技術文章

2023-03-28

選擇工業平板電腦的實用指南

工業平板電腦是專為嚴苛的環境所設計，集合高解析度觸控顯示和運算能力於一體的工業電腦。在工業現場端最常見的應用是人機介面 (HMI)，透過工業平板電腦擔任操作者與自動化機台的溝通橋樑。近年來也因為工業平板電腦的效能及技術提升，衍生了更多的新型應用如數據蒐集分析、生產流程圖像化、預防性監測維護等。這些新衍生的功能刺激了 HMI 的市場規模，根據 Allied Market Research 一份全球性的市場調查顯示，全球人機介面 (HMI) 市場到 2031 年預估市場規模將高達 108 億美元，而 2022 至 2031 年的年複合成長率 (CAGR) 為 10.8%。

除了工業 HMI 應用外，工業平板電腦也被使用在生活常見的互動式資訊服務亭 (KIOSK)，主要做為無人商店或自助服務的自動化多媒體服務平台。透過工業平板電腦提供運算效能，串接周邊設備以提供票務、金流、簽到、自助訂購等服務。而依據另一市調機構 Grand View Research 的報告指出 KIOSK 的全球市場規模在 2021 年來到 284.5 億美元，其中超過 45% 是由硬體部分 (掃描儀、讀卡器、打印機、鏡頭或平板電腦) 所貢獻。由此可知工業平板電腦無論在工業環境或是日常生活中的應用都佔有一席之地。

挑選工業平板電腦的九大關鍵

面對越來越多的工業平板需求，在挑選合適的工業平板電腦有九大關鍵因素需要考慮：

尺寸：選擇的第一步是決定面板尺寸，必須先了解想要呈現的內容與複雜度，如是否為基礎信息、系統訊息、圖像化資訊還是多媒體影音呈現等，或是使用的應用軟體來決定螢幕的大小、解析度與顯示比例。

觸控選項：工業平板電腦具有兩種觸控選項：電阻式觸控和電容式觸控兩種，可依據應用與場合來挑選觸控方式。電阻式面板通常作單點觸控使用，它利用指尖的壓力來控制輸入，由於可以戴著手套使用，是許多自動化設備人機介面 (HMI) 的絕佳選擇。電容式面板利用人手指電流感應來進行輸入，並可多點觸控進行縮放、拖拉等動作，適合信息亭 (KIOSK) 和娛樂系統 (infotainment system)。

亮度：工業平板電腦安裝在室內還是室外決定了亮度的選擇。一般來說，室內所需 LCD 背光亮度約在 200 – 300 nits，而安裝在戶外的背光亮度要求非常高，約在 500 - 1500 nits。如果安裝在陽光直射下使用，就必須選擇高亮度陽光下可讀螢幕，以確保操作員或受眾能接收到螢幕上清晰的信息。

效能：因應智慧工廠興起，未來的 HMI 有更多重功能和智能化新穎應用，需搭載高效能處理器，如機器視覺、數據採集、語音識別、瀏覽 CAD 圖檔、感測，甚至營造視覺臨場感的 AR、VR 應用。有些僅需做為簡單信息顯示終端，如呈現生產資訊、倉庫管理，只需要一般效能、低功耗、高性價比的處理器。

有無風扇：在工廠應用中，是否需要安裝風扇需要考慮多種因素。如果環境中存在大量粉塵，粉塵容易影響風扇的運作，進而影響系統的穩定性，可選用密封型無風扇平板電腦來避免這些問題。如果是高運算需求的應用，則具備特殊散熱結構設計的寬溫、無風扇工業平板電腦是更好的解決方案，不需要在系統上開洞或安裝風扇，避免了粉塵進入系統的風險。總之，安裝風扇與否，必須綜合考量應用環境、運算需求和散熱效果等多重因素。

IP 等級：在工業環境中，許多機器和設備會面臨不同的威脅，例如灰塵、振動、高低溫、濕氣、化學品、水等，這些因素都可能影響機器設備的運作和安全性。為了確保能夠在惡劣環境下正常運作，需要使用符合不同防護等級的產品。IP (防護等級, Ingress Protection)，是一種通用的國際標準，用於測試和評估產品的防塵和防水能力，並確定其防護等級。IP 等級通常由 IP 編碼表示，由兩個數字組成，分別表示產品的防塵等級和防水等級。IP 第 1 個數字表示防塵、防固體異物侵入的等級，最高等級為 6，第二個數字指的是對水或液體的防護係數，最高等級為 8，可以在指定條件下承受近距離的高溫高壓水柱沖擊。可依據應用環境的需求挑選不同防護等級的工業平板電腦。

強固設計：在嚴苛的工業環境中使用工業平板電腦需要堅固的設計，包括具有高硬度、防刮擦的玻璃螢幕(表面硬度 > 7H)、廣泛的工作溫度範圍和能夠承受高度震動和衝擊。此外，還需要考慮到安裝在控制機箱內與其他設備的電磁相容性，需要在硬件設計上做出優異的保護。

擴充性：面對不同應用或未來新穎的智能化應用，彈性的擴充性可使工業平板電腦發揮更多的作用。一般的工業平板電腦具備 Mini PCIe、PCI/PCIe 等多種擴充選項，可以面對各種不同應用需求。透過這種靈活的設計，使用者可以擴充無線傳輸、I/O 及功能，以實現傳輸數據和控制各種周邊設備。

安裝方式：最後則是依據安裝的設備或環境來決定安裝方式。常見的安裝方式包括面板安裝 (Panel Mount)、開放式架構 (Open Frame)、VESA 安裝和機架式安裝 (Rack Mount)。將工業平板電腦安裝在控制機箱的門上或在機台出廠前需要安裝平板電腦，面板安裝或開放式架構是較佳的選擇。若要將平板電腦安裝在懸臂架或牆壁上則可使用標準的 75/100mm VESA 支架進行安裝。如果要將平板電腦安裝在伺服器機架中，機架式安裝方式是合適的，可以使用附有機架安裝擋板或金屬框架的配件進行安裝。

德承工業平板電腦

德承 Display Computing – CRYSTAL 產品線旗下擁有三款工業平板電腦系列，除了以 CDS 專利模組化設計著稱外，其豐富的規格選擇、工業強固性與國際認證成為眾多客戶指名選擇的優勢。

尺寸規格齊全：德承工業平板電腦擁有三大系列，包含一般工業環境所需要的工業平板電腦 (CV-100/P 系列)、戶外高亮度應用的陽光下可視平板電腦 (CS-100/P 系列) 以及能與設備機台完美整合的開放式架構平板電腦 (CO-100/P 系列)。工業平板電腦系列尺寸從 8.4” 到 24”，顯示比例從 4:3 到 16:9。企業可根據所需的運算效能選擇搭載不同等級的 Intel® Atom®、Pentium® 或 Core™ 處理器。觸控方式提供多點電容式 (P-CAP) 或單點電阻式 (Resistive) 觸控方式。陽光下可視平板電腦系列則以最高 1600 nits 的高亮度的背光顯示螢幕著稱，在戶外陽光下螢幕依然清晰可讀。而開放式架構平板電腦則以一體式架構與專利的可調式安裝支架，有效簡化現場安裝步驟與客製化程度而備受青睞。

CDS 專利技術：德承工業平板電腦具備德承獨家的 CDS 專利設計 (Convertible Display System，Patent No. M482908) 。從使用者角度出發，靈活滿足未來升級需求，無論是更新面板或是系統效能提升，只需換置單一組件即可達成。提供不同特性的顯示螢幕模組 (如 CV-100、CS-100、CO-100 系列)，可自由搭配嵌入式電腦模組 (P2000 及 P1000 系列) 或顯示器模組 (M1000 系列) 組成工業平板電腦或工業觸控顯示器。CDS 提供靈活的模組化設計，可保有現場易於維護及未來升級性。

工業強固設計：德承工業平板電腦使用工業級組件，提供工業級的可靠度。面板外框由鋁壓鑄合金組成，螢幕表面硬度高達 7H (限 P-CAP 機種)，前面板 IP65 防水防塵，機身為無風扇設計，最高可持續運作於 -20°C 至 70°C 的極端環境中。電源方面支援 9 - 48VDC 寬幅電壓輸入，同時提供多重保護機制，例如：過電壓保護 (OVP)、過電流保護 (OCP)、靜電放電 (ESD) 及突波電流保護 (Surge Protection)。這些設計讓德承工業平板電腦非常適用在嚴苛的工作環境下，可有效避免因電流不穩而造成機器損壞。

擴充性：德承工業平板電腦本身具備豐富 I/O 及功能，但針對額外不同需求或功能，可藉由 M.2、Mini PCIe 以及 PCI/PCIe 擴充槽來擴充，滿足安裝 4G/LTE 無線通訊模組、 I/O 卡、資料採集卡、運動控制卡等擴充應用。此外，基於德承獨家的 CFM (Control Function Module) 模組，可選配擴充 PoE 及 IGN 功能。省去額外配置的時間與費用，可使整個系統建置成本降低。

國際認證：德承工業平板電腦除了通過產品本身必須具備的安全性認證外，也各自陸續通過許多非強制性認證*，如安全性的 UL、防水防塵 IP65 等級、抗震動/衝擊能力 (IEC 60068-2-27、IEC 60068-2-64) 等認證、工業環境的 EMC 檢測標準 (EN61000-6-2 及 EN61000-6-4) 等。