Kapazitive Objekterkennung am Multitouch-Tisch: Vorteile, Grenzen und Praxis

Ein Modell auf den Multitouch-Tisch stellen und die passenden Informationen öffnen. Einen Marker drehen und einen Wert verändern. Zwei Varianten nebeneinanderlegen und vergleichen: Kapazitive Objekterkennung verbindet reale Gegenstände mit digitalen Anwendungen. Sie eignet sich für Corporate Showrooms, Museen und Messestände, wenn Menschen Inhalte durch eine haptische Handlung auswählen oder beeinflussen sollen.

Dabei erkennt ein Touchscreen nicht automatisch jedes beliebige Produkt. Entscheidend sind das Erkennungssystem, geeignete Marker und die Software, die aus ihrer Position und Bewegung eine verständliche Interaktion macht.

Was ist kapazitive Objekterkennung?

Kapazitive Objekterkennung nutzt den kapazitiven Sensor eines Touchscreens, um dafür geeignete Objekte oder Marker auf der Oberfläche zu erfassen. Je nach System liefert sie eine Kennung, eine Position und einen Drehwinkel. Eine Anwendung kann damit Inhalte öffnen, Optionen auswählen oder Parameter verändern.

Solche physischen Bedienelemente heißen auch Tokens, Tangibles oder Marker. Der Begriff „Tangible Interface“ bezeichnet die Bedienung digitaler Anwendungen durch greifbare Gegenstände; er ist keine eigenständige Erkennungstechnologie.

Wie funktioniert die Erkennung?

Ein kapazitiver Touchsensor erfasst Veränderungen seines elektrischen Feldes. Bei einer verbreiteten Form der Objekterkennung erzeugen leitfähige Kontaktpunkte auf der Unterseite eines Markers ein charakteristisches Muster. Die zugehörige Software wertet dieses Muster aus und ordnet es einem Objekt zu.

Andere Systeme nutzen spezielle Sensor- und Auswertungsverfahren. Deshalb ist nicht jeder PCAP-Touchscreen automatisch für jede Art kapazitiver Objekterkennung geeignet. Display, Sensor, Marker, Erkennungssoftware und Anwendung müssen zusammenpassen.

Die Anwendung legt fest, was eine erkannte Handlung bewirkt: Das Aufsetzen eines Markers kann eine Produktwelt öffnen, seine Position eine Auswahl verändern und seine Drehung einen Regler bedienen. Welche Informationen tatsächlich verfügbar sind, hängt vom gewählten System ab.

Passive und aktive Marker

Passive Marker benötigen keine eigene Stromversorgung. Sie werden anhand ihrer für das System geeigneten Eigenschaften erkannt. Das vereinfacht den Betrieb, weil keine Akkus geladen werden müssen.

Aktive Marker können zusätzliche Elektronik und eine eigene Stromversorgung besitzen. Eine ergänzende Funkkennung ist bei manchen Systemen möglich. Ob diese Lösung einen Vorteil bietet, hängt von der erforderlichen Zahl unterscheidbarer Objekte und dem Nutzungskonzept ab. Ladebedarf, Gewicht und Handhabung gehören in die Planung.

Wie viele Objekte lassen sich unterscheiden?

Eine allgemeingültige Grenze gibt es nicht. Die Zahl eindeutiger Objektkennungen ist von der Anzahl gleichzeitig aufliegender Objekte zu unterscheiden. Zusätzlich beeinflussen Markergröße, Sensorik, Erkennungsverfahren und die parallele Fingerbedienung die mögliche Konfiguration.

Prüfen Sie deshalb am konkreten System:

• Wie viele unterschiedliche Kennungen werden benötigt?
• Wie viele Marker und Finger sollen gleichzeitig auf der Oberfläche sein?
• Welche Abstände sind zwischen den Markern erforderlich?
• Bleiben Position und Drehwinkel beim Verschieben stabil?
• Wie verhält sich die Anwendung bei verdeckten, entfernten oder falsch aufgesetzten Markern?

Ein Test mit den vorgesehenen Objekten ist aussagekräftiger als eine einzelne Zahl im Datenblatt.

Vorteile der kapazitiven Objekterkennung

Die Interaktion findet direkt auf der Anzeige statt. Digitale Informationen können räumlich mit dem aufgelegten Gegenstand verbunden werden. Ein Marker wird beispielsweise zum Regler oder repräsentiert eine Komponente in einer Simulation.

Die kapazitive Erfassung ist nicht auf die optische Sichtbarkeit eines gedruckten Merkmals angewiesen. Das macht sie für wechselnde Lichtverhältnisse interessant. Passive Marker benötigen zudem keine Akkupflege. Wie präzise und robust die Anwendung funktioniert, muss dennoch mit der gewählten Hardware geprüft werden.

Grenzen und Anforderungen

Produkte müssen für das jeweilige System vorbereitet oder mit geeigneten Markern verbunden werden. Unveränderte Gegenstände aus einem Regal sind daher nicht automatisch erkennbar. Auch Material, Gewicht, Unterseite und Handling der Produkte müssen zum Display passen.

Ein weiterer Punkt ist die Benutzerführung: Welche Seite gehört nach unten? Was bedeutet eine Drehung? Welche Aktion ist gerade möglich? Klare Hinweise auf der Oberfläche und unmittelbar sichtbares Feedback helfen, die Bedienung verständlich zu machen.

Nicht jedes Projekt benötigt zahlreiche Marker. Wenige klar zugeordnete Objekte können ein komplexes Thema besser vermitteln als eine große Sammlung ohne erkennbare Funktion.

Praxis: Energieszenarien bei ifesca konfigurieren

Im ifesca Future Technology Centre nutzt Garamantis kapazitive Marker zur Bedienung einer Energieanwendung. Durch Aufsetzen und Drehen können Gäste Einstellungen und Szenarien verändern. Eine Schnittstelle verbindet die Anwendung mit der Plattform ifesca.AIVA; die Berechnung erfolgt in der Cloud. Ergebnisse erscheinen auf der gekoppelten Screenwall und werden durch Licht und Audio ergänzt.

Das Beispiel zeigt: Der Nutzen entsteht aus der Verbindung von Marker, verständlicher Software und einem konkreten Inhalt.

Wann sind andere Verfahren sinnvoll?

Für Druckmedien oder einen kurzen Scanvorgang kann optische Objekterkennung geeigneter sein. RFID kann Produkte über einen angebrachten Tag identifizieren. Welche Technik passt, hängt davon ab, ob ein Objekt nur identifiziert oder auch laufend auf der Oberfläche positioniert und gedreht werden soll.

Personenerfassung erfüllt eine andere Aufgabe: Sie erkennt Personen im Umfeld, statt Produkte auf dem Display zu identifizieren. Garamantis besitzt hierfür das Patent DE102018124452B4 zur laserbasierten Umgebungserfassung an Multitouch-Bildschirmen. Dieses Patent betrifft die Umgebungserfassung und den davon abhängigen Bildschirmbetrieb, nicht die kapazitive Produkt- oder Markererkennung.

Häufige Fragen zu kapazitiver Objekterkennung

Erkennt jeder Multitouch-Tisch kapazitive Marker?

Nein. Die Eignung hängt vom Touchsensor, dem Erkennungssystem und der Software ab. Eine hohe Anzahl an Touchpunkten allein garantiert keine Objekterkennung.

Funktioniert die Anwendung ohne Internet?

Lokale Erkennung und lokal gespeicherte Inhalte können entsprechend konfiguriert werden. Externe Daten, Cloud-Berechnungen und Online-Dienste benötigen eine Verbindung. Diese Abhängigkeiten sollten vorab festgelegt werden.

Können Produktinformationen später aktualisiert werden?

Ein passendes Content-Management-System ermöglicht die Pflege der dafür vorgesehenen Inhalte. Neue Interaktionsfunktionen können zusätzliche Softwareentwicklung erfordern.