Fabricarea de PCB-uri pentru afișaje montate pe cap pentru HMD-uri industriale și sisteme de afișare purtabile

Un PCB pentru afișaj montat pe cască este nucleul electronic din spatele afișajelor industriale monoculare, al dispozitivelor portabile de realitate asistată, al afișajelor montate pe cască și al vizoarelor compacte pentru ochi aproape. Placa poate combina un micro-afișaj, un procesor de aplicație, memorie, cameră, Wi-Fi/Bluetooth, IMU, microfoane, difuzor, USB-C și funcții de baterie, în timp ce direcționează semnalele printr-un braț, un modul de tâmplă sau o bandă de susținere. Spre deosebire de un controler de afișaj desktop, electronica HMD trebuie să fie suficient de ușoară pentru cap, echilibrată mecanic și capabilă să reziste mișcării continue.

Highleap Electronics produce plăci de bază HMD, plăci de interfață pentru afișaje, circuite flexibile pentru camere și PCBA-uri aferente, proiectate special pentru clienți. Accentul în producție se pune pe conexiuni de mare viteză între afișaje și camere, construcție HDI compactă sau rigid-flex, coexistență RF, control termic și interfețe optice/mecanice repetabile. Geometria finală a cutiei de vizor, siguranța optică, confortul utilizatorului și conformitatea la nivel de produs rămân în cadrul programului complet de căști al producătorului de echipamente originale.

Clase de produse pentru afișaje montate pe cap și partiționare PCB

Ecranele montate pe cap acoperă mai multe arhitecturi, fiecare dintre ele controlând o partiție diferită a plăcii de bază. Componentele electronice ar trebui definite de sistemul optic și de cazul de utilizare, mai degrabă decât de carcasă în sine.

• Monocular HMD industrial: Folosește un ecran mic, amplasat aproape de ochi, poziționat într-o parte a câmpului vizual al utilizatorului, pentru instrucțiuni de lucru, asistență la distanță sau date de inspecție.
• Afișaj portabil pentru binocluri: Utilizează două canale optice sau un singur modul optic mai larg și necesită de obicei o lățime de bandă mai mare pentru afișare și o sincronizare mai strânsă.
• Cască de realitate asistată: Prezintă informații fără a înlocui complet perspectiva utilizatorului asupra mediului real; produsele industriale robuste pot combina camera, controlul vocal și optica lizibilă în exterior.
• Modul de afișare montat pe cască: Montează componentele electronice de afișare pe o cască de protecție sau o cască tactică și utilizează adesea o placă de bază separată, plăci flexibile și plăci optice.
• Vizualizator conectat: Mută ​​majoritatea datelor de calcul către un telefon, PC sau o baterie externă, permițând plăcii de bază să se concentreze pe afișaj, senzori, USB/I/O de mare viteză și conversie de energie.
• Calculator portabil autonom: Integrează procesorul, memoria, stocarea, conexiunea wireless și bateria pe cap, crescând densitatea termică și de putere.

De ce ar trebui procesorul principal și modulul optic să fie separate în unele HMD-uri?

Separarea proceselor de motorul optic poate îmbunătăți distribuția greutății și ușurința în service. O placă flexibilă de dimensiuni mici sau o placă de afișare poate rămâne aliniată cu optica, în timp ce procesorul și bateria, care sunt mai puternice, se află unde există mai mult spațiu pentru răcire.

Microdisplay, cameră și rutare semnal de mare viteză

Un HMD poate suporta mai multe interfețe sensibile la pierderi, asimetrie și tranziții între conectori. Stack-up-ul și interconectarea eliberate ar trebui tratate ca parte a canalului de afișare/cameră, mai degrabă decât ca un PCB multistrat generic.

• Interfață microdisplay: Motoarele de afișare OLED, LCoS sau alte motoare de afișare pot utiliza interfețe MIPI, RGB, LVDS sau proprietare. Highleap poate asambla interfața folosind PCB de afișare controale de fabricație.
• Calea camerei: Modulele HMD pentru asistență la distanță sau inspecție includ adesea o cameră de înaltă rezoluție. Modulul camerei se poate conecta prin cameră FPC sau o consiliu dedicat.
• Rutare de mare viteză: Canalele de afișare, cameră, USB și memorie ar trebui să fie la fel PCB de mare viteză și cerințe de impedanță controlată.
• USB-C: Vizualizatoarele conectate sau porturile de serviciu pot utiliza Conectori USB-C pentru funcții de alimentare, date sau afișare în mod alternativ.
• Tranziții conector: Conectorii placă-placă și FPC ar trebui să păstreze planurile de referință și să evite conectorii lungi pe legăturile sensibile.

Ce determină dacă un HMD are nevoie de HDI?

Distanța dintre procesor, numărul de benzi pentru cameră/afișaj, lățimea plăcii și densitatea conectorilor sunt principalii factori. Un procesor BGA compact cu mai multe interfețe de mare viteză poate justifica microvia-urile chiar dacă setul cu cască este fizic mare.

IMU, Urmărirea Capului și Fuziunea Senzorilor

Dispozitivele montate pe cască utilizează în mod obișnuit accelerometre și giroscoape pentru orientare, comportament la trezire/somn sau stabilizarea mișcării. Produsele mai avansate adaugă magnetometre, barometre, senzori de proximitate sau camere pentru urmărirea spațială. În timp ce casca se bazează pe urmărire externă, electronica stației de bază pentru urmărirea VR necesită propria analiză a referințelor de sincronizare, a componentelor optice sau IR și a interfețelor de sincronizare.

• Orientare IMU: Axele senzorilor ar trebui legate de sistemul de coordonate optice și mecanice, astfel încât firmware-ul să interpreteze corect mișcarea capului.
• Calea de date cu latență redusă: Datele de mișcare ar trebui să ajungă la procesor fără conflicte evitabile pe magistrală sau zgomot de ceas.
• Sincronizare cameră/IMU: Urmărirea vizual-inerțială depinde de momentul determinist dintre cadrele de imagine și eșantioanele de mișcare.
• Integritatea PCB-ului prin fuziunea senzorilor: Rutarea senzorilor și procesoarelor de mare viteză poate fi revizuită folosind principiile din verificare PCB prin fuziune de senzori de mare viteză acolo unde este cazul.
• Mediu magnetic: Dacă se utilizează un magnetometru, magneții pentru difuzoare, actuatoarele haptice și suporturile metalice ar trebui incluse în mediul de calibrare.

Conectivitate wireless, hardware audio și de control vocal

Panourile HMD industriale combină frecvent Wi-Fi și Bluetooth cu microfoane și un difuzor. Subsistemele radio și acustic trebuie să coexiste cu ceasurile afișajului și zgomotul de comutare al procesorului într-o carcasă foarte mică.

• Wifi: Streamingul video și colaborarea la distanță pot crea o sarcină susținută pentru radio și procesor, așadar amplasarea antenei și starea termică ar trebui validate împreună.
• Bluetooth: Accesoriile și legăturile audio pot utiliza o eliberare PCB Bluetooth arhitectură cu restricții de acces controlate.
• Aspectul semnalului RF: Pot urma alimentări, adaptare și ecranare antenă soluție wireless și RF practicile de fabricaţie.
• Matrice de microfoane: Produsele de control vocal pot utiliza mai multe microfoane digitale; amplasarea porturilor și membranele acustice trebuie păstrate la asamblarea carcasei.
• Ieșire difuzor: Traseul amplificatorului și al difuzorului trebuie amplasate departe de regiunile RF/IMU sensibile, pe cât posibil.

HDI, Rigid-Flex și Design Termic pentru Electronice Purtate pe Cap

Greutatea și grosimea carcasei fac ca arhitectura PCB să fie esențială pentru confortul HMD. O placă rigidă convențională poate funcționa pentru o unitate monoculară robustă, în timp ce designurile compacte sau curbate beneficiază adesea de HDI și interconexiuni flexibile.

• Placă de bază HDI: Fabricarea PCB-urilor HDI poate suporta procesoare cu pas fin, memorie și câmpuri dense de conectori.
• Rigid-flex: PCB rigid-flex poate direcționa semnalele prin brațele tâmplelor sau ansamblurile brațului cu mai puțini conectori de cablu.
• Flexibilitatea ochelarilor inteligenți: Ramurile optice subțiri pot folosi aceeași disciplină de proces aplicată și PCB flexibil în ochelari inteligenți.
• Răspândire termică: Căldura procesorului, a PMIC-ului și a radioului trebuie îndepărtată de suprafețele din piele și optice folosind trasee definite de cupru și carcasă.
• Amplasarea bateriei: Echilibrarea căștilor poate plasa bateria în spate sau într-un pachet extern, ceea ce modifică cerințele de cablu și distribuție a alimentării.

Asamblare, programare și inspecție pentru PCB-uri HMD

Produsele pentru dispozitive optice de tip near-eye devin adesea dificil de prelucrat după instalarea modulelor optice și a circuitelor flexibile. Ruta de producție ar trebui să completeze programarea și inspecția la nivel de placă înainte de alinierea optică finală.

• Asamblare cu pas fin: Highleap poate oferi Asamblare PCB pentru procesoare, memorie, PMIC-uri, camere și dispozitive RF.
• Aprovizionarea componentelor: Modulele de afișare, camerele, memoria și radiourile ar trebui să urmeze instrucțiuni controlate. aprovizionarea componentelor reguli.
• AOI: AOI în PCBA poate inspecta conectorii, componentele pasive mici și orientarea dispozitivelor înainte de închiderea stivei mecanice.
• Raze X: Îmbinările ascunse BGA/LGA pot fi verificate cu Inspecția cu raze X unde este necesar.
• Programare: Bootloader-ul, imaginea de funcționare, datele de calibrare și identitatea serială ar trebui să rămână legate de revizia exactă a PCB/BOM.

Pachet de testare funcțională și cerere de ofertă pentru un PCB cu afișaj montat pe cap

Acceptarea din fabrică ar trebui să separe funcția electronică de alinierea optică finală. Placa poate fi validată pentru datele de afișare, captura camerei, senzorii, radioul și curentul înainte ca HMD-ul complet să fie montat pe ansamblul optic.

• Model de afișare: Verificați generarea imaginii, controlul luminozității și stabilitatea interfeței.
• Aparat foto: Confirmați funcțiile de captură, focalizare automată sau modul de testare aprobat.
• IMU: Verificați identitatea senzorului și răspunsul orientării.
• Wireless/audio: Verificați căile Wi-Fi/Bluetooth și ale microfonului/difuzoarelor, dacă sunt incluse.
• Putere: Măsurați stările de curent active și de putere redusă definite.
• FCT: Highleap poate implementa testarea funcțională cu firmware programat și rezultate trasabile.

Programele de produse conexe pot include PCBA-uri HMD industriale monoculare, panouri de afișare montate pe cască, căști de realitate asistată, module de cameră/afișaj purtabile și ansambluri flexibile pentru ochelari inteligenți, fiecare lansat cu propria configurație optică și mecanică.