CN113622722A - 一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，包括设置于地坑的立柱、沿立柱升降的升降台和用于控制升降台升降的控制系统，所述升降台下部四角处均设置有驱动机构，所述驱动机构驱使升降台沿立柱纵向运动，驱动机构包括转轴、主电机和从电机，所述主电机和从电机均与转轴传动连接，主电机和从电机之间设置有互锁机构，所述控制系统包括控制台、CPU模块、电源模块、通讯模块和同步模块，所述控制台、CPU模块、电源模块和通讯模块均为平行设置的两组，所述同步模块用于两个CPU模块之间的通讯。本发明的目的在于解决或至少减轻目前舞台可靠性较低的问题，提供一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统。

Description

一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统
技术领域
本发明涉及舞台控制技术领域，尤其涉及一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统。
背景技术
舞台升降台在演出过程中动作频繁，其响应速度和动作的准确性直接影响到演出的效果，因此，要求它的控制系统准确可靠。现在舞台大多应用大量高新技术成果，如传感反馈技术、投影技术、DCS技术等，这些技术使舞台变化丰富多彩，舞台艺术更完美更逼真。
但是随之而来的是可靠性的降低，特别是具有升降功能的舞台，表演人员在舞台上，当舞台出现故障时不仅影响演出，严重时还会造成人身伤害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻目前舞台可靠性较低的问题，提供一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，包括设置于地坑的立柱、沿立柱升降的升降台和用于控制升降台升降的控制系统；
其中，所述立柱竖直设置于地坑的四角处；
所述升降台下部四角处均设置有驱动机构，所述驱动机构驱使升降台沿立柱纵向运动，驱动机构包括转轴、主电机和从电机，所述主电机和从电机均与转轴传动连接，主电机和从电机之间设置有互锁机构，所述互锁机构使在同一时间主电机和从电机的其中一个与转轴传动连接；
所述控制系统包括控制台、CPU模块、电源模块、通讯模块和同步模块，所述控制台、CPU模块、电源模块和通讯模块均为平行设置的两组，所述同步模块用于两个CPU模块之间的通讯；
所述控制系统配置为：控制台为两机备热工作模式，两组控制台均单独对舞台进行组态、监控和管理；两组CPU模块实时在线并行运行、监视，两组CPU模块使用相同的程序且接收相同的数据块、过程映像和内部数据；两组电源模块同时对所有用电设备供电。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述升降台包括架体和台面，所述台面固定设计于架体顶部，台面上表面阵列铺设有展示装置，所述展示装置包括显示屏，所述显示屏连接至电源模块。
优选的，所述立柱包括柱体、撑杆、定位板、第一导电板和液压囊，所述柱体的横截面呈C形，所述撑杆水平固定设置于柱体的开口处，多个撑杆沿柱体高度方向等距间隔设置，所述定位板呈平板状，定位板竖直设置于柱体内且沿柱体两侧横向滑动设置，所述第一导电板呈长条状，第一导电板沿定位板长度方向固定设置于定位板靠近撑杆的一侧，若干个第一导电板间隔设置，所述液压囊位于柱体内且位于柱体远离开口处的一端与定位板之间，液压囊连通至液压机；
所述柱体、撑杆和定位板均为绝缘材料制成，所述第一导电板为导电材料制成且连接至电源模块。
优选的，所述驱动机构还包括转板和第二导电板，多个转板沿转轴圆周外壁均匀圆周阵列设置，转轴的多个转板与立柱的多个撑杆相啮合，所述第二导电板固定设置于转板远离转轴的一端的外侧，第二导电板与第一导电板数量相等且一一对应设置；
所述转轴和转板均为绝缘材料制成，所述第二导电板为导电材料制成且连接至显示屏。
优选的，所述转轴靠近主电机和从电机的一端设置有导电段，所述导电段径向滑动设置有若干个导电柱，导电柱与导电段之间设置有用于驱使导电柱向远离导电段运动的第一弹簧，导电段转动套合于导电套，所述导电套固定设置于架体，导电套圆周内壁设置有若干个导电环，导电柱一端连接至第二导电板、另一端抵至导电环，所述导电环连接至显示屏；
所述导电套为绝缘材料制成，所述导电柱和导电环均为导电材料制成。
优选的，所述展示装置还包括安装座和金属橡胶块，所述安装座包括上部的安装段和下部的定位段，定位段连接至架体，所述显示屏和金属橡胶块分别镶嵌于安装段内和定位段内。
优选的，所述安装段和定位段之间设置有圆形的散热孔，所述显示屏下部设置有散热板，所述散热板呈环形，若干个散热板同轴间隔设置，散热板穿过散热孔朝向台面。
优选的，所述金属橡胶块由形状记忆合金丝缠绕成的细螺旋卷编制而成，金属橡胶块呈环形，金属橡胶块的纵截面呈上窄下宽的等腰梯形，金属橡胶块的外圆周侧面贴合于安装座、内圆周侧面贴合于最外侧的散热板，金属橡胶块的底面伸出安装座底面。
优选的，所述安装座下表面四角处均竖直设置有安装杆，所述安装杆穿过台面且套合有第二弹簧和定位螺母，所述第二弹簧和定位螺母均位于台面下方，第二弹簧滑动套合于安装杆，第二弹簧上下两端分别抵至台面和定位螺母，所述定位螺母螺纹套合于安装杆。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明采用冗余设计，常规的冗余设计大多为软冗余，其主要特征是采用温备份冗余方式工作，双系统同时加电，但只有一个系统工作，另一个系统处于等待或故障诊断状态，一旦工作节点出问题，系统将整体切换到备用系统，但其出现故障时切换时间较长且会丢失部分信息。本发明采用软冗余和硬冗余结合，主从系统同时工作，但只有主系统执行完毕后返回结果，从系统不返回结果，相当于只执行备份功能，通过同步模块使主从系统保持数据一致，当主系统发生故障时，从系统检测到故障信号，进而接管控制权，接替主系统继续处理数据，并进行数据传输，等到主系统故障修复后，自动作为从系统加入到控制系统中，达到容错效果。
本发明的立柱内设置有撑杆和定位板，驱动机构的转轴设置有转板，转轴的转板与立柱的撑杆啮合；转轴转动时，转板随转轴转动并拨至撑杆从而带动升降台运动，当升降台运动到位时，主电机和从电机均停止工作并处于锁定状态，同时液压机向液压囊内灌注液压油，液压囊膨胀，使定位板抵至转板，避免转板转动，进一步提高可靠性。同时定位板上的第一导电板与转板上的第二导电板连通，使展示装置连接至电源模块，减少布线，避免在升降台运动时出现线路损坏而造成故障，进一步提高安全性和可靠性。
本发明的显示装置设置有安装座和金属橡胶块，显示屏设置有散热板，金属橡胶块为弹性多孔形态，不仅具有良好的隔震效果，保障升降架可靠工作，金属橡胶块具有吸声效果，能提高舞台音效，并且金属橡胶块具有导热效果，且金属橡胶块受热能恢复形变，不仅能使显示屏处于良好的工作状态，进一步提高可靠性，还能提高隔震效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的立柱和驱动机构的连接示意图；
图3为本发明的立柱的结构示意图；
图4为本发明的立柱的结构剖视图；
图5为本发明的定位板和第一导电板的结构示意图；
图6为本发明的升降台和驱动机构的安装示意图；
图7为本发明的驱动机构的结构示意图；
图8为本发明的转轴和导电套的安装示意图；
图9为本发明的展示装置的结构剖视图；
图10为本发明的金属橡胶块的结构示意图；
其中：1-立柱；2-升降台；3-驱动机构；4-架体；5-台面；6-柱体；7-撑杆；8-定位板；9-第一导电板；10-液压囊；11-转轴；12-主电机；13-从电机；14-转板；15-第二导电板；16-导电柱；17-导电套；18-导电环；19-展示装置；20-显示屏；21-安装座；22-金属橡胶块；23-散热板；24-安装杆；25-第二弹簧；26-定位螺母。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合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。
实施例1：
如图1-10所示，一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，包括设置于地坑的立柱1、沿立柱1升降的升降台2和用于控制升降台2升降的控制系统；
其中，立柱1竖直设置于地坑的四角处；
升降台2下部四角处均设置有驱动机构3，驱动机构3驱使升降台2沿立柱1纵向运动，驱动机构3包括转轴11、主电机12和从电机13，主电机12和从电机13均与转轴11传动连接，主电机12和从电机13之间设置有互锁机构，互锁机构使在同一时间主电机12和从电机13的其中一个与转轴11传动连接；
控制系统包括控制台、CPU模块、电源模块、通讯模块和同步模块，控制台、CPU模块、电源模块和通讯模块均为平行设置的两组，同步模块用于两个CPU模块之间的通讯；
控制系统配置为：控制台为两机备热工作模式，两组控制台均单独对舞台进行组态、监控和管理；两组CPU模块实时在线并行运行、监视，两组CPU模块使用相同的程序且接收相同的数据块、过程映像和内部数据；两组电源模块同时对所有用电设备供电。
为了优化产品结构，本实施例中，升降台2包括架体4和台面5，台面5固定设计于架体4顶部，台面5上表面阵列铺设有展示装置19，展示装置19包括显示屏20，显示屏20连接至电源模块。
立柱1包括柱体6、撑杆7、定位板8、第一导电板9和液压囊10，柱体6的横截面呈C形，撑杆7水平固定设置于柱体6的开口处，多个撑杆7沿柱体6高度方向等距间隔设置，定位板8呈平板状，定位板8竖直设置于柱体6内且沿柱体6两侧横向滑动设置，第一导电板9呈长条状，第一导电板9沿定位板8长度方向固定设置于定位板8靠近撑杆7的一侧，若干个第一导电板9间隔设置，液压囊10位于柱体6内且位于柱体6远离开口处的一端与定位板8之间，液压囊10连通至液压机；
柱体6、撑杆7和定位板8均为绝缘材料制成，第一导电板9为导电材料制成且连接至电源模块。
驱动机构3还包括转板14和第二导电板15，多个转板14沿转轴11圆周外壁均匀圆周阵列设置，转轴11的多个转板14与立柱1的多个撑杆7相啮合，第二导电板15固定设置于转板14远离转轴11的一端的外侧，第二导电板15与第一导电板9数量相等且一一对应设置，转板14的数量为四个，转板14远离转轴11的一端的截面呈外凸的半圆形；
转轴11和转板14均为绝缘材料制成，第二导电板15为导电材料制成且连接至显示屏20。
为了便于导电，转轴11靠近主电机12和从电机13的一端设置有导电段，导电段径向滑动设置有若干个导电柱16，导电柱16与导电段之间设置有用于驱使导电柱16向远离导电段运动的第一弹簧，导电段转动套合于导电套17，导电套17固定设置于架体4，导电套17圆周内壁设置有若干个导电环18，导电柱16一端连接至第二导电板15、另一端抵至导电环18，导电环18连接至显示屏20；
导电套17为绝缘材料制成，导电柱16和导电环18均为导电材料制成。
展示装置19还包括安装座21和金属橡胶块22，安装座21包括上部的安装段和下部的定位段，定位段连接至架体4，显示屏20和金属橡胶块22分别镶嵌于安装段内和定位段内，显示屏20上表面浇筑有透明橡胶层，透明橡胶层上表面与安装座21上表面平齐，安装段和定位段之间设置有圆形的散热孔，显示屏20下部设置有散热板23，散热板23呈环形，若干个散热板23同轴间隔设置，散热板23穿过散热孔朝向台面5。
金属橡胶块22由形状记忆合金丝缠绕成的细螺旋卷编制而成，金属橡胶块22呈环形，金属橡胶块22的纵截面呈上窄下宽的等腰梯形，金属橡胶块22的外圆周侧面贴合于安装座21、内圆周侧面贴合于最外侧的散热板23，金属橡胶块22的底面伸出安装座21底面。
安装座21下表面四角处均竖直设置有安装杆24，安装杆24穿过台面5且套合有第二弹簧25和定位螺母26，第二弹簧25和定位螺母26均位于台面5下方，第二弹簧25滑动套合于安装杆24，第二弹簧25上下两端分别抵至台面5和定位螺母26，定位螺母26螺纹套合于安装杆24。
本实施例中，CPU模块采用西门子S7-400H系列PLC；通讯模块包括DP网通讯及以太网通讯；同步模块采用光纤通讯，且采用事件驱动同步设置，当两个CPU模块的内部状态不同时，就会进行同步操作。
为了保障升降台2运动的平稳性，还竖直设置有导向柱，架体4轴向滑动套合于导向柱。为了提高台面5的强度，台面5下表面横纵设置有若干个筋条，筋条的截面呈u形，显示屏20与导电环18之间的导线布设于筋条内。
本发明采用冗余设计，常规的冗余设计大多为软冗余，其主要特征是采用温备份冗余方式工作，双系统同时加电，但只有一个系统工作，另一个系统处于等待或故障诊断状态，一旦工作节点出问题，系统将整体切换到备用系统，但其出现故障时切换时间较长且会丢失部分信息。本发明采用软冗余和硬冗余结合，主从系统同时工作，但只有主系统执行完毕后返回结果，从系统不返回结果，相当于只执行备份功能，通过同步模块使主从系统保持数据一致，当主系统发生故障时，从系统检测到故障信号，进而接管控制权，接替主系统继续处理数据，并进行数据传输，等到主系统故障修复后，自动作为从系统加入到控制系统中，达到容错效果。
本发明的立柱1内设置有撑杆7和定位板8，驱动机构3的转轴11设置有转板14，转轴11的转板14与立柱1的撑杆7啮合；转轴11转动时，转板14随转轴11转动并拨至撑杆7从而带动升降台2运动，当升降台2运动到位时，主电机12和从电机13均停止工作并处于锁定状态，同时液压机向液压囊10内灌注液压油，液压囊10膨胀，使定位板8抵至转板14，避免转板14转动，进一步提高可靠性。同时定位板8上的第一导电板9与转板14上的第二导电板15连通，使展示装置19连接至电源模块，减少布线，避免在升降台2运动时出现线路损坏而造成故障，进一步提高安全性和可靠性。
本发明的显示装置设置有安装座21和金属橡胶块22，显示屏20设置有散热板23，金属橡胶块22为弹性多孔形态，不仅具有良好的隔震效果，保障升降架可靠工作，金属橡胶块22具有吸声效果，能提高舞台音效，并且金属橡胶块22具有导热效果，且金属橡胶块22受热能恢复形变，不仅能使显示屏20处于良好的工作状态，进一步提高可靠性，还能提高隔震效果。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，包括设置于地坑的立柱(1)、沿立柱(1)升降的升降台(2)和用于控制升降台(2)升降的控制系统；
其中，所述立柱(1)竖直设置于地坑的四角处；
所述升降台(2)下部四角处均设置有驱动机构(3)，所述驱动机构(3)驱使升降台(2)沿立柱(1)纵向运动，驱动机构(3)包括转轴(11)、主电机(12)和从电机(13)，所述主电机(12)和从电机(13)均与转轴(11)传动连接，主电机(12)和从电机(13)之间设置有互锁机构，所述互锁机构使在同一时间主电机(12)和从电机(13)的其中一个与转轴(11)传动连接；
所述控制系统包括控制台、CPU模块、电源模块、通讯模块和同步模块，所述控制台、CPU模块、电源模块和通讯模块均为平行设置的两组，所述同步模块用于两个CPU模块之间的通讯；
所述控制系统配置为：控制台为两机备热工作模式，两组控制台均单独对舞台进行组态、监控和管理；两组CPU模块实时在线并行运行、监视，两组CPU模块使用相同的程序且接收相同的数据块、过程映像和内部数据；两组电源模块同时对所有用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述升降台(2)包括架体(4)和台面(5)，所述台面(5)固定设计于架体(4)顶部，台面(5)上表面阵列铺设有展示装置(19)，所述展示装置(19)包括显示屏(20)，所述显示屏(20)连接至电源模块。
3.根据权利要求2所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述立柱(1)包括柱体(6)、撑杆(7)、定位板(8)、第一导电板(9)和液压囊(10)，所述柱体(6)的横截面呈C形，所述撑杆(7)水平固定设置于柱体(6)的开口处，多个撑杆(7)沿柱体(6)高度方向等距间隔设置，所述定位板(8)呈平板状，定位板(8)竖直设置于柱体(6)内且沿柱体(6)两侧横向滑动设置，所述第一导电板(9)呈长条状，第一导电板(9)沿定位板(8)长度方向固定设置于定位板(8)靠近撑杆(7)的一侧，若干个第一导电板(9)间隔设置，所述液压囊(10)位于柱体(6)内且位于柱体(6)远离开口处的一端与定位板(8)之间，液压囊(10)连通至液压机；
所述柱体(6)、撑杆(7)和定位板(8)均为绝缘材料制成，所述第一导电板(9)为导电材料制成且连接至电源模块。
4.根据权利要求3所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述驱动机构(3)还包括转板(14)和第二导电板(15)，多个转板(14)沿转轴(11)圆周外壁均匀圆周阵列设置，转轴(11)的多个转板(14)与立柱(1)的多个撑杆(7)相啮合，所述第二导电板(15)固定设置于转板(14)远离转轴(11)的一端的外侧，第二导电板(15)与第一导电板(9)数量相等且一一对应设置；
所述转轴(11)和转板(14)均为绝缘材料制成，所述第二导电板(15)为导电材料制成且连接至显示屏(20)。
5.根据权利要求4所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述转轴(11)靠近主电机(12)和从电机(13)的一端设置有导电段，所述导电段径向滑动设置有若干个导电柱(16)，导电柱(16)与导电段之间设置有用于驱使导电柱(16)向远离导电段运动的第一弹簧，导电段转动套合于导电套(17)，所述导电套(17)固定设置于架体(4)，导电套(17)圆周内壁设置有若干个导电环(18)，导电柱(16)一端连接至第二导电板(15)、另一端抵至导电环(18)，所述导电环(18)连接至显示屏(20)；
所述导电套(17)为绝缘材料制成，所述导电柱(16)和导电环(18)均为导电材料制成。
6.根据权利要求2所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述展示装置(19)还包括安装座(21)和金属橡胶块(22)，所述安装座(21)包括上部的安装段和下部的定位段，定位段连接至架体(4)，所述显示屏(20)和金属橡胶块(22)分别镶嵌于安装段内和定位段内。
7.根据权利要求6所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述安装段和定位段之间设置有圆形的散热孔，所述显示屏(20)下部设置有散热板(23)，所述散热板(23)呈环形，若干个散热板(23)同轴间隔设置，散热板(23)穿过散热孔朝向台面(5)。
8.根据权利要求7所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述金属橡胶块(22)由形状记忆合金丝缠绕成的细螺旋卷编制而成，金属橡胶块(22)呈环形，金属橡胶块(22)的纵截面呈上窄下宽的等腰梯形，金属橡胶块(22)的外圆周侧面贴合于安装座(21)、内圆周侧面贴合于最外侧的散热板(23)，金属橡胶块(22)的底面伸出安装座(21)底面。
9.根据权利要求7所述的一种计算机控制的高可靠性舞台升降系统，其特征在于，所述安装座(21)下表面四角处均竖直设置有安装杆(24)，所述安装杆(24)穿过台面(5)且套合有第二弹簧(25)和定位螺母(26)，所述第二弹簧(25)和定位螺母(26)均位于台面(5)下方，第二弹簧(25)滑动套合于安装杆(24)，第二弹簧(25)上下两端分别抵至台面(5)和定位螺母(26)，所述定位螺母(26)螺纹套合于安装杆(24)。
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