許璽風(fēng) 毛凌志

摘 要：本文首先介紹客制化鍵盤外殼的3D打印技術(shù)，通過(guò)模型設(shè)計(jì)到3D打印成品進(jìn)行闡述如何利用3D打印技術(shù)制作鍵盤外殼，接著通過(guò)按鍵開關(guān)、芯片、電路板，三個(gè)機(jī)械鍵盤重要硬件組成部分，逐一講解客制化按鍵功能的實(shí)現(xiàn)原理以及實(shí)現(xiàn)步驟，最后探究客制化按鍵功能在客制化鍵盤市場(chǎng)中的重要作用，為機(jī)械鍵盤客制化領(lǐng)域提供新的思路。

關(guān)鍵詞：機(jī)械鍵盤;客制化;3D打印

1.背景

隨著電競(jìng)行業(yè)在國(guó)內(nèi)興起以及社會(huì)生活水平的提高，曾經(jīng)被時(shí)代淘汰的機(jī)械鍵盤逐漸重新走入人們的視野，耐久性和手感成為了它的代名詞。無(wú)論是電競(jìng)玩家還是鍵盤高使用率的群體都會(huì)選擇機(jī)械鍵盤，作用日常使用的工具。制作工藝逐漸成熟，消費(fèi)者也開始對(duì)產(chǎn)品有了不同的需求，不在滿足原有的功能，還要求產(chǎn)品的個(gè)性化功能以及外觀。

在電腦辦公普及的時(shí)代下，不同行業(yè)逐漸呈現(xiàn)了不同的功能需求，生產(chǎn)環(huán)境下也需要更多的快捷鍵用于輔助日常工作。相比較于批量生產(chǎn)的機(jī)械鍵盤，客制化鍵盤更能滿足消費(fèi)者的個(gè)性化功能需求?？椭苹I盤在外觀上采用3D打印技術(shù)提供不同材質(zhì)、不同外觀供消費(fèi)者選擇，3D打印技術(shù)還可以幫助減少成本、縮短供應(yīng)周期。與此同時(shí)，客制化鍵盤在鍵數(shù)、軸體上有更多的選擇來(lái)滿足不同消費(fèi)者不同的需求。

2.3D打印底座的實(shí)現(xiàn)

在各種制造技術(shù)（數(shù)控車床、模型成型）中，需要配齊各類專業(yè)設(shè)備以及需要各路專業(yè)技術(shù)人員操作，無(wú)論是設(shè)備還是人員方面成本極高，且無(wú)法快速滿足消費(fèi)者的不同外觀需求。而3D打印技術(shù)的上手成本低、無(wú)限創(chuàng)意、個(gè)性化、無(wú)限復(fù)雜等特性，使得我們可以快速滿足消費(fèi)者的，想比較于前數(shù)控車床、模型成型等技術(shù)大大減少了成本、縮短了供應(yīng)周期，且外殼形狀靈活多變，可以適應(yīng)不同鍵數(shù)底座以及消費(fèi)者個(gè)性化的底座樣式。

2.1. ?設(shè)計(jì)工具

建模工具上，我們采用了當(dāng)前主流建模軟件犀牛（Rhino），該軟件市面上文檔豐富、上手快，同時(shí)可以導(dǎo)出3D打印機(jī)可識(shí)別的模型文件類型。

根據(jù)給定的鍵數(shù)繪制底座的草圖，根據(jù)草圖在犀牛（Rhino）上進(jìn)行建模導(dǎo)出STL格式，在調(diào)試3D打印機(jī)之后，通過(guò)熱熔塑料的方式進(jìn)行打印，大約4個(gè)小時(shí)的打印時(shí)間，模型打印完成。

2.1-鍵盤殼上模型 1

2.2.存在的問(wèn)題解決方法

2.2.1.打印機(jī)精度問(wèn)題

珍妮打印機(jī)生產(chǎn)的模型表面粗糙，分析原因，一方面是因?yàn)榇蛴》绞經(jīng)Q定了模型的潔面粗糙程度，另一方面該型號(hào)打印精度為1mm ，該精度一定程度上會(huì)造成表面的顆粒感，模型的分層。通過(guò)相關(guān)資料查閱和思考我們得到以下兩種方法，一是更新?lián)Q代采用更先進(jìn)的光固化打印機(jī)，光固化打印相對(duì)熱溶型打印機(jī)有更高的潔面和精度，二是避免過(guò)多的細(xì)節(jié)，外殼表面采用平面而非弧面，采用更符合當(dāng)前打印機(jī)特性的方式去建模。第一種方案實(shí)施起來(lái)需要更專業(yè)的人員操作和更多的資金支持去采購(gòu)，因而現(xiàn)階段采用第二種，實(shí)際上外殼潔面程度不影響鍵盤本身，在模型沒(méi)有過(guò)于的細(xì)節(jié)情況下，完全可以滿足我們現(xiàn)階段的需求。

a）創(chuàng)新點(diǎn)

采用更加個(gè)性化的形式去定制外殼，消費(fèi)者可以根據(jù)個(gè)人喜好在基礎(chǔ)底座上添加額外細(xì)節(jié)和功能，如在底座上添加一個(gè)手托或者一個(gè)支架增加高度，這些客制化內(nèi)容都將被支持。

3.電路版及芯片的設(shè)計(jì)與制作

在鍵盤中電路板和芯片作為硬件向cpu發(fā)送指令的重要組件，為了實(shí)現(xiàn)客制化鍵盤電路板設(shè)計(jì)也需要切合消費(fèi)者的不同需求（鍵數(shù)、布局），我們通過(guò)EasyEDA進(jìn)行繪制制作電路板。

使用EasyEDA進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的好處是無(wú)需安裝電路設(shè)計(jì)軟件，且是免費(fèi) ，同時(shí)能直接出樣，官網(wǎng)商城包含常規(guī)元器件的電路設(shè)計(jì)及產(chǎn)品定價(jià)，能幫助開發(fā)者縮短整個(gè)鏈路過(guò)程。

按照接口原理鍵盤進(jìn)行分類，可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。非編碼鍵盤主要通過(guò)軟件編程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)按鍵的功能和識(shí)別，而編碼鍵盤則是通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的識(shí)別。兩種形式的鍵盤均可以滿足客制化的需求，同時(shí)兩種類型對(duì)開發(fā)人員均具有非常強(qiáng)的挑戰(zhàn)性，最終我們采用了非編碼鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤更依靠軟件，可以更快更迅速的滿足不同的需求。

鍵盤主要由按鍵開關(guān)、芯片、電路板三個(gè)方面組成。首先按鍵開關(guān)是鍵盤手感來(lái)源的重中之重，因此我們采購(gòu)Cherry軸體作為我們的鍵盤按鍵開關(guān)。因?yàn)镃herry軸體的制作工藝和按鍵手感一直在全球市場(chǎng)飽受青睞，不同的軸體可以給用戶帶來(lái)不同的使用體驗(yàn)。由于本鍵盤沒(méi)有采用鋼板加固，本次采用5腳軸體幫助我們加固軸體和電路板的連接防止在日常使用過(guò)程中軸體脫落帶來(lái)不好的使用體驗(yàn)。

其次在芯片方面，我們選取arduino pro micro，該芯片可以滿足不同客戶的不同需求以及非編碼鍵盤設(shè)計(jì)的需求，于此同時(shí)上手難度低，動(dòng)手能力強(qiáng)的客戶可以對(duì)鍵位進(jìn)行二次開發(fā)更改，滿足客戶購(gòu)買后想要自主修改的需求。

電路板（PCB）則是承載軸體和芯片通訊的載體，將軸體引腳同芯片引腳連接、接地等，都在電路版上完成。在電路板（PCB）開發(fā)方面，我們選用立創(chuàng)EDA進(jìn)行開發(fā)繪制電路圖。這款開發(fā)工具可以在線瀏覽器，同時(shí)文檔可以快速上手進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)完成后可以直接聯(lián)系廠家生產(chǎn)樣板。電路板（PCB）實(shí)際由一組規(guī)則排序的軸體組成，一個(gè)軸體實(shí)際上就是一個(gè)開關(guān)元件。機(jī)械觸點(diǎn)式的按鍵開關(guān)的主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換為電氣上的邏輯關(guān)系（1和0），同時(shí)芯片應(yīng)用系統(tǒng)判斷引腳高低電平向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)或控制信息。

4、商業(yè)模式的設(shè)計(jì)

基于C2B按需定制，避免庫(kù)存積壓，有利于項(xiàng)目的輕啟動(dòng)，通過(guò)小程序、朋友圈、抖音、B站評(píng)測(cè)進(jìn)行分享裂變傳播，有訂單后再生產(chǎn)，符合精益原則。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

許璽風(fēng)，（1999.2——） 漢族，男，浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2017屆軟件技術(shù)173班學(xué)生

毛凌志，（1984.6——） 信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，軟件工程碩士，研究方向：商務(wù)數(shù)據(jù)分析、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，漢族，男，助講，浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文受學(xué)校2019年度大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目校級(jí)課題資助《基于3D打印的客制化機(jī)械鍵盤（技能創(chuàng)新-學(xué)生科技）》，項(xiàng)目編號(hào)008022146