CN102005153A - 内导向无间隙机械矩阵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种满足动态三维变换效果的内导向无间隙机械矩阵，该机械矩阵包含有底板，底板设有复数机械矩阵单元，机械矩阵单元包括动力和运动传动机构，底板上设有电机支架，电机支架与支撑杆通过螺丝连接，电机通过螺丝固定在电机支架上，下同步带轮通过螺钉直接锁在电机轴上，小销轴通过螺丝与支撑杆连接，上同步带轮直接套在小销轴的轴端，同步带通过螺丝与方管相连。本发明可在控制系统的控制下变换成各种静态三维地形地貌，还可作动态图形的三维变换，形成各种逼真的三维动态图像，形成震撼的视觉效果。

Description

内导向无间隙机械矩阵

技术领域

本发明涉及一种机械装置，特别是涉及一种能动态显示立体模型的机械矩阵。

背景技术

沙盘模型能立体、直观的显示三维效果，城市建筑、交通图都需要三维模型，但沙盘模型制作复杂，而且不能动态展示图形的三维变换，而一些需要动态效果的模型：比如地形地貌的模拟变迁、城市改造过程模拟、波浪的运动、动态移动形体等等，沙盘模型就不能适用了，有待新的立体显示模型。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种结构合理、使用方便之优点的内导向无间隙机械矩阵，满足需要动态效果的三维变换模型。

为达上述目的，本发明的内导向无间隙机械矩阵，采用以下的技术方案：

一种内导向无间隙机械矩阵，包含有底板，底板设有复数机械矩阵单元，机械矩阵单元包括动力和运动传动机构，动力和运动传动机构由电机、上同步带轮、下同步带轮、同步带组成，底板上设有电机支架，电机支架与支撑杆通过螺丝连接，电机支架与支撑杆的衔接处设有导向键，支撑杆上为U形孔，电机通过螺丝固定在电机支架上，下同步带轮通过螺钉直接锁在电机轴上，小销轴通过螺丝与支撑杆连接，上同步带轮直接套在小销轴的轴端，同步带通过螺丝与方管相连，在方管的内壁设有起导向作用的导向板、支撑杆、纵向隔板、导向键。

进一步，所述电机支架上安装行程开关安装板，开关安装板上设有行程开关，行程开关前方设有行程开关挡板，行程开关均置于方管的内部或者处于方管5的正下方；步进电机通过上同步带轮、下同步带轮将动力和运动传给同步带，同步带其中一个侧面的上下运动带动与同步带连接的方管运动，电机支架、上销轴、支撑杆将传动机构固定安装在底板的工作位。

本发明可在控制系统的控制下变换成各种静态三维地形地貌，如城市建筑、三维交通图；还可作动态图形的三维变换，比如地形地貌的模拟变迁，城市改造过程模拟，波浪的运动，动态移动形体，卡通三维动态画面等等。由于机械矩阵中的每个单元上升高度可以控制在任意位置因而任意地貌的三维形状都可以通过程序控制达到(在允许的机械矩阵的标高变化范围内)。该结构还可与影像控制结合，形成各种逼真的三维动态图像，形成震撼的视觉效果。为了表现得更为逼真，需要做好两点：即单元小型化和单元间间距要小。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图；

图2是本发明单个机械矩阵单元的示意图；

图3是本发明3*3机械矩阵单元的示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

本发明包括以下零部件(或装置)：上同步带轮1、导向板2、上销轴3、支撑杆4、方管5、同步带6、纵向隔板7、行程开关挡板8、开关安装板9、行程开关10、步进电机11、电机支架12、下同步带轮13、底板14、导向键15。

如图1所示，图1是本发明内导向无间隙机械矩阵实施例的结构示意图，本发明的机械矩阵是由多个机械矩阵单元按行列有序排列组成，单元数量少则几百个多则数万个。机械矩阵单元由步进电机11、上同步带轮1、下同步带轮13、同步带6、电机支架12、支撑杆4、上销轴3、方管5、导向板2、纵向隔板7、行程开关10等结构组成。

在该结构中，步进电机11、上同步带轮1、下同步带轮13、同步带6作为动力和运动传动机构；同步带6连接的铝合金方管5作为负载；电机支架12、上销轴3、支撑杆4将传动机构固定安装在底板14的工作位；导向板2、支撑杆4、纵向隔板7、导向键15在方管5的内壁起导向作用；在电机支架12与支撑杆4的衔接处设有导向键15，导向键15在电机支架12与支撑杆4的衔接处起导向作用，保证电机支架12与支撑杆4连接后电机支架12水平方向与电机支架12(含支撑杆4)竖直方向仍保持垂直；方管5是表现机械矩阵功能的执行件；行程开关10作为控制系统的一部分，代表方管5的初始点位置。

底板14上设有复数电机支架12，电机支架12与支撑杆4通过螺丝连接，支撑杆4上为U形孔，便于调整同步带轮1的中心距；电机11通过螺丝固定在电机支架12上，下同步带轮13通过紧定螺钉，直接锁在电机11轴上；小销轴3通过螺丝与支撑杆4连接，上同步带轮1直接套在小销轴3的轴端，在此位置无需用紧定螺钉，而是让上同步带轮1与小销轴3的轴端沿轴向和径向无相对约束；同步带6通过螺丝与方管5相连。电机11带动下同步带轮13运动，下同步带轮13带动同步带6上下运动和上同步带轮1转动，从而实现与同步带6相连接的方管5的运动。

步进电机11通过上同步带轮1、下同步带轮13，将动力和运动传给同步带6，利用同步带6其中一个侧面的上下运动，带动与同步带6连接的方管5实现可控的上下运动。该结构中的同步带6既作为传动机构，也承受方管5的负载。但同步带6是一种柔性体，他难保方管5升降运动的直线性。因此在方管5内壁需单独采用导向结构。在本机械矩阵单元中，上部的导向板2控制着方管5顶部的正确位置；支撑杆4两侧面和纵向隔板7外侧面分别控制方管5下摆的两个转动自由度，从而达到良好的导向效果。将传动机构和导向机构乃至行程开关10均置于方管5的内部或者处于方管5的正下方，电机支架12上安装行程开关安装板9，开关安装板9上设有行程开关10，行程开关10前方设有行程开关挡板8，结构十分紧凑，使得机械矩阵单元与单元之间可以做到无间隙或小间歇，它完全不同于目前常用的内外双层导管式和栅格式结构，使图像更加的细腻因而大大增加了机械矩阵的表现力。

安装流程：

本发明安装优点：

(1)便于安装，便于维修；

(2)便于控制调试，先对每个3＊3矩阵调试成功，再合并调试，降低控制难度，降低故障率。

本发明优点：(一)、采用同步带6作为负载载体；(二)、方管5内置导向机构，这样设计的机械矩阵单元比外置导向机构的相邻两单元之间的间距更小；(三)、由于采用同步带6传动，相较于丝杆传动方式价格更便宜，重量更轻，惯性更小，同时可避免冲击，减小运行噪音；(四)、由于采用步进电机11加同步带6传动，方管5的运动位置可以任意控制，相较于气缸驱动方式的两个极限位，仅能表现呆板单一的图形，本机械矩阵的三维表现力得到极大丰富；(五)、电机11结构外置和侧放，便于维修；(六)、设计上采用个体单元结构、单元组结构到整体结构，布局十分合理。便于安装，调试和维修。

以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，仅为本发明之较佳实施例而已，并非对本发明作实施任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容做出局部更改均等变化、或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种内导向无间隙机械矩阵，包含有：底板(14)，其特征在于：所述底板(14)上设有复数机械矩阵单元，机械矩阵单元包括动力和运动传动机构，动力和运动传动机构由电机(11)、上同步带轮(1)、下同步带轮(13)、同步带(6)组成，底板(14)上设有电机支架(12)，电机支架(12)与支撑杆(4)通过螺丝连接，所述电机支架(12)与支撑杆(4)的衔接处设有导向键(15)，电机(11)通过螺丝固定在电机支架(12)上，下同步带轮(13)通过螺钉直接锁在电机(11)轴上，小销轴(3)通过螺丝与支撑杆(4)连接，上同步带轮(1)直接套在小销轴(3)的轴端，同步带(6)通过螺丝与方管(5)相连，在方管(5)的内壁设有起导向作用的导向板(2)、支撑杆(4)、纵向隔板(7)、导向键(15)。

2.根据权利要求1所述的内导向无间隙机械矩阵，其特征在于：所述电机支架(12)、上销轴(3)、支撑杆(4)将传动机构固定安装在底板(14)的工作位，支撑杆(4)上为U形孔。

3.根据权利要求1所述的内导向无间隙机械矩阵，其特征在于：所述步进电机(11)通过上同步带轮(1)、下同步带轮(13)将动力和运动传给同步带(6)，同步带(6)其中一个侧面的上下运动带动与同步带(6)连接的方管(5)运动。

4.根据权利要求3所述的内导向无间隙机械矩阵，其特征在于：所述电机支架(12)上安装行程开关安装板(9)，开关安装板(9)上设有行程开关(10)，行程开关(10)前方设有行程开关挡板(8)，行程开关(10)均置于方管(5)的内部或者处于方管(5)的下方。

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