CN109366987B - 一种家用娱乐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及家用设备的技术领域，更具体地，涉及一种家用娱乐装置，包括壳体以及3D打印装置和3D全息投影装置，3D打印装置包括X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置、打印平台以及喷头装置，喷头装置设于Z轴移动装置上，打印平台设于X轴移动装置上，待打印的工件置于打印平台上；X轴移动装置、Y轴移动装置的移动方向垂直，Z轴移动装置垂直于X轴移动装置、Y轴移动装置所在平面；所述壳体设有能够容纳3D全息投影装置投影光线传出的窗口。本发明集3D打印和3D全息投影于一体，在打印时，能够准确和高效地实现3D打印装置在三个自由度上的打印工作；打印空闲的时候可以开启3D全息投影，享受3D全息投影带来的视觉冲击，满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验。
Description
技术领域
本发明涉及家用设备的技术领域，更具体地，涉及一种家用娱乐装置。
背景技术
现如今3D打印技术在国内正处于蓬勃发展阶段，可以用于家庭生活的桌面级熔融沉积（FDM）打印机更是琳琅满目，各式解决方案层出不穷。但纵观其产品，或多或少地存在着打印精度低，打印速度慢，打印机特色不足这三大难题。市面上普遍存在的3D打印机没有特色，提不起消费者的购买欲望，是桌面级打印机不能普及的关键所在。另外，随着LED显示屏的应用越来越广泛，人们对其要求和期待也越来越高。信息化技术的发展，促使人们不满足于二维平面显示，更希望真实地还原出现实世界的三维信息，因此3D显示技术应用于LED显示屏成为近年来研究的热点与潮点。然而，3D LED全息投影技术还不够完善，且没有可以用于推广的载体工具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种家用娱乐装置，集3D打印和3D全息投影于一体，在打印空闲的时候可以开启全息投影，满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种家用娱乐装置，包括壳体以及设于壳体内侧的3D打印装置和3D全息投影装置，所述3D打印装置包括X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置、打印平台以及喷头装置，所述喷头装置设于Z轴移动装置上，所述打印平台设于X轴移动装置上，待打印的工件置于打印平台上；所述X轴移动装置、Y轴移动装置的移动方向垂直，所述Z轴移动装置垂直于X轴移动装置、Y轴移动装置所在平面；所述壳体设有能够容纳3D全息投影装置投影光线传出的窗口。
本发明的家用娱乐装置，集3D打印和3D全息投影于一体，在3D打印装置工作的时候，待打印的工件的X轴和Y轴方向的增材可分别通过X轴移动装置和Y轴移动装置实现，待打印工件的Z轴方向的增材通过Z轴移动装置实现，实现3D打印装置在三个自由度上的打印工作；打印空闲的时候可以开启3D全息投影，享受3D全息投影带来的视觉冲击，满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验，能够丰富3D打印机的功能，实现商品的差异性，提升消费者的用户体验。
进一步地，所述X轴移动装置包括固定座、第一传动装置、滑块以及安装于固定座上的第一电机、第一导向机构，所述第一传动装置连接于第一电机的输出端，所述滑块固定于第一传动装置上，所述打印平台设于滑块上，所述滑块与第一导向机构滑动连接。第一电机驱动第一传动装置带动滑块在第一导向机构上滑动，滑块带动打印平台在X轴方向移动。第一导向机构在X轴运动过程中起到支承和限制打印平台按规定的运动方式和方向进行的作用，本发明选择双圆柱导轨作为第一导向机构，但这只是为获得平稳顺畅的X轴方向运动所做出的优选，并不作为本发明的限制性的规定。另外，为便于双圆柱导轨的固定，可在双圆柱导轨的两端设置固定件。
进一步地，所述第一传动装置包括第一传动轮、第二传动轮以及缠绕于第一传动轮、第二传动轮外侧的同步带，所述第一传动轮连接于第一电机的输出端，所述滑块的一端固定于同步带上。第一传动轮作为主动轮，第二传动轮作为从动轮，第一电机驱动主动轮，主动轮通过皮带带动从动轮转动，皮带水平移动，带动滑块和打印平台在X轴方向移动。
进一步地，所述Y轴移动装置包括设于壳体内侧的第二电机及穿接于所述固定座的第二丝杆，所述第二丝杆连接于第二电机的输出端，所述固定座设有与所述第二丝杆配合的螺孔。第二电机驱动第二丝杆旋转，驱动固定座带动打印平台在Y轴方向移动。
进一步地，所述Y轴移动装置还包括第二导向机构，所述固定座设有与第二导向机构配合的通孔。第二导向机构在Y轴运动过程中起到支承和限制打印平台按规定的运动方式和方向进行的作用，实现X轴与Y轴方向运动相互独立，互不干扰。本发明选择双圆柱导轨作为第二导向机构，圆柱导轨对称设置在丝杆的两侧，但这只是为获得平稳顺畅的Y轴方向运动所做出的优选，并不作为本发明的限制性的规定。
进一步地，所述Z轴移动装置包括设于壳体内侧的第三电机、第三丝杆以及Z轴移动平台，所述第三丝杆连接于第三电机的输出端，所述Z轴移动平台与第三丝杆连接，所述喷头装置固装于Z轴移动平台上。与Y轴移动装置相同，第三电机驱动第三丝杆旋转，驱动Z轴移动平台和喷头装置在Z轴方向移动，不仅能够实现Z轴移动平台在竖直方向的快速、稳定的上下运动，还能实现Z轴移动平台在某一特定的高度固定停止不动。为改善Z轴方向运动的平稳性，还可在第三丝杆的两侧设置圆柱导轨对Z轴移动平台进行支承和导向。
进一步地，所述第三电机、第三丝杆为两组，分别设于Z轴移动平台的两侧。在Z轴移动平台的两侧安装同等功率的第三电机、同步运行，确保装配在Z轴移动装置上的喷头装置的偏差在一个稳定的范围之内，从而确保3D打印的高效性和准确性。
进一步地，所述喷头装置包括支撑板以及安装于支撑板上的送料装置和打印喷头，所述支撑板安装于Z轴移动平台，所述送料装置输送物料至打印喷头。Z轴移动平台在Z轴方向的移动带动喷头装置在Z轴方向的移动，相较于现有3D打印采用的喷头在X轴、Y轴、Z轴三个自由度上移动，其成型过程更易控制，且对待打印工件的位移控制更为准确。
进一步地，所述送料装置包括啮合设置的第一齿轮和第二齿轮，所述物料从第一齿轮和第二齿轮的啮合处输送至打印喷头。驱动机构驱动第一齿轮和第二齿轮相向转动，将打印原料不断向下挤出，实现连续送料，且能够保证原料的质量。
进一步地，所述3D全息投影装置包括风扇底座、第四电机以及布置有密集有序排列的LED灯的扇叶，所述风扇底座安装于壳体上，所述第四电机设于风扇底座上，所述扇叶连接于第四电机的输出端。扇叶在第四电机的驱动下可以自动转动，每盏LED灯都由独立的芯片与程序控制，多盏密集有序排列的LED灯形成灯带，灯带在高速旋转状态下，通过解码软件，将图像转化为灯带可以播放的连续视频，打印空闲的时候可以开启3D全息投影，享受3D全息投影带来的视觉冲击，满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的家用娱乐装置，不仅能够实现3D打印装置在三个自由度上的打印工作，而且打印空闲的时候可以开启3D全息投影，享受3D全息投影带来的视觉冲击；从而满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验，能够丰富3D打印机的功能，实现商品的差异性，提升消费者的用户体验；
（2）本发明的3D打印装置，通过X轴移动装置、Y轴移动装置调整打印平台在X轴方向、Y轴方向的位移，通过Z轴移动装置调整喷头装置的Z轴位移，确保喷头装置的位移偏差在一个稳定的范围之内，实现三个自由度的打印工作的同时，确保3D打印的高效性和准确性；
（3）本发明的3D全息投影装置，在灯带高速旋转的状态下，将图像转化为灯带可以播放的连续视频，能够给消费者带来有趣的娱乐体验。
附图说明
图1为实施例一的家用娱乐装置的结构示意图。
图2为实施例一的家用娱乐装置的X轴移动装置的结构示意图。
图3为实施例一的家用娱乐装置的Y轴移动装置的结构示意图。
图4为实施例一的家用娱乐装置的Z轴移动装置的结构示意图。
图5为实施例一的家用娱乐装置的喷头装置的结构示意图I。
图6为实施例一的家用娱乐装置的喷头装置的结构示意图II。
图7为实施例一的家用娱乐装置的3D全息投影装置的结构示意图。
图8为实施例二的家用娱乐装置的结构示意图。
附图中：1-壳体；11-窗口；2-X轴移动装置；21-固定座；22-滑块；23-第一电机；24-第一导向机构；25-第一传动轮；26-第二传动轮；27-同步带；28-螺孔；29-通孔；3- Y轴移动装置；31-第二电机；32-第二丝杆；33-第二导向机构；4- Z轴移动装置；41-第三电机；42-第三丝杆；43-Z轴移动平台；44-上板；45-下板；46-侧板；47-侧三角板；48-螺纹孔；5-打印平台；6-喷头装置；61-支撑板；62-打印喷头；63-第一齿轮；64-第二齿轮；65-散热片；7-3D全息投影装置；71-风扇底座；72-第四电机；73-扇叶；8-触摸显示屏；9-音响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1至图7所示为本发明的家用娱乐装置的第一实施例，包括壳体1以及设于壳体1内侧的3D打印装置和3D全息投影装置7，3D打印装置包括X轴移动装置2、Y轴移动装置3、Z轴移动装置4、打印平台5以及喷头装置6，喷头装置6设于Z轴移动装置4上，打印平台5设于X轴移动装置2上，待打印的工件置于打印平台5上；X轴移动装置2、Y轴移动装置3的移动方向垂直，Z轴移动装置4垂直于X轴移动装置2、Y轴移动装置3所在平面；所述壳体1设有能够容纳3D全息投影装置7投影光线传出的窗口11。本实施例的打印平台5由两块钢板采用螺栓螺母固定，两块钢板之间设置弹性件，尽量减小X轴方向和Y轴方向运动对打印平台5的影响，保证打印平台5的平稳性。
本实施例在3D打印装置工作的时候，待打印工件的X轴和Y轴方向的增材可分别通过X轴和Y轴移动装置3实现，Z轴方向的位移通过Z轴移动装置4带动喷头装置6运动实现，从而实现3D打印装置在三个自由度上的打印工作；在打印空闲的时候可以开启3D全息投影，享受3D全息投影带来的视觉冲击，满足用户一个空间实现两种功能的家庭娱乐体验。
如图2所示，X轴移动装置2包括固定座21、第一传动装置、滑块22以及安装于固定座21上的第一电机23、第一导向机构24，第一传动装置连接于第一电机23的输出端，滑块22固定于第一传动装置上，打印平台5设于滑块22上，滑块22与第一导向机构24滑动连接。其中，第一传动装置包括第一传动轮25、第二传动轮26以及缠绕于第一传动轮25、第二传动轮26外侧的同步带27，第一传动轮25连接于第一电机23的输出端，滑块22的一端固定于同步带27上。在实施时，第一传动轮25作为主动轮，第二传动轮26作为从动轮，第一电机23驱动主动轮，主动轮通过皮带带动从动轮转动，皮带水平移动，带动滑块22和打印平台5在X轴方向移动。为获得更为平稳顺畅的X轴方向运动，本实施例选择双圆柱导轨作为第一导向机构24，在双圆柱导轨的两端设置有呈正方体状的固定件，便于第一导向机构24的安装。为进一步增加滑块22在第一导向机构24上运动的顺畅性，可在滑块22内部设置与圆柱导轨配合的直线轴承；为增加滑块22与同步带27之间的连接稳定性，在滑块22内部皮带锁紧块，当电机带动同步带27运动时，皮带锁紧块将同步带27与打印平台5锁紧，X轴方向的打印平台5可以来回进行X轴方向的运动。
如图3所示，Y轴移动装置3包括设于壳体1内侧的第二电机31及穿接于固定座21的第二丝杆32，第二丝杆32连接于第二电机31的输出端，固定座21设有与第二丝杆32配合的螺孔28；实施时，第二电机31驱动第二丝杆32旋转，驱动固定座21带动打印平台5在Y轴方向移动。为增加打印平台5在第一导向机构24上运动的顺畅性和平稳性，Y轴移动装置3还包括第二导向机构33，固定座21与第二导向机构33滑动连接，固定座21设有与第二导向机构33配合的通孔29。第二导向机构33在Y轴方向运动过程中起到支承和限制打印平台5按规定的运动方式和方向进行的作用，其穿接于固定座21上，能够实现X轴与Y轴方向运动相互独立，互不干扰。本实施例选择双圆柱导轨作为第二导向机构33，圆柱导轨对称设置在丝杆的两侧，双圆柱导轨的两端设置两组方块状固定件便于第二导向机构33的安装与固定，但这只是为获得平稳顺畅的Y轴方向运动所做出的优选，并不作为本发明的限制性的规定。
如图4所示，Z轴移动装置4包括设于壳体1内侧的第三电机41、第三丝杆42以及Z轴移动平台43，第三丝杆42连接于第三电机41的输出端，Z轴移动平台43与第三丝杆42连接，喷头装置6固装于Z轴移动平台43上；本实施例在实施时，第三电机41驱动第三丝杆42旋转，驱动Z轴移动平台43和喷头装置6在Z轴方向移动，不仅能够实现Z轴移动平台43在竖直方向的快速、稳定的上下运动，还能实现Z轴移动平台43在某一特定的高度固定停止不动。与Y轴移动装置3相同，为改善Z轴方向运动的平稳性，还可在第三丝杆42的两侧设置圆柱导轨对Z轴移动平台43进行支承和导向。另外，为确保装配在Z轴移动装置4上的喷头装置6的偏差在一个稳定的范围之内，以确保3D打印的高效性和准确性，本实施例中的第三电机41和第三丝杆42均为两组，分别设置在Z轴移动平台43的两侧，两组第三电机41的功率同等、同步运行。
如图4所示，Z轴移动平台43由上板44、下板45、侧板46以及侧三角板47四种板固定连接组成，上板44与下板45平行设置，侧板46垂直于上板44、下板45设置，侧三角板47作为加强板，在下板45中间空有螺纹孔48，便于喷头装置6的固定。本实施例的Z轴移动平台43的机械强度高，能够保证Z轴移动平台43移动的稳定性。
如图5至图6所示，喷头装置6包括支撑板61以及安装于支撑板61上的送料装置和打印喷头62，支撑板61安装于Z轴移动平台43，送料装置输送物料至打印喷头62。其中，送料装置包括啮合设置的第一齿轮63和第二齿轮64，物料从第一齿轮63和第二齿轮64的啮合处输送至打印喷头62。第一齿轮63和第二齿轮64上均连接有电机，电机驱动第一齿轮63、第二齿轮64相向转动，将材料不断向下挤出，实现连续送料；为防止溢料及避免第一齿轮63和第二齿轮64转动过程的安全隐患，电机、第一齿轮63、第二齿轮64外罩设有外壳；为加强喷头装置6工作产生热量的散除、延长喷头装置6的使用周期，在外壳上设置有散热板，散热板包括若干平行设置的散热片65。
如图7所示，3D全息投影装置7包括风扇底座71、第四电机72以及布置有密集有序排列的LED灯的扇叶73，风扇底座71安装于壳体1上，第四电机72设于风扇底座71上，扇叶73连接于第四电机72的输出端。本实施例的3D全息投影装置7利用人眼的视觉暂留原理，将一系列的微型LED灯密集有序地安装在细长的扇叶73上，组成一条灯带，由第四电机72带动高速运转；其中每盏微型LED灯都由独立的芯片与程序控制，在灯带高速旋转的状态下，通过解码软件，将图像转化为灯带可以播放的连续视频。本实施例为便于LED灯的密集安装，在扇叶73上挖制凹槽；为了不影响正常观看3D全息投影的视角，扇叶73的长度不超过打印窗减去Z轴移动装置4的安全预留空间的长度值；为了保证较为完美的显示效果，LED灯之间的间隔较小，设置为0.3mm~0.6mm。
本发明是对当下桌面级3D打印机在大众用户中的具体应用情况进行剖析，就完善和改良3D打印机在终端制造环节的应用提出新的策略，更好地发挥桌面级3D打印机的优势，实现3D全息投影装置7和3D打印装置的空间结构整合与应用。
实施例二
如图8所示为本发明的家用娱乐装置的第二实施例，本实施例与实施例一相同，所不同之处在于，本实施例为满足用户追求新事物的心理，可以在本发明中加入低音炮、指纹解锁、触摸屏显示的功能。本实施例中，壳体1外壁上用于显示时间、日期、星期的触摸显示屏8，在触摸显示屏8的两侧设置有音响9，触摸显示屏8及音响9均连接于控制器，控制器的输入端连接有电源模块，为触摸显示屏8、控制器及音响9提供电源。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种家用娱乐装置，其特征在于，包括壳体(1)以及设于壳体(1)内侧的3D打印装置和3D全息投影装置(7)，所述3D打印装置包括X轴移动装置(2)、Y轴移动装置(3)、Z轴移动装置(4)、打印平台(5)以及喷头装置(6)，所述喷头装置(6)设于Z轴移动装置(4)上，所述打印平台(5)设于X轴移动装置(2)上，待打印的工件置于打印平台(5)上；所述X轴移动装置(2)、Y轴移动装置(3)的移动方向垂直，所述Z轴移动装置(4)垂直于X轴移动装置(2)、Y轴移动装置(3)所在平面；所述壳体(1)设有能够容纳3D全息投影装置(7)投影光线传出的窗口(11)；所述X轴移动装置(2)包括固定座(21)、第一传动装置、滑块(22)以及安装于固定座(21)上的第一电机(23)、第一导向机构(24)，所述第一传动装置连接于第一电机(23)的输出端，所述滑块(22)固定于第一传动装置上，所述打印平台(5)设于滑块(22)上，所述滑块(22)与第一导向机构(24)滑动连接；所述3D全息投影装置(7)包括风扇底座(71)、第四电机(72)以及布置有密集有序排列的LED灯的扇叶(73)，所述风扇底座(71)安装于壳体(1)上，所述第四电机(72)设于风扇底座(71)上，所述扇叶(73)连接于第四电机(72)的输出端。
2.根据权利要求1所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述第一传动装置包括第一传动轮(25)、第二传动轮(26)以及缠绕于第一传动轮(25)、第二传动轮(26)外侧的同步带(27)，所述第一传动轮(25)连接于第一电机(23)的输出端，所述滑块(22)的一端固定于同步带(27)上。
3.根据权利要求1所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述Y轴移动装置(3)包括设于壳体(1)内侧的第二电机(31)及穿接于所述固定座(21)的第二丝杆(32)，所述第二丝杆(32)连接于第二电机(31)的输出端，所述固定座(21)设有与所述第二丝杆(32)配合的螺孔(28)。
4.根据权利要求3所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述Y轴移动装置(3)还包括第二导向机构(33)，所述固定座(21)设有与第二导向机构(33)配合的通孔(29)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述Z轴移动装置(4)包括设于壳体(1)内侧的第三电机(41)、第三丝杆(42)以及Z轴移动平台(43)，所述第三丝杆(42)连接于第三电机(41)的输出端，所述Z轴移动平台(43)与第三丝杆(42)连接，所述喷头装置(6)固装于Z轴移动平台(43)上。
6.根据权利要求5所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述第三电机(41)、第三丝杆(42)为两组，分别设于Z轴移动平台(43)的两侧。
7.根据权利要求5所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述喷头装置(6)包括支撑板(61)以及安装于支撑板(61)上的送料装置和打印喷头(62)，所述支撑板(61)安装于Z轴移动平台(43)，所述送料装置输送物料至打印喷头(62)。
8.根据权利要求7所述的家用娱乐装置，其特征在于，所述送料装置包括啮合设置的第一齿轮(63)和第二齿轮(64)，所述物料从第一齿轮(63)和第二齿轮(64)的啮合处输送至打印喷头(62)。
Priority Applications (1)
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