컴퓨터 마우스

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배경

컴퓨터 업계의 설계자들은 "더 나은 쥐덫을 만드는 것"뿐만 아니라 최고의 마우스를 만들기 위해 노력합니다. 컴퓨터 마우스는 컴퓨터 작동의 필수적인 부분이 된 개인용 컴퓨터의 액세서리입니다. 이 작은 장치는 사용자 손의 곡선에 깔끔하게 맞고 사용자가 손과 손가락의 매우 제한된 움직임을 통해 컴퓨터에 지시를 "가리키고 클릭"할 수 있습니다. 마우스 밑면의 롤링 볼은 모니터 또는 화면에서 커서(포인터)로 이동할 위치에 대한 지침을 제공하고 1~3개의 버튼(디자인에 따라 다름)을 사용하면 사용자가 오른쪽에 있는 버튼을 클릭하여 예라고 말할 수 있습니다. 컴퓨터의 다음 작업에 대한 지시.

연혁

캘리포니아 멘로파크 소재 스탠포드연구소 교수인 Douglas Engelbart 박사는 1964년에 마우스로 알려지게 된 최초의 장치를 개발했습니다. 커서가 컴퓨터 화면에서 이리저리 움직이고 키가 비효율적이고 어색했습니다. Engelbart 박사는 위쪽에 하나의 버튼이 있고 아래쪽에 두 개의 바퀴가 있는 작은 벽돌 같은 메커니즘을 만들었습니다. 2개의 바퀴가 수평 및 수직 움직임을 감지했고, 유닛을 조종하기가 다소 어려웠습니다. 장치는 케이블로 컴퓨터에 연결되어 모니터에서 볼 수 있도록 모션 신호를 컴퓨터로 전기적으로 전송할 수 있습니다. Engelbart 박사의 동료 중 한 명은 케이블 꼬리가 긴 장치가 쥐처럼 생겼고 이름이 붙어 있다고 생각했습니다.

다른 과학자들, 특히 미국 항공 우주국(NASA)의 과학자들도 커서를 이동하고 컴퓨터 화면의 물체를 가리키는 방법을 찾고 있었습니다. 그들은 스티어링 휠, 무릎 스위치, 라이트 펜을 사용해 보았지만 이러한 장치와 Engelbart의 마우스를 비교한 테스트에서 으르렁거리는 것은 마우스였습니다. 그러나 NASA의 엔지니어들은 마우스가 우주의 무중력 상태에서 작업 표면에서 우주 유영을 하게 될 것을 우려했습니다.

1973년까지 마우스 하부 구조의 바퀴는 하나의 자유롭게 굴러가는 공으로 교체되었습니다. 그리고 2개의 버튼(총 3개)이 상단에 추가되었습니다. 이 생물은 마우스와 포인팅 장치로 불렸고 제록스는 이를 최초의 개인용 컴퓨터 중 하나인 알토 컴퓨터와 결합했습니다. Alto에는 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)가 있었습니다. 즉, 사용자는 아이콘이나 그림 기호, 메뉴라고 하는 작업 목록을 가리키고 클릭하여 컴퓨터가 파일을 열고 인쇄하고 다른 기능을 수행하게 합니다. 이 컴퓨터 작동 방법은 나중에 Macintosh 및 Windows 운영 체제에서 채택되었습니다.

개인용 컴퓨터의 개발은 여러 워크 스테이션에서 사용할 수 있을 만큼 충분히 작은 장치에 대한 응용 프로그램의 폭발적인 증가를 자극했습니다. 엔지니어는 자신의 책상에서 컴퓨터 지원 설계를 개발할 수 있었고 마우스는 그리기와 제도에 적합했습니다. 마우스는 또한 트랙볼과 같은 입/출력 장치로 통칭되는 자손을 생성하기 시작했습니다. 트랙볼은 본질적으로 마우스가 등을 대고 누워서 사용자가 전체 장치를 표면 위로 움직이는 대신 공을 굴릴 수 있습니다. 군대, 항공 교통 관제사 및 비디오 게임 플레이어는 이제 자신의 애완 동물을 키웠습니다. 두 유형의 장치에 있는 기계적 센서는 Mouse Systems에서 특허를 받은 광학-전자 센서 시스템으로 대체되었습니다. 이것들은 더 효율적이고 비용이 저렴했습니다. 움직이는 부품이 없는 광학 마우스는 격자선이 있는 특수 마우스 패드에 사용하기 위해 개발되었습니다. 마우스 내부의 빛이 격자를 비추고 광검출기가 교차하는 격자선의 수와 방향을 계산하며 방향 데이터는 화면의 커서 움직임으로 변환됩니다.

마우스가 빠르게 번식하기 시작했습니다. 애플 컴퓨터는 1984년 매킨토시를 선보였으며 운영체제는 마우스를 사용했다. Commodore의 Amiga, Microsoft Windows, Visicorp의 Vision 및 더 많은 통합 그래픽 사용자 인터페이스 및 마우스와 같은 기타 운영 체제. 센서에 먼지가 덜 쌓이도록 개선하고 상단에 추가된 휠을 통해 더 쉽게 스크롤할 수 있으며 무선 주파수 신호(차고 도어 오프너에서 가져옴) 또는 적외선 신호(텔레비전에서 채택)를 사용하여 마우스를 무선으로 만들기 위해 개선 사항이 추가되었습니다. 또는 리모컨).

마우스 해부학

본체

마우스의 "피부"는 사용자가 평평한 표면을 가로질러 안내하는 외부의 단단한 플라스틱 본체입니다. "꼬리"는 마우스의 한쪽 끝에서 나와 중앙 처리 장치(CPU)와의 연결에서 끝나는 전기 케이블입니다. 꼬리 끝에 있는 1~3개의 버튼은 소형 전기 스위치에 대한 외부 접점입니다. 버튼을 누르면 클릭과 함께 스위치가 닫힙니다. 전기적으로 회로가 닫히고 컴퓨터가 명령을 받았습니다.

마우스 밑면에서 플라스틱 해치가 고무 공 위에 맞고 공의 일부가 노출됩니다. 내부에서 볼은 지지 휠과 두 개의 샤프트에 의해 제자리에 고정됩니다. 공이 표면에서 굴러갈 때 하나의 샤프트는 수평 운동으로 회전하고 다른 샤프트는 수직 운동에 반응합니다. 두 개의 샤프트 각각의 한쪽 끝에서 스포크 휠도 회전합니다. 이 스포크가 회전하면 LED(발광 다이오드)의 적외선 신호가 스포크를 통해 깜박이고 광 감지기에 의해 차단됩니다. 어둠과 빛은 광 트랜지스터에 의해 마우스의 인터페이스 집적 회로(IC)로 가는 전기 펄스로 변환됩니다. 펄스는 공이 왼쪽-오른쪽 및 위-아래를 추적했음을 IC에 알리고 IC는 커서가 화면에서 그에 따라 이동하도록 지시합니다.

인터페이스 집적 회로는 마우스의 모든 내부 작동이 부착되는 골격인 인쇄 회로 기판(PCB)에 장착됩니다. 집적 회로 또는 컴퓨터 칩은 스위치에서 정보를 수집하고 광 트랜지스터에서 신호를 수집하고 데이터 스트림을 컴퓨터로 보냅니다.

두뇌

각 마우스 디자인에는 드라이버라는 자체 소프트웨어도 있습니다. 드라이버는 컴퓨터가 마우스의 신호를 이해할 수 있도록 하는 외부 두뇌입니다. 드라이버는 속도, 방향 및 클릭한 명령을 포함하여 마우스의 IC 데이터 스트림을 해석하는 방법을 컴퓨터에 알려줍니다. 일부 마우스 드라이버를 사용하면 사용자가 버튼에 특정 동작을 할당하고 마우스의 해상도(마우스와 커서가 이동하는 상대적 거리)를 조정할 수 있습니다. 컴퓨터 패키지의 일부로 구입한 마우스에는 컴퓨터에 드라이버가 내장되어 있거나 사전 프로그래밍되어 있습니다.

원자재

마우스의 외부 쉘과 샤프트 및 스포크 휠을 포함한 대부분의 내부 기계 부품은 사출 성형된 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱으로 만들어집니다. 볼은 고무로 코팅된 금속입니다. 그것은 전문 공급 업체에 의해 만들어집니다. 전기 마이크로 스위치(플라스틱 및 금속으로 제작됨)도 하청업체에서 공급하는 기성품 품목이지만 마우스 설계자는 스위치를 더 쉽게 클릭하거나 더 단단하게 만들기 위해 스위치에 대한 힘 요구 사항을 지정할 수 있습니다. 집적 회로 또는 칩은 표준 품목이 될 수 있지만 각 제조업체는 전체 제품 라인에 사용하기 위해 만든 독점 칩을 보유할 수 있습니다. 전기 케이블 및 오버몰드(엔드 커넥터)도 외부 소스에서 공급됩니다.

전기 및 기계 부품이 장착된 인쇄 회로 기판(PCB)은 마우스 디자인에 맞게 맞춤 제작됩니다. 평평한 수지 코팅 시트입니다. 전기 저항기, 커패시터, 발진기, 집적 회로(IC) 및 기타 구성 요소는 다양한 유형의 금속, 플라스틱 및 실리콘으로 만들어집니다.

디자인

새로운 마우스의 디자인은 제품 개발 관리자, 디자이너, 마케팅 담당자 및 컨설팅 인체공학자(인간의 움직임과 다양한 움직임이 신체 부위에 미치는 영향에 대한 전문가) 간의 회의에서 시작됩니다. 손의 크기 범위, 터치 감도, 작업량, 중립 위치에서 손 지지, 마우스를 작동하는 동안 사용자의 자세, 버튼에 도달하기 위해 필요한 손가락 확장, 양쪽 왼쪽 사용을 지정하는 인적 요소 지침 목록이 개발되었습니다. - 오른손잡이, 장기간 정전기 및 기타 편안함 및 안전 요구 사항 없음 예를 들어, 마우스를 사무실에서 사용할 것인지 아니면 가정용 컴퓨터에서 사용할 것인지에 따라 크게 다를 수 있습니다. 제안된 마우스에 대한 설계 개요는 제품의 목적과 달성하는 것을 설명하기 위해 작성됩니다. 전망도 시장 전망에 맞춰 제안된다.

디자인 팀은 폼 모델을 가지고 테이블로 돌아갑니다. 단일 마우스 디자인에 대해 다양한 모양을 만들 수 있습니다. 사용자 테스트는 이러한 모델에서 수행됩니다. 엔지니어는 이 예비 테스트를 스스로 수행하거나 포커스 그룹을 일반 사용자로 고용하거나 샘플 사용자와 일대일 테스트를 관찰할 수 있습니다. 모델의 선택 범위를 좁히면 더 세련되고 도색된 나무 모델이 우승한 디자인으로 만들어집니다. 모델의 느낌, 모양 및 모양에 대한 입력이 다시 수집됩니다. 인체공학자는 또한 가능한 설계를 검토하고 인적 요소 지침이 달성되었는지 확인합니다.

최적의 모델이 선택되면 엔지니어링 팀은 내부 구성 요소를 설계하기 시작합니다. 3차원 렌더링은 컴퓨터로 생성되며 동일한 데이터가 모든 세부 사항과 함께 외부 쉘의 모양을 기계 절단하는 데 사용됩니다. 기계 및 전자 엔지니어는 인쇄 회로 기판(및 해당 전자 장치)과 인코더 메커니즘(볼, 샤프트, 휠, LED 소스 및 감지기)을 구조 내부에 장착합니다. 작업을 쉘에 맞추는 프로세스는 반복적입니다. 마우스가 디자인 목표를 달성하고 디자인 팀이 결과에 만족할 때까지 디자인 및 맞춤 프로세스가 반복됩니다. 맞춤형 칩은 시험적으로 설계, 생산 및 테스트됩니다. 맞춤형 전자 장치는 설계가 성능 목표를 충족하고 독특하고 경쟁력 있고 시장성이 있는 특성을 부여하는 데 도움이 될 것입니다.

완성된 디자인 다이어그램은 마우스를 생산하기 위해 기계를 수정하는 프로세스를 시작하는 프로젝트 툴러에게 넘겨집니다. 예를 들어 쉘 사출 성형을 위해 툴링 다이어그램이 생성됩니다. 캐비티의 크기, 모양, 부피, 플라스틱이 금형에 주입되는 게이트 수 및 금형을 통한 플라스틱의 흐름이 모두 도표화되고 연구됩니다. 최종 툴링 계획을 검토한 후 컴퓨터 생성 데이터를 사용하여 툴을 절단합니다. 샘플 플라스틱 쉘은 실제 흐름 라인을 검사하고 보이드가 유도되지 않았는지 확인하기 위해 "시도"로 만들어집니다. 프로세스가 완벽해질 때까지 변경됩니다. 산 에칭 또는 샌드 블라스팅에 의해 쉘의 외관에 질감이 추가됩니다.

그 동안 엔지니어링 팀은 새로운 마우스 디자인을 위한 조립 라인을 설정하고 시험 조립을 수행했습니다. 디자인 세부 사항이 완성되고 도구가 생성되고 테스트 결과가 디자인 팀의 목표와 표준을 충족하면 마우스는 양산 준비가 된 것입니다.

제조
프로세스

컴퓨터 마우스를 만들기 위해 여러 제조 공정을 동시에 수행하여 장치의 다른 부분을 만듭니다. 이러한 프로세스는 아래의 처음 세 단계에서 설명됩니다. 그런 다음 4~7단계에 설명된 대로 최종 조립을 위해 조각을 모읍니다.

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일련의 제조 및 조립 단계 중 하나에서 인쇄 회로 기판(PCB)을 절단하고 준비합니다. 표면 실장 설계 또는 관통 구멍 설계가 가능한 평평한 수지 코팅 시트입니다. 표면 실장 버전은 거의 전적으로 기계로 조립됩니다. 컴퓨터로 제어되는 자동 시퀀서는 전기 부품을 정해진 패턴으로 기판에 적절한 순서로 배치합니다.

쓰루 홀 PCB 조립을 위해 전자 부품의 부착 와이어는 PCB의 홀에 삽입됩니다. 각 조립 라인 작업자에게는 보드의 일부와 추가할 특정 단위에 대한 도면이 있습니다. 모든 구성 요소가 기판에 장착된 후 기판의 바닥 표면은 웨이브 솔더링 기계에서 용융 납 솔더를 통과합니다. 이 기계는 플럭스로 기판을 세척하여 오염 물질을 제거한 다음 기판과 기판이 운반하는 부품을 적외선 열로 가열하여 열 충격의 가능성을 줄입니다. 기판의 밑면이 용융 땜납의 완전히 부드럽고 얇은 액체 시트 위로 흐르면 땜납이 모세관 현상에 의해 각 와이어 위로 이동하고 구멍을 밀봉하고 구성 요소를 제자리에 고정합니다. 납땜된 기판이 냉각됩니다. 이 단계에서 PCB를 육안으로 검사하고 인코더 메커니즘이 부착되기 전에 불완전한 기판을 거부합니다.

인코더 메커니즘(고무로 덮인 볼, 지지 휠, 양쪽 스포크 휠과 축, LED 및 감지기 포함)은 별도의 장치로 조립됩니다. 플라스틱 부품은 또한 독점 사양에 따라 사출 성형으로 제조되었으며 스크랩 플라스틱을 다듬었습니다. 메커니즘이 조립된 후 장치는 클립이나 나사를 사용하여 PCB에 고정됩니다. 이제 보드가 완전히 조립되었으며 전자 제품 품질 관리 테스트를 거쳤습니다.

마우스의 꼬리(전기 케이블)도 전선 세트, 차폐 및 고무 덮개를 사용하여 제조되었습니다. 케이블에는 오버몰드라고 하는 두 개의 추가 성형 고무 조각이 있습니다. 케이블을 잡아당기는 경우 케이블이 마우스 또는 해당 커넥터 플러그에서 분리되는 것을 방지하는 스트레인 릴리프 장치입니다. 마우스 제조업체는 일반적으로 오버몰드용으로 고유한 모양을 디자인합니다. 마우스에 가까운 오버몰드가 하우징에 연결되고 꼬리의 반대쪽 끝에서 커넥터가 와이어에 납땜되고 커넥터 오버몰드가 제자리에 끼워집니다.

외부 쉘의 조각은 성형, 트리밍 및 표면(마감) 처리 후 및 조립 전에 육안으로 검사됩니다. 외부 쉘은 4단계로 조립됩니다. 완성된 PCB와 인코더 어셈블리는 쉘의 바닥에 삽입됩니다. 버튼은 하우징의 상단 부분에 끼워지고, 케이블은 부착되며, 자동 드라이버를 사용하여 상단과 하단이 함께 나사로 고정됩니다.

최종 전자 및 성능 품질 검사는 조립이 기본적으로 완료되면 수행됩니다. 고무 또는 네오프렌 발이 한쪽 면에 미리 적용된 접착 시트가 있는 마우스 아래쪽에 추가됩니다.

위에서 설명한 도구 설계 및 물리적 조립이 진행되는 동안 프로그래밍 팀은 마우스 드라이버 펌웨어를 개발, 테스트 및 재생산했습니다. 소프트웨어와 하드웨어 사이의 영역에 있기 때문에 소위 펌웨어는 집적 회로의 코드 조합과 마우스의 방향 이동 및 마우스가 연결될 때 수신 컴퓨터가 이해해야 하는 마이크로 스위치 신호의 변환으로 구성됩니다. . 드라이버가 개발되면 제조업체 자체 테스터가 엄격한 시험을 거쳐 드라이버를 실행하고 FCC(연방 통신 위원회)와 유럽 위원회(CE—무선 방출 및 정전기 방전을 관리하는 조직)도 전자 장치를 승인합니다. 승인된 드라이버 데이터는 인코딩되어 디스켓에 대량 생산됩니다.

FCC는 마우스를 포함한 신호 또는 통신 장치에 회사 및 특정 제품 사양을 식별하는 레이블을 부착하도록 요구합니다. 라벨은 접착력이 강한 내구성 있는 종이에 미리 인쇄되어 있으므로 쉽게 제거할 수 없습니다. 마우스 바닥에는 라벨이 붙어 있으며 마우스는 플라스틱으로 포장되어 있습니다. 장치, 드라이버 디스켓, 등록 및 보증 정보가 포함된 사용 설명서가 포장되어 배송 및 판매를 위해 준비됩니다.

품질 관리

컴퓨터 생성 디자인을 사용하면 제품의 품질과 시간을 절약할 수 있습니다. 데이터를 빠르게 저장하고 수정할 수 있으므로 모양, 구성 요소 레이아웃 및 전체 모양에 대한 실험을 시도하고 반복적인 조정이 가능합니다. 컴퓨터 지원 설계 데이터는 또한 검토 속도를 높입니다. 사용자가 마우스 패드를 가로질러 조작하는 외부의 단단한 플라스틱 본체 아래에는 마우스 움직임. 볼은 지지 휠과 두 개의 샤프트에 의해 제자리에 고정됩니다. 회전할 때 한 축은 수평 운동으로 회전하고 두 번째 축은 수직 운동에 응답합니다. 두 개의 샤프트 각각의 한쪽 끝에서 스포크 휠도 회전합니다. 이 스포크가 회전하면 LED(발광 다이오드)의 적외선 신호가 스포크를 통해 깜박이고 광 감지기에 의해 차단됩니다. 어둠과 빛은 광 트랜지스터에 의해 마우스의 인터페이스 집적 회로(IC)로 가는 전기 펄스로 변환됩니다. 펄스는 공이 좌우 및 상하를 추적했음을 IC에 알리고 케이블을 통해 명령을 중앙 처리 장치(CPU)로 전송하고 커서가 화면에서 그에 따라 이동하도록 지시합니다. 부품 사양, 툴링 프로세스 및 조립 절차 설계가 충돌 가능성이 적습니다.

조립하는 동안 최소 3단계의 품질 관리 단계가 수행됩니다. 구성 요소가 부착된 후(스루홀 조립 방법을 사용하는 경우 제자리에 납땜) 플라스틱 메커니즘이 부착되기 전에 PCB에서 전자 장치 검사가 수행됩니다. 플라스틱 부품(엔코더 메커니즘 및 외부 쉘)은 완성되었을 때 육안으로 검사하지만 보드 및 전자 장치에 연결하기 전에 검사합니다. 이것은 예를 들어 결함 있는 쉘로 인한 분해 또는 전자 장치 낭비를 방지합니다. 마지막으로 완전히 조립된 장치는 다른 전자 장치 및 성능 검사를 받습니다. Kensington Technology Group에서 제조한 마우스는 100% 작동 중인 컴퓨터에 연결되어 포장되기 전에 테스트됩니다. 위에서 언급했듯이 FCC와 CE는 모두 마우스 작동의 측면을 규제하므로 드라이버 데이터도 테스트하고 승인합니다.

부산물/폐기물

컴퓨터 마우스 제조업체는 마우스 제조에서 부산물을 생성하지 않지만 대부분은 다양한 응용 프로그램에 대해 유사한 장치를 제공합니다. 설계, 도구 및 어셈블리 수정 비용을 피하기 위해 가능하면 호환 가능하거나 교체 가능한 부품이 새로운 설계 또는 여러 설계에 통합됩니다.

낭비가 최소화됩니다. 마우스의 ABS 플라스틱 스킨은 재활용률이 높으며 여러 번 갈아내고, 성형하고, 다시 갈 수 있습니다. 기타 플라스틱 및 금속 스크랩은 소량으로 생산되며 재활용 또는 폐기할 수 있습니다.

미래

마우스를 개조한 장치가 현재 시장에 나와 있습니다. 인터넷 마우스는 웹 페이지를 더 쉽게 스크롤할 수 있도록 두 버튼 사이에 스크롤 휠을 삽입합니다. 훨씬 더 정교한 버전에는 뒤로 또는 앞으로 이동, 홈 페이지로 돌아가기 또는 새 검색 시작과 같은 인터넷 기능을 수행하도록 사용자가 프로그래밍할 수 있는 버튼이 추가되었습니다. 하나의 마우스 버전은 두 개의 발 패드 또는 페달이 공과 버튼을 대체하는 바닥으로 돌아 왔습니다. 한 페달을 눌러 커서를 옮기고 두 번째 클릭을 합니다. 무선 신호로 통신하는 무선 마우스가 있으며, 마우스는 터치패드로 완전히 폐기되었습니다. 사용자가 터치패드를 가로질러 손가락을 움직여 커서의 위치를 ​​변경하면 웹 페이지를 스크롤하고 다른 특정 동작으로 이동할 수 있습니다. 이러한 적응의 대부분은 반복적인 스트레스 질환을 제거하고 팔뚝의 긴장을 줄이기 위해 고안되었습니다.

이 마우스의 발명가인 Dr. Engelbart는 마우스가 30세가 되거나 비전문적인 이름을 유지할 것이라고는 결코 생각하지 못했습니다. 실제로 마우스와 트랙볼 자손 모두 모양이 더 편안해지고 청소와 유지 관리가 덜 필요하며 안정성과 수명이 향상됨에 따라 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 마우스의 미래 개발은 인터넷의 진화를 따르고 사용 가능한 기능의 수를 두 배로 늘리기 위해 손을 바꾸는 것과 같은 프로그래밍 가능성에 대한 더 많은 옵션을 포함할 것입니다. 마우스는 언젠가는 사라질 수 있으며, 이를 대체할 가장 유력한 후보는 컴퓨터 사용자의 눈 움직임을 추적하고 적절한 커서 동작과 기능 신호로 따라가는 장치입니다.