树莓派Zero W单板计算机结构模型

　　在嵌入式开发、小型智能硬件原型验证、便携物联网终端搭建的场景中，这类紧凑型单板的三维结构模型是结构设计环节必不可少的参考依据。很多工程师在做定制化外壳、设备内嵌集成的时候，往往因为板卡尺寸偏差、接口位置对位不准，导致后期打样的外壳装不上、接口被遮挡，反复修改图纸浪费打样成本和项目周期，这个模型的尺寸精度刚好能解决这类实际工程问题。

　　从实际用途来看，这款内置无线连接功能的单板，常被用在小型环境监测节点、便携数据采集终端、迷你智能网关、桌面创意小装置的核心控制单元上，因为体积足够小，能塞进很多传统开发板放不进去的狭小空间里，比如定制的手持设备外壳、墙面安装的传感终端盒体、小型机器人的控制舱内部。做这类集成设计的时候，首先要明确的就是板卡的安装边界，这款板卡的外形尺寸控制在65mm×30mm，四个安装孔的位置、孔径都做了精准还原，设计安装固定结构的时候，可以直接参考孔位做铜柱支撑或者螺丝固定的结构，不用再反复核对实物测量尺寸，避免出现孔位偏移导致的安装错位问题。

　　板卡上的接口布局是结构设计里最需要关注的部分，模型里完整还原了所有对外接口的位置和凸台高度：侧边的SD卡插槽，在做外壳的时候要预留出插拔卡的操作空间，不能把插槽位置封死，还要考虑卡插入之后的突出长度，避免外壳内壁顶住SD卡导致接触不良；mini HDMI接口的位置要对应外壳上的开口，开口尺寸要兼顾插头的插拔余量，不能做的太紧凑导致插头插不到位；两个micro USB接口分别承担供电和数据传输的功能，设计外壳开口的时候要区分两个接口的位置，避免开口错位导致线材插不进去；板边的2x20排母引脚，在做扩展模块叠装或者外接引线的时候，要预留出排针的插接高度，如果是做封闭外壳还要考虑引脚的绝缘防护，避免外壳导电部分接触引脚造成短路；CSI摄像头接插座的位置也要对应预留排线的走线路径，不能让外壳结构压住排线导致接触不良或者排线损坏。

　　从设计思路上来说，这个模型做了合理的简化，没有还原板上所有的微小阻容元件，只保留了对结构设计有影响的核心部件：主芯片的高度和位置、板上接口的凸台尺寸、安装孔的位置参数、板卡的整体厚度，这些都是结构设计中必须要参考的尺寸，那些对结构装配没有影响的微小元件做简化处理，能减轻模型的文件体量，在做整机装配的时候不会因为模型太复杂导致软件卡顿，同时又不会影响结构设计的精度。板卡上的核心芯片位置做了准确还原，在做外壳散热设计的时候，可以对应芯片位置预留散热片的安装空间，或者设计导热硅胶垫的接触位置，保证芯片工作的时候热量能顺利传导出去，避免因为散热结构位置不对导致散热效率下降。

　　在实际的项目应用里，用这个模型做结构设计的时候，可以直接把板卡模型导入到装配环境里，对外壳的内壁做干涉检查，提前发现外壳和板卡元件、接口之间的干涉问题，比如有没有外壳筋位顶住板上的元件，有没有接口位置的开口和接口本身不对中，有没有安装柱的高度和板卡厚度不匹配导致的装配间隙问题。尤其是做3D打印的定制外壳的时候，精准的板卡模型能大幅减少打印后的修模工作量，很多创客和结构工程师在做小批量定制项目的时候，往往因为没有精准的板卡模型，需要反复打印测试件调整尺寸，有了这个精准的模型，就能在设计阶段把所有的装配尺寸核对清楚，一次打印就能完成装配。另外在做设备内部的布局规划的时候，也可以用这个模型评估板卡占用的空间，合理安排内部其他部件比如电池、传感器、外接模块的位置，优化整个设备的内部空间利用率，让最终的产品体积做的更紧凑，同时兼顾装配的工艺性，不会出现后期组装的时候部件之间互相干涉的问题。板卡四角的安装孔做了沉台的还原，设计固定铜柱的时候可以对应选择合适高度的铜柱，保证板卡安装之后和外壳底部之间留有足够的走线空间，方便板卡下方走信号线或者电源线，避免线材被板卡压住导致绝缘层破损。