Виробництво друкованих плат гарнітури доповненої реальності для оптичних прозорих носимих пристроїв з доповненою реальністю

Друкована плата гарнітури доповненої реальності підтримує цифрову інформацію, тоді як користувач продовжує бачити реальне середовище безпосередньо через прозору оптику. Ця конструкторська мета полягає в тому, щоб електроніка була малою вагою, низьким нагріванням та тонкою розподіленою упаковкою навколо скронь або чола. Залежно від продукту, гарнітура може використовувати мікро-OLED або microLED дисплеї, хвилеводи, зовнішні камери, IMU, відстеження очей, Wi-Fi/Bluetooth, мікрофони та підключення до телефону, комп'ютера або ПК.

Компанія Highleap Electronics виробляє материнські плати, плати дисплеїв, гнучкі схеми камер та жорстко-гнучкі вузли для гарнітур доповненої реальності, розроблені на замовлення замовника. Акцент у виробництві відрізняється від повністю закритої гарнітури віртуальної реальності: оптично-прозора доповнена реальність часто виграє від розподіленої обробки, надзвичайно малої площі друкованих плат та гнучких з'єднань. Оптичне вирівнювання, безпека очей, калібрування хвилеводу та повна сертифікація продукту доповненої реальності залишаються в готовій системі виробника оригінального обладнання (OEM).

Типи продуктів AR-гарнітури та розподілена електроніка

Продукти доповненої реальності варіюються від легких пристроїв для перегляду відео до автономних гарнітур просторових обчислень. Розташування плати слід вибирати з урахуванням оптичної архітектури та фізичного розташування обчислювальних пристроїв.

• Прив'язаний переглядач доповненої реальності: Отримує візуалізований контент та живлення від телефону або зовнішнього обчислювального блоку, зменшуючи локальне нагрівання та розмір батареї.
• Бездротові розумні окуляри AR: Використовує вбудовані процесори або співпроцесори, а також Wi-Fi/Bluetooth для зв'язку з телефоном або комп'ютером.
• Гарнітура доповненої реальності для підприємств: Додає камери, голосове керування, функції штрих-кодів/інспекції та міцне кріплення для польових або заводських робочих процесів.
• Бінокулярна хвилеводна AR-гарнітура: Потрібні синхронізовані механізми відображення лівого/правого екрану та чіткіше оптичне/механічне керування.
• Гарнітура доповненої реальності з відстеженням очей: Додає ближнє інфрачервоне освітлення, камери для очей та обладнання для обробки погляду поблизу оптики.
• Гарнітура доповненої реальності з вбудованим відображенням: Використовує більше камер, IMU та локальну обробку для просторових прив'язок, відстеження рук або розуміння навколишнього середовища.

Чому розподілена обробка важлива для проектування друкованих плат?

Перенесення деяких обчислень на телефон або зовнішній хост може зменшити площу плати та нагрівання головки, але збільшує залежність від високошвидкісних бездротових або модемних інтерфейсів. Перед випуском гнучкого з'єднання, батареї та термоконструкції слід заморозити відповідний розділ.

Інтеграція друкованої плати хвилеводу, мікродисплея та оптичного механізму

Дисплейний механізм та оптичний об'єднувач зазвичай є найбільш механічно чутливими частинами AR-гарнітури. Розміри друкованої плати та гнучкого елемента повинні стосуватися оптичних даних, а не лише косметичної рамки.

• Інтерфейс мікродисплея: Highleap може зібрати друкована плата дисплея інтерфейси для обраних клієнтом мікро-OLED, microLED або інших дисплеїв.
• Згинання до оптики: Тонкий фрезер для скронь та брів можна використовувати гнучка друкована плата в розумних окулярах процеси для збереження компактності міжз'єднань.
• Жорстко-гнучкий: Жорстка гнучка друкована плата може інтегрувати невеликі жорсткі острови компонентів з вигнутими з'єднаннями навколо рами.
• Оптичне вирівнювання: Допуски роз'єму, елемента жорсткості та монтажного отвору повинні бути пов'язані з вузлом хвилеводу/дисплея.
• Термічний контроль дисплея: Локальне нагрівання поблизу хвилеводу може змінити комфорт та оптичну стабільність; щільність струму та розподіл тепла слід перевірити якомога раніше.

Чи слід розглядати плату дисплея AR як звичайну друковану плату контролера дисплея?

Ні. Електрична функція може бути подібною, але оптика, розташована близько до ока, робить товщину плати, положення роз'єму, вигин та теплове розташування набагато критичнішими, ніж у звичайному панельному контролері.

Камери, IMU та обладнання для сприйняття для AR-стеження

Системи доповненої реальності (AR) можуть використовувати камери для картографування навколишнього середовища, відстеження рук, розпізнавання об'єктів або візуально-інерційної локалізації. Легкі продукти для перегляду можуть використовувати менше датчиків, тоді як просторові AR-конструкції можуть підтримувати кілька одночасних камер.

• Модулі камери: Модулі, що звернені назовні, повинні використовувати контрольовані виробництво друкованих плат камери та процеси з’єднання/гнучких елементів.
• ФПК камери: FPC камери може переміщувати датчики в місця на рамі, до яких основна друкована плата не може дістатися.
• IMU: Осі акселерометра/гіроскопа повинні збігатися з оптичною системою координат та механічною точкою приведення гарнітури.
• Синхронізація: Часові позначки камери та IMU повинні залишатися детермінованими, якщо стек відстеження OEM залежить від візуально-інерційного злиття.
• Датчик глибини або близькості: Додаткові модулі ToF або глибини додають випромінювачі, часові та теплові обмеження, які слід документувати окремо.

Високошвидкісні обчислення, пам'ять та бездротове з'єднання

Навіть легкі системи доповненої реальності (AR) можуть поєднувати високошвидкісні дисплеї, камери та бездротові з'єднання. Тому стек і процесорний пакет слід планувати з урахуванням як пропускної здатності, так і суворого теплового бюджету корпусу, схожого на окуляри.

• Процесор/прискорювач: Процесори доповненої реальності з дрібним кроком можуть вимагати Виробництво друкованих плат HDI з мікроперехідними отворами та контактною площадкою.
• Пам'ять: LPDDR та сховище повинні використовувати високошвидкісний дизайн друкованих плат правила та контрольовані заміни пристроїв.
• Wi-Fi: Бездротові пристрої перегляду можуть передавати високошвидкісні візуалізовані кадри або дані датчиків, тому поведінку антени та теплові характеристики слід перевіряти в умовах реального трафіку.
• Bluetooth: Аксесуари та пристрої введення можуть використовувати випущений Друкована плата Bluetooth архітектура.
• USB-C: Прив’язані пристрої доповненої реальності можуть використовувати роз'єми USB-C для живлення, високошвидкісної передачі даних або відображення.

Обмеження щодо батареї, тепла та балансу ваги в гарнітурах доповненої реальності

У гарнітурах доповненої реальності мало місця для гарячих поверхонь або важких модулів біля носа та скронь. Щільність потужності друкованої плати безпосередньо впливає на комфорт.

• Розподілена батарея: Елементи можна розділити по дужках або перемістити в задній/зовнішній блок, що змінить вимоги до кабелю та захисту.
• Контроль за станом акумулятора: Зарядка та захист можуть бути додані друкована плата керування батареєю практики для вибраного пакету.
• Малопотужні співпроцесори: Збереження завдань датчиків та відстеження очей на пристроях з низьким енергоспоживанням може зменшити робочий цикл головного процесора.
• Тепловий шлях: Тепло від процесора, мікросхеми PMIC та дисплея слід розподіляти по ділянках корпусу, подалі від шкіри, використовуючи Методи терморегуляції друкованих плат та звільнену конструкцію корпусу.
• Поведінка в режимі очікування: Датчик присутності та режим сну дисплея слід включити до поточного тестування, оскільки часто очікується, що окуляри залишатимуться готовими до роботи без виконання повного обчислювального навантаження.

Контроль від прототипу до виробництва для розподіленої електроніки доповненої реальності (AR)

Гарнітури доповненої реальності часто починаються як комплекти для розробки з окремими платами, а потім об'єднуються в менші кастомні електронні пристрої. Випуск у виробництво повинен контролювати перехід, щоб оптичні, радіочастотні та теплові припущення не втрачалися під час мініатюризації компонування.

• Розробка плати на замовлення: Інтерфейси процесора, пам'яті та дисплея повинні відповідати електричним вимогам, перевіреним на еталонній платформі.
• Гнучка консолідація: Перехід кабельних збірок у жорстко-гнучкий стан може зменшити кількість роз'ємів, але зони вигину та переходи імпедансу слід повторно перевірити.
• Пакети з дрібним кроком: Мініатюризовані версії можуть містити деталі WLCSP/0201 та відповідні 0201 SMD-компонент елементи керування складанням.
• Термічна перевірка: Менша друкована плата може концентрувати тепло, навіть якщо кремній не змінюється.
• Управління варіантами: Монокулярні/бінокулярні, варіанти з відстеженням погляду та регіональні радіоваріанти повинні використовувати контрольовані BOM та зіставлення прошивки.

Збірка AR-гарнітури, оптичні вузли та перевірка

Електроніка доповненої реальності (AR) може бути розподілена на кілька невеликих плат та гнучких виводів. Контроль складання повинен зосереджуватися на геометрії роз'єму, деформації згинання та відстежуваності модуля перед остаточним склеюванням оптичних елементів.

• Дрібнокроковий поверхневий монтаж (SMT): Highleap може забезпечити Складання друкованої плати для процесорів, пам'яті, PMIC, камер та бездротових пристроїв.
• Контрольоване постачання: Системи відображення, камери, процесори та радіоприймачі повинні наслідувати джерело компонентів контролю.
• AOI: Зона інтересів (AOI) у друкованій платі (PCBA) може перевірити видимі стики та з'єднувачі FPC перед закриттям рами.
• рентгенівський знімок: Корпуси BGA/LGA можна перевірити за допомогою Рентгенологічне обстеження відповідно до ризику упаковки та плану якості.
• Обробка оптичного модуля: Мандрівник повинен визначити, які оптичні компоненти встановлюються після оплавлення та які обмеження застосовуються до очищення.

Дані функціональних випробувань та запитів цінових пропозицій для виробництва друкованих плат гарнітури доповненої реальності

FCT на рівні плати має перевіряти електронні інтерфейси, зберігаючи при цьому остаточне оптичне та просторове калібрування як окремі кроки на рівні продукту.

• дисплей: Перевірте шаблон зображення, лівий/правий канал, де це можливо, та керування яскравістю.
• Камери/IMU: Перевірте перелік модулів, базове захоплення зображень та відповідь орієнтації.
• Бездротовий зв'язок/модем: Підтвердьте роботу передачі даних та живлення через Wi-Fi/Bluetooth або USB-C для випущеної архітектури.
• Відстеження погляду: Якщо включено, перевірте освітлення в ближньому інфрачервоному діапазоні та захоплення камери у визначеному клієнтом тестовому режимі.
• Контрольна точка струму/тепловини: Виконайте визначене робоче навантаження AR та режим низького енергоспоживання.
• FCT: Highleap може реалізувати функціональне тестування з можливістю серійного відстеження.