Haptik, haptische Displays und Feedback

Typische haptische Anwendungen & Technologien

Haptische Bedienelemente verzeichnen ein starkes Wachstum sowohl in der Unterhaltungselektronik als auch in Automobilanwendungen, was die weitere Entwicklung haptischer Technologien motiviert und innovative Features hervorbringt. Beispielsweise ermöglichen neue Technologien im Bereich des oberflächenbasierten haptischen Feedbacks ein lokal begrenztes haptisches Signal, das nur am jeweiligen Ort der Berührung aktiv ist. Die meisten haptischen Technologien nutzen Oberflächen zur Übertragung des haptischen Signals, z. B. von einer virtuellen Taste auf einem Touchscreen, die beim Drücken eine definierte Schwingung erzeugt. Das zweite, weniger bekannte Feld der Mid-Air Haptik erzeugt haptische Empfindungen im freien Raum – mit dem Potenzial, immersive Erfahrungen in Virtual-Reality-Anwendungen zu realisieren. Die meisten Technologien - sowohl oberflächenbasierte Haptik als auch Mid-Air Haptik – verwenden entweder niederfrequente mechanische Schwingungen (vibrotaktile Signale) oder Ultraschallschwingungen zur Erzeugung des haptischen Signals oder zur Energieübertragung zum Zielort.

Visualisierung der haptischen Signale

Die Prüfung der Leistungsfähigkeit von haptischem Feedback und die Validierung der zugrunde liegenden  FE-Modelle erfordern eine Quantifizierung und Lokalisierung der Dynamik. Laservibrometer von Polytec zur berührungslosen Schwingungsmessung ermöglichen sowohl die Charakterisierung von niederfrequenten haptischen Aktuatoren als auch von haptischen Ultraschallwandler-Arrays – sowohl punktuell wie flächenhaft scannend. Im Bereich der Mid-Air Haptik lässt sich zudem die Ausbreitung des Schallfeldes in der Luft visualisieren, eine als Refrakto-Vibrometrie bekannte Messmethode. Damit lässt sich das haptische Feedback visualisieren und man erhält eine umfassende Charakterisierung des haptischen Gerätes.

Laservibrometer sind Instrumente für die berührungslose Schwingungsmessung auf Basis der Laserinterferometrie, etabliert in der Forschung und Entwicklung sowie in der Qualitätskontrolle diverser Branchen. Laservibrometer eignen sich perfekt zur Prüfung von haptischem Feedback mittels präziser Charakterisierung der Dynamik von haptischen Geräten. Durch das berührungslose Messverfahren entfällt die Massebeladung auf die Prüflinge, so dass die reale und unverfälschte Dynamik des haptischen Signals erfasst wird. Für haptische Technologien basierend auf Ultraschall decken Laservibrometer problemlos die typischen Betriebsfrequenzen im niederen kHz-Bereich ab. Die Größe des Laserspots im µm-Bereich erlaubt zudem eine hohe räumliche Auflösung beim Scannen, weshalb selbst kurze Wellenlängen der Ultraschallfelder visualisiert werden.