一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，属于薄板力学领域。
【背景技术】
[0002]天象厅是用于展示天文和夜空有关的教育与娱乐节目，或用于天文导航训练的场馆。主要特征是有巨大的圆顶投影屏幕，可以在上面呈现恒星、行星和其他的天体，也可以演出和模拟它们在天球上复杂的运动和移动的现象。经过数十年的探索，人们发现带有均匀小孔(其后安装吸音装置，减少来自球幕的反射声，达到更好的声效)的铝板拼接而成的球幕效果最佳。微孔铝板拼接球幕现已拥有成熟的技术和广泛的市场。国内外大型球幕电影院、天象厅等都采用微孔铝板拼接球幕。例如北京中国科技馆穹幕影厅、北京天文馆球幕立体宇宙剧场。
[0003]在球幕中的每块微孔铝板理论上应该是曲率一致的球面，这样才能完美地拼接出所要设计直径的球幕。国外知名企业Spize公司所提供的球幕通过木质球面模具乳制而成。这也是国内外大型球幕生产商主流的工艺。这样能够保证球幕整体的完整性及良好的视觉效果。然而这样的生产工艺成本极高。客户对球幕直径的大小一般都是根据自己建筑专门定制，所带来的问题便是模具的可重用性。定制客户所需的直径大小的球幕，便意味着一次开模，价格自然昂贵，国内只有大型的天文馆、科技馆才有这样的购买力。为了迎合低成本球幕市场，国内大多企业的做法是直接制作平面的微孔铝板进行拼接。这样做虽然降低了成本，然而带来的便是节目播出中由于平面拼接所带来的画面违和感，这种问题在中小直径球幕中尤为突出。
【发明内容】
[0004]针对现有的微孔铝板加工成本与所带来的视觉效果问题，本发明的目的在于提供了一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，该装置通过步进电机装置及控制系统的作用实现对微孔铝薄板进行一定程度的球面预校正。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，该装置包括下支撑结构1、上支撑结构4、下方电动推杆2、上方电动推杆5 ;目标微孔铝薄板3为平面结构，目标微孔铝薄板3置于下方电动推杆2、上方电动推杆5之间。
[0006]下方电动推杆2、上方电动推杆5加载过程中，使目标微孔铝薄板3由平面向球面进行塑形变形。
[0007]下方电动推杆2安装在下支撑结构I上，上方电动推杆5安装在上支撑结构4上；下方电动推杆2、上方电动推杆5均由各电动推杆组成；对目标微孔铝薄板3加载之前，下方电动推杆2的各电动推杆形成目标微孔铝薄板3所需校正曲率的凹形球面结构，上方电动推杆5的各电动推杆形成目标微孔铝薄板3所需校正曲率的凸形球面结构。
[0008]所述电动推杆包括定制橡胶头6、橡胶头固定结构7、球面副结构8、推杆9、推杆外壳10、光轴导轨11、直线位移传感器12、行星减速器13、步进电机14、石墨润滑铜轴套15、丝杠16、丝杠螺母17、角接触轴承18。
[0009]步进电机14的输出轴与行星减速器13连接，行星减速器13与丝杠16连接，丝杠16与行星减速器13的连接处设有角接触轴承18，用以支撑丝杠16 ;丝杠螺母17通过螺纹配合与丝杠16连接；丝杠16与丝杠螺母17的外部安装有推杆外壳10。
[0010]丝杠螺母17与推杆9连接，推杆9的端部与球面副结构8连接；推杆外壳10的外部周向设有两组对称的固定块，各固定块通过光轴导轨11与球面副结构8连接；所述固定块与光轴导轨11之间设有石墨润滑铜轴套15 ;推杆外壳10的外部周向设有一直线位移传感器12。
[0011]通过两组固定块与光轴导轨11的轴向配合以及直线位移传感器12保证推杆9与球面副结构8的运动精度；球面副结构8与定制橡胶头6通过橡胶头固定结构7固定连接；所述下方电动推杆2的定制橡胶头6表面为平面结构；所述上方电动推杆5的定制橡胶头6表面为球面结构；通过定制橡胶头6表面的平面结构、球面结构布置，可有效减小在加载过程中微孔铝薄板3表面的小局部不均匀变形，以提高校正精度。
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0013]1、本发明采用控制系统可改变曲率的大小实现多曲率自由调节，大大降低现有技术中采用的开模带来的成本费用，且效率高、易操作。
[0014]2、本发明与低成本的传统微孔铝板平面拼接相比，一定程度上改善了画面违和感问题以及降低了施工难度。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的系统结构示意图。
[0016]图2为本发明的关键组件结构图。
[0017]图3为本发明的关键组件剖视结构图。
[0018]图中:1、下支撑结构，2、下方电动推杆，3、目标微孔铝薄板4、上支撑结构，5、上方电动推杆，6、定制橡胶头，7、橡胶头固定结构，8、球面副结构，9、推杆，10、推杆外壳，11、光轴导轨，12、直线位移传感器，13、行星减速器，14、步进电机，15、石墨润滑铜轴套，16、丝杠，17、丝杠螺母，18、角接触轴承。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0020]如图1-3所示，本发明分为上下两部分，其构成大致相同，下支撑结构4、上支撑机构I中各安装100个电动推杆，且上下相对。在具体实施例中，输入需要校正的球幕的直径，控制系统会根据输入分别计算出上下共200个电动推杆所需移动的垂直高度(在直径较大时，选择由电动推杆直接形成球形弧面；在直径较小时，选择形成锥形弧面，避免明显的局部变形)。通过每个电动推杆上的直线位移传感器12对所走的高度进行反馈形成闭环控制，严格控制误差。每个电动推杆完成动作后，上下各形成细微的凸、凹状。将要进行预校正的微孔薄铝板3放置在下方装置上。然后通过控制系统使得上方装置缓缓下降到一定高度对薄板校正，一定时间后，上升上方装置，取出薄板，完成。控制系统默认一次预校正，可设置为多次，对薄板进行渐进变形，步骤相同。[0021 ] 图2为本发明的电动推杆装置，组成部分包括定制橡胶头6，橡胶头固定结构7，球面副结构8，推杆9，推杆外壳10，光轴导轨11，直线位移传感器12，行星减速器13，步进电机14，石墨润滑铜轴套15，丝杠16，丝杠螺母17，角接触轴承18。其中，丝杠16和丝杆螺母17采用螺纹连接；定制橡胶头6和球面副结构8采用球面副连接；光轴导轨11和石墨润滑铜轴套15采用导轨滑动连接；行星减速器13和丝杠16采键连接。具体实施时根据系统计算结果，歩进电机14经由行星减速器13带动丝杠16旋转，丝杠螺母垂直高17带动推杆9移动到指定直线位移，从而使得定制橡胶头6达到指定高度，该过程由直线位移传感器12反馈控制。
【主权项】
1.一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，其特征在于:该装置包括下支撑结构(1)、上支撑结构(4)、下方电动推杆(2)、上方电动推杆(5);目标微孔铝薄板(3)为平面结构，目标微孔铝薄板(3 )置于下方电动推杆(2 )、上方电动推杆(5 )之间； 下方电动推杆(2)、上方电动推杆(5)加载过程中，使目标微孔铝薄板(3)由平面向球面进行塑形变形； 下方电动推杆(2 )安装在下支撑结构(I)上，上方电动推杆(5 )安装在上支撑结构(4)上；下方电动推杆(2 )、上方电动推杆(5 )均由各电动推杆组成；对目标微孔铝薄板(3 )加载之前，下方电动推杆(2)的各电动推杆形成目标微孔铝薄板(3)所需校正曲率的凹形球面结构，上方电动推杆(5)的各电动推杆形成目标微孔铝薄板(3)所需校正曲率的凸形球面结构。2.根据权利要求1所述的一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，其特征在于:所述电动推杆包括定制橡胶头(6 )、橡胶头固定结构(7 )、球面副结构(8 )、推杆(9 )、推杆外壳(10)、光轴导轨(11)、直线位移传感器(12)、行星减速器(13)、步进电机(14)、石墨润滑铜轴套(15)、丝杠(16),丝杠螺母(17)、角接触轴承(18)； 步进电机(14)的输出轴与行星减速器(13)连接，行星减速器(13)与丝杠(16)连接，丝杠(16)与行星减速器(13)的连接处设有角接触轴承(18)，用以支撑丝杠(16);丝杠螺母(17)通过螺纹配合与丝杠(16)连接；丝杠(16)与丝杠螺母(17)的外部安装有推杆外壳(10)； 丝杠螺母(17)与推杆(9)连接，推杆(9)的端部与球面副结构(8)连接；推杆外壳(10)的外部周向设有两组对称的固定块，各固定块通过光轴导轨(11)与球面副结构(8)连接；所述固定块与光轴导轨(11)之间设有石墨润滑铜轴套(15);推杆外壳(10)的外部周向设有一直线位移传感器(12)。3.根据权利要求1或2所述的一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，其特征在于:通过两组固定块与光轴导轨(11)的轴向配合以及直线位移传感器(12)保证推杆(9)与球面副结构(8)的运动精度；球面副结构(8)与定制橡胶头(6)通过橡胶头固定结构(7)固定连接；所述下方电动推杆(2)的定制橡胶头(6)表面为平面结构；所述上方电动推杆(5)的定制橡胶头(6)表面为球面结构；通过定制橡胶头(6)表面的平面结构、球面结构布置，可有效减小在加载过程中目标微孔铝薄板(3)表面的小局部不均匀变形，以提高校正精度。
【专利摘要】一种多曲率球幕微孔铝板预校正装置，该装置包括下支撑结构、上支撑结构；目标微孔铝薄板为球面结构，目标微孔铝薄板置于下支撑结构、上方电动推杆之间；步进电机的输出轴与行星减速器连接，行星减速器与丝杠连接，丝杠与行星减速器的连接处设有角接触轴承，用以支撑丝杠；丝杠螺母通过螺纹配合与丝杠连接；丝杠与丝杠螺母的外部安装有推杆外壳；通过两组固定块与光轴导轨的轴向配合以及两组直线位移传感器保证推杆与球面副结构的运动精度；球面副结构与定制橡胶头通过橡胶头固定结构固定连接；采用控制系统可改变曲率的大小，大大降低以往开模带来的成本费用，且效率高、易操作；改善了画面违和感问题以及降低了施工难度。
【IPC分类】G05D3/12
【公开号】CN105116924
【申请号】CN201510432227
【发明人】苏丽颖, 徐鹏飞, 张亚, 崔辰州, 樊东卫
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月21日