Czujnik biometryczny
Opracowanie obudowy i części konstrukcyjnej urządzenia okołomedycznego
Embedded Files
Dawno, dawno temu, nikt już dokładnie nie pamięta kiedy, żył sobie pewien zamawiający. A u tego zamawiającego było urządzenie — i wygląd jego, i funkcjonalność zestarzały się tak technicznie, jak i moralno-estetycznie. No, nie żeby tragedia, oczywiście, ale z takim sprzętem za morza, nowe rynki zdobywać, to raczej się nie wybierzesz. A i na rodzimym rynku, co tu dużo mówić, coraz trudniej konkurować — na samych parametrach technicznych daleko się nie zajedzie, bo dziś lud domaga się designu.
I postanowił ów zamawiający wypuścić nowy produkt.Taki, którego obudowa wspiera potrzeby rosnącej funkcjonalności elektroniki, a który samym tylko wyglądem do zakupu aż prosi się.
I tu, jak to mówią, projektowanie zaczyna się
Ponieważ na etapie projektowania przemysłowego nowa płytka PCB nie była jeszcze gotowa, za podstawę przyjęto elektronikę ze starszego urządzenia — to właśnie wokół niej koncentrował się cały sketching i modelowanie 3D. Oczywiście, gdy projekt przeszedł do fazy opracowania konstrukcji i wspólnie z elektronikiem klienta zaczęliśmy rozmieszczać wewnątrz nowe komponenty, szybko okazało się, że w obecnych gabarytach po prostu nie da się tego zmieścić
Warto zauważyć, że projektowanie elektroniki to nie „pakowanie walizki” przed wyjazdem na wakacje. Komponenty rozmieszcza się zgodnie z określonymi zasadami, i bardzo często okazuje się, że choć miejsca fizycznie jest sporo, to w praktyce nie ma gdzie sensownie nic umieścić. W efekcie, jak to się mówi, „na dzień dobry” płytka urosła z 51×23 do 55×24 mm. W wartościach bezwzględnych to niewiele, ale przy tak miniaturowym urządzeniu — wyraźna różnica
Po wstępnych uzgodnieniach i chwili zastanowienia elektronik wrócił z jak w starym dowcipie - zaczynacie się martwić, szczegóły następnym listem - komunikatem: „..elektronika się nie mieści, i to znacznie..później napiszę pytania i propozycje..na razie zwiększam szerokość płytki do 26 mm” krop. Co oczywiście spowodowało zwiększenie szerokości całego urządzenia o 4 mm
"Osadziliśmy" płytkę, dopasowaliśmy położenie złącza USB tak, aby wtyk wchodził dokładnie do oporu w obudowie — co można zrobić tylko wtedy, gdy używany jest jeden, konkretny typ wtyku (a u klienta tak właśnie było).
Projektant przemysłowy sprawdził model pod kątem ciągłości i estetyki powierzchni, a klient przystąpił do zamówienia płytki i wydruku makiety do testów montażowych
W tym projekcie całym procesem produkcyjnym zajmował się sam klient, co nie jest zbyt typowe, ale całkowicie dopuszczalne. Najważniejsze to zapewniać terminową komunikację zwrotną, aby zespół projektowy był na bieżąco z istotnymi zmianami. Jedną z nich, ujawnioną przy montażu pierwszej wersji płytki w obudowie wydrukowanej z fotopolimeru, była konieczność przeprojektowania PCB: przeniesienia większej liczby komponentów na górną stronę, zarezerwowania dodatkowego miejsca od spodu „na przyszłość”, wymiany modułu radiowego itp
Technologie: wtrysk wielokomponentowy
Materiały: ABS, TPE, PC
Planowana produkcja: 30 000 szt.
Warunki eksploatacji: wewnątrz pomieszczeń, IP50, od -40 do +40°C,
Ochrona przed: uderzeniami na poziomie IK03
Moja rola: inżynier konstruktor
i poświęcony czas: 153 h
Czas trwania projektu: 14 mies.
Po kolejnej iteracji elektronika–obudowa klient przeszedł do etapu prototypowania. Zdecydowano się na dwa sposoby wykonania prototypów: odlewanie w silikonowych formach oraz frezowanie, z późniejszym doklejeniem "gumowych" elementów odlewanych w silikonie. Jeśli chodzi o różnice – pierwsze (odlewane) wyglądają lepiej, zwłaszcza w tym przypadku, gdy są dwa komponenty i można odtworzyć proces zbliżony do seryjnego; drugie (frezowane) natomiast są dokładniejsze i bardziej zbliżone pod względem parametrów technicznych do przyszłych egzemplarzy produkcyjnych. Prototypy, rzecz jasna, ujawniły pewne problemy. Najważniejsze z nich:
1) Otwieranie się obudowy mniej więcej w co piątym przypadku przy upadku z wysokości 1 m oraz w co trzecim przy upadku z 2 m. Klient oczywiście chciał, aby w 100% przypadków nie dochodziło do żadnego rozwarcia. Aby zagwarantować to wyłącznie za pomocą połączenia mechanicznego (zatrzaski), należałoby zapewnić taką sztywność skorupy, by przy uderzeniu obudowa nie deformowała się na tyle, żeby zatrzaski wyskakiwały z zaczepów. Teoretycznie można by to osiągnąć np. poprzez zastosowanie wewnętrznego metalowego szkieletu, który przejmowałby siły uderzenia. Albo przez użycie bardziej sprężystego polimeru. Albo poprzez zwiększenie warstwy tłumiącej, aby maksymalna deformacja przypadała właśnie na nią. Żadne z tych rozwiązań nie dawałoby jednak 100% gwarancji, a każde prowadziłoby do zauważalnego pogorszenia produktu jako całości. Pewność stu procent dawałoby tylko sklejenie lub spawanie. Dlatego wybrano mniejsze zło – podklejenie zatrzasków w momencie montażu
2) Niewystarczająca sztywność przycisku obudowy. Popychacz poruszał się zbyt luźno, a czasami całkowicie wychodził poza projekcję przycisku taktowego. Gdyby był to seryjny termoplastyczny elastomer, sytuacja, moim zdaniem, byłaby znacznie lepsza, choć zapewne nadal nie do końca satysfakcjonująca. Dlatego jako rozwiązanie część nośną i „naciskową” zrealizowałem w pierwszym komponencie (z tworzywa sztucznego), a drugiemu pozostawiłem jedynie funkcje dekoracyjne (i ochronne)
3) No i drobniejsze kwestie: poprawić tu, skorygować tam. Na przykład – wzmocnić i wydłużyć smycz zatyczki USB. Niby prosta sprawa – wystarczy zwiększyć wymiary elementu. Ale większy element wymaga więcej miejsca wewnątrz urządzenia, gdzie i tak wszystko jest już ciasno upakowane. Po kilku iteracjach i ustaleniach udało się w końcu osiągnąć kompromis
Co to?
Projektowane urządzenie to czujnik do elektromiografii, czyli pomiaru aktywności mięśni
Urządzenie mocuje się do ciała, rejestruje bioelektryczną aktywność mięśni, przesyła dane przez Bluetooth i wyświetla je w aplikacji lub na komputerze
Pozwala w czasie rzeczywistym zobaczyć, które mięśnie pracują i z jaką intensywnością – przydatne w fitnessie, podczas korygowania techniki czy treningów sportowych
Nie jest to urządzenie medyczne, lecz raczej sprzęt fitnessowo-sportowy
Główni użytkownicy:
-- trenerzy,
-- zaawansowani sportowcy,
-- sesje rehabilitacyjne, w których istotne jest analizowanie obciążenia poszczególnych mięśni, kontrola asymetrii i efektywności
Klient przystąpił do nowego etapu prototypowania. Otrzymane wyniki w pełni go zadowoliły, więc można było przejść do etapu produkcji seryjnej. Tą częścią klient również postanowił zająć się samodzielnie. W związku z tym przekazano mu komplet materiałów źródłowych (modele i rysunki techniczne), a i tak już niezbyt intensywna komunikacja między nami ograniczyła się do okazjonalnych konsultacji w kwestiach drugorzędnych (na przykład, jak przekazać producentowi wymagania dotyczące konkretnej faktury powierzchni). Brzmi to może niezbyt imponująco, ale w rzeczywistości to dobry znak – znaczy, że wszystko działa jak należy i nie ma problemów
Podsumowując (cały projekt, nie tylko część inżynierską, o której tu piszę): po nieco ponad roku klient uzyskał seryjne egzemplarze nowego produktu. Uważam to za bardzo dobry wynik. Jeśli komuś wydaje się, że można by było zamknąć cały proces w dwa–trzy miesiące – to oczywiście nieprawda. W teorii, przy bardzo (BARDZO) dużej motywacji ze strony klienta, czas ten mógłby zostać skrócony mniej więcej o połowę. Nie wiem jednak, z czymś takim jeszcze się nie spotkałem
Krótko o wykonanej pracy: na podstawie koncepcji designerskiej opracowałem konstrukcję urządzenia zoptymalizowaną pod produkcję seryjną i dostosowaną do wymagań części elektronicznej
Trochę statystyki: chronologia całego projektu z dokładnością do jednego dnia oraz orientacyjnym podziałem według rodzaju prac
Przedstawiona infografika ma wyłącznie charakter statystyczny. Odzwierciedla, jak przebiegał konkretny projekt dla konkretnego klienta, z udziałem określonych wykonawców w danym okresie czasu. Przy innych założeniach wyniki mogłyby się różnić
Faktyczny budżet projektu: 50 000 USD ± 5 000 (od rozpoczęcia do pojawienia się pierwszych egzemplarzy produktu na półkach)
Page updated
Google Sites
Report abuse