CN1713246A - 天象仪太阳系机构的结构和布局 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分散联接式天象仪太阳系机构的结构和布局。它主要由单恒星放映球和太阳系天体放映机构组成。基于计算机模拟原理而简化结构，缩小了体积的太阳系天体放映机构，被独立分解为太阳，月亮和单个行星放映器，然后分散联接在恒星放映球南，北黄极附近，随恒星放映球一起运动。太阳，月亮和单个行星放映器的旋转轴，均平行于恒星放映球的黄轴。这种分散联接式布局既不会阻挡观众视线，又简化了对太阳系天体视运动的控制。因为分散联接式布局从根本上避免了分离式布局中，由于太阳系天体放映机构与恒星放映球脱离，导致太阳系天体放映机构的视位置控制，必须实时修正和同步协调恒星放映球可能随机产生的周日，极高，地平运动。
Description
技术领域 本发明涉及天象仪太阳系天体放映机构的结构和布局，特别是单球式天象仪太阳系天体放映机构的结构和布局。
背景技术 传统的光学-机械式天象仪，其恒星天空是由双恒星放映球投射的。而表演太阳，月亮，行星等的太阳系天体放映机构，均整体地固接在恒星放映球上(图1)。机械模拟式的太阳系天体放映机构非常复杂，体积也较大，其原理可见1929年9月12日的American Machinist 433-440页《Design of the ZeissPlanetarium》和1976年的美国专利US3934358。因为传统的机械模拟式太阳系天体放映机构本身不宜再度分解，只能作为一个整体和恒星放映球固接在一起。这种整体式布局的优点是，太阳系天体放映机构只需单纯产生自身要求的周年视运动，而不必考虑其跟随恒星放映球的周日，极高，地平运动。但整体式布局的缺点是太阳系天体放映机构和恒星放映球组合在一起后，其庞大的体积严重阻挡观众视线。
为解决视线阻挡问题而出现的单球式天象仪，改用单恒星放映球结构，并将太阳系天体放映机构从恒星放映球上取下分离安装，即采取太阳系天体放映机构与恒星放映球的分离式布局(图2)。有关分离式单球天象仪的介绍，见1983年2月的Sky & Telescope 127-129页《San Diego Adventure in Space》和1986年的美国专利US4588384。分离式布局虽解决了视线阻挡问题，却导致周年视运动的控制复杂化。因除了要实现对周年视运动本身的2自由度控制以外，还必须解决当恒星放映球有周日，极高，地平运动时，如何与分离安装的太阳系天体放映机构之间的视位置实时修正和同步协调问题。
为了克服现有技术存在的诸多缺点，本发明提出一种既不阻挡观众视线，又能自动跟随恒星放映球的周日，极高，地平运动，因而能简化控制算法的天象仪太阳系天体放映机构的新结构和新布局。
发明内容 本发明基于计算机模拟原理，将太阳系天体放映机构的结构简化，因而使体积缩小，并独立分解为太阳，月亮和单个行星放映器，使之不阻挡视线，然后分散联接在单恒星放映球上，随恒星放映球一起运动，达到既不阻挡观众视线，又能简化控制算法的目的。
从布局上看本发明属于分散联结式布局。
本发明的目的是这样实现的：由图3可见，本发明主要由恒星放映球1和太阳系天体放映机构2组成。太阳系天体放映机构2已分散为太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23。太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23都是独立的，并散布在恒星放映球1的南黄极和北黄极附近。太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23的旋转轴K，均平行于恒星放映球1的黄轴E。
太阳系天体放映器2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23之间，结构类似工作原理相同，可用行星放映器23作为典型代表。
行星放映器23的结构见图4。它包括光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成行星的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动。用计算机插补方法实时控制方位电机11和俯仰电机13的转角，使行星的图象沿着周年视运动轨迹移动。
太阳放映器21的结构比行星放映器23简单但口径较大，见图6。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成太阳的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，用计算机实时控制方位电机11的转角，使太阳的图象正确地沿着黄道移动。因太阳的视运动轨迹始终和黄道重合，即只有沿黄经的视运动，而没有沿黄纬的视运动，因此反射镜4可以是固定结构，不需要摆动，当然也就不需要行星放映器23之中的俯仰电机13和俯仰传动机构14。
月亮放映器22的结构也与行星放映器23相似，但口径较大，见图7。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经月相机构8产生月相调制后，通过物镜3和反射镜4投射到天幕上，形成带有月相变化的月亮图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于轴线K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕方位回转轴K旋转，俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，月相电机16驱动月相机构8产生月相变化。用计算机插补方法实时控制方位电机11，俯仰电机13和月相电机16的转角，可使月亮的图象正确地沿着周年视运动轨迹移动，而且产生相应的月相变化。
附图说明 下面结合附图和具体实施方式，对本发明进一步详细说明。
图1整体式布局的传统光学-机械式天象仪示意图。
图2分离式布局的单恒星球加分离太阳系的天象仪示意图。
图3本发明的分散联结式布局的天象仪结构示意图。
图4第一种行星放映器实施方式的结构示意图。
图5第二种行星放映器实施方式的结构示意图。
图6太阳放映器的结构示意图。
图7第一种月亮放映器实施方式的结构示意图。
图8第二种月亮放映器实施方式的结构示意图。
具体实施方式本发明的单球式天象仪要实现分散联结式布局的必要条件，是太阳系天体放映机构2的小型化和分散化。由于采用计算机模拟原理，使太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的结构，都在简化的基础上实现了小型化和分散化，其结构分别参照图4，图5，图6，图7和图8。
图3为本发明的分散联结式布局的天象仪结构示意图。由图3可见，恒星放映球1支承在底座100上，它能绕A轴旋转(周日运动)，也能绕B轴旋转(极高运动)。底座100可绕C轴旋转(地平运动)。太阳系天体放映器2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和多个行星放映器23，实现了小型化和分散化以后，分别联结在恒星放映球1的南黄极和北黄极附近。太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的旋转轴K，均平行于恒星放映球1的黄轴E。由图3可见，由于太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23的体积较小，又分散在恒星放映球1的不同部位，因此对观众视线已不产生阻挡。由于太阳系天体放映机构2所包含的太阳放映器21，月亮放映器22和行星放映器23均联结在恒星放映球1上，随恒星放映球1一起参与周日运动，极高运动和地平运动，使得太阳系天体放映机构2与恒星放映球1之间成为一体，不存在视位置实时修正和同步协调问题。也就是说太阳系天体放映机构2只需单纯考虑自身要求的2自由度周年视运动控制，从根本上保证了太阳系天体放映机构2的控制算法简单化。
图4为本发明第一种行星放映器23的具体实施方式的结构示意图，它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4，轴承9和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成行星的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，使行星的图象产生沿黄经的方位视运动。俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，使行星的图象产生沿黄纬的俯仰视运动。用计算机插补方法实时控制方位电机11和俯仰电机13的转角，使行星的图象沿着周年视运动轨迹移动。方位传动机构12可以采用齿轮副，蜗轮副，带传动副等。俯仰传动机构14可以采用曲柄连杆副，齿轮副，蜗轮副，带传动副等。第一种行星放映器23的具体实施方式虽然结构较简单，但因俯仰电机13固定在旋转的镜筒10上，需要通过导电滑环(未示出)向俯仰电机13供电。为避免采用导电滑环，可考虑第二种行星放映器实施方式。
第二种行星放映器实施方式见图5。在第二种实施方式中，除了固定的俯仰电机13不随镜筒10旋转，以及俯仰传动机构14改用凸轮顶杆机构15，以便能驱动随镜筒10绕旋转轴K旋转的反射镜4，绕俯仰轴P摆动外，其余结构与第一种行星放映器实施方式相同。凸轮顶杆机构15由凸轮151和能沿旋转轴K上下移动的套筒152组成，套筒152的上下端面是平面，因此固定的俯仰电机13能驱动随镜筒10旋转的反射镜4，绕俯仰轴P摆动。第二种行星放映器包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4，轴承9和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成行星的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，使行星的图象产生沿黄经的方位视运动。俯仰电机13通过俯仰传动机构15驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，使行星的图象产生沿黄纬的俯仰视运动。用计算机插补方法实时控制方位电机11和俯仰电机13的转角，使行星的图象沿着周年视运动轨迹移动。
图6为太阳放映器的结构示意图。太阳放映器21只有方位运动而没有俯仰运动，因此其结构比行星放映器23简单。但太阳的亮度要求高，因此光学系统口径较大，见图6。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4，轴承9和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经物镜3和反射镜4投射到天幕上形成太阳的图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕轴K旋转，用计算机实时控制方位电机11的转角，使太阳的图象正确地沿着黄道移动。因太阳的视运动轨迹始终和黄道重合，即只有沿黄经的视运动，而没有沿黄纬的视运动，因此反射镜4可以是固定结构，不需要摆动，当然也就不需要行星放映器23之中的俯仰电机13和俯仰传动机构14。
图7为第一种月亮放映器实施方式的结构示意图。月亮放映器22的结构与行星放映器23相似，但因月亮的图象伴有月相变化，故需增加月相机构，光学系统口径也较大，见图7。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4，轴承9和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经月相机构8产生月相调制后，通过物镜3和反射镜4投射到天幕上，形成带有月相变化的月亮图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，使月亮的图象产生沿黄经的方位视运动。俯仰电机13通过俯仰传动机构14驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，使月亮的图象产生沿黄纬的俯仰视运动。月相电机16驱动月相机构8产生月相变化。用计算机插补方法实时控制方位电机11，俯仰电机13和月相电机16的转角，可使月亮的图象正确地沿着周年视运动轨迹移动，而且产生相应的月相变化。第一种月亮放映器22的具体实施方式虽然结构较简单，但因俯仰电机13固定在旋转的镜筒10上，需要通过导电滑环(未示出)向俯仰电机13供电。为避免采用导电滑环，可考虑第二种月亮放映器实施方式。
图8为第二种月亮放映器实施方式的结构示意图。在第二种实施方式中，除了固定的俯仰电机13不随镜筒10旋转，以及俯仰传动机构14改用凸轮顶杆机构15，以便能驱动随镜筒10绕旋转轴K旋转的反射镜4，绕俯仰轴P摆动外，其余结构与第一种月亮放映器实施方式相同。凸轮顶杆机构15由凸轮151和能沿旋转轴K上下移动的套筒152组成，套筒152的上下端面是平面，因此固定的俯仰电机13能驱动随镜筒10旋转的反射镜4，绕俯仰轴P摆动。第二种月亮放映器22的结构见图8。它包含光源5，聚光镜6，分划板7，物镜3，反射镜4和镜筒10。分划板7上被光源5和聚光镜6照明的透光圆孔，经月相机构8产生月相调制后，通过物镜3和反射镜4投射到天幕上，形成带有月相变化的月亮图象。镜筒10可在轴承9内转动，其旋转轴K与光轴重合。反射镜4可绕垂直于旋转轴K而平行于反射镜4的俯仰轴P摆动。方位电机11通过方位传动机构12驱动镜筒10绕旋转轴K旋转，使月亮的图象产生沿黄经的方位视运动。固定的俯仰电机13通过俯仰传动机构15驱动反射镜4绕俯仰轴P摆动，使月亮的图象产生沿黄纬的俯仰视运动。月相电机16驱动月相机构8产生月相变化。用计算机插补方法实时控制方位电机11，俯仰电机13和月相电机16的转角，可使月亮的图象正确地沿着周年视运动轨迹移动，而且产生相应的月相变化。
Claims (7)
1，一种单球式天象仪，主要由恒星放映球(1)和太阳系天体放映机构(2)组成；太阳系天体放映机构(2)中包括太阳放映器(21)，月亮放映器(22)和多个行星放映器(23)；其特征在于：太阳放映器(21)，月亮放映器(22)和多个行星放映器(23)都是独立的，并分散联结在恒星放映球(1)的南黄极和北黄极附近；太阳放映器(21)，月亮放映器(22)和多个行星放映器(23)的旋转轴(K)，均平行于恒星放映球(1)的黄轴(E)。
2，一种用于权利要求1所述的单球式天象仪太阳系放映机构的行星放映器(23)，包括光源(5)，聚光镜(6)，分划板(7)，物镜(3)，反射镜(4)，轴承(9)和镜筒(10)；分划板(7)上被光源(5)和聚光镜(6)照明的透光圆孔，经物镜(3)和反射镜(4)投射到天幕上形成行星的图象；镜筒(10)可在轴承(9)内转动，其旋转轴(K)与光轴重合；反射镜(4)可绕垂直于旋转轴(K)而平行于反射镜(4)的俯仰轴(P)摆动；其特征在于：方位电机(11)通过方位传动机构(12)驱动镜筒(10)绕旋转轴(K)旋转，俯仰电机(13)通过俯仰传动机构(14)驱动反射镜(4)绕俯仰轴(P)摆动；用计算机插补方法实时控制方位电机(11)和俯仰电机(13)的转角，使行星的图象沿着周年视运动轨迹移动。
3，一种用于权利要求1所述的单球式天象仪太阳系放映机构的太阳放映器(21)，包括光源(5)，聚光镜(6)，分划板(7)，物镜(3)，反射镜(4)，轴承(9)和镜筒(10)；分划板(7)上被光源(5)和聚光镜(6)照明的透光圆孔，经物镜(3)和固定的反射镜(4)投射到天幕上形成太阳的图象；镜筒(10)可在轴承(9)内转动，其旋转轴(K)与光轴重合；其特征在于：方位电机(11)通过方位传动机构(12)驱动镜筒(10)绕旋转轴(K)旋转，用计算机实时控制方位电机(11)的转角，使太阳的图象正确地沿着黄道移动。
4，一种用于权利要求1所述的单球式天象仪太阳系放映机构的月亮放映器(22)，包括光源(5)，聚光镜(6)，分划板(7)，物镜(3)，反射镜(4)，轴承(9)和镜筒(10)；分划板(7)上被光源(5)和聚光镜(6)照明的透光圆孔，经月相机构(8)产生月相调制后，通过物镜(3)和反射镜(4)投射到天幕上形成带有月相的月亮图象；镜筒(10)可在轴承(9)内转动，其旋转轴(K)与光轴重合；反射镜(4)可绕垂直于旋转轴(K)而平行于反射镜(4)的俯仰轴(P)摆动；其特征在于：方位电机(11)通过方位传动机构(12)驱动镜筒(10)绕旋转轴(K)旋转，俯仰电机(13)通过俯仰传动机构(14)驱动反射镜(4)绕俯仰轴(P)摆动，月相电机(16)驱动月相机构(8)产生月相变化；用计算机插补方法实时控制方位电机(11)，俯仰电机(13)和月相电机(16)的转角，使月亮的图象正确地沿着周年视运动轨迹移动，而且产生相应的月相变化。
5，根据权利要求2或3或4所述的天象仪太阳系放映机构(2)的方位传动机构(12)，其特征在于：该方位传动机构(12)可以是齿轮副，蜗轮副，带传动副等。
6，根据权利要求2或4所述的天象仪太阳系放映机构(2)的俯仰传动机构(14)，其特征在于：该俯仰传动机构(14)可以是齿轮副，蜗轮副，带传动副，曲柄连杆副等。
7，根据权利要求2或4所述的天象仪太阳系放映机构(2)的俯仰电机(13)，其特征在于：该俯仰电机(13)不随镜筒(10)转动；利用凸轮顶杆机构(15)驱动随镜筒(10)绕旋转轴(K)旋转的反射镜(4)绕俯仰轴(P)摆动。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103871316A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 李一波 | 一种可360°转动的双轴地球仪 |
| CN105702150A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | 伍少昊 | 一体式光学-数字天象仪 |
| CN107631858A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种像旋运动光学目标模拟装置 |
| CN108646378A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-10-12 | 湖南品胜生物技术有限公司 | 一种物镜驱动装置 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103871316A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 李一波 | 一种可360°转动的双轴地球仪 |
| CN105702150A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | 伍少昊 | 一体式光学-数字天象仪 |
| CN105702150B (zh) * | 2014-12-16 | 2020-06-30 | 伍少昊 | 一体式光学-数字天象仪 |
| CN107631858A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种像旋运动光学目标模拟装置 |
| CN107631858B (zh) * | 2017-08-25 | 2019-11-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种像旋运动光学目标模拟装置 |
| CN108646378A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-10-12 | 湖南品胜生物技术有限公司 | 一种物镜驱动装置 |
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