摄相头产品诞生全过程——产品案例分析

雕刻时光-53

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  设计篇

一.外观设计

据天敏工业设计小组介绍，摄像头前期设计的工作也很复杂。

一个新的摄像头的诞生，最初由设计师的灵感而成，设计师首先用手画草图，将自己的的想法粗略地在纸上体现，画出简易的大体外观。



在ID小组讨论后决定后，用Rhino犀牛工业造型软件先画几个三维的外观效果图，经讨论大致确认后，把这个粗略的外观图纸文件送去打版中心进行CNC三维雕刻打"手版"，然后对实体模型进行评审，然后会根据模型计师进行不断的修改，这个过程是要将摄像头的最后所要实现的外观确认。外观打样后，即进行结构论证和设计工作，一般使用 &quotRO-E"软件，结构设计。 

  
在设计底座时，就打了很多个样版。设计师根据市场的调研，发现现大多数的摄像头的底座都是"夹子"，这种夹子在夹笔记本就还可以，但在设计很个性的液晶显示器上很多是夹不着的，有太厚的原因，背板是不规则。设计师专门设计了一个万能的"挂座"，这是一个根据力学原理来设计的底座，不用夹子也可以很轻松的挂在笔记本和液晶显示器上，同样也可以放在桌面或CRT显示器上。这个"挂座"很费精力，材料、模具应如何设计、出模方式等，都跟模具设计师做了大量的讨论构通，也打了很多的样版来做试验。在结构设计阶段，需要丰富的模具知识，跟模具设计师的大量沟通。

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具体的内部尺寸确定，那时设计师就可以将PCB板的尺寸给硬件工程师，在设计同时，PCB的设计从现在开始也在同步地进行，相互之间也要做大量的沟通，有时为了争一点点空间，相互争个面红耳斥。 为了检查结构尺寸和PCB板的配合，还要做结构手板，经过检测，如果外观有问题或者内部结构与PCB板不合，再进行修改。修改外观其实是一个反复的过程，直到所有的设计达到最好的配合，最终确定模具，才正式开始交PRO-E图纸给专业的模具厂制造模具。从外观到结构，这个设计的时间最长，不确定的因素也很多，通常要两三个月，之后就快起来了。

外观设计的工序：
1、灵感：手绘草图 确认大体外观
2、实践：软件pro-e或犀牛等画出大致外观
3、初期颜色确定：用3D MAX进行渲染
4、用pro-e做出内部的结构，实现外观所需要的
5、做手版，目的：确认外观、检查结构与PCB配合
6、修改结构图
7、制造模具（大约30天）

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二、PCB板的设计

外观的内部结构确定的同时，硬件工程师就可以根据所给的内部结构尺寸，绘制原理图。首先是确定方案，因为摄像头有多种方案可以选择，所以就首先要确定好方案。然后才能用POWERPCB软件，开始绘制原理图。



原理图绘制好后，将其转换成网表，再在POWERPCB里面把网表导入POWERPCB ，制作成PCB文件。然后开始绘制PCB板边框，将模具所要求一些固定的位置譬如定位孔、灯、电源插座的位置最先确定下来。再对PCB板进行布局、布线。布局主要是保障大功率元件要互相隔远点，滤波电容要和其对应的IC管脚挨近点等；布线主要考虑的是：电源和地线尽量粗，容易受干扰的线要注意保护等。

然后就是整理BOM表，根据原理图，看有没遗落以及多出元件。检查无误后,就可以发手板了。手板的制造有一定的时间，制作完后,再返回给硬件工程师进行贴元件、调试。调试就是看效果如何，如果效果不满意，就继续进行修改，调试，反复达到最好效果。

大体的设计流程：
1.确定方案，比如中星微7131R+301L,或者镁光+松翰120等.
2.根据方案绘制原理图
3.将原理图导成PCB文件
4.绘制PCB边框,及其模具所要求的固定位置.
5.对PCB板进行布局,布线.
6.整理BOM表
7.检查无误后,发手板.
8.手板打回后,贴元件,然后调试.
9.调试无误后,开始生产

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三、模具制造（过程大约需要30天）

外观设计已经确定好了，就是将理念中的设计，变成现实中的模具。这个阶段是和PCB设计同时进行的。因为是新开模具，从设计到实际的注塑，有许多问题都有待解决。因为如果品结构设计的不合理，就容易引起产品的各种缺陷：缩印、熔接痕、气孔、变形、拉毛、顶伤、飞边。所以模具制造要综合考虑成品后工艺性和零件性能 ，注意模具的开模方向和分型面 ，尽量消除分模线对外观的影响，以保证模具的美观性和性能。



模具完成后还需做最终的检查， 确认产品图纸和实物（样品）的形状差异，确认表面的粗糙、拉伤等等问题，还要进行全体长、宽、高和弯曲度等等的确认。

生产篇

一、外壳的生产

1、注塑 模具制造好了，就可以注塑了，通常到这个阶段，容易出现不良现象，譬如充料不足、溢料、龟裂、气泡等等问题，这些都需要模具设计师、注塑师一起讨论解决。所以每一次的注塑都要耗费设计师们许多精力去解决这些问题，让模具尽量做到最完美。



2、喷油工序

外观的颜色确定了，外壳进行大量注塑生产后，得到"素材"，接着就是进行喷油这道工序。这到工序绝对是精密严谨的过程，一个成功的喷油，需要这样一个车间--10万级无尘车间。要得到好的喷油效果，首先必须解决的关键问题是如何将底料沾的灰尘除去。开始是人工檫拭表面的灰尘，做最初期的除尘处理，然后用鼓风机吹，做二次除尘，除尘这道工序关系到喷出来的后的效果如何，所以至关重要，而除尘最重要方式--"静电除尘"。将经过初期除尘处理的模具底料固定在支架上，大概4个一组，通过流水线进入"静电除尘柜"内，进行比较彻底的清理。

静电除尘喷枪



成功除尘后的模具，再通过流水线，进入"底漆喷柜"，底漆需要喷几道，装在支架的底料在喷漆的时候是高速旋转的，以保持喷漆的厚度均匀。

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底漆喷好后，就是喷面漆，仍旧是流水线自动作业，最后是喷UV漆。UV漆就是最表面保持面漆无论磕碰，或者用手指甲刮也不留下痕迹的最关键一道漆。所有喷漆完后，最重要的烘干，特别是喷过UV漆后，如果任由晾干，恐怕要等一年的时间！所以需要采用紫外线照射烘干技术，只需要很短的时间就可以让漆干透。



喷油过程：

1、除尘：手檫，鼓风机吹保持底料表面的清洁
2、将起固定在支架上，几个一组
3、进入静电除尘
4、喷底漆，至少几道
5、喷面漆
6、喷UV漆
7、紫外线烘干

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二、PCB板的生产

PCB板生产与外壳的生产是同时进行，根据已经设计好的PCB板文件以及要求进行大量生产后，再根据ＢＯＭ表和丝印图进行贴片，按照要求焊上ＰＣＢ元件。生产完毕后，再进行测试，保证生产出来的是合格品。这整个过程才是完整的PCB板生产。 首先是给PCB板刷锡膏。刷之前PCB板要进行高打100多度的烘烤，将水分都蒸发。然后工人会检查一下PCB板是否有断裂等问题，将有问题的PCB板挑出。留下合格的PCB板刷锡膏。将PCB板放在特制的钢网板下，对应相应需要刷锡膏的点。上面机器一过，就将锡膏均匀的刷在PCB板子上。这里的钢网板可是特别制作给此款摄像的，这里要说明的是，每一款不同产品的钢网板都是特别制作的，以对应相应需要刷锡膏的地方。



正在上锡膏，PCB板在中间的钢网板下相应的位置

大致检查完刷完锡膏的PCB板是否均匀，接着就是给PCB贴片了，贴片的工序采用全自动方式。首先将需要的物料分别装入相应的装料盘呢，用电脑设计好程序，贴片机按照程序，接受各种贴片元件的自动贴片。像SENSOR这样的元件就是用贴片机"贴"上去的。



所有元件贴完后，要再检查一下是否有漏贴现象。之后的PCB板还要过IR炉，进行加热，让PCB板的锡膏和贴片元件通过IR炉后，因加热而更加粘合，整个过IR炉热度的要求是非常严格的，需要分多个阶段，循序地开始升温加热再加热，这个过程也由电脑程序在控制着。

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二、包装

摄像头装配好了，剩下的就是包装了。将说明书、光盘、合格证等按顺序摆放入彩壳内，然后把内托架放入内，就可以把摄像头放到相应的位置了，放之前仍旧需要检查一下外壳是否有损伤，有划痕为不合格品。外包装上再按顺序贴上条形码。然后就可以装箱啦！

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