TDR-basierte berührungsempfindliche Oberflächen aus Papier

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1 LFE Medieninformatik Oberseminar TDR-basierte berührungsempfindliche Antrittsvortrag Betreuer: Dipl.-Medieninf. Raphael Wimmer Verantw. Hochschullehrer: Prof. Dr. Heinrich Hußmann

2 TDR-basierte berührungsempfindliche Anwendungsgebiete von TDR Längenmessung von Kabeln Bestimmung und Ortung von Kabelfehlern Feuchtigkeitsmessung (Geologie, Landwirtschaft) Erkennung von Rissen in Stahlbetonkonstruktionen Hier: Berührungserkennung entlang von Kabeln / elektrischen Leitern Time Domain Reflectometry (Zeitbereichsreflektometrie) berührungsempfindliche 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 2

3 Quelle: Tektronix 2008 Quelle: Headquarters Department of the Army 1986 TDR-basierte berührungsempfindliche Funktionsweise von TDR CRT-Anzeige des Impulses Blockdiagramm des TDR-Schaltkreises Beispiel: Kapazitive Diskontinuität (z.b. bei Berührung mit Finger) Diskontinuitäten resistiv induktiv kapazitiv Änderung des Leitungswellenwiderstandes Teil des Impulses wird reflektiert 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 3

4 Quelle: Wimmer 2011 TDR-basierte berührungsempfindliche Verwendete Hard- und Software Hardware: Tektronix 1502 Reflectometer Digitalisierung mittels Point Grey FireFly Camera TDR-Framework (Wimmer et al.) Python, OpenCV Auswertung des Kamerabildes Toucherkennung 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 4

5 TDR-basierte berührungsempfindliche Related Work Pulp-based Computing (Coelho et al. 2007) TDR Touch Panel (Huang et al. 2009) Paper Computing (Buechley et al. 2009) 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 5

6 Bildnachweis: oben: Snyder 2001; Mitte: unten: TDR-basierte berührungsempfindliche In dieser Untersuchung von TDR für: planare Oberflächen Sketchable UIs Paper Prototyping einfache 3D-Objekte Hardware Prototyping Papercraft aus Papier, Pappe, etc. 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 6

7 Bildnachweis der 4 oberen Bilder: TDR-basierte berührungsempfindliche Grundlegende Fragestellungen (1) Auf welche Arten können leitende Bahnen auf das Papier aufgebracht werden? (selbstklebende) Kupferfolie Conductive Ink Pen leitende Farbe (z.b. CuPro-Cote), Leitsilber Graphitspray, Kupferspray Drucken von Leiterbahnen Papier selber schöpfen und Leiter in Pulpe einlassen physikalische Grenzen der Materialien? begrenzende Faktoren der Technologie? Quelle: Coelho et al Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 7

8 Bildnachweis: Christopher Beaumont, TDR-basierte berührungsempfindliche Grundlegende Fragestellungen (2) Anordnung der elektrischen Leiter auf dem Papier z.b. raumfüllende Kurve, Serpentinen,? geeignete Auffaltung des Polyeders bei 3D-Objekten Leiterbahnen möglichst unterbrechungsfrei aufbringen Herstellung von Kontakten an den Verbindungsstellen Mapping der erkannten Berührung auf das Objekt 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 8

9 TDR-basierte berührungsempfindliche Herangehensweise erste Schritte 1. Leiterbahnen auf verschiedene Arten erstellen (s.o.) auf verschiedenen Untergründen gerade Bahnen, Kurven, breite / schmale Bahnen 2. Messungen und Versuche durchführen inwieweit jeweils Toucherkennung möglich? Reflexionen? Rauschen? Sensorauflösung (Parameter: Entfernung und Größe der Leiterbahnen, Kurvenverlauf etc.) Zuletzt: Demoanwendung als Proof of Concept 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 9

10 TDR-basierte berührungsempfindliche Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Anregungen? 28. Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 10

11 TDR-basierte berührungsempfindliche Literatur Leah Buechley, Sue Hendrix und Mike Eisenberg. Paints, Paper, and Programs: First Steps Toward the Computational Sketchbook. In: Proceedings of the 3rd International Conference on Tangible and Embedded Interaction (TEI '09), ACM, New York, Marcelo Coelho, Lyndi Hall, Joanna Berzowska und Pattie Maes. Pulp-Based Computing: A Framework for Building Computers Out of Paper. In: The 9th International Conference on Ubiquitous Computing (Ubicomp '07), Innsbruck, Headquarters Department of the Army. Technical Manual Operator, organizatonal, and DS/GS Maintenance Manual (including repair parts) for Tektronix 1502 Time Domain Reflectometer. Technical Manual TM &P, Chi-Fang Huang, Yu-Ching Hung und Chia-Lin Liu. P-53: Precise Location of Touch Panel by Employing the Time-Domain Reflectometry. In: SID Symposium Digest 40, S , Carolyn Snyder. Paper prototyping Aufgerufen Tektronix. TDR Impedance Measurements: A Foundation for Signal Integrity. Application Note, Raphael Wimmer. Modular and Deformable Touch-Sensitive Surfaces Based on Time Domain Reflectometry. To appear at UIST Juni 2011 LFE Medieninformatik Folie 11