1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 运用指纹识别技术的门禁产品设计 所在学院 专业班级 工业设计 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 针对目前国内应用指纹识别技术的门禁产品中，种类有限、产品形态与材质趋于同质化的问题，对这类产品进行造型、材质的 创新设计。本论文 通过 对目前指纹门禁产品 的外观 、材质及其设计 发展趋势 的分析 ， 总结现有产品的优缺点。结合某法式别墅房产项目，从锁体材质、造型风格入手， 运用产品造型 设计 方法 ，进行 外观的全新 设计。 关键词 : 生物识别技术，指纹锁，造型，材质II Fingerprint identificatio
2、n technology accessed product design Abstract In this paper, we made an innovative design in form and material of the fingerprint recognition lock, for the problem of limited range of products and homogeneous of material and outlook. Through the analysis of the form design, materials and design tren
3、ds of existing products then summarized the advantages and disadvantages. To the object of one estate project of French villa, we committed to design a new fingerprint recognition lock, used the methods of products form design, from the material and form style. KEYWORDS: Biometrics, Biometrics finge
4、rprint lock, modeling, material III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . III 1 绪论 . III 1.1 概述 . 1 1.2 指纹技术的门禁产品的市场分析 . 2 1.2.1指纹技术 的门禁产品的市场背景 . 2 1.2.2 指纹技术的门禁产品的市场现状 . 2 1.2.3 指纹技术的门禁产品的发展趋势 . 2 1.3 指纹技术的门禁 产品的分析 . 4 1.3.1 现有指纹技术的门禁产品 . 4 1.3.2 现有指纹技术的门禁产品的缺点和不足 . 5 1.3.3 拟采用的方案 . 5 2 设计定位 . 5 2.1 设计定位
5、 . 8 2.2 目标人群分析 . 8 2.3 消费者需求分析 . 10 2.4 设计难点 . 11 3 指纹技术的门禁产品方案设计 . 12 3.1 草图方案 . 错误 !未定义书签。 3.2方案选择 . 14 3.3 优化方案 . 14 3.4 三维建模及说明 . 14 4 设计分析 . 14 4.1 造型分析 . 16 4.2 色彩分析 . 17 4.3 材料分析 . 17 4.4 人机分析 . 19 4.5 功能分析 . 20 4.6 使用方法 . 20 5 总结与展望 . 23 参 考 文 献 . 23 致 谢 . 错误 !未定义书签。 IV 附 录 . 25 附录 A 指纹技术的门
6、禁产品尺寸图 . 25 运用指纹识别技术的门禁产品设计 1 1 绪论 1.1 概述 随着信息技术的快速发展，传统的身份识别方式（诸如密码、证件等）已经不能满足不断增加的安全需要，身份识别已经成为安全领域所面临的一个难题。作为飞速发展的技术，指纹识别已经在刑侦领域大显身手，在身份认证等民用领域，这项技术也具有广阔的应用空间 1。 随着人们对安全性和私 密性的要求越来越高，生物特征技术应用愈来愈显现出其智能化、人性化的强大优势，毫无疑问，指纹锁业将成为 IC 卡门锁和感应卡门锁之后电控锁具的新主角。 门禁系统是指基于现代电子与信息技术，在建筑物内外的出入口安装电子自动识别系统，通过持有表征身份的卡
7、片或者指纹来对人（或物）的进出实施放行、拒绝和记录等操作的智能化管理系统，如大门门禁控制、考勤管理、智能楼宇系统、高安全性出入口管理及证券交易管理安全方便地出入控制，其目的是为了有效地控制人员（物品）的出入，并且记录所有进出的详细情况，实现对出入口的安全管理 2。作 为智能弱电系统中的一种安防系统，门禁系统集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术和生物技术等诸多新技术，体现了现代智能化管理的要求。 随着科技的进步，生物识别技术必将得到广泛的应用。目前，国内外研制和使用的门禁系统主要集中在刷卡门禁系统和生物识别门禁系统 3。而非接触卡由于具有存储量大、保
8、密性好、抗干扰能力强、数据可靠性高、系统要求低和扩展功能强等优点，逐渐成为市场的新宠。在生物识别门禁系统中，依靠对人体的生物特征分析辨别来进行身份验证。这种身体特征主要包括指纹、 声音、掌型、面部和虹膜等。在众多的用于身份验证的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的解决方案。 但目前国内，指纹识别技术应用的门禁产品，种类十分有限，产品形态、材质趋于同质化，因此，这类产品在造型、材质的设计方面有较大的开发空间。 在这个越来越注重个性化生活的时代里，人们对于生活中的各个产品，除了看重它的实用性之外，也开始不断追求使用时的情感因素。因此，此次设计在原有的指纹技术运用指纹识
9、别技术的门禁产品设计 2 门禁产品的基础之上，在造型、材质、风格上进行设计，使使用者对指纹锁有不同的认识和感受。 1.2 指纹技 术的门禁产品的市场分析 1.2.1 指纹技术的门禁产品的市场背景 随着全球对身份认证的需求越来越多，应用生物特征识别技术做身份认证将被逐步推广。生物特征识别技术在现在和未来提供安全解决方案方面占据着越来越重要的地位。并且伴随着高科技的蓬勃发展，生物识别技术的应用已经走进了人们的社会生活，近年来房产和基建行业的火热发展，也为生物识别产业的市场拓展创造了有利条件 4。 在 2010 年 5 月份开幕的上海世博会上，就有一个德国品牌的指纹锁进行了应用。上海世博会作为全球尖
10、端科技的集中展示平台，指纹锁的应用似乎在为纷繁芜 杂的全球锁具的技术流派和竞争格局进行了定调，并暗示了某种方向。 1.2.2 指纹技术的门禁产品的市场现状 指纹锁在中国还属于一个刚兴起的行业，由于技术和市场接受度等问题，指纹锁的价格一直居高不下。据有关人士说，中国城市建筑每年竣工 5 亿平方米，农村建筑达 6亿平方米，公用建筑达 7 亿平方米。按照门 10%、窗占 20%，加起来就是 30%，中国门窗市场的需求总量为每年 5 亿多平米，相当于 4 个欧洲市场门窗的使用量 5。而在今后仍将以每年 11%的速度增长，预计到 2011 年中国门窗市场产值将达到 1950 亿元。 如此看来，中国 门窗
11、市场在房地产价格飙升的情况下，仍然会呈现巨大的发展潜能。可以预期，做为其配套产业之一的指纹锁市场也将有很大的发展空间。目前市面上的指纹锁产品各式各样，真正较稳定的品牌却没有多少，有很多厂商仅仅是顺带生产几款指纹锁，不仅售后没有保障，生产工艺也不够严谨 6。随着居民生活质量的不断提高，住宅、汽车、中高档办公楼及酒店等支柱产业将快速发展，国防、公安、金融等系统对具有高便捷性和安全性的指纹产品需求日益增强，市场里的消费人群对指纹锁的需求也在高速增长， 2009 年中国国内市场对指纹锁等高技术产品的份额达到约 1000 万套。FreedoniaGroup（美国市场研究公司）在其“全球安防设备”调查报告
12、中提到，直到 2012年，全球安防设备需求将以每年 7.8的速度增加，达到 900 亿美元 7。 由此可知，指纹技术的应用即将进入爆发式的增长期，虽然在国防、办公空间、酒店等地方的应用已经很广泛了，但是民用市场的普及，目前存在的最大障碍主要体现在运用指纹识别技术的门禁产品设计 3 两个方面： （ 1）观念问题 许多人对指纹锁的认识不足，有点“敬而远之”，甚至会认为它没有传统机械锁安全可靠，其实这都是对指纹锁的偏差认识。实际上许多人用过指纹锁以后往往就离不开它了，因 为指纹锁不仅更安全，而且确实能为人们带来很大方便，避免了携带一大串钥匙给人们带来的不便。 （ 2）价格原因 目前指纹锁的价格还没有
13、到普通居民都能安装得起的地步。因为目前国内能够批量生产的企业还不多，也就是指纹锁还没有进入大规模产业化发展阶段，有了规模才能降低生产制造成本 8。 1.2.3 指纹技术的门禁产品的发展趋势 历史已经证明，每一项新科技的出现都会带来巨大的财富机会。实际上，生物识别核心技术早已成熟，但在开发应用上还存在障碍。早在几年前，就兴起过一批指纹锁生产厂商，但多数已经销声匿尽，这一批厂商的理念 可以说是比市场快了两三拍，过于超前，反倒被市场抛弃，但是他们为指纹锁进入中国市场特别是工程市场起到了很好的启蒙作用 9。 随着人们对门禁安全性能要求的提升，指纹锁的市场大门正慢慢敞开。目前，已经有相当多的豪华楼盘和大
14、型工程采用了指纹锁产品。在民用市场还没有打开的情况下，工程、酒店、政府机关等工程项目就成了指纹锁厂家首选的突破口。 未来几年内，随着消费者对指纹锁认知的提升，市场对指纹锁的认可，以及销售网络的建立，指纹锁必然会对锁具市场产生革命性的冲击 10。而随着指纹锁技术的普及，指纹锁丰厚的利润必然会引 起众多厂商的跟风投资生产，造成同一个时期生产能力的扩容速度远远超过同期消费市场的扩容速度，从今后几年看，指纹锁市场规模虽然增大了，但市场竞争必然将趋于激烈。 门禁控制系统未来的发展的主要趋势，包括外观工艺、多功能整合、易安装方便操作、强大的联网、远程管理、扩展及升级性、门禁软件人性化、硬件稳定性、方便的系
15、统整合，以及其他的功能，门禁控制系统未来的主要发展趋势中，方便的系统整合占72%、硬件稳定性占 44%、门禁软件个性化占 43%、扩展及升级性占 40%、强大的联网运用指纹识别技术的门禁产品设计 4 占 40%、易安装方便操作占 33%、多功能整合占 32%、外观工艺占 30%、其它占 2%11。 1.3 指纹技术的门禁产品 的分析 1.3.1 现有 指纹技术的门禁产品 目前市场上的锁具一般选用不锈钢作为材质。但不锈钢也有很多种，主要可分为铁素体和奥氏体。铁素体不锈钢有磁性，俗称不锈铁，时间长、环境不好也会生锈，只有奥氏体不锈钢才不会生锈，而且越用越光亮，颜色不会改变（图 1-1）。 除了不锈
16、钢，铜材也是使用较广泛的锁具材料之一（图 1-2）。由于铜材机械性能好，耐腐蚀和加工性能都不错，且色泽艳丽，特别是铜锻造的把手及其它锁具装饰件，表面平整、密度好、无气孔和砂眼 ，既牢固又防锈，可以用来镀 24K 金或砂金等各种表面处理，显得富丽堂皇、高贵大方，给人们的家居增添不少色彩。部分锁表面也是采用高科技镀亚铬或者纯铜表面纳米处理，质感好且耐用，使用十年都不会褪色，可以满足现代和古典不同风格装饰选材的要求。 除了以上这些材质，还有一些锌合金材料、铝或铝合金材料等。但这些材料的强度和防锈能力就差多了，优点是易于做成复杂图案的零件，特别是压力铸造。 图 1-1 不锈钢材质指纹锁 图 1-2 铜
17、质指纹锁 现在越来越多的人了解并且开 始使用指纹锁，指纹锁的款式多样，外观造型风格可以分为两大类： （ 1）现代简约风格 多采用简洁的线条造型，材质上多使用磨砂或者亮金属的质感，让指纹锁更具时尚感。简约的设计更受年轻人的喜爱（图 1-3）。 （ 2）仿古风格 运用指纹识别技术的门禁产品设计 5 多用柔滑的线条，花纹图案作装饰， 古铜色外观设计，彰显复古情怀 （图 1-4）。 图 1-3 现代简约指纹锁 图 1-4 仿古风格指纹锁 1.3.2 现有 指纹技术的门禁产品的缺点和不足 （ 1）外形上仿韩情况严重。 锁具的外观历来是用户及采购者关注的焦点，目前中国市场上的指纹锁在产品外形上仿韩情况严重
18、。韩系 锁的产品外观相对华丽，以美观的塑料材质为主，滑盖结构居多。但也正是因为韩系锁使用的材质及其附加的诸多花哨功能，为其锁体的使用安全带来了诸多隐患。目前市场上的指纹门禁产品在材质上也多以不锈钢、铜材和塑料为主。所以设计一款使得功能与形式高度的统一的指纹锁具有重要的意义。 （ 2）指纹识别门锁造型雷同，或仿制传统锁具。 （ 3）锁芯与锁体装配误差引起装配困难，退货率高。 （ 4）国内产品的表面处理与色彩装饰缺乏创新。 1.3.3 拟采用的方案 目前指纹锁的主要应用场所有：房产楼盘，政府办公、金融商业系统，酒店客房以及家 庭。现今社会，人们越来越重视生活品质，并越来越具有环保意识 12。 针对现有所设计的指纹锁主要是针对法式风格别墅使用。针对现有场上的指纹锁，多以韩系现代简约，欧式风格为主，材料的选择上都是以金属为主，很难给人一种温馨的感受，为了改变以往指纹锁冷冰的形象，在设计中试通过运用金属、木材以及皮革的相互结合，在造型、表面肌理、色彩装饰方面有所创新。 本次设计以嘉兴 金都 夏宫 的法式别墅楼盘为目标设计对象，针对其别墅风格，参考法式家具和建筑，进行造型风格的设计。 法式家具带有浓郁的贵族宫廷色彩，精工细作，富含艺术气息 。法式家具的风格按时间顺序主要分为四类：巴洛克式、洛可可式、新古典主义和帝政式。在优雅浪漫的主
