Introdução

As interfaces homem-máquina (HMI) são atualmente componentes padrão do equipamento industrial moderno. Os ecrãs permitem aos operadores visualizar o estado da máquina, configurar parâmetros de funcionamento e aceder a informações de diagnóstico durante a manutenção ou a resolução de problemas.

Como os sistemas industriais dependem cada vez mais de interfaces digitais, o subsistema de visualização torna-se uma parte importante da usabilidade e fiabilidade globais do equipamento. As falhas nos ecrãs ou a fraca visibilidade podem afetar diretamente a eficiência e a facilidade de manutenção do operador.

A maioria dos fabricantes OEM não desenvolve internamente o hardware de ecrã. Em vez disso, colaboram com uma empresa especializada fornecedor de ecrãs industriais que fornece módulos de visualização, apoio de engenharia e gestão do ciclo de vida.

Ao contrário da eletrónica de consumo, o equipamento industrial pode permanecer em serviço durante muitos anos, funcionando em ambientes exigentes que incluem variações de temperatura, vibração, humidade e funcionamento diário contínuo.

Por este motivo, a seleção de um fornecedor de ecrãs industriais não é apenas uma decisão de aquisição. É também uma decisão de engenharia que influencia a fiabilidade do produto, a complexidade da integração do sistema e a disponibilidade dos componentes a longo prazo.

Este guia explica como os engenheiros e as equipas de aquisição avaliam normalmente um fornecedor de ecrãs industriais ao conceberem plataformas de equipamento OEM.

O que fornece um fornecedor de expositores industriais

Um fornecedor de ecrãs industriais fornece normalmente subsistemas de ecrãs integrados concebidos para equipamentos incorporados e não para eletrónica de consumo.

Em vez de fornecer apenas um painel LCD, a maioria dos fornecedores fornece conjuntos completos de ecrãs que combinam vários componentes necessários para a integração do sistema.

Os elementos típicos incluem:

• Painel de ecrã LCD ou TFT
• Sistema de retroiluminação LED
• Camada de interface tátil
• Eletrónica do controlador do ecrã
• Vidro de proteção
• Estruturas mecânicas de fixação
• Cabos e conectores de interface

Muitos fornecedores também fornecem serviços de personalização que permitem que o subsistema de ecrã corresponda à geometria do invólucro e à arquitetura eléctrica do equipamento OEM.

Os fornecedores de ecrãs industriais apoiam frequentemente várias categorias de produtos relacionados, incluindo:

• ecrãs tácteis industriais utilizados em interfaces de operador
• monitores industriais implantado em ambientes fabris
• sistemas integrados de visualização utilizados em PCs de painel
• módulos para aplicações específicas desenvolvidos como soluções de ecrã OEM personalizadas

Devido a este papel de integração, os fornecedores de ecrãs industriais funcionam frequentemente como parceiros de engenharia em vez de simples fornecedores de componentes.

Porque é que os fabricantes OEM trabalham com um fornecedor de ecrãs industriais

Os fabricantes de equipamento OEM trabalham frequentemente com uma empresa especializada fornecedor de ecrãs industriais para enfrentar os desafios de integração que surgem durante o desenvolvimento do produto.

Em comparação com a aquisição de componentes individuais de forma independente, trabalhar com um fornecedor experiente pode simplificar vários aspectos da conceção do sistema.

As vantagens típicas incluem:

• acesso à experiência de integração de ecrãs
• integração simplificada da interface eléctrica
• adaptação mecânica para caixas de equipamento
• gestão do ciclo de vida para ciclos de produção longos
• disponibilidade de conjuntos de ecrãs personalizados

Para as plataformas de equipamento destinadas a permanecer em produção durante muitos anos, o apoio ao ciclo de vida do fornecedor torna-se particularmente importante.

Principais tecnologias utilizadas nos ecrãs industriais

Os ecrãs industriais combinam várias tecnologias que afectam a visibilidade, a durabilidade e a compatibilidade do sistema.

A compreensão destas tecnologias ajuda os engenheiros a avaliar se as soluções de um fornecedor correspondem aos requisitos da plataforma do equipamento.

Tecnologia de painel LCD TFT

A maioria dos módulos de visualização industrial utiliza Painéis LCD TFT, que oferecem um desempenho estável numa vasta gama de tamanhos e níveis de luminosidade.

Os parâmetros de avaliação comuns incluem:

• nível de luminosidade
• rácio de contraste
• caraterísticas do ângulo de visão
• gama de temperaturas de funcionamento
• compatibilidade da interface com processadores incorporados

Para infra-estruturas exteriores, como estações de carregamento de veículos eléctricos ou terminais de transporte, os níveis de luminosidade acima de 1000 cd/m² são frequentemente necessárias para manter a legibilidade sob luz solar direta.

Tecnologias de interface tátil

Muitas IHM industriais dependem da entrada tátil para a interação com o operador.

São normalmente utilizadas duas tecnologias.

Toque capacitivo projetado (PCAP)

O toque capacitivo projetado suporta a interação multi-toque e é normalmente combinado com superfícies de vidro. É amplamente utilizado em interfaces de operador industriais modernas.

Toque resistivo

Os sistemas tácteis resistivos podem ser utilizados com luvas ou com uma caneta stylus e são menos sensíveis à água ou a contaminantes. Algumas plataformas de equipamentos antigos ainda utilizam esta tecnologia.

A experiência do fornecedor com afinação do controlador tátil e calibração ambiental pode influenciar a fiabilidade a longo prazo.

Colagem ótica

A colagem ótica melhora a legibilidade do ecrã e a durabilidade estrutural.

Durante este processo, o espaço de ar entre o painel LCD e o vidro de proteção é preenchido com um adesivo transparente.

As vantagens incluem:

• reflexão interna reduzida
• melhor visibilidade à luz do sol
• maior rigidez estrutural
• redução do risco de condensação interna

A ligação ótica é amplamente utilizada em equipamento de exterior e sistemas de transporte.

Eletrónica do controlador de ecrã

Os ecrãs industriais incluem normalmente placas de controlo que convertem os sinais do sistema para o formato exigido pelo painel LCD.

O sistema eletrónico do controlador pode gerir:

• conversão de interface de vídeo
• controlo de luminosidade
• processamento da interface tátil
• gestão de energia

Fornecedores que fornecem placas controladoras validadas e suporte de firmware pode simplificar a integração com plataformas de computação incorporadas.

Como escolher o fornecedor certo de expositores industriais

Ao avaliar um potencial fornecedor de ecrãs industriais, Os engenheiros examinam normalmente vários factores técnicos e operacionais.

O quadro seguinte resume os critérios de avaliação comuns.

A avaliação destes factores numa fase inicial do desenvolvimento do produto ajuda a evitar novas concepções mais tarde no ciclo de vida do equipamento.

Considerações de engenharia para a integração de ecrãs industriais

A seleção de um fornecedor também requer a avaliação de restrições ambientais, mecânicas e eléctricas.

Condições ambientais de funcionamento

O equipamento industrial pode funcionar em ambientes que incluem:

• temperaturas elevadas
• baixas temperaturas
• humidade
• exposição a poeiras
• vibração

Os ecrãs concebidos para a eletrónica de consumo não toleram frequentemente estas condições.

Os módulos de ecrã industriais suportam normalmente gamas de temperatura mais amplas e estruturas mecânicas mais robustas.

O equipamento de exterior pode exigir especificações como Gama de funcionamento de -20°C a +70°C, combinados com materiais resistentes aos raios UV e caixas seladas.

Ciclos de vida longos dos produtos

As plataformas de equipamento industrial permanecem frequentemente em produção durante 5-10 anos ou mais.

No entanto, os painéis LCD de consumo podem ser descontinuados dentro de alguns anos. Este desfasamento pode introduzir riscos na cadeia de abastecimento.

Os engenheiros que estão a avaliar um fornecedor de ecrãs industriais devem, por conseguinte, analisar:

• compromissos relativos ao ciclo de vida dos painéis
• estratégias de substituição forma-função
• apoio à reconcepção de componentes em fim de vida
• estabilidade da cadeia de abastecimento

Os fornecedores que gerem ativamente as transições do ciclo de vida dos painéis ajudam a reduzir o trabalho de reconcepção inesperado.

Integração mecânica

Os módulos de visualização devem integrar-se mecanicamente na caixa do equipamento.

Os factores importantes incluem:

• métodos de montagem
• dimensões do bisel
• vedação ambiental
• passagem de cabos
• acessibilidade dos conectores

Os fornecedores de ecrãs industriais fornecem normalmente Modelos CAD e desenhos mecânicos para apoiar a conceção do armário.

Integração eléctrica

Os ecrãs devem funcionar de forma fiável com sistemas informáticos incorporados.

As considerações de integração podem incluir:

• interfaces de vídeo suportadas, tais como LVDS, HDMI ou eDP
• compatibilidade com processadores incorporados
• controladores tácteis
• compatibilidade electromagnética com a eletrónica circundante

Fornecedores que fornecem concepções de referência e validação do controlador pode reduzir significativamente o tempo de desenvolvimento.

Aplicações típicas para ecrãs industriais

Os módulos de ecrã industrial são utilizados em muitas categorias de equipamento.

Infraestrutura de carregamento de veículos eléctricos

As estações de carregamento de veículos eléctricos integram frequentemente ecrãs exteriores utilizados para a interação com o utilizador e interfaces de pagamento.

Estes sistemas requerem ecrãs que tolerem:

• exposição direta à luz solar
• variação de temperatura
• funcionamento contínuo

São normalmente utilizados ecrãs de elevado brilho combinados com ligação ótica.

Equipamento de automação industrial

Os equipamentos de automação industrial integram frequentemente ecrãs para:

• configuração da máquina
• monitorização do processo
• diagnóstico e manutenção

A fiabilidade durante o funcionamento industrial contínuo é um requisito importante.

Quiosques públicos e terminais de auto-atendimento

Os quiosques de transportes e as máquinas de venda de bilhetes utilizam frequentemente ecrãs tácteis industriais concebidos para uma interação frequente com o público.

Estes sistemas requerem normalmente:

• vidro de cobertura duradouro
• desempenho tátil estável
• montagem mecânica reforçada

Sistemas de infra-estruturas inteligentes

Os equipamentos de infraestrutura, como os sistemas de estacionamento, os terminais de emissão de bilhetes e os dispositivos de controlo de acesso, podem permanecer instalados durante muitos anos.

Suporte de longo ciclo de vida do fornecedor de ecrãs industriais é, por conseguinte, especialmente importante.

Quando um fornecedor de expositores industriais é a escolha certa

Trabalhar com um fornecedor especializado em ecrãs industriais é geralmente benéfico quando o equipamento requer:

• integração mecânica personalizada
• longos ciclos de vida dos produtos
• funcionamento no exterior
• interfaces tácteis integradas
• apoio técnico durante o desenvolvimento

Os fabricantes OEM que produzem plataformas de equipamento em volume moderado ou elevado beneficiam frequentemente da colaboração a longo prazo com os fornecedores.

Conclusão

Os ecrãs são uma parte essencial das interfaces dos equipamentos industriais modernos. Selecionar o fornecedor de ecrãs industriais requer a avaliação da tecnologia dos ecrãs, dos requisitos de integração do sistema e da disponibilidade dos componentes a longo prazo.

A colaboração precoce com um fornecedor experiente pode simplificar a integração, reduzir o risco de desenvolvimento e apoiar o funcionamento fiável do equipamento ao longo do ciclo de vida do produto.

Ao considerar factores técnicos e de ciclo de vida, os fabricantes OEM podem conceber plataformas de equipamento destinadas a uma utilização industrial a longo prazo.

FAQ

O que distingue um fornecedor de ecrãs industriais de um fornecedor de ecrãs de consumo?
Os fornecedores de ecrãs industriais suportam normalmente ciclos de vida mais longos dos produtos, gamas de temperatura de funcionamento mais amplas e personalização para equipamento incorporado.

Que nível de brilho é necessário para ecrãs industriais de exterior?
Os ecrãs industriais para exterior requerem normalmente níveis de luminosidade superiores a 1000 cd/m² para manter a legibilidade sob luz solar direta.

Durante quanto tempo é que os módulos de visualização industrial estão normalmente disponíveis?
Os módulos de ecrã industriais são frequentemente suportados para 5-10 anos, dependendo da estratégia do fabricante do painel LCD e do ciclo de vida do fornecedor.

Os ecrãs industriais podem ser personalizados para equipamento OEM?
Sim. Os fornecedores oferecem frequentemente opções de personalização, incluindo a espessura do vidro da cobertura, ajustes de brilho e modificações de montagem mecânica.

Quando é que um fornecedor de ecrãs deve participar no desenvolvimento do equipamento?
Idealmente, durante a fase inicial de conceção do sistema, quando as dimensões do armário, as interfaces do controlador e os requisitos ambientais estão a ser definidos.

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