Displays de bordo para máquinas off-road

Power Progress International: Em termos básicos, você pode explicar como os dados/informações exibidos nas telas da cabine são acessados – diretamente da máquina/ECU ou por meio de uma conexão OBD II (como na maioria dos carros de passeio)?

Mohamed Abd El Salam, Danfoss Power Solutions. (Foto: Danfoss)

(MAES) Mohamed Abd El Salam, gerente sênior de portfólio, IoT e conectividade, Danfoss Power Solutions: Os dados exibidos nas telas da cabine são capturados por meio de sinais CAN recebidos do motor e do sistema conectado a ele, que é principalmente a ECU e os sensores.

Do ponto de vista da IoT, os dados são acessados por meio do barramento CAN ou da rede CANopen, semelhante ao mundo automotivo, mas ligeiramente diferente, pois nem sempre é padronizado como o OBD II. Portanto, em vários casos, os dados precisarão ser analisados corretamente para obter um valor significativo.

Os dados também podem ser recuperados diretamente de sensores específicos, caso estes não sejam digitalizados e, portanto, não transmitam dados pelo barramento CAN. Nesse caso, as especificações elétricas do sensor devem ser conhecidas para identificar, por exemplo, a relação tensão/valor da dimensão.

PPI: Telas maiores em máquinas off-highway são uma função dos preços mais baixos das telas ou da necessidade de exibir informações mais detalhadas em uma única tela?

Herman Oberoi, Danfoss Power Solutions. (Foto: Danfoss)

(HO) Herman Oberoi, gerente sênior de portfólio de displays da Danfoss Power Solutions: É uma combinação de preços mais baixos e a necessidade de mais informações que impulsiona a tendência para telas maiores. Os requisitos de gerenciamento de espaço em novos designs de cabines são outra influência; isso cria a necessidade de exibir informações consolidadas, porém mais detalhadas, em telas maiores, de uma só vez.

PPI: Embora uma resolução de tela maior possa potencialmente permitir mais informações (mostradores, gráficos, etc.) em uma determinada tela, há necessidade de aumentar o tamanho dos gráficos para permitir uma análise mais rápida dos níveis operacionais da máquina?

HO: Sim. Além de telas maiores, há necessidade de gráficos maiores que ofereçam uma visão clara dos detalhes relevantes. Os medidores são um bom exemplo de onde a legibilidade é importante.

PPI: Existe alguma desvantagem em usar telas de informações em máquinas elétricas a bateria?

HO: Depende dos requisitos de tamanho da aplicação e de quantos medidores individuais estão em uso na aplicação. Mas não há desvantagens diretas, pois uma tela consome menos energia em comparação com medidores e clusters analógicos. Além disso, oferece ao usuário a vantagem de ter muito mais informações em um único display.

PPI: Haverá uma maior profundidade de informações telemáticas disponíveis em sistemas HMI em um futuro próximo, permitindo que o operador tenha uma melhor compreensão das condições da máquina?

MAES: O maior uso de dados telemáticos em IHMs é algo que já vemos acontecendo, com outras áreas surgindo em breve. Tudo depende do que o fabricante da máquina deseja programar no display. Alguns casos de uso incluem notificação de atualizações de software disponíveis, visualizações em tempo real das condições da máquina referentes à manutenção preditiva e outros parâmetros de conformidade de desempenho específicos do fabricante do equipamento original (OEM) para fornecer serviços complementares. Uma consideração importante para atualizações de software é o envolvimento do operador. O operador deve aprovar a instalação de um novo software da máquina por motivos de segurança.

Estamos observando muitas comunicações bidirecionais entre máquinas e portais, possibilitadas pela telemática. Para reduzir a carga de processamento, os dados coletados na máquina são, idealmente, enviados para processamento externo. As recomendações do fabricante de equipamentos originais (OEM) geradas a partir desses dados – a máquina que precisa de inspeção ou manutenção, por exemplo – são então enviadas de volta à interface homem-máquina (IHM) para que o operador tome as medidas necessárias. Essa pode ser uma técnica para OEMs ou revendedores venderem serviços e programas de manutenção. Outro exemplo seria o rastreamento de trabalho, em que um operador de máquina pode indicar, por meio do visor, que um projeto ou tarefa para um cliente específico foi concluído, o que, por sua vez, enviaria uma mensagem de volta para um portal no escritório.

PPI: Como a IA ajudará a eliminar complicações relacionadas aos sistemas HMI? É possível confiar na IA para tomar decisões críticas sobre a operação de máquinas?

MAES: A IA, especialmente a generativa, está criando muitas oportunidades e avanços em muitos setores. O setor off-highway ainda está explorando a melhor forma de utilizar a tecnologia para aumentar a produtividade e a eficiência de máquinas e operadores. À medida que os algoritmos evoluem com mais códigos de autoaprendizagem, a IA pode oferecer muitas oportunidades para simular ambientes de máquinas virtualmente e facilitar o teste de novas aplicações de forma mais rápida e conveniente.

A funcionalidade autônoma certamente poderia adotar a IA, especialmente quando uma máquina pode assumir o controle do operador para executar uma tarefa com mais precisão e segurança. Quanto à possibilidade de confiar na IA para tomar decisões operacionais críticas, essa é uma possibilidade, mas pode ser apresentada ao operador como uma recomendação via IHM – talvez nunca executada de forma totalmente autônoma. Os regulamentos e a legislação em torno da IA ainda não estão claros, mas provavelmente veremos maior clareza e alinhamento nos próximos anos.

PPI: Há uma pequena reação negativa no mercado de veículos de passeio, com os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) reduzindo a incorporação de todas as funções do veículo em telas e adicionando mais botões físicos/diretos (principalmente para operações básicas, HVAC, etc.). O mesmo está sendo observado no mercado off-road?

O Danfoss DM430E. (Foto: Danfoss)

HO: O mercado off-road tende a seguir o mercado de automóveis de passeio em termos de tendências de HMI. Também estamos observando algumas inclinações para manter botões físicos, bem como teclados CAN no apoio de braço, em algumas regiões e para certas aplicações onde as preocupações com a segurança são maiores.

Na China, muitos dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) de veículos off-road com os quais trabalhamos preferem telas com botões. Eles normalmente têm de oito a dez botões configuráveis para atalhos de operação e visualizações de telas específicas. O mesmo se aplica a muitos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) na Europa.

Da mesma forma, em certas aplicações – máquinas usadas em mineração ou em terrenos acidentados, por exemplo – o operador não precisa olhar para a tela com frequência. Teclados CAN no apoio de braço ou botões para atalhos rápidos de informações podem ajudar o operador a se concentrar na tarefa sem perder tempo navegando pelas telas para encontrar informações específicas.

PPI: Existe uma hierarquia de informações aceita pelo setor, conforme exibida nas telas, para permitir acesso mais rápido a informações críticas e dar suporte aos operadores enquanto eles se movem entre as máquinas?

HO: Não temos conhecimento de uma hierarquia padrão para informações exibidas nas telas.

PPI: Telas sensíveis ao toque são notoriamente temperamentais, pois a temperatura e a poeira podem afetar a função de toque básica. Muitas não podem ser operadas com luvas (a menos que haja uma superfície de toque especial na luva). O que pode ser feito para melhorar isso? A matriz de toque pode ser aprimorada para garantir que um toque virtual no botão produza a resposta necessária?

HO: A capacidade de operar uma tela sensível ao toque com luvas é um requisito em máquinas fora de estrada. Esse requisito pode ser atendido com o uso de painéis touchscreen resistivos em vez de capacitivos. Além disso, o menu do usuário deve ser projetado para evitar toques acidentais, e itens críticos geralmente estão sujeitos a prompts de confirmação.

PPI: Arranhões nas telas sensíveis ao toque também prejudicam o funcionamento correto? Em caso afirmativo, o que pode ser feito para eliminar esse problema?

O display do Danfoss DM1000B. (Foto: Danfoss)

HO: Sim, arranhões podem inibir a capacidade de toque, bem como a visibilidade da tela. Existem tipos de tela mais resistentes disponíveis que oferecem melhor proteção contra arranhões. Embora mais caros, faz sentido considerá-los para aplicações mais severas no setor off-road. A série DM da Danfoss é um exemplo de displays que utiliza esse tipo de tela mais resistente. A Danfoss testa e seleciona componentes de tela projetados para suportar manuseio brusco. Os displays da série DM foram testados e comprovadamente resistentes a uma queda de bola de 536 gramas de uma altura de 1 metro, demonstrando sua resistência a rachaduras e arranhões.

PPI: Como os sistemas de conexão (conectores de cabo, etc.) foram aprimorados para facilitar a instalação aos OEMs?

HO: Conectores Poka-yoke para evitar fiação incorreta e conectores personalizados com chave para facilitar a fiação são alguns dos métodos que estamos implementando em todos os desenvolvimentos futuros.

Algumas portas, como Ethernet, têm padrões de pinagem de fato, mas, de resto, geralmente é exigido e esperado pelos clientes manter as pinagens e posições de porta iguais para migração para novas plataformas, pois isso exige pouco esforço do lado do OEM.

PPI: Como um maior número de sensores/tecnologia de detecção aprimorada ajudou a impulsionar uma melhor experiência de HMI? Estamos chegando ao ponto de sobrecarga de informações devido ao número de fontes de dados?

HO: A tecnologia de sensoriamento não contribuiu para uma melhor experiência com a IHM, exceto pelo aumento na velocidade e na qualidade das informações trocadas. Mais entradas nesses sensores para diferentes casos de uso facilitaram a automatização de certas operações, mas, do ponto de vista da IHM, não houve grandes mudanças, exceto que é possível visualizar as informações desses sensores no cluster.

A quantidade de informações que o operador espera e o que normalmente é fornecido são bem equilibrados. No entanto, informações em excesso ou muitas notificações podem distrair o operador, potencialmente gerando problemas de segurança. Mesmo que não haja riscos ambientais inerentes, ainda pode ser uma experiência exaustiva para o operador gerenciar as informações na tela enquanto executa tarefas com a máquina.

PPI: Algumas empresas de nível superior demonstraram interruptores holográficos, que oferecem o duplo benefício de serem visíveis em situações de pouca luz e não serem afetados pela poeira. É provável que eles ganhem mais força no mercado?

HO: O caso de uso certamente faz sentido, mas deve ser validado por mais OEMs e usuários finais para avaliar seu potencial futuro.

PPI: Além da integração de telas maiores no painel de instrumentos — especialmente em retroescavadeiras — seria possível/viável ter uma série de telas montadas no assento do operador que girassem com o assento para dar suporte à operação das máquinas na parte frontal e traseira da máquina?

HO: Sim, isso é possível, e certas aplicações podem se beneficiar disso. Aliás, já estamos vendo alguma integração de displays em apoios de braço.

PPI: É possível que, no futuro, os alertas sejam exibidos no vidro das janelas. Isso não seria considerado potencialmente perigoso devido à notificação bloquear a visão do motorista?

HO: Quais informações são exibidas na tela da janela e como elas são exibidas determinam se agregam valor. Pode ser mais conveniente e seguro, no caso de alertas críticos, ver as informações exibidas dentro da linha de visão do operador. Em alguns carros de passeio de luxo, por exemplo, as direções de navegação exibidas de forma contextual facilitam para o motorista continuar olhando para fora da janela enquanto usa as informações para tomar as medidas necessárias. Embora este exemplo não se aplique totalmente ao setor off-highway, se houver uma necessidade frequente de desviar o olhar da janela para obter informações de um visor, isso pode se tornar uma preocupação de segurança maior do que gráficos translúcidos bloqueando a visão do operador. Se as informações se tornarem uma distração, elas devem permanecer em um visor.

A Danfoss DM700 na minicarregadeira elétrica Elise 900. (Foto: Danfoss)

PPI: Quando se trata de usar telas em máquinas off-road, será possível evitar displays que mostram “dados por dados” – mostrando informações simplesmente porque são possíveis, não porque valem a pena para o operador.

HO: Este é o objetivo da maioria, senão de todos, os aplicativos de exibição de informações. A arte, então, é torná-los enxutos do ponto de vista do usuário, exibindo e agrupando informações úteis de uma forma que faça sentido, seja fácil para o usuário agir e evite distrações desnecessárias.

Em última análise, esse poder cabe ao fabricante da máquina. Os displays dentro das máquinas não são apenas monitores; são pequenos computadores com poder de processamento e recursos de exibição. Fornecedores como a Danfoss fornecem esses displays programáveis para OEMs, que então usam código C, o editor gráfico do fabricante do display ou um aplicativo de código aberto para determinar quais informações exibir na tela e como organizá-las.

Curiosamente, o desenvolvimento dos gráficos dessas máquinas, especialmente das novas com displays maiores, leva um tempo incrível. Quase metade do tempo de desenvolvimento da máquina é gasto apenas nos gráficos do display, enquanto a outra metade é dedicada ao desenvolvimento de aplicações para o sistema hidráulico, direção e todas as interações dos componentes. Embora o display seja uma pequena parte da máquina, ele representa uma parte enorme do trabalho de desenvolvimento. Por esse motivo, a Danfoss está tentando padronizar o desenvolvimento usando widgets, seja por meio de nossos próprios painéis e editores gráficos, seja por meio do uso de editores de código aberto com mais bibliotecas.

PPI: A tecnologia da informação baseada em telas (de qualquer forma) se tornará redundante à medida que mais máquinas forem operadas remotamente ou autônomas?

HO: Estamos muito longe de máquinas totalmente autônomas, onde a necessidade do operador por informações na tela se torna obsoleta. Há considerações de segurança que exigem um operador na cabine da máquina ou nas proximidades, e ambos os casos exigiriam um cluster HMI para monitorar e supervisionar a máquina, mesmo que totalmente autônoma.

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