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. 

Старая версия пульта с блоками детектирования

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).

Старая версия кронштейна

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

Поможем и вам с разработкой или производством

Если вы хотите проконсультироваться или получить коммерческое предложение, то заполните данную форму.

Чем больше подробностей вы укажите, тем лучше наш эксперт подготовится к разговору с вами, а значит общение пройдет продуктивно для всех. Конфиденциальность информации гарантируем! Можно подписать NDA.

Ниже не обязательно, но помогает ответить вам более точно.
Выберите близкую вам отрасль. По выбранной отрасли мы сможем подобрать кейсы из нашего опыта под вашу специфику
 
Это поле позволяет загрузить неограниченное количество файлов. Ограничение 999 МБ.

Допустимые типы: gif, jpg, jpeg, png, bmp, eps, tif, pict, psd, txt, rtf, odf, pdf, doc, docx, ppt, pptx, xls, xlsx, avi, mov, mp3, mp4, ogg, wav, bz2, dmg, gz, tar, zip.
Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c Политикой конфиденциальности
подпиши НДА

Прежде чем обсудить задачу, подпишите соглашение о неразглашении

Подписать NDA