3D-сканер CALIBRY

Calibry – российский ручной 3D-сканер, предназначенный для сканирования объектов длиной от 20 см до 10 м. С момента его появления в 2019 году на полках магазинов сканер обрел потрясающую популярность среди профессионалов и любителей во многих странах мира.

Сайт продукта.

Задача: Разработка нового эргономичного дизайна внешнего вида устройства. Важным пунктом стояло проектирование именно пластикового корпуса, изготовленного методом литья под давлением. Несмотря на то, что этот процесс значительно дороже на первоначальном этапе изготовления пресс-форм, он существенно снижает стоимость за единицу товара в серии и обеспечивает качественный внешний вид.

Что мы сделали: Нашей командой выполнен проект с «нуля» до производства прототипов в 3 экземплярах, а также сопровождение производства. Специалисты провели эскизирование, разработку конструктива, 3D-моделирование и подготовку КД на 3D-сканер Calibry и калибровочную доску.

Подробнее:

1. Эскизирование - 8 вариантов внешнего вида устройства

2. Отрисовка 2 выбранных вариантов

3. Разработка вариантов оформления кнопок и фронтальной панели

4. Компоновка внутренних элементов и плат, переданных заказчиком.

5. Конструирование оптического кронштейна с учетом следующих требований: сборный, но с минимальными доработками в будущем; возможность изготавливаться литьем металлов; простота изготовления на собственном производстве клиента; минимальный вес; удобство установки на него таких компонентов как платы, объективы и др.; должен устанавливаться на штатив для калибровки.

6. Конструирование основного корпуса под получившийся оптический кронштейн.

7. Проектирование ручки для сканера, ее проверка и внедрение.

8. Изготовление прототипа на Picaso 3D.

9. Сопровождение производства. Общение и решение технологических вопросов в процессе изготовления пресс-форм и получения первых отливок.

Этапы работ:

Эскизирование (некоторые из вариантов)

Основная цель заказчика была сформулирована так, чтобы сканер не был похож на существующие аналоги и выделялся на их фоне, имел запоминающийся внешний вид; поэтому на первом этапе было предложено несколько вариантов архитектуры корпуса.

Над разработкой эскизов работал весь дизайнерский состав студии, для того чтобы получить максимально непохожие друг на друга варианты.

Отрисовка выбранных вариантов

В эскизную проработку клиентом было выбрано два стилистических направления, их развитие можно увидеть на сравнительной таблице ниже.

Были эскизно проработаны отдельные детали, такие как места выходов разъемов, расположение вентиляционных отверстий и вариации оформления лицевой панели.

До финиша добрался вариант №2 (справа).

Варианты оформления кнопок и фронтальной панели

Для любого продукта дизайн важен во всех деталях, поэтому форма и материал кнопок прорабатывались отдельно.

Было предложено несколько вариантов оформления:
- интегрированный в корпус с применением двухкомпонентного литья

- отдельным элементом из материала TPE

Также не обошли стороной фронтальную панель сканера, на которой расположены оптика и диодная подсветка. Так как лицевая панель - один из главных функциональных элементов 3D-сканера, важно было обыграть и подчеркнуть формами данные элементы, создать узнаваемый и выделяющий среди конкурентов внешний вид.

Было предложено несколько вариаций оформления фронтальной панели.

3D-моделирование

На данном этапе проработанный эскиз переносится в трехмерное пространство, и будущее устройство приобретает форму, задуманную дизайнерами.

Дизайнер создает трехмерную модель с учетом всех заданных на эскизах стилистических и пластических ходов, работая уже с проработанной компоновкой устройства и имея все точные габариты и расположение внутренних элементов.

Также на данном этапе дизайнер закладывает в модель необходимые технологические характеристики, такие как литьевые уклоны и нужные толщины пластика.

Эргономический макет

После этапа эскизирования нашей студией был создан эргономический макет, на котором отрабатывалась эргономика ручки и вычислялся оптимальный угол наклона экрана.

Разработка цветового решения

По итогам 3D-моделирования стояла задача разработать и подобрать цветовое и графическое оформление для сканера.

Нашей командой были предложены различные цветовые комбинации с использованием разных текстур. В данных вариантах мы пытались рассмотреть различные решения, от строгих и элегантных сочетаний цветов до достаточно ярких и нестандартных для подобного типа оборудования.

В результате заказчиком был выбран наиболее классический вариант: сочетание белого глянца, как основного цвета корпуса, с черными матовыми деталями (ручка с обрамлением экрана и фронтальная панель).

Также было предложено несколько вариантов по расположению и оформлению логотипа, который в последствие изменился кардинальным образом.

Конструкторская проработка

Данная часть работ разделилась на конструирование корпуса, ручки и калибровочной доски, в каждой из которых мы столкнулись с рядом интересных задач.

Конструирование корпуса:

Конструирование корпуса было разделено на непосредственное проектирование корпуса и проектирование кронштейна для электроники и оптики.

Перед проектированием кронштейна было поставлено несколько задач:

• Вибрации на корпусе устройства не должны были передаваться на кронштейн, иначе точность сканирования сильно упала бы.

• Конструкция кронштейна должна была быть такой, чтобы с минимальными доработками ее можно было бы производить как литьем металла, так и фрезеровкой.

• Оптика и все электронные компоненты должны собираться на кронштейне для предварительной калибровки перед финальной сборкой.

Исходя из требований выше, было решено отвязать кронштейн и корпус, чтобы между ними не было жесткого соединения. Этого удалось добиться за счет использования резиновых демпферов, через которые кронштейн стал крепиться к корпусу. Сам кронштейн было решено проектировать под литье металла, а потом уже дорабатывать элементы и конструкцию под фрезеровку (имеется в виду, чтобы максимально удешевить стоимость изготовления по данной технологии). В результате мы получили конструкцию кронштейна настолько технологичную и дешевую в производстве фрезеровкой, что от варианта под литье металла было решено отказаться.

При проектировании корпуса мы поставили перед собой основную задачу – сделать конструкцию корпуса такой, чтобы было видно минимальное количество стыков деталей, крепежа, но в тоже время, чтобы корпус оставался технологичным и дешевым с точки зрения производства. Поэтому был выбран вариант с цельным (замкнутым корпусом) с минимальным количеством технологических элементов внутри для лучшей проливаемости.

Конструирование ручки:

Ручка – одна из важнейших частей ручного 3D-сканера, так как все взаимодействие с устройством происходит с помощью нее. Пользователю должно быть комфортно пользоваться: ручка обязана удобно лежать в руке, не «хрустеть» под воздействием. Помимо удобства – она должна быть прочной.

Для корпуса ручки было выявлено несколько требований:

• ручка должна иметь наименьшее количество линий стыков деталей;

• ручка в сборе должна быть прочной;

• детали ручки должны собираться на защелках (без винтов и микровинтов);

• основной разъем устройства – USB – должен быть надежным, провод при установке не должен вырываться.

Исходя из требований, перечисленных выше, устройство ручки сканера было разделено на 4 детали:

• две большие и жесткие половинки, являющиеся «базой», которая будет устанавливаться в основной корпус. Половинки собираются на защелках, и зажимают в своих пазах внутреннюю электронику;

• фронтальная панель, которая вщелкивается в сборочную единицу, описанную выше. Фронтальная панель позиционирует дисплей, оформляет его внешне, на панель также устанавливается кнопка управления, которая имеет несколько функции. Такую кнопку мы сделали резиновой, чтобы избежать ложного срабатывания не тех функций при нажатии, и чтобы сама кнопка была тактильно приятной.

Для удобства сборки внутренних компонентов устройства мы убедили инженеров по электронике в изменении геометрической конфигурации основной печатной платы. Мы предложили сделать ее меньше, для того чтобы расположить плату только в ручке. Это сделало сборку устройства более понятной и простой.

В ручке устройства расположен USB-разъем, с помощью которого, сканер получает питание и передает информацию на компьютер. USB должен выдерживать резкие нагрузки от провода, не выдергиваться и не ломаться («узел крепления USB кабеля - самое ответственное место во всем сканере, за USB-провод постоянно будут дергать, гнуть и пытаться его вырвать, наступив ножкой табуретки»). Был подобран USB-коннектор с площадкой для установки с помощью встроенных винтиков (такие каждый из нас наблюдал в персональных компьютерах – VGA или DVI разъемы для мониторов).

Для этого мы заложили в половинки корпуса ручки резьбовые закладные втулки. Такие втулки очень надежны. Они устанавливаются непосредственно в пресс-форме, и отливка получается сразу с металлическими элементами в толщине пластмассы.

Итог

В результате мы получили удивительно легкий (956 грамм) и компактный ручной сканер с эргономичным дизайном. В нашей студии мы с удовольствием пользуемся новым устройством!

Дизайнеры: Мария Никитина, Олег Базоев, Илья Ищенко

Инженеры-конструкторы: Владимир Терновых, Никита Пелевин

Арт-директор: Алексей Кутяев

На Calibry был сделан впечатляющий обзор от известного основателя портала Fabbaloo по 3D-печати Kerry Stevenson (@fabbaloo) , где были отмечены высокое качество и эргономичность устройства. Ссылки на обзор Kerry Stevenson в 4 частях:

Часть 1

Часть 2

Часть 3

Часть 4