可穿戴体征监控设备工业实现研究

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1、可穿戴体征监控设备工业实现研究第一章绪论1.1智能穿戴设备的发展智能穿戴：使用穿戴式技术来对日常穿戴进行开发、智能化设计并通过工业设计实现的可穿戴的设备。智能穿戴的目的是通过人与科技全新的交互方式，来为每个人提供专属的、便捷的、实时的服务。随着移动互联的发展、传感器技术的日益进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，智能穿戴设备种类逐渐丰富，功能也得到逐步增加，穿戴式智能设备已经从概念走进商用，并使得大众可以普遍接触，渗透到健身、医疗和娱乐等各个领域。目前可穿戴设备主要应用技术包括嵌入技术、识别技术、传

2、感技术与连接技术等。按照功能或产品外形分为：手表，手环，臂环，戒指与眼镜等（参见图1-1）。按功能划分类别：运动健身，健康监控，休闲娱乐，远程控制与信息资讯类等。智能手环由于其工艺，功能，工业设计方案和研发思路的不同，不像，电脑那样拥有标准化的零件和解决方案，同时业内也没有明确的行业标准，就目前而论，国内尚未形成完整的智能手环产业链，手环在工业设计和制造上的难度，胜于其本身的技术难度，因此在产品工业设计的初期阶段和制程实现过程中，对于产品本身功能的品质保证，显然显得异常重要了。.1.2体征监控类智

3、能手环的基本功能目前市场上智能手环类产品价格有高有低，外观也大不相同，但是许多基本功能大同小异，主要区别仅仅在于数据采集方式和内嵌算法的不同。四个主要功能分论如下：（1）计步功能：最早的智能手环起步于计步器，主要构件是3轴重力加速度仪，通过检测物体中心的移动所造成的颠簸来计算步数。计步算法在穿戴式设备中经常会被用到，同时根据正常人类的行为，做一些排错机制的算法，修正最终结果（图1-3）。（2）心率监测：一般智能手环中，使用反射型光电传感器，采集光电信号来测量计算脉搏血容量的变化；根据血液内物质在一

4、定波长处的吸光度与浓度成正比的关系，可反映出人体心率的基本参数（图1-4）。（3）体温检测：通过医疗级热敏电阻（一般采用NTC型温度传感器）将温度的变化转变为电阻阻值的变化，再由手环内部相应的测量电路把变化的阻值转换成电压，接着将模拟电压值转换为数字信号，对数值信号进行处理可得到相应的温度值（图1-5）。第二章智能手环产品的工业设计2.1产品的工业设计要求智能穿戴手环类产品基本部件的组成包括：结构类部件（表壳，表带，表扣等），主要通过注塑、注射，金属成形和表面处理等工艺实现；电子类组件，主要包括P

5、CBA，各类传感器，电池，震动马达，OLED屏等。参见图2-1，智能穿戴手环类产品的工业设计流程主要包括产品方案设计的验证确认，相关环节报价确认，测试方案的确认，DOE试验进行，各类工装夹具的确认，各类文件档案内容生成，直到最终生产。2.2智能手环的制程参见图2-2，智能手环类产品工艺实现流程，主要包括：SMT，PCBA功能测试，装配，焊接，半成品、整机功能测试，水密/防尘测试，镭射，外观检验，关键制程以及测试数据记录，包装出货等。2.3研究范式基于终端客户的实际使用状况，分析产品制程实现中的低良

6、率工艺，确定本文的研究角度，此为直接提升良率，提升客户满意度的最直接和最有效的研究范式。2.3.1最终客户反馈现象的研究产品实现后，最终需要面向市场，进行客户使用验证。在用户实际使用过程中，不可避免地会有各个方面的反馈和声音，其中使用问题点的提出和建议，对于改善产品品质，提升用户体验，至关重要。总结目前智能手环类产品客户反馈的问题点，一般包括以下4个方面：（1）佩戴使用后，手腕皮肤过敏，引起不适；（2）产品承诺的防尘防水等级失效，导致产品正常功能或外观受影响；（3）产品本身功能不稳定，影响用户正常

7、使用体验；（4）由于产品耐久性原因，导致产品外观老化，影响佩戴效果。2.3.2制程中低良率的工序制程是将产品设计转换为实际产品的一个过程。在此过程中，工艺方案选择，前后工艺顺序，加工设备选型，具体工艺参数设置优化，测试方案的选择，员工的作业手法、熟练程度等等，都会对各个制程的良率，产生关联和影响。特别结合几个手环项目的实战经验，深究不同产品实现的生产过程，一般低良率工序集中在防水测试（~85%良品率）和功能测试（~87%良品率）两个制程当中。此外，智能手环类产品为追求外观时尚感和佩戴舒适感，在表带

8、注塑工艺实现过程，一般会选用软胶类的材料，采用注塑工艺实现；在此过程中交叉使用不同颜色，柔性线路包裹结合，因此对注塑工艺要求较高，但是良品率相对较低。第三章预备试验：人体通信..........93.1人体通信概念.........93.2图解原理.......103.3电容耦合方式和电流耦合方式的比较.........113.4电流耦合方式人体通信信道的电路测试.....113.5试验数据分析.......133.6小结.........15第四章生物相容性..........1