專利名稱：一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示屏協(xié)同裝置，尤其涉及一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置。
背景技術：
目前市場上還沒有能實現(xiàn)大屏幕、大尺度的六自由度的視頻顯示器出現(xiàn)，三塊顯示屏同時高精度協(xié)同配合動作，并完成各種多難度的組合動作更是沒有出現(xiàn)。能實現(xiàn)六自由度高精度控制的最大的吃重為15000N/m，但是現(xiàn)有能實現(xiàn)六自由度的運動的顯示屏吃重小，因此其有效顯示的面積最大也只能達到十幾平米，在諸如大劇院等遠距離觀演場所，觀演效果不佳。另外，現(xiàn)有技術中，大屏幕的LED顯示屏無法達到六自由度運動，更不用說多塊屏幕組合在一起協(xié)調(diào)運動。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種可實現(xiàn)大型顯示屏六自由度運動、甚至多塊大型顯示屏組合在一起協(xié)調(diào)運動的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置。為實現(xiàn)上述目的，所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的特點是，包括等距離平行設置的三個完全相同的機械臂；各所述機械臂包括，立柱，垂直設置的所述立柱的上底面和下底面分別設置有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運動副；拉伸臂，所述拉伸臂的一端通過拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副設置于所述立柱的側面上；第一旋轉(zhuǎn)臂，所述第一旋轉(zhuǎn)臂通過第一旋轉(zhuǎn)運動副與所述拉伸臂的自由端配合連接；第二旋轉(zhuǎn)臂，所述第二旋轉(zhuǎn)臂通過第二旋轉(zhuǎn)運動副與所述第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；以及，第三旋轉(zhuǎn)臂，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過第三旋轉(zhuǎn)運動副與所述第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；并且，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副與顯示屏配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副、第一旋轉(zhuǎn)運動副和第二旋轉(zhuǎn)運動副彼此平行設置；第二旋轉(zhuǎn)運動副、第三旋轉(zhuǎn)運動副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副相互垂直設置。優(yōu)選的是，所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副、第一旋轉(zhuǎn)運動副和第二旋轉(zhuǎn)運動副均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運動副繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的是，在所述第一旋轉(zhuǎn)臂上設置配重裝置。優(yōu)選的是，在所述拉伸臂的前端設置配重裝置。優(yōu)選的是，在所述顯示屏的周邊設置距離傳感器。優(yōu)選的是，在所述顯示屏的周邊設置防碰撞的機械裝置。本發(fā)明的有益效果在于，應用所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，可實現(xiàn)大屏幕的LED顯示屏的六自由度運動，以至實現(xiàn)多塊屏幕組合在一起的協(xié)調(diào)運動；此外，在第一旋轉(zhuǎn)臂增加了配重裝置，可減少了運行的功率，達到節(jié)能的效果，在拉伸臂的前端加配重，可降低油缸的功率和拉力；采用伺服變頻器驅(qū)動可提高屏幕接合的精度，提高感觀效果。


圖I示出了本發(fā)明所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的前視圖。圖2示出了圖I所示的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的俯視圖。圖3示出了圖 I所示的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的左視圖及該協(xié)同裝置處于的三個不同狀態(tài)的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明由圖I至圖3(圖3中A、B表示顯示器處于空間內(nèi)不同兩點時機械臂的狀態(tài)示意圖)所示，所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，包括等距離平行設置的三個機械臂，三個機械臂的結構相同，各所述機械臂包括立柱2、拉伸臂5、第一旋轉(zhuǎn)臂9、第二旋轉(zhuǎn)臂11和第三旋轉(zhuǎn)臂14。具體地所述立柱2垂直設置，立柱2的上底面和下底面分別設置有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運動副11，所述立柱旋轉(zhuǎn)運動副11使用電機減速機驅(qū)動，使立柱2能繞舞臺在水平方向旋轉(zhuǎn)，這樣顯示屏3就可繞立柱2做大范圍水平旋轉(zhuǎn)，也可左右移動。所述拉伸臂5的一端通過拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副4設置于所述立柱2的側面上；所述第一旋轉(zhuǎn)臂9通過第一旋轉(zhuǎn)運動副8與所述拉伸臂5的自由端配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副4和第一旋轉(zhuǎn)運動副8均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。在拉伸臂5的距離第一旋轉(zhuǎn)臂9較近的地方，采用拉伸油缸或其它拉伸裝置使拉伸臂5能在通過立柱2軸線和拉伸臂5軸線的與水平面垂直的平面內(nèi)繞其與立柱2連接的拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副4旋轉(zhuǎn)，這樣可使顯示屏3在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，也可使顯示屏3在垂直面內(nèi)上下和前后移動。進一步的，在第一旋轉(zhuǎn)臂9上增加了配重裝置7，即第一旋轉(zhuǎn)臂9由支撐臂和配重臂組成，第一旋轉(zhuǎn)運動副8由電機減速機或液壓馬達驅(qū)動，為了減少減速機的扭矩和功率，增加了諸如配重臂及配重等配重裝置7，以達到節(jié)能的效果。所述第二旋轉(zhuǎn)臂11通過第二旋轉(zhuǎn)運動副10與所述第一旋轉(zhuǎn)臂9的自由端配合連接；所述第三旋轉(zhuǎn)臂14通過第三旋轉(zhuǎn)運動副12與所述第二旋轉(zhuǎn)臂11的自由端配合連接；所述第三旋轉(zhuǎn)臂14通過顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副13與顯示屏3配合連接。所述第二旋轉(zhuǎn)運動副10、拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副4和第一旋轉(zhuǎn)運動副8彼此平行設置，并且，第二旋轉(zhuǎn)運動副10、第三旋轉(zhuǎn)運動副12和顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副13相互垂直設置。優(yōu)選地，所述第一旋轉(zhuǎn)運動臂8、第二旋轉(zhuǎn)運動副10均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運動副12繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副13繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。這樣第一旋轉(zhuǎn)臂9也可在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且第一旋轉(zhuǎn)臂9和拉伸臂5配合使顯示屏3能在空間三個平動自由度上大尺度的移動。并且，由于第二旋轉(zhuǎn)運動副10、第三旋轉(zhuǎn)運動副12和顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副13相互垂直設置，從而可實現(xiàn)顯示屏3在空間實現(xiàn)三自由度旋轉(zhuǎn)。這樣，每個機械臂就實現(xiàn)了六自由度的運動，在通過計算機及相關的同步控制技術就可實現(xiàn)該六自由度協(xié)同裝置。進一步的，所述顯示采用輕型的LED屏，每塊屏面積為(11. 28mX6. 74m)平方米，顯示屏3的支撐采用輕型鋼結構15，顯示屏3和鋼結構15的總重量控制在6500kg以下，所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副13采用電機驅(qū)動，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機使用伺服電機，變頻器選用伺服變頻器。所述第三旋轉(zhuǎn)運動副12采用電機驅(qū)動，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機使用伺服電機，為分散齒輪的驅(qū)動力選用雙電機減速機，變頻器選用伺服變頻器。所述第二旋轉(zhuǎn)運動副10采用伺服電機驅(qū)動，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機使用伺服電機，為分散齒輪的驅(qū)動力選用雙伺服電機減速機，變頻器選用伺服變頻器。為增加第一旋轉(zhuǎn)臂9的剛度，該第一旋轉(zhuǎn)臂9采用大截面箱型梁結構，為減少重量，從根部到前端截面逐漸減小，箱型梁采用薄鐵板，還在側板上打孔等等。所述第一旋轉(zhuǎn)運動副8的采用伺服電機驅(qū)動，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機使用伺服電機，為分散齒輪的驅(qū)動力選用四臺伺服電機減速機，變頻器選用伺服變頻器。所述拉伸臂5也選用箱型梁結構，為使第一旋轉(zhuǎn)臂9的配重臂有空間，沿Y方向上把拉伸臂5的上下板中間開槽，使第一旋轉(zhuǎn)臂9的配重臂能通過。所述拉伸臂5由兩條油缸拉伸，為減少油缸的拉力及油缸的功率，在所述拉伸臂5的前端增加一個配重的拉點，如圖2中的拉伸臂配重16及拉伸臂配重16的鋼絲繩17所示，所述鋼絲繩17繞過定滑輪與拉伸臂配重16連接在一起，該拉伸臂配重16還有一個安全保護的功能就是當該機械臂停止運行折疊收起時，可在配重端增加一
個固定銷，這樣就減小油缸在停運時的拉力，如果油缸有問題，也不會讓大臂掉下來。所述立柱2的下端使用承載力大地回轉(zhuǎn)支撐，選用外齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機使用伺服電機，為分散齒輪的驅(qū)動力選用兩臺臺伺服電機減速機，變頻器選用伺服變頻器。在立柱2的上部，也應有一個與下部回轉(zhuǎn)支撐同軸的立柱旋轉(zhuǎn)運動副1，由于兩立柱旋轉(zhuǎn)運動副I的距離比較遠，為了克服鋼結構的制造帶來的誤差而引起的旋轉(zhuǎn)不暢，把上部的立柱旋轉(zhuǎn)運動副改成可微動的關節(jié)軸承，還需把Y方向的自由度放開。為使三如結構相同的機械手能精確協(xié)調(diào)動作，采用高新能中央控制器，各運動副的速度檢測采用高精度的編碼器，與控制器形成速度和位置的閉環(huán)控制，油缸的電磁閥采用高精度的比例閥，各控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，使其快速按預定的程序運行，達到演出的效果。為了使該裝置在運行時不發(fā)生意外，還在每塊顯示屏3的周邊加上距離傳感器，在顯示屏3接近時感應并發(fā)出報警信號。此外，在顯示屏3的邊緣還加上防碰撞的機械裝置，以保證屏幕運行的安全。綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應屬于本發(fā)明的技術范疇。
權利要求
1.一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于包括等距離平行設置的三個完全相同的機械臂；各所述機械臂包括， 立柱，垂直設置的所述立柱的上底面和下底面分別設置有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運動副； 拉伸臂，所述拉伸臂的一端通過拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副設置于所述立柱的側面上； 第一旋轉(zhuǎn)臂，所述第一旋轉(zhuǎn)臂通過第一旋轉(zhuǎn)運動副與所述拉伸臂的自由端配合連接； 第二旋轉(zhuǎn)臂，所述第二旋轉(zhuǎn)臂通過第二旋轉(zhuǎn)運動副與所述第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；以及， 第三旋轉(zhuǎn)臂，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過第三旋轉(zhuǎn)運動副與所述第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；并且， 所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副與顯示屏配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副、第一旋轉(zhuǎn)運動副和第二旋轉(zhuǎn)運動副彼此平行設置；第二旋轉(zhuǎn)運動副、第三旋轉(zhuǎn)運動副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副相互垂直設置。
2.根據(jù)權利要求I所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副、第一旋轉(zhuǎn)運動副和第二旋轉(zhuǎn)運動副均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運動副繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述第一旋轉(zhuǎn)臂上設置配重裝置。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述拉伸臂的前端設置配重裝置。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述顯示屏的周邊設置距離傳感器。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述顯示屏的周邊設置防碰撞的機械裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其包括等距離平行設置的三個相同的機械臂。單個機械臂中，垂直設置的立柱的上、下底面分別設有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運動副；拉伸臂的一端通過拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副設置于立柱的側面上；第一旋轉(zhuǎn)臂通過第一旋轉(zhuǎn)運動副與拉伸臂的自由端配合連接；第二旋轉(zhuǎn)臂通過第二旋轉(zhuǎn)運動副與第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；第三旋轉(zhuǎn)臂通過第三旋轉(zhuǎn)運動副與第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；第三旋轉(zhuǎn)臂通過顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副與顯示屏配合連接。拉伸臂旋轉(zhuǎn)運動副、第一旋轉(zhuǎn)運動副和第二旋轉(zhuǎn)運動副彼此平行設置；第二旋轉(zhuǎn)運動副、第三旋轉(zhuǎn)運動副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運動副相互垂直設置。所述協(xié)同裝置可實現(xiàn)大屏幕的六自由度運動。
文檔編號G09F9/33GK102663966SQ201210062248
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權日2012年3月9日
發(fā)明者王元, 賴建燕 申請人:萬達商業(yè)規(guī)劃研究院有限公司