Пульт системы радиационного контроля ИМД-8
Разработка дизайна, эргономики конструкции, прототипирование
Этап #1 Задача
Работаем над корпусом новой модели универсального дозиметра для экстремальных условий эксплуатации. Универсальность здесь значит то, что использовать его можно и как стационарный, и как бортовой, а также переносной.
К устройству будут подключаться внешние блоки детектирования для разных видов излучений: фотонного ионизирующего, нейтронного и т.д.
Носимый вариант пульта будет с питанием от АКБ, с помощью ремня его можно носить на шее. Бортовая версия работает от сети автомобиля, соответственно, тут потребуется специальный кронштейн для установки в кабине. В стационарном исполнении дозиметр будет стоять на столе или висеть на стене (опять нужен кронштейн), питание - от внешнего источника, например, адаптера на 220В. В этой версии, помимо датчиков, к пульту могут быть подключены два блока гальванической развязки.
Состав прибора: собственно измерительный пульт со встроенным детектором гамма-излучения, внешние блоки детектирования и вспомогательные блоки.
Вариантов исполнения три, как видите, а корпус должен быть один. Это в некотором смысле засада: универсальность хороша только для пользователя. А вот разработчикам проектировать универсальные приборы ощутимо сложено.
Компоненты пульта: блок спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS с антенной (только для носимого варианта), зарядное устройство для аккумуляторов, 2 аккумуляторные батареи, несколько счетчиков излучения, дисплей, клавиатура, электронные платы, платы счетчиков, монитора и питания.
Состав корпуса – основная часть с аккумуляторным отсеком и его крышкой плюс передняя панель. Внешние элементы – монитор за защитным стеклом, прорезиненная клавиатура с подсветкой кнопок, обязательная индикация превышения порога (красного цвета), защищенный разъем для наушников (только для носимого варианта, в других версиях будет заглушка), разъемы для передачи данных от внешних блоков, питания и сети. Для носимого исполнения нужны крепление плечевого ремня, клипса для ношения пульта на поясном ремне и кронштейн для крепления к стене (размещения на столе и подвешивания под потолком).
При разработке надо стремиться к минимизации размеров корпуса; аккумуляторный отсек следует сделать влагостойким. Вода туда не должна проникать, даже если пульт лежит 2 часа на глубине 1 м. Это сделано затем, чтобы дозиметрист в поле под дождем мог заменить батарею, а влага не попала в электронику. Одновременно и крышку отсека нужно «оборудовать» защитой от утери.
Также нам предстоит продумать удобное расположение разъемов питания и передачи данных (сейчас эти разъемы «торчат»), предусмотреть возможность пломбировки.
Срок службы такого корпуса серьезный — 15 лет, поэтому к материалам, из которых он будет изготовлен, придется отнестись с особым вниманием. Ну да, если прибор всепогодный, да еще и носимый, то ясно, в каких условиях его станут эксплуатировать: в любых. Заодно он будет периодически падать (возможно, что и в грязь тоже), попадать под дождь, снег, палящее солнце и так далее. Поэтому дальше в техзадании идет длиннющая таблица с показателями, характеристиками и требованиями. Два часа на метровой глубине без потери работоспособности — это еще цветочки.
Традиционно — обзор конкурентов. Вот они:
В таком проекте первой придется делать эскизную модель. А дизайн — уже потом.
Этап #2 Эскизная модель
От нее будет зависеть, что в дизайне лучше не делать и где какие материалы и технологии использовать. Конструктор предлагает два варианта модели:
При разработке дизайна надо придерживаться той компоновки и тех пропорций, которые есть сейчас в модели. Можно изменить разве что положение аудиоразъема на передней панели и область индикации (это линия под дисплеем). Корпус будет пластиковым, технология производства — литье под давлением. Передняя панель — алюминий. Материал крышек для аккумуляторов — на выбор разработчика. Цвета — болотный и темно-серый.
Вот сейчас можно и порисовать.
Этап #3 Эскизирование
Дизайн среди такого количества техтребования почти потерялся. Тем не менее его не может не быть: в первую очередь нам надо уйти от концепции "алюминиевая коробка". Даешь индивидуальность!
И про место для маркировки не забыть, само собой.
Черновики:
Ок, но некоторые варианты не подходят по компоновке. У нас есть пластиковый корпус и алюминиевая передняя панель — здесь всегда будет линия стыка этих деталей. Да и вещь по стилю должна быть больше "милитари", чем все остальное.
Чистовики, первая версия (от GPS-антенны тем временем заказчик успел отказаться. Один из разъёмов — под наушники — решили заменить на USB):
Конструктор говорит свое веское слово: какой-то из вариантов крайне сложен в изготовлении, в другом элементы кардинально изменятся при отехнолгичивании (то есь просто не получатся такими красивыми, какими нарисованы).
Допиливаем дизайн под производство.
Теперь получается скучно и уныло. Работаем.
Вторая версия чистовиков, улучшенная и дополненная:
Итог:
Выбрали этот вариант.
Но надо, чтобы лицевая панелька была выступающей – чтобы закрыть клавиатуру и дисплей.
Этап #4. 3D-моделирование
Дизайн-болванка. Теперь дизайн будем совмещать с эскизной компоновкой.
Результат:
Не все так гладко: заказчику не нравится вид корпуса сзади. Надо доработать.
Тот вариант, который справа, уходит клиенту на утверждение.
Раскладка по цветам:
Вариант с боковыми держателями — для носимой версии:
Проект ручки-"крутилки":
Проект кронштейна:
Предварительные рендеры:
Концепт принят.
Этап #4. Эскизная конструкция
Новые рендеры. На всех металлических деталях, лицевой панели, делаем воронение. На панели добавился разъем наушника.
Носимая версия:
Носимая + стационарный вариант на кронштейне:
Итоговое цветовое решение корпуса — два варианта:
Надписи и лого на корпусе:
Еще сзади будет наклейка с серийным номером и штрих-кодом.
Этап #5. Прототипирование
И... оба прототипа оказываются с черной панелью.
И это не единственные косяки. Переделывать придется несколько деталей. Их возвращаем.
Приходит переделанное.
Заказчик собирает прототип, пишет замечания: крутилками зафиксировать кронштейн не удается, надо их видоизменять. При максимальной затяжке винтов клавиатуры перестают нажиматься кнопки. Ну и есть еще мелочи.
Но тестировать прибор (на ударопрочность и прочее) уже можно.
Итого: при испытаниях на герметичность пульт все-таки протёк в нескольких местах.
Прибор после испытаний:
Панель отдельно:
Напечатали наклейку. Нет, линии нужны поярче.
Финализируем конструкцию:
Придется слегка переделать надписи на панели — из-за того, что внесли изменения в конструкцию. Вариант:
Прикидываем, как будут смотреться надписи на двух вариантах панелей (технологии нанесения — лазерная гравировка на неокрашенной и шелкография на окрашенной):
Вносим мелкие правки, ставим лого:
Меняем цвет... пломбы!
Делаем второй прототип. И здесь не без косяков со стороны производства: кое-где покрасили не ту сторону. Первая мысль: закажем новые, а тестировать будем то, что есть.
Детали прототипа:
Но заказчик сам исхитрился все исправить:
Провели тест на герметичность корпуса — с герметиком и без. Батарейный отсек удалось сделать герметичным, весь корпус — пока нет. Вносим правки в конструкторскую документацию.
Этап #6. Конструкторская документация
Два прототипа (точнее, их испытания) показали, что узел кнопок крайне сложно герметизировать. Решили клавиатуру делать пленочной.
Носимая версия и вариант на кронштейне:
Обновленная графика:
Пара рендеров:
Пульт к серийному производству готов.
— Этот проект — один из примеров сложной, — нет, СЛОЖНОЙ разработки.
Во-первых, сложность заключалась в универсальности прибора. Мы должны были угодить всем категориям пользователей.
Во-вторых, требования по пыле- и влагозащите: ну разве что в космос с ним не надо. Хотя если в ближний — то, наверное, можно.
Ну и, конечно же, пульт должен выглядеть круто и, самое главное, быть пригодным для изготовления в серии.
Каждый шаг проектирования проверялся прототипом, и не одним. Ведь только так можно быть уверенным, что изделие при производстве будет отвечать заложенным в него требованиям.
Евгений Аракас,
руководитель проекта
Нужна похожая разработка?
Расскажите о вашем устройстве — бесплатно проконсультируем и оценим стоимость.