilijk leesbaar worden, valse aanraakacties vertonen of voortijdig defect raken.

Voor fabrikanten van apparatuur en systeemintegrators hangt de juiste oplossing dan ook af van waar de monitor wordt geïnstalleerd en hoe deze zal worden gebruikt – en niet louter van de schermgrootte of resolutie.

Waarom maritieme besturingssystemen gebruikmaken van touchscreenmonitoren

Moderne schepen integreren navigatie, motorgegevens, alarmen, communicatie en apparatuurbewaking in digitale besturingssystemen. Via een touchscreen hebben operators direct toegang tot deze functies, zonder dat er op elke werkplek een apart toetsenbord en een aparte muis nodig zijn.

Typische toepassingen zijn onder andere:

• navigatie- en kaartsystemen voor bruggen;
• scheepsmonitoring- en alarmpanelen;
• interfaces voor motoren en aandrijfsystemen;
• bedieningselementen van de dekapparatuur;
• offshore-machines;
• bewakings- en communicatieterminals.

Aanraakbediening kan ruimte op het paneel besparen en informatie toegankelijker maken, maar mag niet automatisch elke fysieke bedieningsknop vervangen. Voor noodstops, veiligheidsrelevante opdrachten en veelgebruikte functies kunnen nog steeds speciale knoppen, schakelaars of een andere back-upinvoermethode nodig zijn.

Het touchscreen heeft als doel een duidelijke en efficiënte bedieningsinterface te bieden en tegelijkertijd veilig in de algehele besturingsarchitectuur te worden geïntegreerd.

Begin bij de installatielocatie

“Het begrip ”gebruik op zee“ verwijst niet naar één specifieke gebruiksomgeving. Aan een scherm in een gesloten stuurhut worden andere eisen gesteld dan aan een scherm dat op een open dek is geïnstalleerd.

Installatielocatie	Belangrijkste punten met betrekking tot het hoofdscherm
Overdekte brug	Zichtbaarheid bij dag en nacht, lage reflectie, dimbereik, systeemcompatibiliteit
Open brug of brugdek	Direct zonlicht, regen, zoute nevel, vochtige aanraking, betere afdichting
Machinekamer	Hitte, trillingen, handschoenen, verontreiniging en continu gebruik
Offshore-apparatuur	Vocht, corrosie, trillingen, leesbaarheid in de buitenlucht en toegankelijkheid voor onderhoud
Geïntegreerde console	Uitsparing, pakkingcompressie, speling aan de achterzijde, connectoren en thermisch ontwerp

Controleer, voordat u het beeldscherm kiest, of de voorkant, de achterkant van de behuizing of de volledige monitor aan de buitenlucht wordt blootgesteld. Dit bepaalt of afdichting aan de voorkant alleen voldoende is of dat een volledig afgedichte behuizing nodig is.

Voor een uitgebreider overzicht van geschikte weergaveplatforms, zie onze industriële beeldschermen voor maritieme systemen.

De leesbaarheid bij zonlicht is meer dan alleen een helderheidswaarde

Sterk zonlicht en reflecties op het water kunnen een standaardscherm onleesbaar maken. Een hoge helderheid helpt wel, maar helderheid alleen is geen garantie voor leesbaarheid.

Er moet rekening worden gehouden met de volledige optische stack:

• LCD-helderheid;
• doorlaatbaarheid van aanraaksensoren;
• reflectie op het afdekglas;
• AG- of AR-oppervlaktebehandeling;
• luchtverbinding of optische verbinding;
• kijkhoek;
• de kleur en het contrast van de gebruikersinterface.

Een LCD-scherm met een opgegeven helderheid van 1.000 nits levert niet noodzakelijkerwijs 1.000 nits via de voltooide touchscreen-assemblage. De aanraaksensor, het glas en de coatings hebben allemaal invloed op de hoeveelheid licht die de gebruiker bereikt. Waar mogelijk moet de helderheid worden gecontroleerd aan de voorkant van het voltooide scherm.

Door optische verlijming wordt de luchtspleet tussen de aanraakmodule en het LCD-scherm verwijderd. Dit kan interne reflectie verminderen, het waargenomen contrast verbeteren en het risico op condensvorming op het verlijmde raakvlak verkleinen. Het verhoogt de oorspronkelijke helderheid van het LCD-scherm niet en maakt de monitor als geheel niet waterdicht.

Onze Gids: luchtbinding versus optische binding legt deze verschillen nader uit.

Ook het gebruik ’s nachts is van belang. Een display dat overdag goed functioneert, kan op een brug toch ongeschikt zijn als het niet voldoende kan worden gedimd voor gebruik ’s nachts. Wanneer gebruik overdag, in de schemering en ’s nachts vereist is, moet het bruikbare dimbereik samen met de maximale helderheid worden beoordeeld.

PCAP of resistief aanraakscherm voor gebruik op zee?

Projectieve capacitieve aanraaktechnologie wordt op grote schaal toegepast in moderne maritieme HMI’s, omdat deze technologie een helder glasoppervlak, een nauwkeurige respons en multi-touch-mogelijkheden biedt. Standaard PCAP-instellingen zijn echter niet automatisch geschikt voor regen, zout water of dikke handschoenen.

Water op het oppervlak kan de elektrische omstandigheden beïnvloeden die door de aanraakcontroller worden gedetecteerd. Afhankelijk van de controller, de afstelling en de aarding kan dit leiden tot valse aanraakreacties, geblokkeerde aanraakinvoer of verminderde nauwkeurigheid.

Een PCAP-ontwerp voor maritieme toepassingen moet daarom worden getest met:

• de uiteindelijke dikte van het afdekglas;
• de feitelijke verbindingsstructuur;
• natte vingers en waterdruppels;
• de handschoenen die door de operators worden gebruikt;
• de voltooide metalen behuizing;
• de beoogde stroomvoorziening en de hostcomputer.

Het verhogen van de gevoeligheid voor bediening met handschoenen aan kan ook de gevoeligheid voor water of elektrische ruis vergroten. De juiste firmware-instelling is een evenwicht, niet simpelweg de hoogst mogelijke gevoeligheid.

Resistief aanraakscherm blijft praktisch wanneer gebruikers dikke handschoenen of een stylus gebruiken. Het reageert op druk in plaats van op de capaciteit van de vinger, maar biedt doorgaans een lagere optische helderheid en beperktere multi-touch-mogelijkheden dan PCAP.

Vereiste	PCAP-touch	Weerstand biedende aanraking
Bediening met blote vingers	Uitstekend	Goed
Multi-touchgebaren	Ondersteund	Wordt normaal gesproken niet vereist of ondersteund
Werkwijze met dikke handschoenen	Moet worden gevalideerd en afgestemd	Over het algemeen makkelijker
Nat wegdek	Hiervoor is het afstellen en testen van de regelaar nodig	Minder gevoelig voor capacitieve waterinterferentie
Optische helderheid	Hoger	Onder
Voorkant van hardglas	Zeer geschikt	Afhankelijk van de constructie

Geen van beide technologieën is altijd beter. De keuze moet worden gebaseerd op de gebruiker, de handschoenen, de blootstelling aan water en de software-interface.

Controleer wat de IP-classificatie precies omvat

Een IP-classificatie geldt alleen voor de constructie die is getest. “IP65-voorkant” betekent doorgaans dat de geïnstalleerde voorkant bestand is tegen stof en waterstralen wanneer de pakking correct tegen de behuizing van de klant is aangedrukt. Dit betekent niet dat de achterkant van de behuizing, de aansluitingen of de complete monitor IP65 zijn.

Bij een in een paneel ingebouwde monitor hangt de afdichting niet alleen af van het glas:

• voorpaneel of randloos glasontwerp;
• materiaal en plaats van de pakking;
• inbouwopening;
• toenemende druk;
• vlakheid van de behuizing;
• kabel- en connectorinvoerpunten.

Een monitor op een open dek vereist mogelijk een volledig afgedichte behuizing en waterdichte aansluitingen. Een monitor die in een beschermde schakelkast is geïnstalleerd, heeft mogelijk alleen een afgedicht voorpaneel nodig.

In de specificatie en de tekening moet duidelijk worden vermeld of het vermogen betrekking heeft op de voorzijde, de achterzijde of de gehele behuizing.

Zout, condensatie en corrosie vragen om een systeemaanpak

Zoutwater tast niet alleen het schermoppervlak aan. Met zout verrijkt vocht kan ook blootliggende aansluitingen, schroeven, randen van de behuizing en besturingskaarten binnendringen. Op den duur kan dit leiden tot corrosie, onstabiele signalen of storingen in de aanraakbesturing.

Afhankelijk van het blootstellingsniveau kan het ontwerp het volgende vereisen:

• corrosiebestendig materiaal voor de behuizing of een corrosiebestendige oppervlaktebehandeling;
• roestvrijstalen bevestigingsmiddelen;
• beschermde of afgedichte aansluitingen;
• geschikte pakkingsmaterialen;
• conforme coating op bepaalde printplaten;
• overwegingen met betrekking tot afwatering of drukbeheer;
• optisch verlijmen wanneer interne beslagvorming een probleem vormt.

Door middel van optische verlijming kan het risico op condensvorming bij het verlijmde LCD-raakvlak worden weggenomen, maar dit voorkomt niet dat vocht binnendringt in een onvoldoende afgedichte behuizing.

Trillingen hebben niet alleen invloed op het LCD-scherm

Motoren, scheepsbewegingen en golfslag veroorzaken voortdurende mechanische belasting. Een display kan tijdens de eerste tests correct werken, maar kan later af en toe storingen vertonen als de bevestiging of de kabelverbindingen niet stabiel zijn.

De technische beoordeling moet het volgende omvatten:

• montage op paneel of VESA-bevestigingssysteem;
• stijfheid van de behuizing;
• ondersteuning rond grote of zware afdekplaten;
• schroefvergrendelingsmethode;
• kabelontlastingsvoorziening;
• vergrendelbare video- en voedingsaansluitingen;
• ondersteuning voor interne printplaten en LCD-schermen;
• trillingsvereisten voor de uiteindelijke toepassing.

Het testen van een losse monitor op een werkbank geeft niet de mechanische omstandigheden van de voltooide console weer. Waar mogelijk moet het testexemplaar worden beoordeeld met behulp van de beoogde bevestigingsconstructie en kabels.

Controleer de stroomvoorziening, de aansluitingen en elektrische ruis

Elektrische systemen aan boord bieden mogelijk niet dezelfde stabiele stroomvoorziening als een laboratoriumstroomadapter. Spanningsschommelingen, schakelende belastingen en elektrische ruis kunnen het scherm, de aanraakbediening en de signaalverbinding beïnvloeden.

De systeemintegrator dient het volgende te bevestigen:

• nominaal en toegestaan DC-ingangsbereik;
• of isolatie nodig is;
• eisen inzake omgekeerde polariteit en piekstroom;
• aardverbinding tussen de monitor en de behuizing;
• HDMI-, DisplayPort-, DVI- of VGA-aansluiting;
• USB, RS232 of een andere aanraakinterface;
• kabellengte en bevestiging van de connector;
• compatibiliteit met het besturingssysteem en de touch-driver.

Een PCAP-touchscreen dat met een korte USB-kabel correct werkt, kan zich anders gaan gedragen wanneer het in de buurt van motoren, omvormers, radio’s of andere storingsbronnen wordt geïnstalleerd. De aarding en de aanraakafstemming moeten in het productiesysteem worden gecontroleerd.

Maritieme normen moeten in een vroeg stadium worden vastgesteld

Niet elk display dat op een boot wordt geïnstalleerd, vereist dezelfde certificering. Commerciële scheepvaart, navigatieapparatuur, offshore-systemen, pleziervaartuigen en bedieningspanelen die niet voor navigatiedoeleinden worden gebruikt, kunnen verschillende goedkeuringsprocedures volgen.

Tot de vereisten kunnen onder meer behoren: IEC 60945, IACS E10, goedkeuring door een classificatiebureau of specifieke ECDIS-prestatienormen. Deze vereisten zijn van invloed op de keuze van componenten, het EMC-ontwerp, milieutests, documentatie, ontwikkelingskosten en doorlooptijd.

Een monitor die wordt omschreven als geschikt voor een maritieme omgeving is niet automatisch een gecertificeerd maritiem beeldscherm. Indien certificering of typegoedkeuring verplicht is, moet dit vóór het opstellen van de offerte en de ontwikkeling van prototypes worden vastgesteld – en niet pas nadat het ontwerp van de hardware is voltooid.

Wat moet er vóór de productie worden getest?

Een proefstuk voor productiegebruik moet worden beoordeeld onder omstandigheden die overeenkomen met de uiteindelijke installatie van het vat.

De evaluatie moet het volgende omvatten:

• leesbaarheid bij gebruik van de daadwerkelijke interface bij daglicht;
• minimale helderheid tijdens gebruik ’s nachts;
• aanraakgevoeligheid met bepaalde handschoenen;
• het gedrag van een nat gevoel en waterdruppels;
• weerstand tegen valse aanraking;
• weergave- en aanraakprestaties bij de vereiste temperaturen;
• werking onder verwachte spanningsomstandigheden;
• stabiliteit van connectoren en kabels;
• trillingsgedrag;
• afdichting na de installatie;
• continu gebruik en thermisch gedrag.

Elke bewering met betrekking tot helderheid, IP-beschermingsgraad, bediening met handschoenen aan, temperatuur- of schokbestendigheid moet worden gekoppeld aan een welbepaalde testmethode en de exacte productconfiguratie.

Informatie die moet worden verstrekt voor een project met touchscreens op zee

Om een op maat gemaakte maritieme monitor te beoordelen, dient de leverancier het volgende te ontvangen:

• schermgrootte, resolutie en oriëntatie;
• installatielocatie;
• gebruik binnenshuis, in een beschutte buitenruimte of in de open lucht;
• montage- en uitsnijdtekeningen;
• vereiste helderheid en dimbereik;
• Voorkeur voor PCAP- of resistieve aanraakschermen;
• eisen inzake handschoenen en contact met natte oppervlakken;
• dikte en oppervlaktebehandeling van het dekglas;
• IP-vereiste voor alleen de voorkant of volledige behuizing;
• bedrijfstemperatuur;
• video-, aanraak- en stroomvoorzieningsinterfaces;
• vereiste normen of certificeringen;
• verwachte jaarlijkse hoeveelheid en levensduur van het product.

Eagle Touch ontwikkelt op maat gemaakte industriële touchscreenmonitoren met instelbare helderheid, afdekglas, aanraaktechnologie, optische verlijming, interfaces en bevestigingsconstructies. Onze oplossingen voor in zonlicht afleesbare touchscreen-monitoren zijn geschikt voor projecten waarbij zichtbaarheid in de buitenlucht een essentiële vereiste is.

Pas de monitor aan de werkelijke omgeving van het schip aan

Een betrouwbare touchscreenmonitor voor maritieme toepassingen ontstaat niet door simpelweg een ‘waterdicht’-label op een standaard LCD-scherm te plakken. Het is het resultaat van het afstemmen van de optische opbouw, de aanraakfunctionaliteit, de afdichting, de mechanische constructie, het elektrische ontwerp en het testplan op de daadwerkelijke omstandigheden aan boord van een schip.

Het meest nuttige uitgangspunt is niet een lange lijst met gewenste specificaties, maar een duidelijke beschrijving van waar het beeldscherm zal worden geïnstalleerd, wat de gebruiker ermee moet doen en aan welke omgevings- of certificeringseisen het voltooide systeem moet voldoen.

Als u bezig bent met de ontwikkeling van een besturingssysteem voor schepen, een navigatieterminal of een interface voor offshore-apparatuur, stuur ons dan uw installatievoorwaarden, tekening en belangrijkste specificaties. Het engineeringteam van Eagle Touch kan beoordelen of een bestaand platform, een aangepaste monitor of een volledig touch-oplossing op maat is de meest praktische aanpak.