(完整版)鼠标设计分析报告

产品设计分析报告

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一、产品名称：光电鼠标

二、外形图

三、结构分析

1、爆炸图

2、产品工作原理：

在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。

光电鼠标通常由以下部分组成：光学感应器、光学透镜、发光二极管、接口微处理器、轻触式按键、滚轮、连线、PS/2或USB接口、外壳等。下面分别进行介绍：

光学感应器

光学感应器是光电鼠标的核心。

图1 光电鼠标内部的光学感应器

光学感应器主要由CMOS感光块（低档摄像头上采用的感光元件）和DSP组成。CMOS感光块负责采集、接收由鼠标底部光学透镜传递过来的光线（并同步成像），然后CMOS感光块会将一帧帧生成的图像交由其内部的DSP进行运算和比较，通过图像的比较，便可实现鼠标所在位置的定位工作

图2 光学感应器背面的小孔用来接收由鼠部底部的光学透镜传送过来的图像

光电鼠标的控制芯片

控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作，并与外部电路进行沟通（桥接）及各种信号的传送和收取。我们可以将其理解成是光电鼠标中的“管家婆”。

图3是罗技公司的控制芯片，它可以配合安捷伦的光学感应元件，实现与主板USB接口之间的桥接。当然，它也具备了一块控制芯片所应该具备的控制、传输、协调等功能。

这里有一个非常重要的概念大家应该知道，就是dpi对鼠标定位的影响。dpi 是它用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数，dpi越小，用来定位的点数就越少，定位精度就低；dpi越大，用来定位点数就多，定位精度就高。

图3 罗技公司控制芯片

通常情况下，传统机械式鼠标的扫描精度都在200dpi以下，而光电鼠标则能达到400甚至800dpi，这就是为什么光电鼠标在定位精度上能够轻松超过机械式鼠标的主要原因。

光学透镜组件

光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置，从图5中可以清楚地看到，光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。

图4 光学透镜组件由一个棱光镜和一个透镜组成其中，棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮。

圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头，这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。通过观看光电鼠标的背面外壳，我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头（如图5）！

图5 光电鼠标的背面外上的壳圆形透镜很像一个摄像头

通过试验，笔者得出结论：不管是阻断棱光镜还是圆形透镜的光路，均会立即导致光电鼠标“失明”。其结果就是光电鼠标无法进行定位，由此可见光学透镜组件的重要性。

发光二极管

光学感应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”，自然少不了“摄影灯”的支援。否则，从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗，黑暗的图像无法进行比较，当然更无法进行光学定位了。

图6 光电鼠标内部的发光二极管

通常，光电鼠标采用的发光二极管（如图6）是红色的（也有部分是蓝色的），且是高亮的（为了获得足够的光照度）。发光二极管发出的红色光线，一部分通过鼠标底部的光学透镜（即其中的棱镜）来照亮鼠标底部；另一部分则直接传到了光学感应器的正面。

用一句话概括来说，发光二极管的作用就是产生光电鼠标工作时所需要的光源。

轻触式按键

没有按键的鼠标是不敢想象的，因而再普通的光电鼠标上至少也会有两个轻触式按键。方正光电鼠标的PCB上共焊有三个轻触式按键（图7）。除了左键、右键之外，中键被赋给了翻页滚轮。高级的鼠标通常带有X、Y两个翻页滚轮，而大多数光电鼠标还是像这个方正光电鼠标一样，仅带了一个翻页滚轮。翻页滚轮上、下滚动时，会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。而当滚轮按下时，则会使PCB 上的“中键”产生作用。注意：“中键”产生的动作，可由用户根据自己的需要进行定义。

图7 方正光电鼠标的PCB上共焊有三个轻触式按键

当我们卸下翻页滚轮之后，可以看到滚轮位置上，“藏”有一对光电“发射/接收”装置（如图8）。“滚轮”上带有栅格，由于栅格能够间隔的“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路，这样便能产生翻页脉冲信号，此脉冲信号经过控制芯片传送给Windows操作系统，便可以产生翻页动作了。

图8 光电“发射/接收”装置

除了以上这些，光电鼠标还包括些什么呢？它还包括连接线、PS/2或USB接口、外壳等。

上文中所述的便是我们日常使用的鼠标产品的基本工作原理，虽然现在各大厂商的技术上有些改变，但是万变不离其宗，同时零配件的改进也让鼠标的性能有了大幅的提高。

3、零部件信息

四、总体分析

光电鼠标就现在来说可以分老式光电鼠标、二极管光学鼠标和激光鼠标三种:

老式：这种鼠标必须工作在特殊的印有细微格栅的光电鼠标板上，之所以需要鼠标板，就是因为它是使用的镜面反射定位，只有高反射率的反射垫才能满足这种需要（据我的使用经验，这种光电鼠标的光很可能是红外线，不过我不敢确定）。这种鼠标在当时有着比机械鼠标高的精确度，但是过高的成本和复杂的使用方式限制了它的范围。

五、分项分析

1、形态分析

鼠标形态各异，但万变不离其宗——都是像老鼠形态的。大体上为流线型。老式的底下有滚球，现在基本上是光电鼠标。

2、色彩分析

鼠标五颜六色，但基本都是大面积着色，颜色集中。

3、人机关系分析

一、适合绝大多数人群

二、大小符合人的手的尺寸

三、高效在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配

人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。

四、健康是指人在长期操作或使用产品的过程中，产品不会对人造成不良

的影响。如果产品设计不合理，就会使人处于不恰当的作业姿态，长

时间的操作或使用它，不仅使人感到疲劳，还会影响人的身体健康。

五、舒适——在设计中考虑人体处于自然的状态，操作或使用的姿势能够

在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲

劳。心理上的舒适感受也是人机关系应当考虑的目标。

六、安全在设计中考虑人在操作和使用过程中，产品对人的身体不构成

生理上伤害。

4、工艺分析

4.1工艺方法分析

采用注塑方法。

注塑方法五大要素：

1、温度：料筒温度、材料温度、模具温度、干燥温度、油温度、环境温度等

2、压力：注塑压力、保持压力、背压、脱模压力、开模压力、锁模压力等

3、时间：注塑时间、保持时间、冷却时间、干燥时间、计量延迟时间等

4、速度：射出速度、回车速度、开闭模速度、脱模速度等

5、位置：计量位置、顶出位置、开模位置等

4.2工艺水平分析

提升模具内在制造质量和模具制造效率。设计制造大量模具及易损件工装。提高模具制造内在质量，重点抓模具件平面度和平行度、垂直度等等。

对先进模具制造工艺和先进模具结构形式思考探索，如：采用标准化模架，使用少量模架，实现绝大部分复合模（冲孔模）实现带模架冲压，提高制件质量稳定性。进一步可结合快速定位换模系统（自制），实现短时间快速换模。冲压模具工作件的硬质合金化。先进模具结构形式和高效模具的推广使用。研究模块化通用组合模具标准并推广使用等等。

4.3新工艺应用情况：

最新一次的技术提升是在2004年6月份，在罗技新推出的MX510鼠标上我们惊奇地发现“MX光学引擎”发展到了第二代。第二代MX引擎将采样频率再次提升至6500帧的惊人水准，其图像处理能力也进一步提升至585万像素/秒的惊人水平，堪称光学鼠标技术的巅峰。不难看出，此时安捷伦-罗技在引擎方面技术全面领先，尽管在实用中优势体现得并不明显，但无疑能够影响消费者的选择取向，面对这样的压力，微软不及时推出新产品来应对似乎说不过去。当然，光学引擎只是鼠标的一个部件，并不反映鼠标的操作手感，在很多时候，一款设计科学、造型美观的产品往往会比单纯的性能优势更具诱惑力。

六、结论：

从原始鼠标、机械鼠标、光电鼠标、光机鼠标再到如今的光学鼠标，鼠标技术经历了漫漫征途终于修成正果。毫无疑问，光学鼠标是我们所追求的终极类型，诸多优点使它成为光机鼠标无可争议的接替者。而在光学鼠标发展的近几年中，我们亲眼目睹它的飞速进步，光学引擎的更新换代带来更高的精度、更快的速度以及更经得起推敲的性能。而鼠标相关的其他技术进展也不容小觑，纵横滚轮技术蔚为潮流，给我们带来更便捷的操作体验。蓝牙技术的引入让我们尽享无线操作的自由，皮革材料和丝绸表面处理工艺让鼠标成为艺术品的同时提供了绝佳的握感。