1、 1 毕业设计 开题报告 工业设计 运用指纹识别技术的门禁产品设计 一、选题的背景、意义 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，身份识别已经成为信息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。 人们对安全性和私密性的要求越来越高，生物特征之别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。 丢了钥匙不仅打不开 门，还要当心坏人拾到你的钥匙盗窃你家的家财，其他使用钥匙的场合也有如此的问
2、题这些问题都说明了，现行的系统安全性技术已经遭遇严峻的挑战！ 因此，门锁作为人类安全卫士，从以前的简单机械门锁发展到今天的种类和功能都趋于多样化的智能门锁。机械门锁是使用机械钥匙开门，而机械钥匙容易丢失和复制，同样的电子密码锁的密码也会因为被人偷盗，而被非法打开。而人体锁具有的生物特征 指纹，是与生俱来，终生不变，人各有异的，它绝不会被丢失和复制。 二、相关研究的最新成果及动态 （一）、指纹锁采集识别技术 目前所用的指纹图像采集 设备，基本上基于三种技术基础：光学技术、半导体硅技术、超声波技术。 1.光学技术 借助光学技术采集指纹是历史最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上，手指在内置
3、光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件（ CCD）上，进而形成2 脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。 光学的指纹采集设备有明显的优点：它已经过较长时间的应用考验，一定程度上适应温度的变异，较为廉价，可达到 500DPI的较高分辨率等。缺点是：由于要求足够 长的光程，因此要求足够大的尺寸，而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。 2.硅技术（ CMOS 技术） 20世纪 90年代后期，基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟。硅传感器成为电容的一个极板，手指则是另一极板，利用手指纹线的
4、脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差，形成 8bit 的灰度图像。 硅技术优点是可以在较小的表面上获得比光学技术更好的图像质量，在 1cm1.5cm的表面上获得 200300 线的分辨率（较小的表面也导致成本的下降和能被集成到更小的设备中）。缺点是易受干扰，可靠性相对差。 3.超声波技术 为克服光学技术设备和硅技术设备的不足，一种新型的超声波指纹采集设备已经出现。其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同），因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹脊与谷所在的位置。 超声波技术所使用的超声波频率
5、为 1 104Hz1 109Hz，能量被控制在对人体无损的程度（与医学诊断的强度相同）。超声波技术产品能够达到最好的精度，它对手指和平面的清洁程度要求较低，但其采集时间会明显地长于前述两类 产品。 （二）、 全防式设计 指纹锁作为门锁安防的高科技产品，不仅可以保护家庭财物，而且可以让家人使用的放心。 所以 指纹锁具备全防式的设计显得非常重要。 高安防性能的指纹锁，完美糅合传统的机械工艺技术与现代高科技的指纹识别技术，具有防盗、防暴、防水、3 防火、防湿、防腐、防温、防震、防磨、防雨、防晒等 360 全防式的专利设计，并且结构都采用纯不绣钢材料，达到最高的安全防范。 （三）、关门即上锁功能 我们
6、在日常生活中，关门都经常忘记上锁，特别是弱势群体（如老人或小孩）开关门都会忘记上锁，这样会留下随尾入户盗窃的隐患。 关门即上锁功能杜绝了这一安全隐患。 （四）、指纹锁的材质及表面处理 用户一般在选购锁具时，会担心锁具不耐用或用不了多久表面便被氧化而生锈，因此锁具原料的选择及表面处理也将非常之重要。 1.材质 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。 除了不锈钢，铜材也是使用较广泛的锁具材料之一。由于铜材机械性能好，耐腐蚀和加工性能都不
7、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，但优点是易于做成复杂图案的零件，特别是压力铸造。 2.表面处理 为防止锁生锈，厂家们都会对锁进行表面处理。表面处理是泛指用金属电 沉积 (俗称电镀 )、涂装 (称喷涂 )、化学氧化 (
8、着色 )或其他加工方法在零件表面覆盖或形成一层保护膜的技术。该膜主要起防腐作用，同时还增加美观及产品的耐用性，是直接衡量产品质量优劣的一个重要因素。 4 （五）、指纹锁外观造型 1.简约现代风格 多采用简洁的线条，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 2-1现代风格指纹锁 2.仿古风格 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 2-2仿古风格指纹锁 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 （一）研究内容 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5 韩情况严重
9、。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和铜材为主。 所以本次研究的主要内容就是以现有的指纹门禁产品为基础，用不同的材料取代指纹门禁产品上的常用材质，如，木材。还有就现今市场上指纹锁的风格类型进行分析和改进，以达到功能和外观统一结合。 （二）设计思路、方法 目前国内市场上的指纹门禁产品种类并不多，外观上也大同小异。经过市 场调研和文献资料的收集以及对资料和数据的分析，对现今市场上的指纹门禁产品有了一定的了解，根据企业对于产品设计的要求，有了初
10、步的设计思路。 以法式艺术风格的现代或者现代古典式为主要设计方向，在外形设计上打破传统的指纹锁设计和材料运用，以及加工工艺。设计符合法式建筑的指纹锁。 （三）设计难点 1.设计一款符合法式建筑风格的指纹锁，在材质选择、运用和外观设计上也要兼顾时尚感。 2.在设计外观的同时要不影响指纹锁的实际功能和安全性能。 3.由于家庭成员中还有老人和小孩，要考虑到他们的开门习惯，同时兼备其他的开门方式 。 （四）预期达到目标 1.文献检索、开题报告和论文综述 各一份； 2.完成产品设计草图； 3.完成计算机辅助设计效果图和产品工程图； 4.设计报告书一份； 5.模型一个； 6.毕业设计展板和毕业设计答辩幻灯
11、资料。 四、论文详细工作进度和安排 6 1.在 2011年 12月 13 日前完成市场调研，并完成文献综述初稿。 2.在 2011年 12月 27 日前完成相关外文资料的翻译、开题报告初稿。 3.在 2011年 1月 9日前完成外文资料翻译、文献综述、开题报告。 4.在 2011年 2月 28日前完成设计草图。 5.在 2011年 3月 14日前优化并确定设计方案。 6.在 2011年 3月 28日前完成计算机辅助设计效果图初稿。 7.在 2011年 4月 11日前完成计算机辅助设计效果图定稿。 9.在 2011年 4月 18日前完成产品工程图。 10.在 2011年 5月 9日前完成设计报告
12、书初稿、模型制作。 11.在 2011年 5月 16 日前完成设计报告书定稿、毕业设计展版制作。 12.在 2011年 5月 19 日前完成毕业设计答辩幻灯资料。 五、主要参考文献 1闫燕 .指纹锁何时成大众消费指纹锁何时成大众消费 J.中国公共安全（综合版），2005. 2陈华，张小 刚，童调生 .一种基于指纹识别的 IC 卡门禁系统 J .计算机工程 ,2002,7(7). 3段少雄，田捷 .李恒华高效指纹考勤系统的研究与设计 J .计算机工程 .2002，23(4). 5孙冬梅 ,裘正定 .生物特征识别技术综述 J.电子学报 ,2001,12（ 1） :34-42. 6郭黎 ,廖宇 .在
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14、ingerprint lock,Electronic Design & ApplicationJ May 2006:95-99. 11骆峰 ,宁新宝 ,尹义龙 .网络化指纹门禁系统设计 J.微计算机应用 ,2003，5(1):23-26. 12王波涛，蔡安妮，孙景鳖指纹图像识别技术及其应用 J.计算机工程与应用，2001， 7（ 7）： 79-82. 13许剑波，浅析指纹锁及其市场应用空间 ,EB/OL.2010-7-9. http:/ 14曾高荣，胡宇，高杨等 .一种新型电子安全密码锁的设计 M.北京： 北京清华出版社， 2003:89-92. 15孙润楷 ,指纹锁发展的八大需求 J.中国中小企业 ,2010,(1):43.
