一种基于帧同步控制的旋镜式体三维显示系统和方法与流程

本发明属于体三维显示技术领域，更具体地，涉及一种旋镜式体三维显示系统和方法。

背景技术：

作为未来显示技术重要发展方向之一的三维显示技术，渐渐的受到人们的重视。但是目前的三维显示技术大多是基于平面的视差型三维显示系统，很少出现真正的裸眼三维显示器。

目前主要的三维显示技术主要有：视差型三维显示，全息三维显示，体三维显示与光场重建式三维显示。

视差型三维显示：一般使观察者佩戴眼镜等辅助工具，使观察者的左右两眼观察到略有区别的左右视图，利用双目视差来产生立体视觉感知。但是该方法无法真正为观看者提供真正的三维场景。

全息三维显示：全息术又称全息照相术，利用光的干涉和衍射原理，在照相胶片或干板上通过记录光波的振幅和位相分布并再现物体三维图像的技术。保留了物光的所有信息。但是受制于冗余信息量和显示介质的原因，目前全息三维同样无法提供360°连续视角显示。

体三维显示：模拟三维模型在物理空间上分布，在三维空间内显示物体各个体素点信息，扫描显示物体的体素的色彩和亮度，实现三维图像的显示。但是其根本弱点在于无法正确显示物体的遮挡关系。

关于三维显示投影仪的周同步信号投影方式，指的嵌入式微控制器在反射式光栅没转过一周回到原点位置时，给投影仪一个触发信号，使投影仪按计算好的时间依次投影模型的图像序列。该投影方式精度较低，无法实现绝对角度的三维显示，容易出现误差，发生抖动状况。而且该方法在转速方面有很大的限制，高速运动是由于误差的累积，无法实现稳定的显示。

光场重建技术是：空间中的各个方向上记录并再现三维模型相应方位图像的一种三维显示技术。此种显示技术可以围绕物体实现360°连续视差显示，并且不需要佩戴任何辅助工具，实现多人观看。同时正确的反映物象的空间遮挡关系。

受制于整体结构设计，常见的光场重建技术的屏幕只拥有水平方向旋转能力，无法将竖直方向的三维图像进行视场分割，因此目前的光场重建技术只能在水平角度实现物体的360°视场图像序列显示，只能提供单一水平方向的360°环绕可视功能，无法实现真正的立体角显示。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于帧同步控制的旋镜式体三维显示系统和方法，应用于对光场重建三维显示器的控制，极大提高了三维显示系统中空间光调制器的刷新率，使观察者在水平方向和竖直方向均能看到对应角度三维模型的对应图像，实现空间自由角度三维显示。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于帧同步控制的旋镜式体三维显示系统，其特征在于，包括机架、微控制器、第一伺服电机、第一编码器、水平旋转支架、第二伺服电机、第二编码器、反射式光栅屏幕、上位机、投影装置和偏振棱镜，其中，

所述微控制器和第一伺服电机均设置在所述机架上，所述第一伺服电机的转轴朝上设置并且其转速通过所述微控制器进行控制；

所述第一编码器与所述第一伺服电机的转轴连接，以用于获得所述第一伺服电机的角度位置信息并将该角度位置信息传送给所述微控制器；

所述水平旋转支架安装在所述第一伺服电机的转轴上；

所述第二伺服电机安装在所述水平旋转支架上并且其转轴水平设置；

所述第二编码器与所述第二伺服电机的转轴连接，以用于获得所述第二伺服电机的角度位置信息并将该角度位置信息传送给所述微控制器；

所述反射式光栅屏幕穿装在所述第二伺服电机的转轴上；

所述上位机用于对三模模型的进行图像处理获得多幅切片图，并通过所述微控制器将处理后的这些切片图导入到所述投影装置中；

所述偏振棱镜和所述投影装置分别设置于所述反射式光栅屏幕的上方，所述偏振棱镜用于将所述投影装置投射的光折射到所述反射式光栅屏幕上，从而在所述反射式光栅屏幕上显示所述三模模型的切片图，进而实现所述三维模型的三维立体显示。

优选地，所述投影装置具有多台投影仪，并且在第一伺服电机的转轴从初始位置开始旋转一个周期的时间内，这些投影仪朝所述反射式光栅屏幕交替投影，其中，所述第一伺服电机的转轴旋转一个周期的时间为其旋转一圈的时间。

优选地，所述反射式光栅屏幕由光栅方向相同的多根柱面光栅形成，所述柱面光栅的表面喷涂金属粉末材料以形成反射面。

优选地，所述第一编码器通过传动机构与所述第一伺服电机的转轴连接。

优选地，所述微控制器包括stm32主控芯片、第一编码器接口模块、投影仪触发信号模块、通信模块、电机控制模块和usb转串口模块，其中，所述第一编码器模块用于接受第一编码器的角度信号，并且把该角度信号传递给所述stm32主控芯片；投影仪触发信号模块用于把stm32主控芯片发出的触发信号发送给投影装置，所述通信模块用于向电机驱动模块发送速度控制信息，所述电机控制模块用于实时控制电机的转动，所述usb转串口模块用于stm32主控芯片向上位机进行通讯。

优选地，所述第二伺服电机上安装有集电环。

优选地，所述第一编码器为绝对式编码器。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种根据所述的旋镜式体三维显示系统进行三维立体显示的方法，其特征在于，具体过程如下：

1)所述第一伺服电机通过所述水平旋转支架带动所述反射式光栅屏幕旋转，同时，第二伺服电机带动所述反射式光栅屏幕旋转。微控制器连续读取第一编码器检测的角度位置信息，待第一伺服电机转到设定的初始位置时，第一伺服电机暂停转动；与此同时，微控制器也通过第二编码器获得第二伺服电机转轴的角度位置信息，待第二伺服电机转到设定的初始位置时，第二伺服电机暂停转动；

2)所述微控制器控制投影装置向所述反射式光栅屏幕投射第1幅图像，然后第一伺服电机和第二伺服电机同时开始再旋转，带动反射式光栅屏幕做双向正交旋转运动，所述微控制器通过所述第一编码器获得所述第一伺服电机的角度位置，并控制投影装置在所述第一伺服电机和第二伺服电机的转轴均达到设定角度位置时朝所述偏振棱镜投影，则投影装置在反射式光栅屏幕每转到一个设定的角度位置时就投影出一帧三维模型的切片图，从而实现所述三维模型的三维立体显示。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明应用于对光场重建三维显示器的控制，在体三维显示的基础之上，使用该显示系统利用第一编码器捕捉旋镜实时位置，并对其进行投影同步配合。利用此方案不仅实现了多dlp复用，极大提高了三维显示系统中空间光调制器的刷新率；

2)本发明也同时适用于基于竖直正交旋转的竖直视差三维显示器，使观察者在水平方向和竖直方向均能看到对应角度三维模型的对应图像，实现真正的空间自由角度三维显示。相对于所述的每周发送一个图片序列的控制方式而言，实现了绝对位置的每帧同步的控制方式。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明中反射式光栅屏幕的一部分结构的示意图；

图3是本发明中反射式光栅屏幕安装在水平旋转支架上的立体示意图；

图4是整个显示系统运行过程以及投影装置进行帧触发的具体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图4，一种基于帧同步控制的旋镜式体三维显示系统，包括机架17、微控制器16、第一伺服电机15、第一编码器13、水平旋转支架8、第二伺服电机7、第二编码器、反射式光栅屏幕3、上位机、投影装置1和偏振棱镜2，其中，

所述微控制器16和第一伺服电机15均设置在所述机架17上，所述第一伺服电机15的转轴朝上设置并且其转速通过所述微控制器16进行控制；

所述第一编码器13与所述第一伺服电机15的转轴连接，以用于获得所述第一伺服电机15的角度位置信息，并将该角度位置信息传送给所述微控制器16；优选地，所述第一编码器13为绝对式编码器。

所述水平旋转支架8安装在所述第一伺服电机15的转轴上；优选地，第一伺服电机15的转轴上竖直安装有传动杆9，所述水平旋转支架8通过所述传动杆9安装在第一伺服电机15的转轴上。

所述第二伺服电机7安装在所述水平旋转支架8上并且其转轴水平设置；

所述第二编码器安装在所述第二伺服电机7的转轴上，以用于获取第二伺服电机7的转轴的角度位置信息并将该角度位置信息传送给所述微控制器16；由于反射式光栅屏幕3在竖直方向旋转的精度要求并不高，因此所述第二编码器可以采用第二伺服电机7上自带的增量式编码器，当然，也可以为绝对式编码器。

所述反射式光栅屏幕3穿装在所述第二伺服电机7的转轴上；优选地，反射式光栅屏幕3的外围还设置屏幕固定架4来固定反射式光栅屏幕3，屏幕固定架4上水平设置有传动轴杆6，传动轴杆6可转动安装在水平旋转支架8上。

所述上位机用于对其内部存储的三模模型的进行图像处理获得多幅切片图，并通过所述微控制器16将处理后的这些切片图导入到所述投影装置1中；要想实现三维模型的立体显示，首先是要通过上位机软件对三维模型进行处理，获得三维模型在水平、竖直两个方向决定的设定位置的切片图，该侧视图包括三维模型的水平、竖直方向角等信息。根据检测模块和上位机系统将三维模型在水平360°和竖直180°方向不同角度组合的投影图像投影到进行双向正交旋转运动的双面反射式光栅屏上。获得了切片图之后，再用上位机软件把切片图导入到投影装置1中

所述偏振棱镜2和所述投影装置1分别设置于所述反射式光栅屏幕3的上方，所述偏振棱镜2用于将所述投影装置1投射的光折射到所述反射式光栅屏幕3上，从而在所述反射式光栅屏幕3上显示所述三模模型的切片图，进而实现所述三维模型的三维立体显示，人眼就能直接从所述反射式光栅屏幕3上观看三维模型的3d图。

进一步，进行三维立体显示的具体过程如下：

1)所述第一伺服电机15通过所述水平旋转支架8带动所述反射式光栅屏幕3旋转，同时，第二伺服电机7带动所述反射式光栅屏幕3旋转。微控制器16连续读取第一编码器13检测的角度位置信息，待第一伺服电机15转到设定的初始位置时，第一伺服电机15暂停转动；与此同时，微控制器16也通过第二伺服电机7的转轴上的编码器获得第二伺服电机7的转轴的角度位置信息，待第二伺服电机7转到设定的初始位置时，第二伺服电机7暂停转动；

2)所述微控制器16控制投影装置1向所述反射式光栅屏幕3投射第1幅图像，然后第一伺服电机15和第二伺服电机7同时开始再旋转，带动反射式光栅屏幕3做双向正交旋转运动，所述微控制器16通过所述第一编码器13获得所述第一伺服电机15的角度位置，并控制投影装置1在所述第一伺服电机15和第二伺服电机7的转轴均达到设定角度位置时朝所述偏振棱镜2投影，则投影装置1在反射式光栅屏幕3每转到一个设定的角度位置时就投影出一帧三维模型的切片图，从而实现所述三维模型的三维立体显示，其中，第二伺服电机7的角度位置可通过第二伺服电机7与第一伺服电机的转速比获得。

进一步，所述投影装置1具有多台投影仪，并且在第一伺服电机15的转轴从初始位置开始旋转一个周期的时间内，这些投影仪朝所述反射式光栅屏幕3交替投影，其中，所述第一伺服电机15的转轴旋转一个周期的时间为其旋转一圈的时间。周同步技术是在反射式光栅屏幕3幕每周转到某一个设计的位置时，微控制器16向投影装置1发送一个触发信号，投影装置1接受到这个信号后，按一定的时间间隔，将图像序列依次发送水平或竖直方向上0—360°之间所有重建图片至投影装置1。图像序列中的每帧图像之间的时间间隔相同，并且时间间隔＝第一伺服电机旋转一周所需的时间/重建图片数目。

使用帧同步技术可以精细化控制三维显示器的每一帧图像，并将其与高速旋转的反射式光栅屏幕3幕的绝对位置进行对应，利用此技术可以实现对基于双向正交旋转的具有竖直视角的三维显示器的控制，也可以实现多光机拼接复用的目的

进一步，所述反射式光栅屏幕3由光栅方向相同的多根柱面光栅形成，所述柱面光栅的表面喷涂金属粉末材料以形成反射面。

进一步，所述第一编码器13通过传动机构与所述第一伺服电机15的转轴连接。优选地，所述传动机构为带传动机构，带传动机构具有第一带轮11和第二带轮12，第一编码器13与所述第一带轮11共同安装在同一根轴，这样就可以获得第一伺服电机15的角度位置信息，第一编码器13通过支撑架14安装在所述机架17上。

进一步，所述第二伺服电机7上安装有集电环5。

本系统具有投影装置1，集电环5，直流电机，运动检测传感器，伺服电机和微控制器16。所述的反射式光栅屏幕3与所述的旋转传动系统相连接，并由所述的旋转传动机构带动其做双向正交旋转运动。所述的投影装置1位于所述的反射式光栅屏幕3上方，依次连接所描述的检测模块和上位机系统。投影装置1根据接收到的相应方位信息投影出对应的图像，通过偏振棱镜2，投影到反射式光栅屏幕3上，实现三维显示功能。

双向正交旋转运动指围绕着两个正交竖直的轴同时做水平方向旋转运动与竖直方向旋转运动。其中一个电机做水平方向高速旋转，另一个电机通过集电环5接收微控制器16的运动同步信号以及驱动模块的驱动信号，带动屏幕固定架与反射式光栅屏幕3进行竖直方向上的高速运动，最后即实现了设定转速比的高速的双向正交旋转运动。

在微控制器16和电机驱动器之间使用modbus通信协议，微控制器16通过串口模块，向电机驱动器发送所需要的速度指令来控制第一伺服电机15和第二伺服电机7转动。

初始化阶段，第一伺服电机15以恒定低转速运动，譬如1r/s的转速运动，同时微控制器16连续读取第一编码器13的角度位置，待第一伺服电机15转到设定的初始位置时停止。面积经过初始位置绝对化，三维显示器在每一个新图像的显示周期开始之前，反射式光栅屏幕3都会回到设定的初始位置，保证了同步扫描三维显示的准确。

确定了绝对初始位置之后，微控制器16通过发送所述的协议指令至驱动器，电机驱动器驱动第一伺服电机15和第二伺服电机7以s形的平滑加速曲线加速到设定速度，两个电机进行均匀高速旋转运动，带动上方的反射式光栅屏幕3。

反射式光栅屏幕3在机械运动系统带动下做双向正交旋转运动，所述的投影装置1向正下方投影，投影图像落在所述的反射式光栅屏幕3上。投影装置1在反射式光栅屏幕3每转到一个设定的位置的瞬间，就向反射式光栅屏幕3投影出一帧计算生成的三维显示单帧图像，即每帧同步实现投影，实现三维立体的显示效果。

将第一伺服电机15转轴的一个运动周期(旋转360°的时间)，按照角度的绝对位置划分为n个节点，并对其进行位置编码。例如在重建图片数目为40(即位置节点数n＝40，同时屏幕转动周期为360°时，则触发信号的对应的绝对触发位置为一个周期中的每个9°处)，具体实现过程为：在屏幕运动一个周期即转动一个360°的过程中，微控制器16连续读取第一编码器13的角度位置，如果：读取到的角度％9＝0(对9取余等于0)，那么即认为反射式光栅屏幕3已经转到了可以投影的位置，即电机在每转过9°的瞬间，微控制器16即向投影装置1给出一个触发信号，投影装置1投影一帧图片，即可以实现控制投影装置1完成投影图像与旋反射式光栅屏幕3位置的精确实时同步。

所述投影装置1的触发投影所需的触发信号为一系列的脉冲信号，投影装置1在脉冲信号的上升沿，即可进行一帧图片或者一组图片序列的投影。本发明采用外接信号的触发投影，在脉冲信号的上升沿投影一帧图片，实现每帧同步。

本发明中，所述的微控制器16模块为基于现场可编程门阵列的控制模块，基于stm32为主的控制模块。该发明中采用了的电路板除了stm32主芯片外，还包括第一编码器13接口模块、投影仪触发信号模块、tft屏幕显示模块、电机控制模块、usb转串口模块、led显示模块、通信模块和按键模块等等；其中，第一编码器13模块用于接受第一编码器13的角度信号，并且把该角度信号传递给stm32主控芯片；投影仪触发信号模块用于把stm32主控芯片发出的触发信号发送给投影装置1；tft屏幕接口模块、led模块分别用于控制tft、led的显示；通信模块为ttl转485串行通信模块，用于stm32主控芯片向电机驱动模块发送速度等控制信息，实时控制电机的运动；usb转串口模块用于stm32主控芯片向上位机进行通讯，便于人机交互；按键模块用于测试急停、启动等动作，或作为显示系统开关。

本发明使用的第一编码器13在每一个位置都绝对唯一、抗干扰、且无需掉电记忆，可以通过微控制器16通过spi的协议，向第一编码器13发送读信号，第一编码器13接受到读信号之后，实时反馈与其相连的轴的所在的实时角度位置。

所述投影仪主要为基于dlp(digitallightprocessing，数字光处理系统)或者lcd(liquidcrystaldisplay，固态液晶显示)的液晶显示技术。该投影仪的主要部分为lc3000开发板。该开发板可以进行手动控制的每帧图片序列的投影，也可以采用外接信号的触发方式实现自动投影。该投影仪的外接信号的触发投影所需的触发信号为一系列的脉冲信号，投影仪在脉冲信号的上升沿进行一帧图片或者一组图片序列的投影。

除了基本的投影装置1，为了便于人机交互。该显示系统外接了一些别的模块，比如tft屏幕显示模块，可以显示出反射式光栅屏幕3是否回到原点，以及转速、步距等信息，方便对运动的实时情况进行了解和分析。而且可以调节每帧同步图形重建数目，实现不同精度的三维显示。

所述的集电环5，它可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中。滑环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。该发明中使用的集电环5，可以使竖直方向上的电机在旋转时，避免与其相连的导线在旋转中相互缠绕形成扭伤，使控制信号与驱动电源准确传递，实现了两个电机信号的同步。

所述的双向正交旋转运动的控制方案，其主要特征是反射式光栅屏幕3绕两个互相竖直的轴同时进行旋转运动。此处的屏幕包括但不仅限于反射式光栅屏幕3。首先根据伺服电机及驱动系统的控制协议，由所述的微控制器16发出设定的信号，通过集电环5的信号传递，分别控制两个电机实现同步的双向正交旋转运动，使水平方向与竖直方向两个电机实现设定转速比，并且通过闭环控制，使速度保持稳定。

所述的运动检测模块检测所述反射式光栅屏幕3在两个方向上的初始位置和转动速度。当光栅屏幕转过一个设定的初始位置，即原点位置时，嵌入式微控制器16才给投影装置1发出相应的信号，使能投影装置1，进行交替投影，从而实现三维模型显示的相对偏转角度与光栅屏幕初始位置无关的稳定控制模式，消除了光栅屏幕初始角度给模型显示所带来的误差，实现真正的绝对式投影。

投影仪的图像序列对应了反射式光栅屏幕3在转动中的每一个具体位置，该位置包含了水平方位角和竖直方位角两个具体方位信息。投影仪根据接收到的相应方位信息编号投影出对应的切片图，实现三维显示功能。

多台投影仪的复用拼接方案，具体为将一个屏幕的运动周期，将三维模型需要显示的角度范围，按照均匀角度划分为n个绝对位置对其进行位置编码。假设投影装置1具有m台投影仪，那么一个旋转周期的n个绝对位置会平均被划分成m个小组，则第i小组内的图像为第(i，i+m,i+2m，,i+3m......i+n-m)幅切片图组成的集合，其中1≤i≤m，n能被m整除；并将每一组对应的编号发送给相应的投影装置1，达到叠加复用多台投影仪以提高三维显示刷新率的目的。

使用该系统进行多光机复用，即两个或以上投影仪交替投影，使投影仪交替投影三维模型图像，可以把所有的计算三维显示图像源序列按投影的顺序排列，即图形投影一个序列，按投影顺序标上序号，比如从n_0到n_360。其中序号为奇数的计算三维显示单帧图像，令其中之一的投影仪在相对应的奇数编码位置进行投影，序号为偶数的切片图令另一个投影仪在相对应的偶数位置进行投影。这种交替投影控制方案，降低了投影仪在投影频率的要求，即使用同种投影频率的投影仪，可以实现两倍以上的投影频率，极大的降低了成本。

以上介绍的是正交运动成像情况，下面针对只有三维模型的绕竖直轴旋转成像的切片图投影和绕水平轴旋转成像的切片图投影来进行说明举例

只有三维模型的绕竖直轴旋转成像(水平方向成像)的切片图投影的实施例如下：

水平方向显示系统主要：反射式光栅屏幕3及旋转、固定等相关机械结构、投影装置1、微控制器16、直流伺服电机及其控制器、上位机等部分构成。投影仪装置1负责则根据相关控制触发信号进行对应图像的投影；反射式光栅屏幕3负责投影图像的承接反射完成成像部分；微控制器16与上位机结合，通过上位机的操作指令，微控制器16完成整个系统信号的反馈与传递，动作流程的控制过程；直流伺服电机及其驱动器完成机械结构旋转动作的具体实现。

水平方向上的成像过程具体如下：首先，根据上位机操作，在初始化时进行各项参数的设定，包括：转速的设定，每周触发帧数的设定，以及图像源的导入处理过程等。完成参数设定过程后，执行操作指令，开始系统运行过程。机构动作分为四个阶段，初始化位置的确定，电机加速过程，平稳运行承像过程，电机减速停止过程。

在初始化位置确定时，上位机将操作指令发送至微控制器16，微控制器16通过指令的解析，再将初始化过程的速度指令通过modbus协议发送至电机驱动器，电机驱动器响应后驱动电机以1r/s的低速状态运转，同时微控制器16通过第一编码器13去读取角度位置信息，当电机运转至设定的初始位置之后，微控制器16发送停止指令至驱动器，电机停止运转。同时，微控制器16将初始化完成信号反馈给上位机部分，上位机开始导入选定的图像序列的第一帧图像。

第二步，系统开始成像过程。当上位机进行开始运行操作时，微控制器16接收相关指令，开始向驱动器发送加速速度信号，为了保证加速过程的平稳进行，加速过程采取平滑曲线加速过程，速度曲线一般选择为s型加速曲线。接收到微控制器16的速度信号，驱动器控制电机完成闭环加速过程。在加速过程中同时开启了信号触发过程，如设定nipr＝40,则微控制器16检测到电机转动每9°的位置，则向投影仪发送一帧触发信号，完成一次投影的触发过程。由于加速过程是不稳定过程，因此，在加速过程中不会有稳定的成像。

当加速完成时，开始稳定承像过程。根据每周设定的触发帧率，微控制器16去连续读取电机当前所处的转动位置，当位置等于设定角度时(设定角度由触发帧率计算得到，如如设定nipr＝40,设定角度为360°/40＝9°，电机转动的每9°，进行一次触发)，微控制器16向投影仪发送一帧触发信号，投影仪接收到触发信号同时完成当前位置对应图像的投影。进入平稳运行过程之后，伺服电机达到速度的稳定，微控制器16读取的位置信号也达到稳定阶段，此时的触发信号以稳定的周期发送至投影仪，则投影仪完成图像的稳定触发投影过程。此时，可以在水平方向进行稳定显示效果的观察。

最后减速停止过程，同加速过程相似，以平稳速度曲线的形式完成速度降低，直至停止的过程。不同的是，停止过程开始时，微控制器16只完成向驱动器发送速度信号的过程，在停止过程中不再向投影仪发送触发信号。

绕水平轴旋转成像(竖直方向成像)的切片图投影的具体实施例如下：

竖直方向显示系统主要：反射式光栅屏幕3及旋转、固定等相关机械结构、投影装置1、微控制器16、直流伺服电机及其控制器、上位机等部分构成。投影仪负责则根据相关控制触发信号进行对应图像的投影；反射式光栅屏幕3负责投影图像的承接反射完成成像部分；微控制器16与上位机结合，通过上位机的操作指令，微控制器16完成整个系统信号的反馈与传递，动作流程的控制过程；直流伺服电机及其驱动器完成机械结构旋转动作的具体实现。

竖直方向的成像过程具体如下：首先，和水平方向的控制方式相同，根据上位机操作，在初始化时进行各项参数的设定。完成参数设定过程后，执行操作指令，开始系统运行过程。机构动作也分为四个阶段，大致与水平方向相同。在初始化位置确定时，上位机将操作指令发送至微控制器16，控制器通过指令的解析，通过集电环5传递驱动信号至电机驱动器上，驱动电机以1r/s的低速状态运转，同时微控制器16通过第一编码器13去读取角度位置信息，当电机运转至设定的初始位置之后，微控制器16发送停止指令至驱动器，电机停止运转。同时，微控制器16将初始化完成信号反馈给上位机部分，上位机开始导入选定的图像序列的第一帧图像。第二步，系统开始成像过程。当上位机进行开始运行操作时，微控制器16开始向驱动器发送加速速度信号，驱动器控制电机完成闭环加速过程。在加速过程中同时开启了信号触发过程，如设定nipr＝40,则微控制器16检测到电机转动每9°的位置，则向投影仪发送一帧触发信号，完成一次投影的触发过程。当加速完成时，开始稳定承像过程。根据每周设定的触发帧率，微控制器16去连续读取电机当前所处的转动位置，当位置等于设定角度时(设定角度由触发帧率计算得到，如如设定nipr＝40,设定角度为360/40＝9，电机转动的每9°，进行一次触发)，微控制器16向投影仪发送一帧触发信号，投影仪接收到触发信号同时完成当前位置对应图像的投影。此时，可以在竖直方向进行稳定显示效果的观察。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。