MAI · 视觉方案 · 硬件方案 v1.0

AI 手机仓

主控用 ESP32,摄像头用散件装在支架上朝下拍屏。托盘靠电控锁卡住,通电解锁后由弹簧拉出,手推回去自动锁住,不用电机。样机外壳全部 3D 打印。按摄像头图纸核对后整机加高到 172 mm(镜头到屏幕 120 mm),手机改有线充电。

ESP32主控
OV5640摄像头散件
无电机弹出锁止
172 mm整机高(镜头到屏幕 120 mm)
托盘已弹出 · 手机在托盘内
拖动旋转 · 滚轮/双指缩放
主控ESP32-S3-WROOM-1-N16R8

必须选 R8(8 MB PSRAM)版本,没有 PSRAM 拍不了高分辨率照片;S3 自带 USB,省掉串口芯片

摄像头OV5640 散件 · 按图纸

24P 排线 48 mm,U 形支架挂在舱盖下,镜头离屏幕 120 mm

弹出电控锁 + 恒力弹簧

锁通电 0.5 秒松开,弹簧把托盘拉出,阻尼齿轮控制速度

卡住手推回 · 自动锁住

推到底"咔哒"一声锁舌卡住,锁里的开关告诉主板已关好

充电有线 · 弹簧顶针

充电短线固定在托盘上,顶针在底壳,托盘关好才接触,没有随动线缆

点击蓝牙 HID 鼠标

识别在服务器上做,ESP32 只拍照、上传、执行点击

外壳PETG 全打印 · 4 个大件

底壳、电子舱盖、前面板、托盘;壁厚 2.4 mm,热熔螺母固定

托盘怎么弹出、怎么卡住

用快递柜同款思路:弹簧一直想把托盘往外拉,锁把它卡住;锁一松开托盘就出来。不需要电机、驱动芯片和编码器。

方案怎么弹出怎么卡住机构成本说明
A. 电控锁 + 弹簧
推荐
主板给锁通电约 0.5 秒锁舌带斜面,推到底自动卡住¥15–28服务器可远程弹出;锁自带反馈开关,知道有没有关好
B. 舵机挂钩 + 弹簧
更省
SG90 舵机拨开挂钩挂钩靠小弹簧自动扣回¥10–20挂钩要 3D 打印调几版;需另加一个微动开关检测关好
C. 按压反弹锁扣
最省
手按一下托盘面板推推锁扣(按一下锁、再按一下开)¥6–15不能远程弹出,只适合全程有人操作
原方案:编码电机电机正转推出电机停住¥33–55已放弃:零件多、成本高
侧剖面 · 实线为收回锁住,虚线为弹出位置 滑轨装在托盘两侧,图中省略 ESP32 主板 摄像头散件 + 支架 锁一松开,弹簧拉出 176 mm · 约 2–3 秒 电控锁 恒力弹簧(卷簧随托盘走) 弹簧顶针 弹簧带锚点 单向阻尼齿轮 + 托盘底部齿条
动作过程(方案 A)
平时恒力弹簧一直往外拉托盘,电控锁的锁舌钩住托盘尾部的锁扣
弹出按前面板按键或服务器下指令 → ESP32 打开 MOSFET 给锁通电约 0.5 秒 → 锁舌缩回
减速弹簧拉着托盘往外走,托盘底部齿条带动阻尼齿轮转,速度被限制在 2–3 秒走完
停住滑轨拉到头自然停住,尾部加一块硅胶垫吸收冲击
推回手推托盘,单向阻尼齿轮反向几乎没阻力,只需克服约 3 N 弹簧力
卡住锁扣碰到锁舌斜面把锁舌顶开,到底后锁舌弹回扣住,"咔哒"一声
确认锁内反馈开关闭合 → 主板知道托盘关好,开始定位和拍屏
断电锁保持卡住,手机不会掉出;锁体留应急拉线孔,可手动打开
零件参数(估算,样机阶段调试)
电控锁迷你柜锁,带反馈开关选 5 V 或 9 V 款,直接用现有电源;厚度 ≤ 18 mm,放在托盘后方
恒力弹簧拉力约 3 N,带长 ≥ 190 mm卷簧装在托盘尾部底面,带头锚在底板前沿
阻尼齿轮单向旋转阻尼 · 模数 1换不同阻尼值来调弹出速度
齿条模数 1 · 180 mm · 打印件托盘全程都和阻尼齿轮啮合
滑轨三节全拉出迷你滑轨 ×2长约 200 mm;整套机构里最贵的件
锁驱动AO3400 MOSFET + SS14 二极管二极管吸收锁线圈断电时的反冲电压,保护主板

拓竹打印文件

v4:整机 123 × 230 × 172 mm,手机槽 83 × 186 × 12 mm。17 个零件已经按打印方向建好模,分成 3 盘(256 × 256 床:P1S / X1C / A1)。每盘一个 3MF,拖进 Bambu Studio 直接切片;另附每个零件的 STL 和说明。

盘零件(摆放方向)材料预计注意
Plate 1底壳(开口朝上)· 托盘(底面贴床,口袋朝上)· 齿条(齿朝上,竖放在最右侧)· 摄像头支架(底板贴床)· 按键帽 · 导光条Bambu PETG HF 黑24 h · 500 g导光条要透明料,有 AMS 单独指定料槽,没有就删掉改用 3 mm 亚克力条;支架顶板 28 mm 桥接;齿条单独设 0.12 mm 层高
Plate 2电子舱盖(外表面贴床)· 前面板(正面贴床,螺柱朝上)Bambu PETG HF 黑7 h · 170 g两件并排,占满 256 床,不要再加裙边
Plate 3卡托 4 套:XS 68×140 / S 72×152 / M 76×162 / L 79×168,每套 2 条侧条 + 1 块后块,另加 1 条公用前条,共 13 件Bambu TPU 95A HF2 h · 60 g速度 30 mm/s,回抽 ≤ 1 mm;外置料架,不走 AMS

手机兼容范围(按 6000 元以下机型定)

项目数值说明
目标机型6000 元以下的直板手机各家标准版、Pro 版和全部中低端机;Ultra / Pro Max / 折叠屏不在范围内,不为它们加宽机身
裸机最大79 × 168 × 9 mm这一档里最宽的机型在 78 mm 左右、最长 165 mm 左右,留 1 mm 余量
含壳最大81 × 172 × 12 mm普通保护壳每边加 1–1.5 mm;厚重的防摔壳要摘掉
手机槽83 × 186 × 12 mm宽度只比含壳最大留 2 mm,长度留得多,因为 200 mm 滑轨决定了托盘长度,槽长不花钱
卡托XS 68×140 · S 72×152 · M 76×162 · L 79×168选能放进去的最小一档,手机不晃、充电插头对中。含壳超过 79 mm 宽的不放侧条,只放后块和前条
充电口USB-C短线是快换件,老款 Lightning 的 iPhone 可以另配一根,不改结构

建模时和前面方案对齐的尺寸:托盘宽 93、手机槽 83 × 186、前面板开口 114.2 × 20.2;滑轨凸台 5 mm、热熔螺母孔 M2 φ3.2 / M2.5 φ3.6 / M3 φ4.0。机身宽度 = 手机槽 + 40 mm(托盘壁 5 + 滑轨 10 + 凸台 5 + 壳 2.4,每边各一份);123 mm 是底壳和前面板还能并排放进 256 床的上限,再宽就要多打一盘。电控锁座只留了 2 个 M3 孔和平面,锁到货后按实物再改一版底壳。先单独打支架和按键帽试孔径,不合适整体缩放 ±1%。

拆装与维修

回答三个问题:打印件上用螺丝到底靠不靠得住;以后拆开维修怎么做;充电插头和线怎么进出。为此又改了 4 处,核心是"现场维修不用工具,工厂才用电烙铁"。

打印件上用螺丝,到底行不行

固定方式能拆几次强度结论
螺丝直接拧进打印件(自攻)2–3 次就滑牙弱,塑料牙受力只用在永远不拆的风扇上
热熔螺母(黄铜滚花螺母用电烙铁烫进塑料)20 次以上M3 在 PETG 里拉脱力约 40 kg;螺丝拧的是金属,不是塑料所有要拆的位置
卡扣PETG 开合约 50 次后疲劳断裂—不用
手拧滚花螺丝 + 热熔螺母同热熔螺母同上,选"松不脱"款螺丝不会掉舱盖,不用工具
量产注塑—螺母由模具厂预埋,或用塑料专用 PT 自攻钉电烙铁也不需要了

电烙铁只在工厂用:每台烫 33 颗螺母约 20 分钟,一次性。出厂以后任何维修都不需要电烙铁。现场常见维修不需要任何工具,只有换摄像头和机构件才要一把 PH0 螺丝刀。

为了维修改的 4 处

改动原来改后
舱盖免工具拆装:前沿 2 根定位销插进底壳,后沿 2 颗松不脱手拧螺丝4 颗 M3 从底部打,维修要把机器翻过来手拧 2 颗,舱盖从上面抬起;螺丝不会丢
舱盖总成只连 1 根线:前面板的线改接集线板舱盖连主板 12P + 前面板 4P 两根线拔 1 根 12P 线,整个舱盖(主板 + 摄像头 + 支架)可以整体更换,标定数据存在主板上跟着走
充电短线做成快换件:尾端带 2P 接头,插在铜片座上短线用铜片螺丝压线插头线是最容易坏的件,用户自己就能换,不拆螺丝
托盘免工具取下:滑轨选带释放片的款—托盘拉到底,按两侧释放片,整个托盘抽出来

维修场景

场景谁来做工具步骤拆螺丝时间
换手机、换卡托用户无托盘弹出 → 换 → 推回01 分钟
充电插头线坏了用户无托盘弹出 → 把旧线从线槽抠出,拔掉 2P 接头 → 新线插上、卡进线槽02 分钟
镜头脏了用户 / 站长无手拧 2 颗螺丝抬起舱盖 → 擦镜头 → 盖回02 分钟
主板或摄像头坏了站长无抬起舱盖 → 拔 1 根 12P 线 → 换整个舱盖总成 → 开机自动读取新板上的标定03 分钟
摄像头偏了要重新对准站长PH0抬起舱盖 → 松支架 2 颗螺丝 → 按软件画面调腰形孔 → 拧紧25 分钟
托盘卡顿、滑轨脏站长无托盘拉到底按释放片抽出 → 清洁滑轨 → 推回05 分钟
电控锁、弹簧、阻尼器坏了站长 / 返厂PH0抽出托盘 → 底壳内全部可见 → 拆对应 2 颗螺丝换件2–315 分钟
前面板按键、灯返厂PH0抽出托盘 → 从内侧拆面板 4 颗螺丝415 分钟
固件升级自动无OTA,不拆机0—

售后备件包(站长常备):充电插头线 ×5、卡托 ×3 种、舱盖总成 ×1、电控锁 ×1、恒力弹簧 ×1。

充电插头和线怎么进出

线不出托盘:插头、短线、铜片都在托盘上,跟着托盘一起进出;电是托盘锁住后由底壳的顶针送上来的。整机只有后面一根 USB-C 电源线,手机不需要自己的充电器。

俯视 · 托盘前端 60 mm(手机槽内)手机,屏幕朝上、充电口朝前充电口USB-C 插头停在卡座里,放手机时插进去短线约 25 mm,藏在卡托前条后面的线槽从槽口穿到托盘底面铜片 ×2(托盘底面,虚线位置)弹簧顶针 ×4(在底壳,托盘锁住才顶上)卡托前条,中间留 16 mm 缺口给插头← 托盘进出方向 →侧剖面 · 托盘锁住时前面板开口 19 mm,托盘面板盖住手机插头高度 = 充电口高度,随卡托换托盘底 3 mm铜片,镀镍顶针压缩约 1.5 mm,只在锁住时接触底壳,5 V 从集线板经 W7 到顶针座托盘弹出时顶针和铜片分开,手机那一路自动断电
用户放手机
1按前面板按键,托盘弹出
2手机屏幕朝上、充电口朝前放进卡托
3把卡座里的 USB-C 插头拔出,插进手机充电口(线有 30 mm 余量)
4推回托盘到"咔哒";状态灯转绿表示已开始充电,黄灯表示没充上,拉出重插
设计要点
不碰开口插头和线都在卡托前条后面、低于托盘沿,托盘进出时不会刮到前面板开口
不同手机充电口都在手机底边中间,只是手机长短不同;插头卡座做在卡托上,换卡托就对位
带壳手机插头留 9 mm 直身长度,常见手机壳都能插到底;磁吸壳不影响
断电安全托盘一弹出顶针就分开,手机那一路自动断电,拔插头时没有电
iPhoneLightning 机型换一根 Lightning 插头的短线即可,接口一样是 2P

摄像头模组(按图纸核对)与手机充电

对照您发来的 OV5640 模组图纸核了一遍,有 3 件事会改方案:视场角不够要加高、排线只有 48 mm 主板要前移、接口电压要接 2.8 V 而不是图上的 1.8 V。手机充电改为有线,用弹簧顶针传电,托盘上没有随动的线。

图纸参数

感光芯片OV5640 · 2592 × 1944图上写 2592 × 1499,应为笔误
镜头EFL 3.62 mm · F2.8 · DFOV 120° · HFOV 90°
外形18.2 × 14 mm,镜筒 13 × 13 mm,高约 14 mm
安装耳2 个,孔距 18 mm,孔 φ2耳朵在镜头那一面
排线6 mm 宽 · 模组到接插件 35 mm · 总长 48 mm24P · 0.5 mm 间距 · 金手指朝下 · 0.3 mm 厚
电压AVDD 2.8 V · DVDD 1.5 V · DOVDD 1.8 V(图纸)
AF 引脚23 AF-VDD · 24 AF-GND
对方案的影响处理
水平视场角 90°,63 mm 处只能拍 126 mm 宽,158 mm 的屏幕装不下整机加高到 130 mm:镜头到屏幕 83 mm,画面 166 × 124 mm,屏幕长边两头各留 4 mm。不想加高就要换 HFOV ≥ 105° 的模组。
参数自相矛盾:3.62 mm 焦距配 1/4 英寸的 OV5640 算出来水平只有约 53°,和 90° 对不上让供应商确认镜头型号;到货后把模组架在离桌面 83 mm 处拍一把尺子,画面长边要能看到 ≥ 166 mm,再决定高度。
DOVDD 1.8 V:ESP32 是 3.3 V 口,读不到 1.8 V 的高电平DOVDD 接 2.8 V(OV5640 允许),主板只做 2.8 V 和 1.5 V 两路 LDO,不做 1.8 V。
排线只有 48 mm,接插件离模组边不能超过 30 mm主板前移到 Y 120,加长到 60 × 100 mm,USB-C 仍在后沿;排线平铺到主板前沿的"下接"FPC 座。
引脚顺序和 ESP32-CAM 不一样按右边的映射表画主板;GPIO 用 ESP32-S3-EYE 的摄像头脚位,esp32-camera 驱动里选 CAMERA_MODEL_ESP32S3_EYE 直接能用。
安装耳在镜头那一面,没法直接挂到舱盖支架改 U 形:上面 2 颗 M2.5 锁舱盖(腰形孔),下面一块 2 mm 板开 13.5 mm 方孔让镜筒穿过,模组两只耳朵用 M2 从下面锁。支架 32 × 20 × 18 mm。
AF 引脚自动对焦款:AF-VDD 接 2.8 V,上电后经 SCCB 下载对焦固件,焦点锁在 83 mm 存起来,不用手动调焦。定焦款:两脚悬空,下单时让厂家按 83 mm 调好。

24P 引脚 → 主板

脚信号接到脚信号接到脚信号接到
1NC悬空9HREFGPIO717PCLKGPIO13
2AGNDGND10DVDD1.5 V18Y6GPIO12
3SDAGPIO44.7 kΩ 上拉到 2.8 V11DOVDD2.8 V不接 1.8 V19Y2GPIO11
4AVDD2.8 V12Y9GPIO1620Y5GPIO10
5SCLGPIO54.7 kΩ 上拉到 2.8 V13MCLKGPIO1521Y3GPIO9
6RESET10 kΩ 上拉到 2.8 V可选接 GPIO1414Y8GPIO1722Y4GPIO8
7VSYNCGPIO615DGNDGND23AF-VDD2.8 V定焦款悬空
8PWDNGND16Y7GPIO1824AF-GNDGND

这套脚位和乐鑫 ESP32-S3-EYE 一样,数据线全在 GPIO8–18,走线短。排线金手指朝下,主板上用"下接式"FPC 座,画板时按图纸 BOTTOM VIEW 的脚序核对一遍,这里最容易接反。

手机充电:有线,弹簧顶针传电

获客手机多数不支持无线充,改成有线 5 V 2 A 更稳,还省了无线充模块和它的发热。难点是充电线不能跟着托盘来回弯,三种做法:

做法怎么走线优点问题
A. 线从前面出去
第 1 周用
托盘面板开缺口,手机充电线穿出去接外面的充电头零改动,马上能用外面多一根线,托盘收回时线跟着滑,不好看
B. 伸缩卷线器底壳后部装弹簧卷线器,线随托盘拉出 176 mm 再收回线藏在里面卷线器拉力会顶着弹簧,寿命几千次;多一个活动件
C. 弹簧顶针 + 托盘短线
推荐
托盘底面前端嵌 2 片铜片,底壳对应位置 4 根弹簧顶针,托盘锁住后才顶上;铜片到手机插头是一根 60 mm 短线,固定在托盘上没有任何随动线缆;只在需要充电(托盘关好)的时候接通多 4 根顶针和 2 片铜片,约 ¥4;铜片要镀镍防氧化
方案 C 的细节
顶针φ2 镀金弹簧顶针 ×4,行程 2 mm,每针 3 A;电源和地各用 2 针并联。座子 2 颗 M2 锁底壳前部 (+20, 13)
铜片座一块 15 × 25 mm 小 PCB,两块镀镍铜箔区 + 2P 座,嵌在托盘底面槽里,2 颗 M2 固定
短线和插头22 AWG 硅胶线约 80 mm,尾端 2P 接头插在铜片座上(快换件),走卡托前条后的线槽到插头卡座;插头选"USB-C 公头焊线、带 5.1 kΩ CC 电阻"的款,没有这个电阻手机不认 5 V
插头卡座托盘手机槽前端做一个卡座停放插头;卡托前端留 14 × 9 mm 缺口让插头进出;线留 30 mm 余量适配不同机型的充电口位置
放手机屏幕朝上、充电口朝前放入,把插头插进去,再推回托盘
安全主板收到锁反馈"已关好"后再打开 5 V 输出,不带电接触;输出经 2 A 自恢复保险丝;每次锁住后读充电电流,没电流就提示重新推一次
供电预算(5 V 轨)
手机充电2.0 A
ESP32 + 摄像头(折算到 5 V)0.4 A
电控锁(0.5 秒瞬时)0.5 A
风扇、侧光、状态灯0.3 A
合计3.2 A,降压按 4 A 选TPS54560 或同级
适配器PD 30 W20 W 的在手机大电流充电时会掉电压

零件位置与锚点

坐标单位 mm:X 为左右(中心为 0),Y 从前面板往后量,Z 从底面往上量。图中编号对应下表;橙色圆圈为螺丝固定点。

电子舱盖 · 俯视(高 112–126 mm)后壁前面板托盘层与底部 · 俯视(高 0–30 mm)后壁前面板1234567891011121314151617

螺丝固定点橙色短条:摄像头支架腰形孔,可前后微调 ±3 mm蓝线:侧光灯条(装在侧壁,高 40 mm)

#零件位置 (X, Y, Z)固定方式 / 锚点对准要求
1OV5640 模组 + U 形支架0, 89, 镜头底 109支架 2 颗 M2.5 锁舱盖凸台 (±13, 89),腰形孔可前后调;模组两只耳朵 M2 ×2 从下面锁到支架 (±9, 89)镜头垂直朝下,对准收回后的屏幕中心;倾斜 ≤ 1°
2ESP32-S3 主板 60 × 100±30, 120–218, 122舱盖内侧 4 个凸台 + M2.5 热熔螺母 (±25, 127 / 211)模组天线朝前方空处,15 mm 内不放金属
3摄像头排线 FPC96 → 12224P、模组到接插件 35 mm,插主板前沿"下接"座 (−15, 122),距模组边 26 mm留 9 mm 余量,平铺不折
4USB-C 电源口0, 218, 123焊在主板后沿,后壁开 10 × 4 mm 孔和后壁孔对齐
5前面板小板+30–58, 5, 42–842 颗 M2 螺丝锁在前面板背面状态灯对准导光条
6滑轨 ×2±53, 4–210, 8–25外节每侧 3 颗 M3 锁侧壁热熔螺母 (Y 30 / 105 / 180),内节 3 颗锁托盘两根平行、等高,误差 ≤ 0.5 mm
7托盘 + 尾部锁扣±48, 0–195, 15–23挂在滑轨内节上;锁扣和托盘一体成型收回时手机中心落在 Y 89
8电控锁±15, 199–215, 5–252 颗 M3 锁底板 (±12, 207)锁舌对准托盘锁扣,误差 ≤ 0.5 mm;这里决定托盘停在哪
9恒力弹簧−35, 190 → 8, 6–14卷簧套在托盘底面的 M3 螺丝轴上(热熔螺母座);带头 1 颗 M3 锁底板前沿 (−35, 8)弹簧带和托盘运动方向平行
10单向阻尼齿轮+46, 14, 11自带安装耳,2 颗 M2 锁底板 (40 / 52, 14)和齿条啮合,中心距按模数 0.5 计算
11齿条+46, 12–192单独打印,2 颗 M2 自攻螺丝锁托盘底面和滑轨平行
12弹簧顶针座 ×4 针+20, 13, 顶针头 152 颗 M2 锁底板 (16 / 24, 22);托盘底面对应位置嵌 2 片铜片托盘锁住时顶针压缩 1–1.5 mm;左右偏差 ≤ 2 mm 仍在铜片内
13底部集线板+20–50, 199–2142 颗 M2 锁底板;顶针线沿底壳右侧向前线不进托盘运动区
14视觉定位标记 ×2(−46, 70) 和 (+46, 108),托盘面6 mm 哑光 ArUco 标记,贴在手机槽两侧的托盘边上对角放置;两个都在 166 × 124 mm 画面内
15风扇 3010−32, 后壁, 554 颗 M2 锁后壁,往外排风对准后壁格栅
16侧光灯条 ×2±58, 40–140, 40侧壁卡槽 + 背胶低角度照向托盘,不正对镜头
17充电插头 + 短线(随托盘)0, 2–7, 托盘面 → 铜片 (+20, 10–20)插头卡座在手机槽前端;线走托盘右侧线槽,铜片各 1 颗 M2 压线线固定在托盘上,不随托盘弯折

视觉锚点:托盘手机槽两侧贴两个小标记。每次托盘锁住后,侧光短亮拍一张,找到这两个标记就能算出托盘的精确位置,再结合屏幕四个角换算点击坐标。这样即使锁的位置有 1–2 mm 误差、或者屏幕是黑的,也能定位准。镜头离屏幕 83 mm,这颗模组水平 90° 刚好拍到 166 × 124 mm,屏幕和两个标记都在画面内。

3D 打印方案

样机阶段外壳、电子舱盖、前面板、托盘全部用 PETG 打印,只有滑轨、电控锁、弹簧、阻尼器和螺丝还是买的金属件。3D 模型上拖动"拆解"滑块可以看到各件怎么拆开,"打印件高亮"会把要打印的件标成青色。

为了能打印、好组装,方案改了这些地方

改动原因
外壳拆成 4 个打印件:底壳、电子舱盖、前面板、托盘每件都能平放在打印床上、不用支撑。电子舱盖高 18 mm,主板和摄像头都挂在盖子下面,翻开盖子就能维修和对准。
铝底壳改为 PETG(或 ASA)PLA 超过 50 °C 会软,仓内靠近无线充的地方能到 45 °C。
铜柱改为热熔螺母打印件直接攻丝拧几次就滑牙。用电烙铁把黄铜螺母烫进去,可反复拆装。
齿条单独打印,2 颗螺丝装到托盘底面;模数 0.5 改为 1原来齿条和托盘一体,齿朝下,打印时全是悬空面。0.4 mm 喷嘴也打不准 0.5 模数的齿,阻尼器改选模数 1 齿轮。
弹簧轴柱改为 M3 螺丝 + 热熔螺母朝下的柱子打印要支撑,螺丝更结实。
内表面全部哑光黑减少拍屏时的反光。顶盖外表面可以换别的颜色,分两次打或双色机。
前面板单独打印,正面贴床,从内侧 4 颗 M2.5 + 2 根定位销装到底壳贴床的那一面最平整,正好做外观面;不用卡扣,PETG 卡扣反复开合会断。
顶盖和底壳之间加 2 mm 止口,前沿 2 根定位销,后沿 2 颗松不脱手拧螺丝防止错位和漏光,拍屏时仓内要全黑;拆盖不用工具,从上面打开。
滑轨安装处底壳侧壁加 5 mm 内凸台2.4 mm 的侧壁放不下 M3 热熔螺母,滑轨又是受力最大的件。
整机加高到 172 mm,底壳 154 mm + 舱盖 18 mm按供应商要求镜头到屏幕 120 mm;这颗模组水平 90°,120 mm 处画面 240 × 180 mm,整块屏幕和定位标记都在里面,边缘余量很大。
托盘底面前端嵌 2 片铜片,右侧做线槽和插头卡座手机充电线固定在托盘上,底壳的弹簧顶针在托盘关好时才顶上铜片,没有随动线缆。
打印床 ≤ 225 mm 时底壳和顶盖在 Y 110 拆成前后两段220 mm 长的件在 220 床上横放、斜放都放不下。拼接处做法兰,4 颗 M3 + 2 根 φ3 定位销;256 床(拓竹 P1/X1 等)可以整件打。
风扇格栅、散热槽、导光条槽、线束卡扣位直接做在壳体上少 5 个零件,少 5 次对位。

打印件清单

通用设置:0.4 mm 喷嘴,0.2 mm 层高,4 圈外墙,20% 螺旋填充,PETG 240 / 80 °C,PEI 床面。

零件尺寸 mm数量摆放 / 支撑特别设置时间 / 耗材
底壳120 × 220 × 1541底面贴床,开口朝上,无支撑侧壁 2.4 mm(6 圈),底 3 mm;锁座、阻尼座、弹簧锚、滑轨凸台、顶针座、集线板座一体17 h · 440 g
电子舱盖120 × 220 × 181顶面贴床,无支撑壁 2 mm,顶 2.4 mm;主板凸台 ×4、支架凸台 ×2、前沿定位销孔 ×2、后沿手拧螺丝耳 ×2、天线区上方开散热槽4 h · 110 g
前面板120 × 154 × 31正面贴床100% 实心,黑色哑光;托盘口 111 × 19,按键孔 φ7.4,导光条槽1 h · 30 g
托盘100 × 195 × 121底面贴床,口袋朝上,无支撑底 3 mm,0.16 层高;尾部锁扣、弹簧螺母座、铜片槽、线槽、插头卡座、标记凹槽一体5 h · 140 g
齿条 模数 1180 × 6 × 51侧躺,齿朝上0.12 层高,100% 实心0.6 h · 10 g
摄像头支架(U 形)32 × 20 × 181开口朝上平放100% 实心;顶部腰形孔 2.8 × 6 ×2,底板 13.5 mm 方孔,耳孔 M2 热熔 ×20.5 h · 8 g
手机卡托3 种宽度,每种 1 对3 对平放TPU 95A 最好,PETG 也可;插槽配合 0.3 mm0.5 h · 15 g
导光条30 × 4 × 31平放透明 PETG,100%0.1 h · 2 g
按键帽φ7 × 61平放—0.1 h · 1 g
线束卡扣10 × 6 × 84平放—0.2 h · 4 g
合计约 30 h · 780 g

配合间隙(第一版先打试块)

托盘 ↔ 前面板开口单边 0.6 mm
热熔螺母孔M2 φ3.2 · M2.5 φ3.6 · M3 φ4.0孔深 = 螺母长 + 1 mm
螺丝通孔M2 φ2.4 · M3 φ3.4
卡托插槽、面板卡扣0.3 mm
锁舌 ↔ 托盘锁扣0.3 mm锁扣前缘做 45° 斜面
顶盖止口0.2 mm
齿条 ↔ 阻尼齿轮中心距理论值 + 0.2 mm
试块先打一片 30 × 30 mm 试块,上面带上述所有孔径和一段齿条,按自己打印机的实际结果修正,再打大件

组装用的螺丝和螺母

规格数量用在哪
热熔螺母 M212支架耳孔 ×2、阻尼座 ×2、顶针座 ×2、铜片 ×2、集线板 ×2、齿条 ×2
热熔螺母 M2.510主板 ×4、前面板 ×4、摄像头支架 ×2
热熔螺母 M311滑轨 ×6、电控锁 ×2、舱盖手拧螺丝 ×2、弹簧轴 ×1
M2 × 5 螺丝18上述 M2 位置 + 前面板小板 ×2 + 风扇 ×4(自攻)
M2.5 × 6 螺丝10主板、前面板、摄像头支架(加弹簧垫圈)
M3 × 6 螺丝9滑轨内外节、锁、弹簧带头(加大垫片)
M3 松不脱手拧螺丝2舱盖,不用工具
M3 × 12 螺丝1弹簧卷的轴
φ3 × 10 定位销2–4前面板定位 ×2;分段打印时再加 2

组装顺序

#步骤内容检查点
1后处理清理毛刺,用对应钻头过一遍螺丝通孔;电烙铁 220 °C 把全部热熔螺母烫进去,垂直压到与表面齐平螺母不歪、不凸出
2底壳装机构滑轨外节(每侧 3 颗 M3)→ 电控锁(2 颗 M3)→ 阻尼器(2 颗 M2)→ 顶针座(2 颗 M2)→ 集线板(2 颗 M2)→ 侧光灯条、NTC → 风扇(4 颗 M2)→ 小件全部插到集线板,线扣固定两根滑轨等高、平行,误差 ≤ 0.5 mm
3托盘装件齿条(2 颗 M2)→ 弹簧卷套在 M3×12 螺丝上拧入螺母座 → 铜片座嵌入底面槽(2 颗 M2)→ 充电短线 2P 接头插上,线卡进线槽,插头放进卡座 → 卡托插入 → 两张定位标记贴进两侧凹槽 → 滑轨内节(每侧 3 颗 M3)齿条和托盘侧边平行;托盘上没有任何电线
4托盘上轨把滑轨中节拉到最前,内节对准后推入,听到卡簧"咔"声托盘全程顺滑,推到底后前面板齐平
5装弹簧、调速度弹簧带头拉到底壳前沿锚点,1 颗 M3 锁住;手推托盘到底听"咔哒",按一下锁的手动拉线,看弹出速度弹出 2–3 秒;太快换大阻尼,出不来换强弹簧
6电子舱盖装电子件主板 4 颗 M2.5 → 模组放进 U 形支架,两只耳朵 2 颗 M2 从下面锁住 → 支架 2 颗 M2.5 挂到舱盖先不拧紧 → 排线平铺插入主板前沿"下接"座并锁扣 → USB-C 对准盖子后壁孔FPC 不折死角,天线区 15 mm 内无金属
7前面板按键帽、导光条压入 → 前面板小板 2 颗 M2 → 前面板对准 2 根定位销,从内侧 4 颗 M2.5 锁到底壳 → W8 线沿底壳右侧内角走到集线板按键按下回弹,灯光从导光条透出
8合盖集线板 12P 线(W1)插到主板 → 盖子前沿定位销插入,沿止口压下 → 后沿 2 颗手拧螺丝拧紧 → 贴脚垫合上后仓内透光检查:开侧光,从托盘口看不到缝隙漏光
9对准摄像头放手机、推回锁住,上电拍一张,看屏幕是否居中;松开支架螺丝沿腰形孔前后调,拧紧屏幕四角都在画面内,倾斜 ≤ 1°
10标定托盘里放棋盘格纸拍 5–8 张,算畸变参数写进 Flash;拍一次定位标记记录基准位置校正后屏幕边缘直线不弯

单台组装时间:约 1.5 小时(含烫螺母 20 分钟)。第一台建议先只装底壳 + 托盘 + 弹簧锁机构,确认弹出和锁住手感没问题再打其余的件。

采购清单与商业化评审

按"能批量组装、少返修"的标准把方案过了一遍。改了 3 处:手机充电改为弹簧顶针 + 托盘短线,没有随托盘弯折的线缆;舱盖改手拧螺丝免工具拆装;底部所有小件和前面板先接到一块集线板,舱盖只连 1 根线。

这次评审改的 3 处

改动原来的问题改后
手机充电改有线:弹簧顶针 + 托盘短线充电线要跟着托盘来回弯 176 mm,这是整机最容易坏的地方;无线充很多获客手机不支持短线固定在托盘上,顶针在底壳,托盘锁住后才接触;没有任何随动线缆
舱盖免工具拆装:前沿 2 根定位销 + 后沿 2 颗松不脱手拧螺丝侧面打螺丝外观有孔,侧壁也装不下 M3 螺母;从底部打又要翻机器现场维修不用工具,从上面打开;舱盖总成只连 1 根线,可整体更换
底部集线板:一块 30 × 40 mm 小 PCB,带 6 个 JST 座锁、风扇、灯条、温度、顶针、前面板 6 根线都要插到舱盖的主板上,合盖时线容易夹到,换主板要拔一堆线小件在底壳装好就近插集线板;合盖只插 1 根 12P 线,盖子能完全拿开维修

采购清单(单台用量)

电子主板按 PCBA 打样采购(元件 + PCB + 贴片一起下单)。参考价为小批量 50–100 台,以实际询价为准。

零件规格 / 选型要点数量参考 ¥渠道
A · 主板 PCBA(定制)
主控模组ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 · 16 MB Flash · 8 MB PSRAM立创 C2913202;16 MB 才能放 OTA 双分区125–32立创 / 乐鑫代理
USB 烧录不需要串口芯片S3 原生 USB 直接接 USB-C 的 D+/D−(GPIO19/20),加 2 个 22 Ω 串阻和 ESD 管—0.5立创
PD 诱骗CH224K11–2立创
降压TPS54560(9→5 V 4 A,手机充电也从这路出)· SY8089(5→3.3 V 2 A)23–5立创
LDOME6211 2.8 V · 1.5 VDOVDD 接 2.8 V21立创
MOSFET + 续流二极管AO3400 ×3 · SS14 ×141立创
接口USB-C 16P 母座 · 24P 0.5 mm 下接式 FPC 座 · JST-PH 12P 立贴座33–4立创
阻容、ESD、晶振、拨码/复位按键常规封装板上留 BOOT / EN 按键,返修用1 套3–5立创
PCB + 贴片60 × 100 mm 四层115–25嘉立创
B · 小板(定制)
前面板小板轻触开关 + WS2812B + JST-PH 4P13–5嘉立创
底部集线板30 × 40 mm,JST-PH 座:4P 锁、2P 风扇、2P 灯条 ×2、2P NTC、2P 顶针 5 V、4P 前面板、12P 主板13–5嘉立创
C · 摄像头
摄像头模组OV5640 · 按图纸(18.2 × 14,FPC 48 mm,24P 金手指朝下)下单注明:按 83 mm 物距调焦;让供应商确认镜头型号和 90° HFOV120–35供应商
D · 弹出与锁止
迷你滚珠滑轨三节全拉出 · 长 200 mm · 宽 ≤ 17 mm · 带释放片(可拆卸)选"自锁型"(拉到头有定位),别买带回弹的;释放片让托盘不用工具就能取下28–15 /根1688(抽屉滑轨)
电控锁迷你电磁柜锁 · DC 5 V · 带门磁/反馈开关 · 体积 ≤ 60 × 40 × 18寿命标称 ≥ 5 万次18–151688(快递柜锁)
恒力弹簧拉力 3 N · 带宽 10 mm · 展开长 ≥ 250 mm · 带头带孔买 2 N / 3 N / 4 N 各 2 个试12–41688(恒力弹簧)
单向旋转阻尼器带模数 1 齿轮 · 单向 · 阻尼 1–3 N·cm买 2 个阻尼值各 2 个试13–61688(旋转阻尼器)
硅胶缓冲垫φ8 × 3 mm 自粘20.5淘宝
E · 电气配件
弹簧顶针φ2 镀金 · 行程 2 mm · 3 A · 带座电源、地各 2 针并联42–3淘宝(pogo pin)
铜片座小 PCB 15 × 25 mm:两块镀镍铜箔区 + JST-PH 2P 座代替散装铜片,顺便做快换接口12–3嘉立创
充电短线(快换件)USB-C 公头焊线 · 带 5.1 kΩ CC 电阻 · 22 AWG 硅胶线 80 mm · 尾端 JST-PH 2P 插头没有 CC 电阻手机不认 5 V;每台随机附 1 根备用22–3淘宝
自恢复保险丝2 A 贴片10.3立创
风扇3010 · 5 V · 2 线 · 滚珠轴承滚珠寿命 5 万小时,油封的 2 万13–5淘宝
侧光灯条5 V 白光 · 100 mm · 带背胶 · 带漫射套22–3淘宝
温度传感器NTC 10 kΩ 带线 100 mm11淘宝
线束JST-PH 2.0 预压线:2P ×5、4P ×1、12P ×1,长度见走线表可让线束厂按表做1 套5–81688(线束定制)
电源适配器PD 30 W · 带 1 m C-C 线 · 3C 认证120–301688
F · 外壳与结构(样机打印 / 量产见下)
PETG 耗材哑光黑 1 kg · 透明 50 g · TPU 95A 50 g约 700 g/台50–65拓竹 / eSUN
热熔螺母M2 ×12 · M2.5 ×10 · M3 ×11(黄铜,带滚花)334–6淘宝
螺丝M2×5 ×18 · M2.5×6 ×10 · M3×6 ×9 · M3 松不脱手拧 ×2 · M3×12 ×1 · M3 大垫片 ×1412–3淘宝(304 不锈钢)
定位销φ3 × 10 不锈钢2–40.5淘宝
脚垫φ12 硅胶自粘,盖住底部螺丝40.5淘宝
定位标记6 mm ArUco · 哑光覆膜贴纸量产改丝印20.2自印
G · 一次性工具与治具
烫螺母工具电烙铁 + M2/M2.5/M3 热熔头1 套60–100淘宝
标定板棋盘格 9 × 6 · 格 10 mm · 哑光打印裱硬板110自印
公差试块打印,含全部孔径和一段齿条1—自打
烧录线、钻头组、螺丝刀组USB-C 数据线 · 2.4/3.4/4.0 mm 钻头1 套50淘宝

容易漏买的:30 W 适配器、底部集线板、M3 大垫片(弹簧带头)、脚垫、带 5.1 kΩ 电阻的 USB-C 充电插头线、摄像头下单要注明 83 mm 调焦、滑轨要带"自锁"定位、电控锁要带反馈开关、主板 FPC 座要"下接式"。

走线表(没有随托盘弯折的线)

#从 → 到线长度走向 / 固定
W1主板 → 集线板JST-PH 12P · 26 AWG180 mm舱盖后壁内侧下到底壳后部;留 60 mm 余量,盖子抬起后再拔。12 芯:5 V ×2、GND ×2、锁、锁反馈、风扇、灯条、NTC、顶针开关、按键、灯 DIN
W2集线板 → 电控锁4P:线圈 2 + 反馈开关 2 · 24 AWG80 mm就近,线扣 1 个
W3集线板 → 风扇2P · 26 AWG80 mm就近
W4 / W5集线板 → 左 / 右侧光灯条2P · 26 AWG200 / 120 mm沿底壳侧壁内角,卡扣 2 个;避开滑轨
W6集线板 → NTC2P · 28 AWG120 mm探头贴在托盘下方的底壳中部
W7集线板 → 弹簧顶针座2P · 20 AWG(5 V 2.5 A)200 mm沿底壳右侧内角向前到顶针座,卡扣 2 个;避开齿条
W10铜片座 → USB-C 充电插头(托盘上,快换件)2P · 22 AWG 硅胶线80 mm2P 接头插在铜片座上,线卡在线槽里,随托盘移动但不弯折;插头停在卡座
W8集线板 → 前面板小板4P:5 V、GND、DIN、KEY · 26 AWG260 mm沿底壳右侧内角向前,卡扣 2 个;这样舱盖只连 W1 一根线
W9主板 → 摄像头24P FPC 0.5 mm75 mm平铺在舱盖内侧,留 10 mm 弧度
—USB-C板载—穿舱盖后壁开孔,口周围留 1 mm

防插错:集线板上 2P 座按功能用不同颜色线(风扇红、灯条白、NTC 黑、顶针黄);4P 和 12P 本身不会插错。所有线在接插件后 20 mm 内做一个线扣固定,避免拉扯焊点。

固定方式评审

固定点方式寿命 / 风险结论
主板 → 舱盖M2.5 热熔螺母 ×4热熔螺母在 PETG 里可拆装 20 次以上;凸台壁厚 ≥ 2 mm合适
摄像头支架 → 舱盖M2 热熔 ×2,腰形孔调整对准后螺丝可能松动偏移加弹簧垫圈;量产用治具对准后点一滴螺纹胶(唯一用胶的固定点)
滑轨 → 底壳M3 热熔 ×6,侧壁内凸台 5 mm 厚原侧壁 2.4 mm 装不下 M3 螺母;滑轨受力最大已改凸台;合适
滑轨内节 → 托盘M3 热熔 ×6托盘侧边 12 mm 高,螺母放侧面没问题合适
电控锁 → 底壳M3 热熔 ×2每次锁住有冲击,1 万次后检查螺母是否松动加弹簧垫圈
弹簧带头 → 底壳M3 + 大垫片带头孔周围会被螺丝头磨穿必须加 φ9 大垫片
弹簧卷轴 → 托盘M3×12 螺丝 + 热熔螺母卷簧在螺丝上转动会磨螺纹螺丝外套一段 φ4 铜管或尼龙套
齿条 → 托盘M2 热熔 ×2(原自攻)自攻进 PETG 拆 3 次就滑牙已改热熔
前面板 → 底壳M2.5 热熔 ×4 从内侧打 + 2 根定位销(原卡扣)PETG 卡扣反复开合会疲劳断裂已取消卡扣,外观面无螺丝
舱盖 → 底壳2 根定位销 + 2 颗 M3 松不脱手拧螺丝(热熔螺母)手拧螺丝不会丢;热熔螺母可拆 20 次以上免工具;合适
风扇 → 底壳M2 自攻 ×4基本不拆,自攻可接受可接受
阻尼器、顶针座、集线板、小板M2 热熔—合适
弹簧顶针 ↔ 铜片弹簧接触,托盘锁住时压缩 1–1.5 mm铜片氧化、顶针磨损会充不上电镀金顶针 + 镀镍铜片;锁住后再通电,不带电接触;做 1 万次测试
摄像头模组 → 支架M2 ×2 穿模组耳孔耳孔 φ2,螺丝只能 M2;拧太紧会裂M2 螺丝 + 尼龙垫圈,手拧到位即可
卡托 → 托盘TPU 插槽,无螺丝用户会经常换;TPU 插拔 1000 次没问题合适
灯条、NTC、脚垫、标记背胶背胶在 45 °C 下 1 年后可能脱落灯条加卡槽限位,背胶只是辅助;标记量产改丝印

组装难度和用胶情况

组装
零件数打印件 10 种、金属机构 5 件、电子 4 块板、线束 9 根、螺丝螺母约 70 颗
工具工厂:电烙铁只用来烫螺母(每台 20 分钟,一次性)、PH0/PH1 螺丝刀、镊子,不需要焊接。现场维修:常见情况不需要任何工具,见"拆装与维修"
难点只有两处:烫螺母要垂直(用导向头)、滑轨两根要等高(底壳凸台已定好位,直接锁就行)
时间第一台约 2 小时;熟练后 1 小时;做组装治具后 40 分钟
可分工托盘总成、底壳总成、舱盖总成可以三个人并行,最后合盖插 1 根线
返修手拧 2 颗螺丝抬起舱盖,拔 1 根线,主板和摄像头就在手上;托盘拉到底按滑轨释放片即可取下
胶水
结构胶不需要。所有结构件都是螺丝或插槽固定
背胶(零件自带)灯条 ×2、脚垫 ×4、定位标记 ×2
螺纹胶摄像头支架 2 颗螺丝,对准后点一滴蓝色 243(可拆)
热熔胶 / 502不用。热熔胶 45 °C 会软,502 会在摄像头镜头上起白雾

样机 → 商业化要换的东西

项目样机(≤ 50 台)小批量(100–500 台)量产(≥ 1000 台)
外壳 4 件PETG 打印,¥50/套MJF 尼龙打印 ¥120–180/套,或铝型材 + CNC 端盖 ¥150/套,无需开模ABS/PC 注塑,4 套模具约 ¥12–20 万,单件 ¥15–25/套
固定热熔螺母同左注塑时预埋螺母或用塑料自攻 PT 螺钉
主板嘉立创打样同左,加测试点和烧录治具PCBA 厂 SMT,带 ICT 测试
摄像头对准手动调腰形孔对准治具支架定位销,装上即准,软件再标定
定位标记贴纸激光刻丝印或模内刻字
认证—模组选带 SRRC 认证的;整机做 GB 4943.1 安全测试整机 SRRC 型号核准 + 3C(含电源)
易损件备件—随机附 1 对卡托 + 1 根充电短线;站长备件:充电短线、卡托、舱盖总成、电控锁、恒力弹簧
出厂流程手动烧录 → 写序列号 → 棋盘格标定存 Flash → 托盘弹出 50 次测试 → 拍屏测试 → 贴标

系统架构

摄像头拍屏 → 服务器识别 → ESP32 用蓝牙点击 → 再拍确认,形成闭环。

OV5640 摄像头散件120° 广角 · 朝下拍屏 电控锁 + 恒力弹簧通电解锁,弹簧拉出托盘 传感与外设锁反馈 · 按键 · 温度 · 风扇 · 侧光 ESP32 主板 S3-WROOM-1 · 8 MB PSRAM · 拍照、压缩、上传 · 接收指令、蓝牙点击 · 开锁、风扇、补光 · 不在本地跑识别 服务器 · 视觉大模型识别界面元素决定下一步点哪里 手机(屏幕朝上)当作连了一个蓝牙鼠标托盘短线有线充电 USB-C PD 9 V 输入主板供电 + 手机 5 V 充电 DVP 8 位 开锁 0.5 s GPIO / ADC JPEG ↑ 坐标 ↓ Wi-Fi BLE HID 5 V 顶针 屏幕画面被摄像头拍到(闭环确认)

工作流程

第 4–6 步循环执行,直到任务完成。

  1. 01
    解锁弹出电控锁通电约 0.5 秒松开,恒力弹簧拉出托盘,阻尼齿轮控制在 2–3 秒
  2. 02
    放入手机屏幕朝上、充电口朝前,插上托盘前端的充电插头
  3. 03
    推回锁住 · 定位手推到底"咔哒"锁住;侧光短亮,拍定位标记校准位置
  4. 04
    关灯拍屏 · 上传仓内全黑,屏幕自发光,拍一张 JPEG 经 Wi-Fi 上传
  5. 05
    服务器识别决策校正广角畸变,识别界面并给出点击坐标
  6. 06
    蓝牙点击 · 再拍确认ESP32 移动光标并点击,再拍一张确认结果

↻ 04 → 05 → 06 → 04 …

点击方式对比

推荐蓝牙 HID。老款 ESP32 没有 USB 接口,有线方案要加芯片。

方式优点问题
蓝牙 HID
推荐
无连线;安卓支持触控绝对坐标;iPhone 开"辅助触控"后可用鼠标首次需配对;iPhone 只能用光标,要靠摄像头闭环修正
USB 有线 HID
备选
连接最稳定,不用配对ESP32 没有 USB,需加 CH9329 串口转 USB 鼠标芯片;占用手机充电口
机械触控笔
不推荐
不依赖手机系统设置10 cm 高度放不下;成本高、有噪音、会磨损

拍屏要点

决定识别准确率的几件事。

不开补光拍仓内全黑,屏幕自己发光就够了。侧光只在拍定位标记时短亮,拍屏时关掉,避免反光。
锁定曝光固定曝光和白平衡,手机屏幕亮度固定在 50% 左右。
分辨率OV5640 2592×1944,拍 166 mm 宽的画面约每毫米 15 个像素,小字也够用;上传前可缩到 1600×1200 省流量。
摩尔纹镜头轻微离焦,减轻屏幕像素格干扰。
畸变校正每台出厂用棋盘格标定一次,参数存到 Flash,服务器端校正。

GPIO 分配(初稿)

按 ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 分配。摄像头脚位和乐鑫 ESP32-S3-EYE 一致,esp32-camera 驱动直接可用;模组 24P 引脚怎么对到这些 GPIO 见上面摄像头一节。

功能GPIO
摄像头 XCLK / PCLK15 / 13
摄像头 VSYNC / HREF6 / 7
摄像头 SCCB SDA / SCL4 / 5
摄像头数据 Y2–Y911, 9, 8, 10, 12, 18, 17, 16
摄像头 PWDN接地常开,省一个脚
电控锁(方案 B 为舵机信号)21
锁反馈开关(托盘关好)14
前面板按键 · 温度 NTC1 · 2
侧光 PWM · 风扇38 · 47
状态灯 WS281248
保留不用0 启动脚 · 3/45/46 启动配置 · 19/20 USB · 26–32 Flash · 35–37 PSRAM(R8 八线) · 43/44 日志串口

温度必须接 GPIO1–10(ADC1),ADC2 在 Wi-Fi 工作时不能用。烧录走 S3 原生 USB,不需要自动下载电路,第一次烧录按住 BOOT(GPIO0)上电即可。S3 只有 BLE,没有经典蓝牙,手机点击走 BLE HID,iPhone 和安卓都支持。

供电

一根 USB-C 线同时给主板和手机供电。

输入USB-C PD,CH224K 诱骗 9 V配 30 W 适配器
5 V / 4 A降压,给手机充电 2 A(经顶针)、电控锁、风扇、侧光、状态灯手机那一路经 MOSFET 开关 + 2 A 自恢复保险丝,托盘锁住后才打开
3.3 V / 1 A降压,给 ESP32-S3Wi-Fi 发射时峰值约 500 mA
2.8 V / 1.5 VLDO,给 OV5640AVDD、DOVDD、AF-VDD 都接 2.8 V,DVDD 接 1.5 V
温度保护NTC 超过 45 °C 时风扇全速、降低无线充功率

物料估算

小批量(约 100 台)参考价,以询价为准;外壳按样机 3D 打印计。比编码电机方案每台省约 ¥35–45。

项目单台 ¥
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8(8 MB PSRAM)25–32
OV5640 散件(按图纸)20–35
主板 PCB + 贴片 + 阻容(S3 原生 USB,不要串口芯片)28–42
PD 诱骗 + 降压 + LDO8–15
电控锁 + MOSFET + 二极管8–15
恒力弹簧 + 阻尼齿轮 + 齿条5–12
滑轨 ×215–30
弹簧顶针 ×4 + 铜片座 + USB-C 充电短线 ×2 + 保险丝8–12
风扇、侧光、按键、状态灯、标记贴纸8–15
集线板 + 前面板小板 + 线束11–18
PD 30 W 适配器(随机附)20–30
PETG 耗材约 700 g(底壳、舱盖、前面板、托盘等)50–65
热熔螺母 + 螺丝5–8
合计208–330

零部件清单

按安装位置分组。手机是否放入改由摄像头判断,去掉了红外检测传感器。

零件规格数量用途
顶部主板(电子舱)
主控模组ESP32-S3-WROOM-1-N16R81拍照、联网、BLE 点击、控制外设
USB 烧录S3 原生 USB—烧录和日志都走 USB-C,不需要串口芯片
FPC 连接器24P · 0.5 mm 间距1接摄像头排线
USB-C 母座16P(带 CC 脚)1供电 + 烧录
PD 诱骗芯片CH224K1从充电器要 9 V
降压芯片9→5 V 4 A · 5→3.3 V 1 A2手机充电和外设 5 V,主控 3.3 V
LDO2.8 V · 1.5 V2摄像头供电,DOVDD 接 2.8 V
MOSFETAO34003开关电控锁、风扇、侧光
续流二极管SS141保护电控锁驱动
温度传感器NTC 10 kΩ1监测仓内温度
接插件、阻容、ESD 保护JST-PH 等若干连接底部线束、保护 USB 口
摄像头(散件)
摄像头模组OV5640 · 18.2 × 14 · FPC 48 mm · 24P1朝下拍屏,出厂调焦到 83 mm
摄像头支架(打印)PETG U 形,带腰形孔和 13.5 mm 方孔1固定模组,可前后微调对准
前面板小板
按键轻触开关1手动弹出
状态灯WS2812B + 导光条1待机蓝、动作黄、工作绿、故障红
弹出与锁止
电控锁迷你柜锁 · 5 V/9 V · 带反馈1卡住托盘,通电解锁
恒力弹簧约 3 N · 带长 ≥ 190 mm1把托盘拉出来
单向阻尼齿轮模数 11弹出时减速,推回时不费力
齿条(打印)模数 1 · 180 mm1带动阻尼齿轮,2 颗螺丝装托盘底面
滑轨三节全拉出 · 约 200 mm2托盘导向和承重
硅胶缓冲垫3 mm2弹出到头和推回到底时减震
托盘
托盘本体(打印)PETG 哑光黑1带尾部锁扣和弹簧螺母座
定位卡托 + 硅胶垫可换尺寸,前端留 14 × 9 mm 插头缺口1 套固定手机,适配不同机型
充电短线(快换件)USB-C 公头带 5.1 kΩ · 80 mm · 2P 接头1 + 1 备用固定在托盘上,插进手机充电口;用户可自换
铜片座小 PCB,镀镍铜箔 + 2P 座1嵌在托盘底面,接顶针
视觉定位标记6 mm ArUco · 哑光贴纸2摄像头定位托盘
外壳与散热
外壳(打印)PETG · 底壳 + 电子舱盖 + 前面板1 套内表面哑光黑;量产可改铝底壳 + 塑料盖
风扇3010 · 5 V1后部排风
侧光灯条白光 LED + 漫射罩2拍定位标记时短亮
弹簧顶针座φ2 镀金 ×4 针 · 带座1托盘锁住后给铜片供 5 V
底部集线板30 × 40 mm · 6 个 JST 座1底壳小件就近插接,合盖只插 1 根线
热熔螺母、螺丝、脚垫M2 ×8 · M2.5 ×4 · M3 ×131 套固定主板和机构,数量见打印方案
内部线束9 根,见走线表1 套全部固定线缆,无活动线

风险与待验证

第一批样机重点测这几项。

  • 高
    模组视场角参数自相矛盾图纸上 3.62 mm 焦距算不出 90°。到货先实测 83 mm 处能拍多宽,再定整机 130 mm 够不够;不够只能换模组。
  • 高
    iPhone 蓝牙鼠标的精度和速度iOS 只能用光标,要靠拍照看光标位置再修正,单次点击可能多拍 1–2 张。
  • 高
    封闭腔体散热手机常亮加无线充发热明显,需连续运行 8 小时测温。
  • 中
    弹簧和阻尼的搭配弹簧太弱托盘出不来,阻尼太小会撞。买 3 种弹簧、2 种阻尼齿轮组合测试。
  • 中
    电控锁寿命做 1 万次开合测试;锁舌对位偏差要控制在 0.5 mm 内。
  • 中
    顶针接触和充电插头铜片氧化、顶针卡死会充不上电;用户忘插插头也充不上。每次锁住后读充电电流,没电流就亮黄灯提示。
  • 中
    打印大件变形220 mm 长的底壳容易翘边,要用 PEI 床面和封闭机箱;托盘打完放 24 小时再装滑轨,变形了会卡。
  • 中
    信号顶盖必须是塑料,模组天线朝前方空旷处,周围不放金属。

打样计划(建议)

第 1 周用 ESP32-S3 开发板(N16R8)+ FPC 转接板接这颗 OV5640 模组 + 3D 打印支架,先量 83 mm 处的拍摄范围,再验证拍屏清晰度和蓝牙点击;充电先用方案 A(线从前面出去);同时打公差试块和托盘,试弹簧和阻尼组合
第 2–3 周主板原理图和 PCB 打样;打印底壳、舱盖、前面板并按组装顺序装第一台;固件跑通拍照、上传、点击、开锁
第 4 周整机联调,散热和锁寿命测试,做 10 台小批量内部试用

方案阶段的设计值和估算,量产前需按选定的摄像头模组、电控锁、滑轨和无线充模块复核;打印件尺寸以试块实测为准。