索引：

前言:

一、軟體準備工作

１、系統需求
２、下載 hotswap_pcb_generator 程式
３、安裝轉檔依存程式

二、準備鍵盤layout JSON

１、建構/下載鍵盤layout JSON檔案
２、執行轉檔程式

三、layout.scad 內容說明

四、建構鍵盤外觀

１、檢視PCB Layout
２、進行軸體設定

Ａ、設定軸體類型
Ｂ、設定間距
Ｃ、設定PCB板外框位置
Ｄ、設置MCU放置位置
Ｅ、設定IDC座放置位置
Ｆ、自黏橡膠圓墊凹槽
Ｇ、立體化的軸座
Ｈ、軸座的間的融合
Ｉ、軸座的間打洞
Ｊ、撰寫文字

五、產生3D列印檔案(STL)

修改日誌

前言:

由於個人長期使用 hotswap_pcb_generator 來建構鍵盤，近期也將之前撰寫的一些功能整合到原本的程式中，並且成功的改寫 PCB.scad 程式，建立出PCB板曲面鍵盤(不是之前UC36 Wing的分拆形式)，因此覺得應該要寫個作業流程，讓有興趣的人也能依樣畫葫蘆，並且依照自己的需求，打造出心中理想的鍵盤。

hotswap_pcb_generator 是由 50an6xy06r6n (Gareth Chen) 撰寫的OpenSCAD程式，目的是讓 KLE 上編輯的鍵盤Layout資訊，能夠轉換成可3D列印的實體鍵盤，並且透過手拉電線的方式，達到免焊接且有熱插拔功能的鍵盤，原作者的程式包含了PCB、定位板、底板、外殼、tenting等部分，而重點還是在PCB的設計，而本篇則完全以 PCB.scad 程式，建構出完整鍵盤，省略了其他部分。

由於我手邊有比較多的廢棄網路線，所以我改用網路線內芯線來進行佈線，並依照內芯線的尺寸，修改了相關設計，並加上其他各種軸體的支援。後來習慣使用Kailh Choc矮軸，所以就專注地針對它進行設計與開發。

這個程式產生出來的鍵盤PCB板，與我們常見的PCB板不同，它沒有金屬導體，需要自行拉金屬線，需要跟平口鉗、老虎鉗、剝線器、IDC接頭壓鉗等工具打交道，也需要準備3D印表機進行列印(或者送印也可以)，還有二極體、網路線(或24AWG單芯線)、MCU、IDC接頭(或耳機座)、軸體、鍵帽，這不是一般的鍵盤組裝，而是以手工藝來看待。

建構它，會消耗的時間，遠比直接買現成零件來焊接來的多，但如果以手工藝來看待，過程會是非常有趣，如果有興趣，請往下閱讀。

↩

一、軟體準備工作:

１、系統需求:

建議使用Windows 10以上作業系統，或者可以安裝 node.js 與OpenSCAD的作業系統

需要把這兩套軟體都裝好，OpenSCAD 建議安裝 Development Snapshots 內的最新版本，網路有很多教學，這裡就不贅述，裝好後再繼續下一步。

２、下載 hotswap_pcb_generator 程式:

將上述兩個套軟體備齊後，即可下載 hotswap_pcb_generator 程式使用

我的Github: https://github.com/AndyChiu/hotswap_pcb_generator

連上後下載zip檔案，或者依照自己的習慣做法clone下來

此範例將壓縮檔解開至D槽:

３、安裝轉檔依存程式

我們需要使用 indxe.js 此node.js script程式，將鍵盤的layout檔案(.json)轉成後續要使用的格式(layout.scad)，這裡需要先安裝此轉檔程式的node.js依存程式。

開啟檔案總管，以下路徑，然後點選網址列

輸入cmd，然後按下Enter鍵

之後會開啟命令列視窗

然後執行 install.bat 批次檔

這邊會呼叫npm去安裝轉檔程式與相關元件，需要等候一些時間

這個目錄內的程式，就是用來轉換由KLE下載的JSON檔案，解析並且產生 Layout.scad 檔案，讓我們使用。

已完成，剛好npm程式有更新，一起用 npm audit fix 來更新 npm

完成

↩

二、準備鍵盤layout JSON:

１、建構/下載鍵盤layout JSON檔案

前往 KLE (http://www.keyboard-layout-editor.com)網站，建立自己的鍵盤Layout，或者也可以下載我這邊的範例鍵盤，Willows Layout 的 W36 V2鍵盤:

Willow-3x6+Esrille-thumb-3x1 (V2) R 右手

Willow-3x6+Esrille-thumb-3x1 (V2) L 左手

我們以右手為例子，開啟網頁:

之後點左上角的Download，然後點選 Download JSON 下載 JSON 檔案

之後存到 script_UTP 目錄中

路徑為 D:\hotswap_pcb_generator\script_UTP

２、執行轉檔程式

執行 node index.js "willow-3x6+esrille-thumb-3x1-(v2)-r.json" 來轉JSON檔案

沒錯誤發生，就不會顯示任何文字:

PS: 這個執行的動作需要特別注意，如果scad_UTP內有 layout.scad 檔案，轉檔時並不會警告而是直接覆蓋，如果有處理中的檔案，記得先改檔名或者備份到其他目錄。

執行完成後，檔案總管切換到 D:\hotswap_pcb_generator\scad_UTP 資料夾，依照修改日期排序，就可以找到轉完後的 layout.scad 檔。

趁著命令列視窗還沒關，順便教一下，如何把KLE JSON數據轉成.CSV格式。

這裡可以執行 node Convert2csv.js "willow-3x6+esrille-thumb-3x1-(v2)-r.json" 來進行轉換

老樣子，轉成功依然沒有任何回應

開啟檔案總管，D:\hotswap_pcb_generator\script_UTP 資料夾，可以找到我們剛轉出來的.CSV檔案。

裡面記載了每個按鍵的相關設定，轉出的資料，可以依照自已需求做其他的應用

↩

三、layout.scad 內容說明

回到 scad_UTP 資料夾，我們開啟剛剛轉出的 layout.scad 檔案，我這先說明各區塊內容，然後在來實做。

第4行會記載這個檔案的layout布局來源是哪個檔案，建議可以放把該檔案一起存放，未來有需要可以便於參考。

OpenSCAD程式中，大範圍註解用的是 /* 註解內容 */ 的方式，如果有要記載關於此layout的內容，也可以紀錄存到這邊。

第7至23行，主要說明Layout值所紀載的格式，主要就是 [位置, 邊緣, 額外資料]

位置(Location)，裡面還細分了 [x軸位置,y軸位置 ], [軸寬,軸高],[旋轉角度,旋轉x軸,旋轉y軸]

邊界(Border)，裡面還細分了上邊, 下邊, 左邊, 右邊

額外資料(extra_data)，依照不同的項目，有不同的儲存內容格式

第25至42行，主要說明 Key switch 的 extra_data 格式，裡面記載了

[是否旋轉列,軸體類型,軸角度資訊,軸體說明]

是否旋轉列(totate_column): 是否旋轉列線通道，這部份我的版本暫時不適用。
軸體類型(switch_type): 預設是使用 parameters.scad 檔案提供的 switch_type 參數，如果需要單獨變更該軸的軸體類型，可以直接用雙引號標記該位置使用的軸體，例如: "choc"。
軸座角度與高度資訊(switch angle and height data)，這裡轉檔後，預設的是 ["N",0,0,0,1,h_unit,v_unit,"C"] ，可以依照需求進行調整。
鍵帽標示(keycap legend)，用來識別該軸體的用途，輸入的內容，於設計模式可以呈現在預覽畫面。

base_switch_layout 存放了軸體設定

這邊存放了各個軸的相關資訊，資料排列方式，就如前面的說明。

位置(Location)與邊界(Border)是從原始的.json檔案轉入，額外資料(extra_data)則是我們依照需求自行調整。

針對額外資料(extra_data)的軸座角度與高度資訊(switch angle and height data)內容，預設內容為 ["N",0,0,0,1,h_unit,v_unit,"C"] 分別對應了：

srp：預設為"N"，軸體仰起位置，有 LU,L,LD,U,N,D,RU,R,RD，LU=左上、RD=右下、N=無，其他依此類推，LU表示該軸體往左邊上面翹，翹起來的角度，依照rx與ry角度調整。
rx：X軸角度，預設0
ry：Y軸角度，預設0
h：軸座增加高度，預設0
w：軸座牆面厚度，預設1
bx：X軸座尺寸，預設為 h_unit
by：Y軸座尺寸，預設為 v_unit
bod：預設為"C"，基底偏移方向，可設定 C,U,D,L,R,LU,LD,RU,RD，C=中央,U=上,D=下,L=左,R=右, LU=左上, RD=右下..等依此類推

以下展示設定範例與實際效果，可以更快的比較出差異

srp(軸體仰起位置)的設定差異：

都設定15度角的情況下，從不同位置抬起軸座

h(軸座高度)的設定差異：

高度設定的部份，可以抬高軸座

w(牆的厚度)預設值為1，如有特殊需求可以自行調整

由左至右牆厚設定為1、2、3

可以看出牆厚差異，會擠壓內部空間

bod(基底偏移方向) 的設定，可以將凸起軸座增加尺寸的部分，朝指定方向延伸：

基底偏移方向

往下瀏覽，可以看到這邊存放了軸以外其他零件的設定，例如MCU、TRRS等

這邊開始，就是PCB鍵盤化設計的相關設定這裡的格式，與前面所述的格式不同，因用於PCB外觀設計，所以是以mm為單位，而前面那些設定，大多是以軸體大小為一個單位，例如軸體大小設成了19mm那1就是19mm，而不是1mm。

前面會需要設定最初使用的軸體大小，也就是parameters.scad內的設定

layout.scad 的設定

parameters.scad內的設定

當 layout.scad 記錄下來後，未來如果 parameters.scad 數值有改變，PCB外觀設計，也可以依照比例進行調整，因此這部分很重要，需要先定義清楚。

顏色標記說明，在之後的設定，很多地方可以用到顏色進行標記，可以讓建構時，更容易看到設定的結果，已先列出的常用顏色，以便複製取用

OpenSCAD有一個Hull的功能，可以把兩個以上的物件，將各物定為最大範圍，然後包圍起來，合併成一個物件。

我們把PCB當作一般鍵盤使用時，也希望它長的討喜些，因此製作好看的底板是不可少的，我們使用多個群組方式，標記出外框位置，最後產生鍵盤底板的形狀。

每個外框的點，都可以設定位置、直徑大小、檢視用顏色、檢視用索引文字。

在 parameters.scad 內有個 base_pcb_layout_outer_DesignMode 設定，預設為false，會直接產生hull的結果，改成true後，會取消hull，只帶出有檢視顏色的圓圈與檢視用文字，以便快速檢視設定後的效果，如果設成 "DontShow" (需要有雙引號)，則連圓圈也不顯示，這裡是當物件很多時，可以先暫時關閉檢視，以便確認其他物件設定。

parameters.scad 內的切換設定

外框邊緣設定，我們可以設定讓PCB外緣它向外延伸，並且提高，這裡可以設定X軸、Y軸與高度，可以依照自己的喜好調整。

凸起邊緣的設定

如果不需要這個凸起的外框，可以由 parameters.scad 將這設定改成false。

parameters.scad 內的切換設定

圓形自黏膠墊凹槽，這裡可以於底部建立圓圈凹槽，供黏貼膠墊時使用，可以設定位置、直徑大小、內凹高度、檢視用顏色、檢視用索引文字。

當設計時，可以把設計模式打開，以便呈現出設定的顏色與索引文字，以便快速查看與調整設計。

有凸起的外框時，會需要將外框開孔，以便讓接頭能順利突出使用，這裡使用 base_pcb_layout_IDC_Hole 來設定，可以設定位置、旋轉、外型、檢視顏色。

挖出的空間，我們在擺放上IDC接頭，這裡可以設定位置、旋轉、檢視顏色。

如果軸座為立體化設計，可以使用以下設定將軸座間挖洞相互連接：

板子上也可以寫一些文字，讓鍵盤有歸屬感，可以用凸起、凹陷文字兩種方式來呈現，可以設定的有位置、旋轉、延伸尺寸、文字內容、字體、文字尺寸、檢視顏色。

虛擬軸體與鍵帽尺寸設定，由於鍵盤軸體可以變更角度，因此轉的角度較大時，有可能會干擾到其他按鍵，為了確可行性，藉由設定虛擬軸體與鍵帽來進行判斷，以便排除干擾問題。

這裡可以設定軸體尺寸，以及鍵帽尺寸、顏色與透明度。

在 parameters.scad 內有一系列切換功能，這裡還有是否檢視軸體對應按鍵文字，以及擺放的高度。

我們開啟此檔案，並將這些功能開啟。

↩

四、建構鍵盤外觀

１、檢視PCB Layout

開啟 pcb.scad 程式，先用F5來預覽 layout，完成後，可以用這兩個按鈕，將畫面調整到完整顯示，並且以上方方向檢視。

完成後的畫面:

這時候如果拉動畫面，在CPU不夠強的電腦，拉動時會非常的卡頓

這時候，開啟 parameters.scad 進行變更，將base_pcb_layout_DesignMode設定為true。

然後按這個按鈕存檔。

然後回到 pcb.scad ，再點一次F5執行預覽，這次執行時，軸座的細節會省略不繪製，這個時候操作就會順暢很多。

２、進行設定

Ａ、設定軸體類型：

可以先由 parameters.scad 設定預設軸體類型，目前針Choc V1軸座建構的最齊全，本篇也以此作為範例：

軸體扣夾預設也是開啟，除非列印有問題，不然是建議開啟，軸體會較為穩固，不會撞到就掉。夾扣支撐是如果怕夾扣斷掉，可以開啟，如果材料夠堅固，那沒開應該也是還好。

差異比較:

無扣夾

有扣夾

扣夾加支撐

Ｂ、設定間距：

軸間距設定也是非常重要的，如果是用MX軸，建議改成19.05，如果是Choc V1則依照以下設定，而 layout.scad 也是要改，如果layout.scad內的部分都設定好了，之後有調整間距的話，鍵盤外框大小也會跟著調整。

parameters.scad 內的設定

layout.scad 內的設定

Ｃ、設定PCB板外框位置：

於layout.scad的 base_pcb_layout_outer 內，我們可以針對外框位置進行設定，但要怎麼知道哪邊要設定多少呢？這只能多嘗試與繪製，調整出心目中的結果。

開啟parameters.scad，我們將以下設定進行修改以利於後面說明。這裡我們讓畫面顯示設定PCB板範圍的設定點，而非設定後產生合併的畫面，另外也把虛擬軸體、虛擬鍵帽與按鍵文字關閉，讓畫面乾淨些，以便於使用。

設定完後，於pcb.scad上，F5重整一下預覽畫面，接下來開始尋找外框的外圍突出點，於外框突出點，例如紅色圓圈位置，於該位置，我們點滑鼠左鍵兩下，此時十字座標軸，就會跑到點的位置。

然後查看視窗右下角，會有十字座標軸的[x,y,z]數值，我們需要x,y座標，以此為例，我們得到了48.17, -8.67的數值。

以此座標值，我們於layout.scad上輸入以下內容，圓圈大小、索引顏色與索引描述可以依照個人喜好調整，輸入完後Ｃtrl+S儲存內容。

回到pcb.scad上，用F5更新預覽畫面，此時就會出現剛剛設定的點，這邊會呈現橢圓，因為邊框設定的比例不同造成的。

layout.scad上的PCB 邊緣框設定，目前x與y的值不同，這導致上述位置出現橢圓，我們先將x改成4，輸入完後Ｃtrl+S儲存內容。

回到pcb.scad上，用F5更新預覽畫面，此時就可以看到差異。

接下來，我們依序的把邊框位置點出來，可以得到此畫面，由於我們需要鍵盤中間下方的內凹處，也有內凹的形狀，因此分了不同的hull群組，以達到我們要的效果。

於parameters.scad，將此設定關閉，然後存檔回到回到pcb.scad上，用F5更新預覽畫面

此時會得到這樣的結果，看的不是很清楚

可以把畫面挪動一下，查看效果

如果要讓顏色有區隔，可以於parameters.scad內，修改以下內容，將"None"改成"Group"，這邊會以群組來呈現不同的區塊顏色，顏色會選用該群組的第一個點設定的顏色。

修改後的效果如下：

然後，我們逐一的建立外圍資料，透過不同的顏色區隔，有助於進行調整

最後出來的效果如下：

如果希望指定顏色，不要這樣花花綠綠，可以於parameters.scad內，指定需要的顏色，這裡我們以 LightYellow 為例：

layout.scad上的PCB 邊緣框設定，可將剛剛x改回8，或者依照喜好去調整。

x=8

x=12 可以看到邊框左右更粗，上下則維持較細

另外，邊框可以選擇是否圓角:

也可以選擇不繪製邊框:

Ｄ、設置MCU放置位置

從 layout.scad 檔案裡，我們可以存這裡設定MCU的放置位置，其實這裡跟上述的外框設定是相輔相成，設計上可以起作業，我們在這裡把設定加上去，位置的部分需要去看放置在幾Ｕ的位置，而非Ｘ軸、Ｙ軸的數值。

Ｅ、設定IDC座放置位置

由於我的設計是儘量減少浪費，因此分離式鍵盤使用兩個MCU控制，個人就不是那麼喜歡，因此我設計的鍵盤，是盡量走IDC接線的方式，讓一個MCU即可控制整個鍵盤。

從 layout.scad 檔案裡，我們可以由這裡設定IDC放置的位置。

但這邊我們可以看到，外圍的部分會擋住接頭出口，因此我們必須設定另一個參數。

由這邊，我們將挖開接口與底板，讓IDC座直接嵌入板中。

挖開後的效果：

因為IDC接頭的設計有腰身，所以造成底板會有開口，這部分影響不大，且未來可能還可以拿來做其他用途，我這裡就沒再另外填平兩個洞。

Ｆ、自黏橡膠圓墊凹槽

底板的部分，為了讓它不那麼光滑，造成打字時鍵盤被推走的問題，所以建議貼幾個橡膠圓墊。

這邊建立的方式，也跟建立底板一樣，把需要凹槽的位置點兩下，查看x,y數據，然後建立資料，只是要建立前，我們要先把底板翻到背面，可以使用此按鈕來轉面。

轉完後，可以看到背面的情況，從這狀態下，再去點選要放置的位置。

建立後如下，這邊的直徑(Diameter)，需要依照實際自黏膠墊的尺寸填寫，如果有多種尺寸，就依照該位置要放的尺寸：

效果如下：

Ｇ、立體化的軸座

最近最大的改良，就是把軸座給立體化，原本設計僅為平面，後來幾經修改後，達成立體化的效果，不過要立體化的使用，所有接線都要由上面走線，目前Choc V1與ＭＸ軸座設計已改為僅上方走線。

在 layout.scad 中，每個軸都是可以設定 x,y 仰角、仰角位置、增加高度、長寬尺寸、軸座偏移方向，預設值為["N",0,0,0,1,h_unit,v_unit,"C"]，"N"為無仰角，"C"是凸起的軸座無偏移。

接下來介紹，如何讓平面鍵盤變的立體。

我們先來調整相關設定。調整虛擬軸體與虛擬鍵帽的尺寸，以便調整時，可以檢查是否有干擾到，這裡需要依照實際使用時要使用的鍵帽，由於我都是自製小鍵帽，所以兩軸彎折時，角度小沒什麼問題，但角度太大時，還是會干擾到。

但這裡的檢視用的鍵帽樣式僅方形，如果您鍵帽樣式不是方方正正，而是側面彎曲，邊緣較窄，中間較寬，這個對角落干擾就小一些，所以實際還是得再觀察自己鍵帽樣式，才能進行綜合判斷。

於 parameters.scad 內的設定開啟虛擬軸體、虛擬鍵帽與文字

回pcb.scad後F5，即可看到虛擬軸體與鍵帽出現了

在 layout.scad 中，可以先把軸座順序整理一下，依照自己的習慣順序排序下去，因為轉檔時，它是依照JSON檔案內的順序，而不是依照我們習慣的順序排列，目前畫面已呈現鍵盤佈局，可以依照自己習慣，把 layout.scad 內容整理一下。

將雜亂的順序進行調整，以便於未來調整時較不易搞錯。

依照畫面順序與習慣整理下來

順序調整完成後，我們來逐一建構立體鍵盤。

我們先將拇指區的軸進行調整，我希望依照Fn6-Fn5-Fn4的順序，軸座逐漸升高，然後軸也逐漸傾斜。

在未設定的情況如下：

由於我希望，軸是往右上傾斜，而非純右邊傾斜，所以我先把"N"(無)改成"RU"(右上)，角度的部分，我先把x,y都填寫7。

執行F5後，可以看到結果：

我們發現Fn5與Fn4需要更傾斜，且要提升高度，以便讓鍵帽可以相互銜接，而不是有斷層感。我們把Fn5的角度改成10度，Fn4改成15度，高度一個上升1mm另一個上升3mm。

接下來字母區，我們希望鍵盤都是左翹，且有階梯狀的往小指降低。

我們先以ＹＨＮ為例子：

尚未調整時

調整後，翹起位置分別為左上(LU)、左(L)、左下(LD)，角度為10，高度3，LD的x軸角度僅為５，也就是往下壓時，角度沒那麼大，往上的時候較大

檢查一下，有部分干擾，不過由於我的自製鍵帽角落較窄，尚可避開此干擾，如果鍵帽會干擾到，則可以修改 base_switch_layout 中，該軸體「位置(Location)」的資訊來進行調整。

我們接下來處理其他column的設定，逐行減少角度，並降低高度

完成後的狀態。

如果不想使用這些仰角與高度設定，可以於 parameters.scad 內，將這個參數關閉。

這樣鍵盤就回到平面的狀態。

Ｈ、軸座的間的融合

前面教學的部分都完成後，可以使用F6來進行渲染，目前程式設定是渲染時不顯示虛擬鍵帽與虛擬軸體，較容易觀察到鍵盤表面的細節。

渲染後我們可以發現，目前軸座凸起後，內部的空隙是獨立的，都有牆隔著，從後面可以清楚的看到:

而正面軸體間也都有空隙:

我們可以使用增加軸座尺寸來達成融合軸座的目的，以下是我們新增上去:

Fn6與Fn4都各加了2，然後往中間Fn5的軸移動，而Fn5則還是置中，多出來的往左右邊移動

這樣設定後，軸座間就融合在一起，而底部空間也都打通:

另外，軸座樣式可以在 parameters.scad 中找到，可以使用基本與圓角兩種:

圓角的較為美觀，但需要注意 Borders 的設定，因預設為[1,1,1,1]，而凸起的圓角軸座有削掉一些空間，平面軸座貼合上去時，會突出多餘的部分，即使是基本樣式，上方邊緣也是有凸出一些，因此建議改成[0,0,0,0]，這樣就不會凸出來，以下Fn6的軸座有改，其餘的還沒改，可以看出差異:

建議可以用取代功能來批次取代掉:

圓角的底部空間，也會變成圓弧形:

如果我希望表面上，軸座間沒有空隙，但是底部翻過來看時，裡面每個軸體間還是有隔開，那該如何處理？這時候指需要修改 parameters.scad 中找到 base_pcb_layout_NoIncreaseInInternalCavity 設定，並改成 true 後，即可達到此效果：

修改前，base_pcb_layout_NoIncreaseInInternalCavity 為 false 的狀態：

修改後，base_pcb_layout_NoIncreaseInInternalCavity 為 true 的狀態：

Ｉ、軸座的間打洞

我之前一直在想，是否能利用內空間來拉線，理論上可行，但實際操作有點費工，不過既然有這樣的想法，還是看能做點什麼，如果凸起軸座間，內部空間沒有相連，就沒辦法從內部拉線，除了使用 base_pcb_layout_NoIncreaseInInternalCavity = false 讓牆拆掉外，我也增加了打洞的功能，從 layout.scad 中，找到 base_pcb_layout_Cable_Hole，然後增加相關資訊，即可將牆打洞，連通軸座內部：