电脑鼠标
背景
计算机行业的设计师不仅要“制造更好的捕鼠器”，还要制造最好的鼠标。电脑鼠标是个人电脑的附件，已成为电脑操作的重要组成部分。该小型设备巧妙地贴合用户的手部曲线，使用户能够通过非常有限的手和手指的运动向计算机“指向并点击”指令。鼠标底部的滚动球指示移动到显示器或屏幕上的光标（指针）的位置，一到三个按钮（取决于设计）允许用户通过单击右侧的按钮来表示同意计算机下一步操作的指令。
历史
加利福尼亚州门洛帕克斯坦福研究所教授 Douglas Engelbart 博士于 1964 年开发出第一台设备，即鼠标。当时，键盘上的箭头键是移动鼠标的唯一方式。光标在电脑屏幕上四处游荡，按键效率低下且笨拙。恩格尔巴特博士制作了一个小型的砖块状机构，顶部有一个按钮，底部有两个轮子。两个轮子检测到水平和垂直运动，该装置有点难以操纵。该装置通过电缆连接到计算机，因此运动信号可以电气传输到计算机以在显示器上查看。 Engelbart 博士的一位同事认为带有长电缆尾部的设备看起来像一只老鼠，所以这个名字就被卡住了。
其他科学家，尤其是美国国家航空航天局 (NASA) 的科学家，也一直在寻找移动光标和指向计算机屏幕上对象的方法。他们尝试了方向盘、膝关节开关和光笔，但是，在这些设备与 Engelbart 鼠标的测试中，是鼠标发出了咆哮。然而，美国宇航局的工程师担心老鼠在太空失重的情况下从其工作表面进行太空行走。
到 1973 年，鼠标底盘上的轮子已被一个自由滚动的球取代。顶部还添加了两个按钮（总共三个）。这种生物被称为鼠标和指点设备，施乐将它与它的 Alto 计算机（最早的个人计算机之一）结合在一起。 Alto 有一个图形用户界面 (GUI)；也就是说，用户指向图标或图片符号，以及称为菜单的操作列表，然后单击它们使计算机打开文件、打印和执行其他功能。这种操作计算机的方法后来被 Macintosh 和 Windows 操作系统所采用。
个人计算机的发展刺激了该设备的应用程序的爆炸式增长，该设备小到足以在许多工作站上使用。工程师可以在自己的办公桌上开发计算机辅助设计，鼠标非常适合绘图和绘图。鼠标也开始产生后代，统称为输入/输出设备，例如轨迹球，它本质上是一只躺在其背上的鼠标，因此用户可以滚动球，而不是在表面上移动整个单元。军队、空中交通管制员和电子游戏玩家现在有了自己的宠物。两种设备中的机械传感器都被 Mouse Systems 拥有专利的光电传感器系统所取代；这些方法效率更高，成本更低。开发了一种没有移动部件的光学鼠标，用于带有网格线的特殊鼠标垫；来自鼠标内部的光线照亮网格，光电探测器计算交叉网格线的数量和方向，方向数据被转换为屏幕上的光标移动。
老鼠开始迅速繁殖。 Apple Computers 于 1984 年推出了 Macintosh，其操作系统使用鼠标。其他操作系统，如 Commodore 的 Amiga、Microsoft Windows、Visicorp 的 Vision，以及更多集成了图形用户界面和鼠标的操作系统。添加了一些改进，使传感器更不容易收集灰尘，通过顶部增加的滚轮更容易滚动，并通过使用射频信号（从车库门开启器借用）或红外信号（改编自电视）使鼠标无线或遥控器）。
鼠标解剖
正文
鼠标的“皮肤”是用户在平坦表面上引导的外部硬塑料体。它的“尾巴”是从鼠标一端引出并在与中央处理单元（CPU）连接处结束的电缆。在尾端，一到三个按钮是小型电气开关的外部触点。按下按钮，点击关闭开关；电，电路闭合，计算机收到命令。
在鼠标的底部，一个塑料舱盖安装在橡胶球上，露出球的一部分。在里面，球由一个支撑轮和两个轴固定到位。当球在一个表面上滚动时，一个轴随着水平运动转动，第二个轴响应垂直运动。在两个轴中的每一个的一端，辐条轮也转动。当这些辐条旋转时，来自发光二极管 (LED) 的红外光信号通过辐条闪烁并被光检测器拦截。黑暗和光明由光电晶体管转换成电脉冲，进入鼠标中的接口集成电路 (IC)。脉冲告诉 IC 球已经左右和上下跟踪，IC 指示光标在屏幕上相应地移动。
接口集成电路安装在印刷电路板 (PCB) 上，印刷电路板是连接鼠标所有内部工作的骨架。集成电路或计算机芯片收集来自开关的信息和来自光电晶体管的信号，并将数据流发送到计算机。
大脑
每个鼠标设计也有自己的软件，称为驱动程序。驱动程序是一个外部大脑，它使计算机能够理解鼠标的信号。驱动程序告诉计算机如何解释鼠标的 IC 数据流，包括速度、方向和点击命令。某些鼠标驱动程序允许用户为按钮分配特定操作并调整鼠标的分辨率（鼠标和光标移动的相对距离）。作为计算机包的一部分购买的鼠标具有内置或预编程在计算机中的驱动程序。
原材料
鼠标的外壳及其大部分内部机械部件，包括轴和辐条轮，均由注塑成型的丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 塑料制成。球是涂有橡胶的金属；它是由专业供应商制造的。电子微动开关（由塑料和金属制成）也是由分包商提供的现成产品，尽管鼠标设计者可以指定开关的力要求，以使其更容易或更牢固地点击。集成电路或芯片可以是标准产品，尽管每个制造商可能都有专有芯片用于其完整的产品线。电缆和包覆成型件（末端连接器）也由外部来源提供。
安装电气和机械组件的印刷电路板 (PCB) 是定制的，以适合鼠标设计。它是一种平面的树脂涂层板。电阻器、电容器、振荡器、集成电路 (IC) 和其他组件由各种类型的金属、塑料和硅制成。
设计
新鼠标的设计始于产品开发经理、设计师、营销代表和咨询人体工程学（人体运动和各种运动对身体部位的影响方面的专家）之间的会议。制定了一系列人为因素指南，指定手的大小范围、触摸灵敏度、工作量、手在中立位置的支撑、用户操作鼠标时的姿势、到达按钮所需的手指伸展、左手使用- 和惯用右手的人，无长时间静电，以及其他舒适和安全要求；例如，取决于鼠标是用于办公室还是家用计算机，这些可能会有很大差异。拟定鼠标的设计概要用于描述产品的目的及其实现的目的；还建议与预期市场保持一致。
设计团队带着泡沫模型回到桌面；可以为单个鼠标设计制作不同形状的分数。用户测试是在这些模型上完成的；工程师可以自己做这个初步测试，或者他们可以将焦点小组作为典型用户或与样本用户观察一对一测试。当模型的选择范围缩小时，更精致和涂漆的木制模型是由获奖设计制成的。再次收集关于模型的感觉、形状和外观的输入；人体工学专家还审查了可能的设计并确认人为因素准则已达到。
选择最佳模型后，工程团队开始设计内部组件。 3D 渲染是计算机生成的，并且使用相同的数据对外壳的形状及其所有细节进行机器切割。机械和电子工程师将印刷电路板（及其电子设备）和编码器机构（球、轴、轮子以及 LED 光源和检测器）安装在结构内部。将工作装配到外壳的过程是迭代的；进行更改，并重复设计和适配过程，直到鼠标达到其设计目标并且设计团队对结果感到满意为止。定制芯片的设计、生产和测试；定制电子产品将帮助设计满足性能目标，并赋予其独特、有竞争力和适销对路的特性。
完成的设计图被移交给项目工具，他开始修改机器以生产鼠标的过程。例如，为注塑外壳生成工具图。型腔的大小、形状、体积、塑料注入模具的浇口数量以及塑料通过模具的流动都被绘制和研究。在审查最终刀具计划后，刀具将使用计算机生成的数据进行切割。样品塑料壳被制作为“试射”，以检查实际流线并确认没有引起空隙。进行更改，直到过程完美为止。通过酸蚀或喷砂将纹理添加到外壳的外观上。
与此同时，工程团队已经为新鼠标设计建立了装配线并进行了试装配。当设计细节敲定、工具制作完成、测试结果符合设计团队的目标和标准后，鼠标就可以投入量产了。
制造
过程
为了制造计算机鼠标，需要同时执行多个制造过程来制造不同的单元部件。这些过程在下面的前三个步骤中进行了描述。然后将这些部件放在一起进行最终组装，如步骤 4 到 7 中所述。
- 在一组制造和组装步骤中，印刷电路板 (PCB) 被切割和准备。它是一种平面的树脂涂层板，可以采用表面贴装设计或通孔设计。表面贴装版本几乎完全由机器组装。计算机控制的自动排序器将电子元件以正确的顺序以规定的模式放置在电路板上。
对于通孔 PCB 组装，电子元件的连接线插入 PCB 的孔中。每个流水线工人都有部分板子的图纸和要添加的特定单元。在所有元件安装在板上后，板的底面通过波峰焊机中熔化的铅焊料。这台机器用助焊剂清洗电路板以去除污染物，然后通过红外线加热电路板及其携带的组件，以减少热冲击的可能性。当电路板的下侧流过完全光滑的薄液态焊锡片时，焊锡通过毛细作用向上移动每根导线，密封穿孔，并将组件固定到位。焊接板被冷却。在此阶段对 PCB 进行目视检查，并在安装编码器机构之前剔除不完美的电路板。
- 编码器机构（包括橡胶球、支撑轮、两个辐条轮及其轴、LED 及其检测器）作为一个单独的单元组装。塑料部件也是按照专有规格通过注塑成型制造的，并使用废塑料进行修整。组装好机械装置后，使用夹子或螺钉将装置固定到 PCB 上。电路板现在已完全组装好并经过电子质量控制测试。
- 鼠标的尾巴——它的电缆——也是使用一组电线、屏蔽层和橡胶盖制造的。电缆有两块额外的模制橡胶，称为包覆成型。这些是应力消除装置，可防止电缆在拉扯电缆时从鼠标或其连接器插头上脱落。鼠标制造商通常为包覆成型设计自己的形状。接近鼠标的包覆成型件挂在外壳上，在尾部的另一端，连接器焊接到电线上，然后将连接器包覆成型件弹出到位。
- 在成型、修整和表面（精加工）处理之后和组装之前，对外壳部件进行目视检查。外壳分四步组装。完成的 PCB 和编码器组件插入外壳底部。按钮卡入外壳的顶部，连接电缆，顶部和底部使用自动螺丝刀拧在一起。
- 组装基本完成后，将执行最终的电子和性能质量检查。橡胶或氯丁橡胶脚垫在一侧预先贴上胶布，被添加到鼠标的底部。
- 在进行上述工具设计和物理组装的同时，一个编程团队一直在开发、测试和复制鼠标驱动程序固件。所谓固件，是因为它处于软件和硬件之间的境界，由集成电路中的代码组合和鼠标连接时接收计算机需要理解的鼠标定向运动和微动开关信号的翻译组成.驱动程序开发完成后，制造商自己的测试人员会对其进行严格的试验，联邦通信委员会 (FCC) 和欧盟委员会（CE——一个管理无线电发射和静电放电的组织）也批准了电子设备。批准的驱动程序数据在软盘上进行编码和批量生产。
- FCC 要求信号或通信设备（包括鼠标带有标识公司和某些产品规格的标签）。标签预先印在具有强力粘合剂的耐用纸上，因此不易撕下。鼠标底部贴有标签，鼠标用塑料袋包装。设备、其驱动程序软盘以及带有注册和保修信息的说明书都装箱并准备发货和销售。
质量控制
使用计算机生成的设计可以提高产品质量并节省时间。数据可以快速存储和修改，因此可以尝试对形状、组件布局和整体外观进行实验，并可以进行迭代调整。计算机辅助设计数据还可以加快审查 
在用户在鼠标垫上操作的坚硬塑料外壳下方是一个橡胶球，它随着鼠标转动鼠标移动。球由一个支撑轮和两个轴固定到位。当它滚动时，一个轴随着水平运动转动，第二个轴响应垂直运动。在两个轴中的每一个的一端，辐条轮也转动。当这些辐条旋转时，来自发光二极管 (LED) 的红外光信号通过辐条闪烁并被光检测器拦截。黑暗和光明由光电晶体管转换成电脉冲，进入鼠标中的接口集成电路 (IC)。脉冲告诉 IC 球已经左右和上下跟踪，通过电缆将命令传输到中央处理单元 (CPU)，并指示光标在屏幕上相应地移动。零件规格、加工过程和装配程序的设计，因此发生冲突的机会很小。
在组装过程中至少执行三个质量控制步骤。在 PCB 的组件连接之后（如果使用通孔组装方法则焊接到位）和任何塑料机构连接之前，对 PCB 进行电子检查。塑料部件（编码器机构和外壳）在完成后但在连接到电路板和电子设备之前进行目视检查；例如，这可以防止由于外壳有缺陷而导致拆卸或浪费电子设备。最后，完全组装好的设备要接受另一项电子和性能检查； Kensington Technology Group 制造的鼠标 100% 插入运行中的计算机并在包装前进行测试。如上所述，FCC 和 CE 都监管鼠标操作的各个方面，因此他们还测试和批准驱动程序数据。
副产品/废物
计算机鼠标制造商不会从鼠标制造中产生副产品，但大多数制造商会为不同的应用提供一系列类似的设备。尽可能将兼容或可互换的零件合并到新设计或多种设计中，以避免设计、工具和装配修改成本。
浪费最少。鼠标的 ABS 塑料外壳具有高度可回收性，可以多次研磨、成型和重新研磨。其他塑料和金属废料的产生量很小，可以回收或处理。
未来
目前市场上出售的是鼠标改装的设备。互联网鼠标在两个按钮之间插入一个滚轮，使网页滚动更容易；更复杂的版本添加了可由用户编程以执行 Internet 功能的按钮，例如后退或前进、返回主页或开始新的搜索。一个鼠标版本回到了地板上，用两个脚垫或踏板代替了球和按钮；按下一个踏板以重新定位光标，然后单击第二次。可以使用与无线电信号通信的无绳鼠标，并且鼠标已被触摸板完全丢弃。用户用手指在触摸板上移动以重新定位光标，并且网页可以通过其他特定移动来滚动和前进。许多这些适应措施旨在消除重复性压力疾病并避免前臂拉伤。
鼠标的发明者 Engelbart 博士从不相信鼠标会活到 30 多岁或保留其非技术名称。事实上，鼠标及其轨迹球后代越来越受欢迎，因为形状变得更加舒适，需要的清洁和维护更少，可靠性和寿命得到提高。鼠标的未来发展将跟随互联网的发展，并包括更多可编程性选项，例如切换双手以将可用功能的数量增加一倍。鼠标可能有一天会灭绝，最有可能取代它的是一种跟踪计算机用户眼球运动并以适当的光标运动和功能信号跟随它的设备。
制造工艺