Älykkäiden rakennuskypärien piirilevyjen valmistus verkottuneita turvakypäriä ja teollisuuslaitteita varten

Älykäs rakennuskypärän piirilevy yhdistää työntekijän edessä olevan elektroniikan henkilönsuojaimiin, jotka altistuvat pölylle, sateelle, pudotuksille, tärinälle, korkealle ympäristön melulle ja toistuvalle päivittäiselle lataukselle. Tuotteesta riippuen kypärässä voi olla kamera, lähietäisyydellä oleva näyttö, GNSS, Wi-Fi/Bluetooth- tai matkapuhelinverkkoyhteys, IMU-anturit, mikrofonit, kaiuttimet, lämpökuvaus, työntekijän paikannustoiminnot tai ympäristön tunnistus. Elektroniikan on sovittava kypärän kuoren ja jousituksen ympärille heikentämättä suojarakennetta tai aiheuttamatta epämukavaa painoa pään etu- tai sivuosaan.

Highleap Electronics valmistaa asiakassuunniteltuja älykypäriä ja teollisuuskäyttöön tarkoitettuja piirilevyjä julkaistujen suunnittelutiedostojen pohjalta. Piirilevyjen/piirilevyjen toimituslaajuus voi sisältää monikerros- tai HDI-valmistuksen, kamera-/näyttöliitännät, langattomat moduulit, äänipiirit, akun hallinnan, ohjelmoinnin, tarkastukset ja asiakkaan määrittelemät toiminnalliset testaukset. Kypärän iskunkestävyyden, luonnostaan ​​vaarattomien hyväksyntöjen, henkilönsuojainten sertifioinnin ja tuotteiden täydelliset ympäristöluokitukset ovat järjestelmätason vastuulla, ellei niitä erikseen sisällytetä sopimuksen mukaiseen pätevyyslaajuuteen.

Älykkäiden rakennuskypärien tuotetyypit ja elektroniikka-arkkitehtuurit

Rakennus- ja teollisuuskäyttöön tarkoitetut älykypärät eivät ole yksi laiteluokka. Tuotemääritelmässä tulisi yksilöidä, mitkä toiminnot on itse asiassa integroitu, koska piirilevy, akku, antenni, kotelo ja tehtaan testivaatimukset voivat vaihdella huomattavasti versioiden välillä.

• Yhdistetty suojakypärä: Yhdistää tyypillisesti GNSS:n tai sisäpaikannuksen, Bluetooth/Wi-Fi- tai matkapuhelinverkon, SOS-ohjauksen, liiketunnistuksen ja ladattavan akun.
• Kameralla varustettu tarkastuskypärä: Lisää eteenpäin suunnatun kameran etätukea, dokumentointia tai videoiden suoratoistoa varten, mikä lisää prosessorin, muistin, USB/MIPI:n ja lämmönsiirtovaatimuksia.
• HUD- tai näytöllä varustettu rakennuskypärä: Integroi monokulaarisen näytön tai avustetun todellisuuden moduulin, jotta työohjeet, tarkistuslistat tai etäasiantuntijan tiedot pysyvät näkyvissä käyttäjän kädet ollessa varattuina.
• Lämpötarkastuskypärä: Voi lisätä lämpökameramoduulin näkyvän kameran rinnalle, mikä muuttaa teho-, mekaaninen kohdistus- ja datakaistanleveysvaatimuksia.
• Työntekijöiden turvallisuustelemetriakypärä: Voi sisältää IMU-pohjaisia ​​kaatumistapahtumia, geoaidan, ympäristösensoreita tai radioviestintää työmaajärjestelmästä riippuen.
• Vaarallisiin tiloihin tarkoitettu älykypärä: Käyttää sertifioidun luonnostaan ​​turvallisen strategian ympärille suunniteltua elektroniikkaa. Sertifioinnin rajojen on sisällettävä akku, kotelo, latausmenetelmä ja koko tuote – ei pelkästään paljas piirilevy.

Pitäisikö samaa piirilevyä käyttää jokaisessa älykypäräversiossa?

Ei automaattisesti. Yhteinen emolevy voi alentaa alustakustannuksia, mutta kamera-, lämpö-, matkapuhelin- ja näyttövaihtoehdot voivat muuttaa lämpö-, radiotaajuus-, akku- ja mekaanisia vaatimuksia siinä määrin, että erilliset tytärlevyt tai kontrolloidut täytevaihtoehdot ovat perusteltuja.

Kameran, näytön ja handsfree-käyttöliittymän integrointi

Teollisuuden päässä pidettävässä elektroniikassa on usein kamera ja pieni näyttö, joissa on mikrofoneja, kaiuttimia ja fyysisiä painikkeita, joiden on oltava käytettävissä käsineiden kanssa. Piirilevyn tulisi säilyttää signaalin eheys ja samalla pitää kaapelit ja joustavat reititykset poissa kypärän jousituksesta ja iskualueilta.

• Kameran käyttöliittymä: Näkyvän valon tai lämpökameramoduulit voivat käyttää piirilevyliittimiä tai taipuisia liittimiä. Highleap voi tukea liitäntää käyttämällä kameran piirilevyjen valmistus ja kameran FPC prosessinohjaukset.
• Lähisilmänäyttö: Monokulaarinen OLED/LCoS- tai muu mikronäyttö tarvitsee vakaan virransyötön, näyttödatan ja tarkan liitingeometrian. Emolevyä voidaan tarkastella käyttämällä näyttö PCB valmistukseen liittyvät näkökohdat.
• Nopea data: MIPI-, USB- ja muiden kamera-/näyttöyhteyksien tulisi käyttää hallittua reititystä ja pinoamisperiaatteita, jotka ovat yhdenmukaisia ​​standardin kanssa. nopea piirilevysuunnittelu.
• Mikrofonit ja kaiutin: Usean mikrofonin kohinanvaimennus voi parantaa äänentoistoa meluisissa tiloissa, mutta mikrofoniporttien ja akustisten kalvojen on pysyttävä mekaanisesti vapaina.
• Käsineystävälliset säätimet: Painikkeiden, PTT- ja SOS-tulojen tulisi olla kestäviä kytkimiä ja vetoa vähentäviä liittimiä sisäkäyttöön tarkoitettujen hienosäätimien sijaan.

Miksi näyttömoduuli on usein parempi Flex- tai tytärlevyllä?

Optiikka tarvitsee yleensä mekaanisen tiedonsiirtoyksikön, joka on riippumaton pääelektroniikasta. Joustava tai pieni näyttökortti voi säilyttää kohdistuksen ja samalla antaa prosessori-/akkukortin sijoittaa paikkaan, jossa kypärän tasapaino ja jäähdytys ovat paremmat.

Langattoman GNSS:n ja antennin sijoittelu kypärän kuoren ympärille

Kypärän elektroniikkaan voi kuulua Bluetooth, Wi-Fi, GNSS ja joskus myös matkapuhelinverkko. Antennin suorituskyky on arvioitava yhdessä varsinaisen kuoren, kypäränpään, akun ja metallisten kiinnitysosien kanssa, koska nämä rakenteet voivat vääristää avoimella penkillä hyväksyttävältä näyttävän suunnittelun.

• Bluetooth- ja lisälaitelinkit: Kuulokkeet, majakat tai kädessä pidettävät laitteet voivat muodostaa yhteyden vapautetun liitännän kautta. Bluetooth-piirilevy arkkitehtuuri.
• Wi-Fi ja teollisuusverkot: Suoratoistovideo ja etäyhteistyö lisäävät huippuvirtaa ja lämpökuormitusta; radion sijoittelun tulisi pitää antennit mahdollisimman kaukana suurista maadoitussuojista ja käyttäjän päästä teollisen suunnittelun sallimissa rajoissa.
• GNSS: Ulkona työskentelyä varten tarkoitettujen tuotteiden antennin on oltava selkeästi taivaalle päin; antennia ei saa haudata akkujen, kameroiden tai metallikiinnikkeiden taakse.
• Matkapuhelinvaihtoehdot: LTE/5G-moduulit lisäävät antenneja, SIM/eSIM-kortteja, tehopurskeita ja sertifiointivaatimuksia. Piirilevy voi käyttää langattoman viestinnän piirilevy RF-ohjauksen valmistusala.
• Rinnakkaiselo: Wi-Fi/Bluetooth, GNSS ja matkapuhelinradiot tulisi tarkastella yhdessä, jotta yksi antenni tai kellojärjestelmä ei heikennä toista.

Kestävä piirilevyrakenne, akku ja ympäristönsuojelu

Älykypärät ovat kestäviä puettavia laitteita. Ne pudotetaan, altistuvat hielle ja sateelle, säilytetään kuumissa ajoneuvoissa ja niitä käytetään pölyn ja rakennusjätteen lähellä. Elektroniikka tulisi siksi suunnitella kotelointi- ja huoltostrategian mukaisesti sen sijaan, että sitä kohdeltaisiin kuin älypuhelinkorttia, joka on siirretty kypärään.

• HDI, jossa tiheys sitä vaatii: Kompaktit prosessori-/kameramallit voivat perustella HDI-piirilevy mikroputkilla, kun taas yksinkertaisemmat telemetriakypärät voivat olla taloudellisempia tavanomaisella monikerroslevyllä.
• Jäykkä-joustava: A jäykkä-flex PCB voi liittää sivuohjaimia, kameramoduuleja tai takaosan akkuosia vähemmillä johtosarjaliittimillä.
• Akun hallinta: Irrotettavat tai sisäiset litium-akut vaativat ohjattua latausta, suojausta ja polttoaineen mittausta OEM-kennon spesifikaatioiden mukaisesti; piirilevytason toiminnot voivat seurata niitä. akun hallintapiirilevy käytäntöjä.
• Kosteus ja pöly: Valikoiva muodollinen pinnoite voi suojata piirilevyä siten, ettei se häiritse mikrofoneja, liittimiä, antureita tai lämpöliitäntöjä.
• Lämpöreitti: Videoprosessorit, radiot ja kamerat voivat synnyttää paikallista lämpöä. Levyn ja kotelon tulisi käyttää määriteltyjä leviämisreittejä ja ne voivat hyötyä Piirilevyjen lämmönhallintatekniikat.

Piirilevyjen kokoonpano, moduulien hankinta ja alkuperäiskappaleiden ohjaus

Teollisessa puettavassa tuotannossa yhdistyvät usein hienojakoiset SoC-piirit, kameraliittimet, RF-moduulit ja kestävät sähkömekaaniset osat. Highleap voi hallita piirilevyprosessia hallitusta hankinnasta aina ensituotetuotantoon ja toistuvaan tuotantoon asti.

• Assembly: PCB -kokoonpano tulee sovittaa BGA/QFN/WLCSP-pakkauksiin, raskaisiin liittimiin ja kypärän käyttämiin joustaviin liitäntäkappaleisiin.
• Komponenttien ohjaus: Kameroiden, radioiden, antureiden, muistien ja PMIC-piirien tulee noudattaa asiakkaan hyväksymiä komponenttien hankinta listoja, koska ohjelmistojen ja sääntelyn toiminta voi riippua tarkoista MPN-tunnuksista.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkistaa näkyvän komponenttien sijoittelun, liittimien suunnan ja juotosliitokset ennen suojausten tai kotelo-osien asentamista.
• X-ray: BGA/LGA-piiloliitokset voidaan tarkistaa Röntgentarkastus kun pakkausriski tai laatusuunnitelma sitä vaatii.
• Ensimmäinen artikkeli: Kameran kohdistus, näyttökaapelien reititys, antennin suojaputket, akkuliittimen sovitus ja kypärämoduulin kiinnitys tulee tarkistaa ennen pilottierän julkaisua.

Henkilönsuojainten integrointi, luonnostaan ​​turvalliset vaihtoehdot ja modulaaristen lisävarusteiden rajat

Suojalaitteisiin asennettua elektroniikkaa tulisi käsitellä moduulina suuremman turvallisuustuotteen sisällä. Piirilevytoimittajan on tehtävä selkeät rajat tavallisen teollisuuselektroniikan ja sertifioituihin vaarallisiin tiloihin tarkoitettujen varianttien välillä.

• Kypärän kuoren raja: Piirilevyn kiinnitysominaisuuksien ei pitäisi vaatia hallitsematonta poraamista, ohentamista tai muita muutoksia suojakuoreen.
• Luonnostaan ​​turvalliset versiot: Sertifiointikonsepti voi rajoittaa energian varastointia, kapasitanssia, induktanssia, latausta ja liittimien saatavuutta; tavalliset piirilevyjen korvaamiset voivat vaikuttaa tähän analyysiin.
• Hot-swap-moduulit: Kamera-, akku- tai radiomoduulien liittimien ja kiinnitysmenetelmien tulee vastata alkuperäisen laitevalmistajan huoltomenettelyjä ja sertifioitua käyttötapausta.
• Henkilönsuojainten yhteensopivuus: Kuulonsuojaimet, visiirit, hengityssuojaimet ja kypärän jousitus voivat muuttaa antennin, mikrofonin ja mekaanisen osan etäisyyttä.
• Vaihda ohjaus: Akun, kotelon, radion tai suojauskomponenttien muutokset tulee tarkistaa koko tuotteen kelpuutusta vasten ennen massatuotantoa.

Voiko tavallista älykypärän piirilevyä myöhemmin käyttää luonnostaan ​​turvallisessa tuotteessa ilman uudelleensuunnittelua?

Sitä ei pitäisi olettaa. Räjähdysvaarallisten tilojen sertifiointi arvioi koko energianrajoitus- ja mekaanisen järjestelmän. Tavanomaiseen rakennuskäyttöön soveltuva piirilevy saattaa vaatia erilaisia ​​teho-, suojaus-, kotelointi- ja huoltorajoituksia luonnostaan ​​turvalliselle tuotteelle.

Tehdastoiminnallinen testi älykkäille rakennuskypärän piirilevyille

Tuotantotestin tulisi varmistaa elektroniikka toistettavissa olevassa kalustossa ennen kuin koko kypärä läpäisee lopullisen henkilönsuojaimen, ympäristön tai vaarallisen tilan kelpuutuksen.

• Käynnistys ja virta: Tarkista laiteohjelmiston versio, kiskon toiminta, lataus ja määritetyt aktiiviset/valmiustilat.
• Kamera/näyttö: Tarkista kameran kuvaus, näyttökuvio, kirkkauden säätö ja käyttöliittymän vakaus.
• Langaton/GNSS: Vahvista radioviestintä tai hyväksytyt tuotantotestaustilat Bluetooth-, Wi-Fi-, GNSS- tai matkapuhelinverkkoversioille.
• Ääni ja säätimet: Tarkista mikrofonit, kaiuttimet, painikkeet, PTT- ja SOS-tulot.
• Liike-/ympäristöanturit: Tarkista IMU, barometri tai muut laitteet asiakkaan määrittämien rajojen mukaisesti.
• FCT: Highleap voi toteuttaa toiminnallinen testaus hyväksytyllä laiteohjelmistolla, kiinnittimillä ja jäljitettävillä hyväksymis-/hylkäystuloksilla.

Älykkäiden rakennuskypärien piirilevyjen ja piirilevyjen tuotantoa koskevat RFQ-tiedot

Hyödyllisen valmistuspaketin tulisi sisältää muutakin kuin Gerber-tiedostoja. Piirilevytoimittajan on ymmärrettävä, miten piirilevy toimii yhdessä kypärän kuoren, kamera-/näyttömoduulien, antennien, akun ja käyttäjän ohjainten kanssa.

Highleap voi tukea myös niihin liittyviä teollisuuskäyttöön tarkoitettuja puettavia tuotteita, kuten kypärään kiinnitettäviä näyttöjä, kestäviä monokulaarisia HMD-moduuleja, työntekijöiden kamerayksiköitä, teollisuuden älylaseja ja verkkoon kytkettyjä tarkastuskuulokkeita, kun niiden mekaaniset, radiotaajuus- ja ympäristövaatimukset julkaistaan ​​erikseen.