CN112636647B - 一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影技术领域，公开了一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置，包括S1：将电机转动一圈的步数进行细分；S2：在移动的的影像中设置若干关键帧位点，通过关键帧位点确定电机在X轴和Y轴的转动位置；S3：将转动位置信号转换为电压脉冲输出到电机，每一个脉冲电机转动一步。S4：电机控制镜片进行角度调节。本发明将投影画面投射到其他空间中实现画面在大场景范围中的移动，提高了单台投影移动范围的，通过对电机的精确控制，保证投影画面的准确性。

Description

一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置

技术领域

本发明涉及投影技术领域，具体涉及一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置。

背景技术

如果想在一个大的空间内投射图像，传统做法中需要多台投影机进行画面融合，单一画面的大场景范围移动只能使用DL3数字灯，将投影仪固定在类似追光灯的灯桶内，进行空间内转动，从而使投影仪打出的画面在空间中移动。但这种方法对投影仪损伤较大，内置投影仪固定选项，不能更改，选择性较小，且画面稳定性较差。为解决现有技术中产品存在的缺点问题，亟需提供提供一种实现画面在大场景范围中的移动的装置，且确保投影画面移动的准确度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置，将投影画面投射到其他空间中实现画面在大场景范围中的移动，提高了单台投影移动范围的，通过对电机的精确控制，保证投影画面的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法，包括

S1：将电机转动一圈的步数进行细分；

S2：在移动的的影像中设置若干关键帧位点，通过关键帧位点确定电机在X轴和Y轴的转动位置；

S3：将转动位置信号转换处理后输出不同电压信号发送给驱动器；

S4：驱动器接收不同电压信号驱动电机转动，每一脉冲信号电机转动一个细分，从而电机带动镜片进行相应的角度调节。

在本发明中，所述步骤S1将电机转动一圈的步数进行细分包括：

S10：通过电机与驱动器对步数进行一次细分；

S11：通过减速器对一次划分的步数进行二次细分。

一种扩大投影移动范围的装置，基于上述的方法，包括投影仪、控制机构、驱动机构以及镜片，所述控制机构包括网络控制模块以及驱动器，所述网络控制模块与所述驱动器连接，所述网络控制模块用于对输入的影像移动信息进行处理，所述驱动器与所述驱动机构连接，所述驱动机构连接所述镜片，驱动器控制驱动机构中的电机转动，从而实现对镜片的角度调节。

在本发明中，进一步的，所述投影仪固定在所述控制机构上且与所述镜片相对设置，所述控制机构上固定有安装架，所述安装架上安装所述驱动机构。

在本发明中，进一步的，所述驱动机构包括X轴驱动件和Y轴驱动件，所述安装架上安装所述Y轴驱动件，所述Y轴驱动件通过转动杆与所述X轴驱动件连接。

在本发明中，进一步的，所述Y轴驱动件包括Y轴电机组，Y轴电机组固定于安装架上，Y轴电机组输出端连接有Y动力杆，Y动力杆固定连接所述转动杆的一端。

在本发明中，进一步的，所述X轴驱动件包括X轴电机组，X轴电机组输出端连接有X动力杆，所述X动力杆与所述转动杆固定连接，所述X轴电机组与所述镜片固定连接。

在本发明中，进一步的，所述X轴电机组和Y轴电机组均包括电机和减速器。

在本发明中，优选的，所述电机为交流伺服电机。

在本发明中，优选的，所述安装架包括架体以及壳体，所述架体固定安装在控制机构上，所述架体远离控制机构的一端连接有壳体，所述X轴电机固定在所述壳体内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过电机带动反光镜面在X轴和Y轴运动，投影影像投射在反光镜面上，电机转动，影像在镜面上进行一次反射，改变投影位置，将投影画面投射到其他空间中实现画面在大场景范围中的移动，提高了单台投影移动范围的。

(2)通过关键帧位点确定电机在X轴和Y轴的转动位置，并传输给网络控制模块进行处理，网络控制模块将两路信号反馈到X轴和Y轴的驱动器，驱动器内部的解码器将数据解读为对应电压脉冲输出到电机，每一个脉冲电机转动一步，脉冲的频率波峰宽度决定了其移动速度，从而带动电机按照步数角度转动，实现电机带动镜子的精确转动控制，从而保证投影画面的准确性。其次，本发明选用交流伺服驱动电机，交流伺服电动机的转子的惯量小，动态响应好，可以精准的完成位移转角，避免由于惯性造成的动态晃动，影响画面。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法流程图；

图2是本发明的一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法信号流程图；

图3是本发明的一种扩大投影移动范围的装置的整体结构示意图；

图4是本发明的一种扩大投影移动范围的装置的部分结构示意图；

图5是本发明的一种扩大投影移动范围的装置局部剖视结构示意图；

图6是本发明的一种扩大投影移动范围的装置的原理图。

图中：1、投影仪；2、控制机构；3、X轴驱动件；30、X轴电机组；31、X轴动力杆；4、Y轴驱动件；40、Y轴电机组；41、Y轴动力杆；6、转动杆；7、安装架；70、架体；71、壳体；8、镜片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1、图2，本发明一较佳实施方式提供一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法及装置，实现画面在大场景范围中的移动的装置，且确保投影画面移动的准确度。

本发明提供一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法，包括：

S1：将电机转动一圈的步数进行细分；

S2：在移动的的影像中设置若干关键帧位点，通过关键帧位点确定电机在X轴和Y轴的转动位置；

S3：将转动位置信号转换处理后输出不同电压信号发送给驱动器；

S4：驱动器接收不同电压信号驱动电机转动，每一脉冲信号电机转动一个细分，从而电机带动镜片进行相应的角度调节。

具体的，由已知影像片段脚本确定影像移动路径，即光影正确投影位置，在光影路径过程中选取若干关键帧，影响在移动过程中的最小单位，即单幅影像画面为帧，相当于胶片上每一格镜头图像，关键帧相当于二维动画中的原画，指角色或者物体运动或变化中的关键动作所处的那一帧，也可在有较大图像改变的位点设定关键帧，具体根据实际需要人为操作设定。通过关键帧确定影像需要在空间中移动的位置距离，包括X轴和Y轴两个维度的移动距离和时间，由于不同投影空间的需要，设定位移动距离和时间也不同，该过程需要根据现场实际空间人为测量确定，将设定的数据到计算机进行计算，得到电机在X轴和Y轴移动的角度和速度以确定电机转动位置，计算机通过网线与网络控制模块通讯，通过UDP协议进行数据的传输，根据网络控制模块对上述信息进行处理，输出的不同的电压信号发送给驱动器，驱动器接收不同的电压信号驱动电机转动，通过电机带动镜片角度转换实现画面在大场景范围中的移动。

在本发明中，所述步骤S1将电机转动一圈的步数进行细分包括：

S10：通过电机与驱动器对步数进行一次细分；

S11：通过减速器对一次划分的步数进行二次细分。

具体的，为实现电机的精确控制，本发明提供的一个具体实施例中，选用的交流伺服电机，选定的电机性能决定电机每转一圈，需要走200步，即每走一步转动1.8°，由电机驱动机中拨码开关决定128细分，可以将每一步细分为128等分，因此电机加驱动器决定电机每走一圈为128*200＝25600细分。由于设备需要电机转动慢且精准，会有细微移动，因此本法本发明中增加10倍减速机，电机每走一圈为25600*10＝256000细分。电机转动一个细分，装置带动镜面移动一步，如此实现电机精确控制镜片转动。在本发明中一个优选的实施例中，将第一关键帧与电机的第一步进行同步设置，从而可以保证关键帧起始状态与电机的起始状态的同步性，便于对整体数据的设置。

基于上述的方法，本发明提供一种扩大投影移动范围的装置，请同时参见图2至图6，包括投影仪1、控制机构2、驱动机构以及镜片8，投影仪1与控制机构2的外壳固定连接，控制机构2包括网络控制模块以及驱动器，网络控制模块与驱动器连接，网络控制模块用于对输入的影像移动信息进行处理，驱动器与驱动机构连接，驱动机构连接镜片8，驱动器控制驱动机构中的电机转动，从而实现对镜片8的角度调节。

在本发明中，设定位移动距离和时间经过计算机计算后得出得出电机在X轴和Y轴移动的角度和速度，传输到网络控制模块中，网络控制模块对数据进行处理，并将两路信号反馈到X轴和Y轴的驱动器，驱动器内部的解码器将数据解读为对应电压脉冲输出到电机，每一个脉冲电机会转动一个细分，脉冲的频率波峰宽度决定了其移动速度，从而带动电机按照步数角度转动，实现电机带动镜子的精确转动控制，从而保证投影画面的准确性。

在本发明中，进一步的，投影仪1固定在控制机构2上且与镜片8相对设置，控制机构2上固定有安装架7，安装架7包括架体70以及壳体71，架体70固定安装在控制机构2上，架体70远离控制机构2的一端连接有壳体71，壳体71安装有驱动机构。在本发明中，通过安装架7将驱动机构进行固定，同时为镜片8预留转动空间，保证镜片8能够多角度旋转。

在本发明中，进一步的，驱动机构包括X轴驱动件3和Y轴驱动件4，安装架7上安装所述Y轴驱动件4，Y轴驱动件4通过转动杆6与X轴驱动件3连接。具体的，在本发明中，X轴驱动件3主要用于带动镜片8上下翻折，Y轴驱动件4主要用于带动镜片8在水平方向转动，本发明的镜片8选用镀膜反光镜，镀膜反光镜能够更有效的将影像反射，不破坏影像的清晰度。

在本发明中，具体的，Y轴驱动件4包括Y轴电机组40，Y轴电机组40固定于壳体71内部，Y轴电机组40输出端连接有Y动力杆，Y动力杆固定连接转动杆6的一端。Y动力杆和Y轴电机组40均垂直于水平面设置，Y轴电机工作，带动Y轴动力杆41转动，同时转动杆6带动X轴驱动件3转动，以实现镜片8水平方向的转动，且镜片8中心和投影仪1均在Y动力杆的轴线上，使投影仪1投射出的画面能准确的投射在镜片8表面，Y轴电机带动镜片8在水平面上旋转时，使镜片8的中心不会发生偏移，保证镜片8在竖直方向的翻折时能够进行画面反射。

X轴驱动件3包括X轴电机组30，X轴电机组30输出端连接有X动力杆，X动力杆与转动杆6另一端固定连接，X轴电机组30与所述镜片8固定连接。当X轴电机组30工作时，镜片8能以X动力杆为旋转中心在竖直方向上进行翻转，从而改变镜片8的反射角度，其中Y轴电机组40每在水平面旋转一个角度，X轴电机组307都能在该角度上带动镜片8在竖直方向上翻转，使镜片8能将投影的画面反射到空间中的任意位置，从而实现画面在大场景范围中的移动。

在本发明中，优选的，X轴电机组30和Y轴电机组40均包括电机和减速器，其中电机选用交流伺服电机，交流伺服电动机的转子的惯量小，动态响应好，可以精准的完成位移转角，避免由于惯性造成的动态晃动，影响画面。电机是通过驱动器进行控制，通过驱动器用于对转动步数的一级细分，但是镜片8偏转较小的角度，进一步提高了电机的转动精度，有效的调节镜片8的旋转角度，提高镜片8的旋转精度。因此在驱动电机的输出端增加一个电机减速器，以对转动步数进行二级细分，最终实现电机转动一圈，即360°，为25600个细分。电机转动一个细分，带动镜面移动一步，从而实现电机的高精度控制。

在本实施方式中，

工作原理：由视频脚本内容确定影像移动路径，通过在影像移动路径中设置的关键帧确定影像需要在空间中移动的位置距离，包括X轴和Y轴两个维度的移动距离以及时间，通过计算机计算得出电机在X轴和Y轴移动的角度和速度，并输出给网络控制模块进行信号处理，网络控制模块将两路信号反馈到X轴和Y轴的电机驱动器，驱动器内部的解码器将数据解读为对应电压脉冲输出到电机，每一个脉冲电机会转动一步，脉冲的频率波峰宽度决定了其移动速度，驱动器根据上述信息控制X轴电机组30以及Y轴电机组40工作。

Y轴电机组40工作时，镜片8以Y动力杆为轴线在水平方向上进行旋转，X轴电机组30工作时，镜片8以X动力杆为旋转中心在竖直方向上进行翻转，从而改变镜片8的反射角度。其中Y轴电机组40每在水平面旋转一个角度，X轴电机组30都能在该角度上带动镜片8在竖直方向上翻转，使镜片8能将投影的画面反射到空间中的相对位置，从而实现画面在大场景范围中的移动。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种扩大投影移动范围的电机精确控制方法，其特征在于，包括步骤S1：将电机转动一圈的步数进行细分；

S2：在移动的的影像中设置若干关键帧位点，通过关键帧位点确定电机在X轴和Y轴的转动位置；

S3：将转动位置信号转换处理后输出不同电压信号发送给驱动器；

S4：驱动器接收不同电压信号驱动电机转动，每一脉冲信号电机转动一个细分，从而电机带动镜片进行相应的角度调节；

所述转动位置包括X轴和Y轴两个维度的移动距离和时间；

通过网线与网络控制模块通讯，通过UDP协议进行数据的传输，根据网络控制模块对上述信息进行处理，输出的不同的电压信号发送给驱动器，驱动器接收不同的电压信号驱动电机转动，通过电机带动镜片角度转换实现画面在大场景范围中的移动；

驱动电机选用交流伺服驱动电机，以精准的完成位移转角，避免由于惯性造成的动态晃动，影响画面；

所述步骤S1将电机转动一圈的步数进行细分包括：

S10：通过驱动器中的拨码开关对步数进行一次细分；

S11：通过减速器对一次细分的步数进行二次细分；

将第一关键帧与电机的第一步进行同步设置，从而可以保证关键帧起始状态与电机的起始状态的同步性，便于对整体数据的设置。

2.一种扩大投影移动范围的装置，基于权利要求1所述的方法，其特征在于，包括投影仪(1)、控制机构(2)、驱动机构以及镜片(8)，所述控制机构(2)包括网络控制模块以及驱动器，所述网络控制模块与驱动器连接，所述网络控制模块用于对输入的影像移动信息进行处理，所述驱动器与所述驱动机构连接，所述驱动机构连接所述镜片(8)，驱动器控制驱动机构中的电机转动，从而实现对镜片(8)的角度调节。

3.根据权利要求2所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述投影仪(1)固定在所述控制机构(2)上且与所述镜片(8)相对设置，所述控制机构(2)上固定有安装架(7)，所述安装架(7)上安装所述驱动机构。

4.根据权利要求3所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述驱动机构包括X轴驱动件(3)和Y轴驱动件(4)，所述安装架(7)上安装所述Y轴驱动件(4)，所述Y轴驱动件(4)通过转动杆(6)与所述X轴驱动件(3)连接。

5.根据权利要求4所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述Y轴驱动件(4)包括Y轴电机组(40)，Y轴电机组(40)固定于安装架(7)上，Y轴电机组(40)输出端连接有Y动力杆，Y动力杆固定连接所述转动杆(6)的一端。

6.根据权利要求4所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述X轴驱动件(3)包括X轴电机组(30)，X轴电机组(30)输出端连接有X动力杆，所述X动力杆与所述转动杆(6)固定连接，所述X轴电机组(30)与所述镜片(8)固定连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述X轴电机组(30)和Y轴电机组(40)均包括电机和减速器。

8.根据权利要求7所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述电机为交流伺服电机。

9.根据权利要求3所述的一种扩大投影移动范围的装置，其特征在于，所述安装架(7)包括架体(70)以及壳体(71)，所述架体(70)固定安装在控制机构(2)上，所述架体(70)远离控制机构(2)的一端连接有壳体(71)，所述X轴电机固定在所述壳体(71)内。