球幕搭建系统和搭建方法与流程

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及球幕搭建系统和搭建方法。

背景技术：

现有球幕影院的建造过程中，对球幕的建造主要采用硬结构和软结构两种方式。

硬结构需要根据球幕弧度和面积等需求详细规划结构承重，准备相应规格和数量的支撑杆件、连接件和微孔铝板等构件，搭建刚性的球幕轮廓并在球幕轮廓内拼装微孔铝板，形成球型内表面。硬结构的优势是可以保证大跨度的稳定性。但由于受结构特点限制，所有构件都需要根据球幕的形状需求单独采购或制造，由于构件自重原因对基础建设有较高要求，导致建设成本和搭建周期业主不易接受。同时后期调校维护复杂。

软结构首先需要设计制造符合球幕形状需求的充气气囊，采用充气气囊形成球幕轮廓，并在轮廓内表面涂刷涂料固化后作为幕布，软结构对基础建设要求较低，排除充气气囊定制因素，整体球幕形成周期较短。但是气囊的自重导致充气过程中形态不固定，对周围环境和人员具有潜在危害，在充气完成后形成的球幕轮廓易受天气因素、气囊材质透气性的影响，不适合长期使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种球幕搭建系统和搭建方法，以解决现有技术中球幕稳定性无法兼顾建设成本和易维护度的技术问题。

本发明实施例的球幕搭建系统，包括：

支撑构件，用于沿轴向对称固定连接构件并提供可调整行程的固定点；

连接构件，用于沿轴向在两端固定并弹性承载所述支撑构件；

通过沿轴线交替连接所述支撑构件和所述连接构件形成支撑梁。

在一个实施例中，还包括：

对称的定位构件，用于提供预制的定位角度作为所述支撑梁的固定基准。

在一个实施例中，所述定位构件包括：

一个基座，用于提供角度、距离和与基础设施固定的定位基准。

一组定位板块，用于提供存在角度差异的固定平面和所述固定平面中存在角度差异的固定孔位。

在一个实施例中，所述基座为一矩形立方体，所述基座底部开设有定位盲孔，所述基座一对相对侧壁上开设有贯穿所述基座的调节通孔；

所述定位板块为板状，所述定位板块的轴线延伸方向与所述调节通孔的延伸方向一致，所述定位板块的底部与所述基座顶部固定，所述定位板块的顶部形成180度的顶部弧面。所述定位板块与基座顶部形成水平夹角，所述定位板块的水平夹角在6度至90度之间，沿所述顶部弧面的径向方向开设端梁容纳盲孔，所述端梁容纳盲孔沿所述顶部弧面周向间隔布设。

在一个实施例中，所述支撑构件包括支撑圆柱，所述支撑圆柱内部沿轴线方向开设封闭的部件容纳腔体，在所述支撑圆柱的两端对称开设连通所述部件容纳腔体的线缆过孔，在所述支撑圆柱的侧壁中部，沿所述侧壁周向方向形成环形凸台，在所述环形凸台顶面沿所述支撑圆柱的径向方向开设连通所述部件容纳腔体的调节过孔，在所述部件容纳腔体的侧壁上固定角度调节模块，所述固定角度调节模块部分伸出所述调节过孔，所述支撑圆柱的两端设置接驳结构。

在一个实施例中，所述固定角度调节模块包括步进电机、蜗杆、蜗杆支座、步进杆、步进底盘、蜗轮套管、固定顶板和支撑外壳，所述支撑外壳固定在所述部件容纳腔体中，固定所述支撑步进电机和所述蜗杆支座，活动支撑所述蜗轮套管，所述蜗杆与所述支撑圆柱的轴线平行，所述蜗杆的一端转动支撑在所述蜗杆支座上，所述蜗杆的另一端固定在所述步进电机的输出轴上，所述蜗杆与所述输出轴轴线重合，所述蜗轮套管为一中空的圆管，所述步进底盘为一圆盘，所述步进杆为一包括固定端和延伸端的圆柱，所述步进杆的所述固定端固定在所述步进底盘的中心，所述步进底盘设置在所述蜗轮套管中，所述步进杆、所述步进底盘和所述蜗轮套管共轴线，所述蜗轮套管的轴线与所述蜗杆的轴线垂直，所述蜗轮套管外壁周向上形成与所述蜗杆的蜗杆齿轮啮合的涡轮齿轮，所述蜗轮套管的内壁上沿轴向设置有与所述步进底盘侧壁外螺纹适配的内螺纹，所述步进杆伸出所述调节过孔，所述步进杆的所述延伸端转动固定在所述固定顶板的中心。

在一个实施例中，所述连接构件包括一个缠绕成中空管状的拉伸弹簧棒体和一对适配套管，所述适配套管为一端封闭的中空圆管，形成一个开口端和一个封闭端，所述封闭端上开设有走线过孔，所述适配套管的开口端设置适配接驳结构，所述适配套管与拉伸弹簧棒体的轴线重合，所述一对适配套管对称设置在所述拉伸弹簧棒体的两端，所述适配套管的所述封闭端与所述拉伸弹簧棒体的对应端部固定连接。

在一个实施例中，所述支撑构件开设线缆过孔，所述连接构件开设走线过孔，所述支撑梁中包括贯穿所述线缆过孔和所述走线过孔的钢丝，所述钢丝固定在所述支撑梁的两端。

本发明实施例的球幕搭建方法，包括：

形成球幕的轮廓结构；

在所述轮廓结构上形成行程受控的结合节点；

将幕布固定在所述结合节点上形成所述球幕；

调整所述结合节点的行程控制所述球幕的形态。

在一个实施例中，所述形成球幕的轮廓结构包括：

利用交替的刚性连接和弹性连接形成所述球幕的所述轮廓结构。

本发明实施例的球幕搭建系统和搭建方法，使用标准构件实现了工程建设成本和时间成本的节约，实现工程器件的重复利用。标准构件形成的支撑梁利用有限的机械台班工作量就可以将其固定在标准构件的装配基础上，使球幕轮廓定型。标准构件中包括球幕微调功能，铺装固定后的幕布可以通过控制信号进行球幕形态参数调整，修正球幕局部的曲率，反光率或折射率，有效提升了影像成像质量。

附图说明

图1所示为本发明实施例球幕搭建系统中一种支撑构件的主视剖视图。

图2所示为本发明实施例球幕搭建系统中一种支撑构件内部部件的主视剖视图。

图3所示为本发明实施例球幕搭建系统中一种连接构件的局部主视剖视图。

图4为本发明实施例球幕搭建系统中一种支撑构件与连接构件的装配示意图。

图5所示为本发明实施例球幕搭建系统中一种调节基座的主视示意图。

图6所示为本发明实施例球幕搭建系统中一种调节基座的右视剖视图。

图7所示为本发明实施例球幕搭建系统中球幕轮廓结构示意图。

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。

本发明实施例的球幕搭建系统包括一种支撑构件，用于沿轴向对称固定连接构件并提供可调整行程的固定点。

如图1所示，在本发明一实施例中，支撑构件100包括支撑圆柱110，支撑圆柱110内部沿支撑圆柱110轴线方向开设有封闭的部件容纳腔体120。在支撑圆柱110的两端(图中为左右两端)对称开设连通部件容纳腔体120两端的线缆过孔130。在支撑圆柱110的侧壁中部，沿侧壁周向方向形成环形凸台140。在环形凸台140顶面沿支撑圆柱110的径向方向开设连通部件容纳腔体120的调节过孔150。在部件容纳腔体120的侧壁上固定角度调节模块170，固定角度调节模块170部分伸出调节过孔150。

部件容纳腔体120的两端端面为弧面，弧面的圆心靠近对端，线缆过孔130位于弧面的顶部。

如图1所示，在本发明一实施例中，部件容纳腔体120的两端端面为圆形弧面，圆形弧面的圆心靠近另一端的端面，圆形弧面的顶部(即弧面中心)位于支撑圆柱110的轴线上。线缆过孔130的轴线与支撑圆柱110的轴线重合。

在本发明另一实施例中，线缆过孔130位于弧面的顶部，线缆过孔130轴线与支撑圆柱110的轴线平行。

在环形凸台140两侧的支撑圆柱110的侧壁上，设置接驳结构，用于与其他具有相应适配接驳结构的部件固定连接。

如图1所示，在本发明一实施例中，接驳结构采用卡槽，在环形凸台140两侧的支撑圆柱110的侧壁上分别设置接驳卡槽160，当其他部件采用圆管状内壁，端口处设置适配接驳卡槽时，可以实现与支撑构件100的固定连接。

在本发明另一实施例中，接驳结构采用螺纹，在环形凸台140两侧的支撑圆柱110的侧壁上分别设置外螺纹，当其他部件采用圆管状内壁，端口处设置适配内螺纹时，可以实现与支撑构件100的固定连接。

在本发明另一实施例中，接驳结构采用凸起，在环形凸台140两侧的支撑圆柱110的侧壁上设置与支撑圆柱110轴线平行的凸起，当其他部件采用圆管状内壁端口处设置适配凹槽时，可以实现与支撑构件100的固定连接。

通过支撑构件100的接驳结构和其他具有相应适配接驳结构的部件固定连接可以保证连接固定稳固，连接对位一致，连接快捷高效。

角度调节模块170，用于沿支撑构件100径向的固定方向调整支撑构件固定点的位移。

如图2所示，角度调节模块170包括步进电机171、蜗杆172、蜗杆支座173、步进杆174、步进底盘175、蜗轮套管176、固定顶板177和支撑外壳178，支撑外壳178固定在部件容纳腔体120中，固定支撑步进电机171和蜗杆支座173，活动支撑蜗轮套管176。蜗杆172与支撑圆柱110的轴线平行，蜗杆172的一端转动支撑在蜗杆支座173上，蜗杆172的另一端固定在步进电机171的输出轴上，蜗杆172与步进电机171的输出轴轴线重合。蜗轮套管176为一中空的圆管，步进底盘175为一圆盘，步进杆174为一包括固定端和延伸端的圆柱，步进杆174的固定端固定在步进底盘175的中心，步进底盘175设置在蜗轮套管176中，步进杆174、步进底盘175和蜗轮套管176共轴线。蜗轮套管176的轴线与蜗杆172的轴线垂直，蜗轮套管176外壁周向上形成与蜗杆172的蜗杆齿轮啮合的涡轮齿轮，蜗轮套管176的内壁上沿轴向设置有与步进底盘175侧壁外螺纹适配的内螺纹。步进杆174伸出调节过孔150，步进杆174的延伸端转动固定在固定顶板177的中心。

本领域技术人员可以理解，固定顶板177的外侧可以设置胶黏层材料、卡扣、连接件、卡接件、磁吸层材料或电吸合材料等可用于与弹性幕布形成固定点连接的结构或材料。

实际应用中，步进电机171通过蜗杆齿轮-涡轮齿轮-蜗轮套管176的内螺纹-步进底盘175的外螺纹这一传动路径，控制步进杆174的延伸端带动固定顶板177在一径向的固定方向(即调节过孔150轴线方向)做往复移动调整作为固定点的固定顶板177的偏移位置。传动过程中利用蜗杆齿轮-涡轮齿轮的单向传动自锁性特点实现固定点调整到位后不会出现自由移动的效果。

在本发明另一实施例中，可以利用丝杠副代替步进底盘175，利用丝杠代替步进杆174，在蜗轮套管176的内壁靠近调节过孔150的一端设置内螺纹并将丝杠副转动固定在对应位置，丝杠副侧壁的外螺纹与蜗轮套管176的内螺纹适配。通过多级齿数比和螺纹螺距的变化可以使得固定点的位移调整进一步精准。

本发明实施例的球幕搭建系统还包括一种连接构件，用于沿轴向在两端固定并弹性承载支撑构件100。

如图3所示，连接构件200包括一个缠绕成中空管状的拉伸弹簧棒体210，还包括一对适配套管220，适配套管220与拉伸弹簧棒体210的轴线重合。适配套管220为一端封闭的中空圆管，形成一个开口端和一个封闭端，封闭端上开设有走线过孔230。

封闭端的外表面为弧面，弧面的圆心在封闭端远离开口端的一侧。

一对适配套管220对称设置在拉伸弹簧棒体210的两端，适配套管220的封闭端与拉伸弹簧棒体210的对应端部固定连接。

在本发明一实施例中，走线过孔230位于弧面的顶部，走线过孔230轴线与适配套管220的轴线重合。

在本发明另一实施例中，走线过孔230位于弧面的顶部，走线过孔230轴线与适配套管220的轴线平行。

在适配套管220的内壁上，设置适配接驳结构，用于与支撑构件100的接驳结构固定连接。

如图3所示，在本发明一实施例中，适配接驳结构采用卡槽，在适配套管220的内壁上设置适配接驳卡槽240，实现与支撑构件100的固定连接。

在本发明另一实施例中，适配接驳结构采用螺纹，在适配套管220的内壁上设置适配内螺纹，实现与支撑构件100的侧壁上的外螺纹适配固定连接。

在本发明另一实施例中，适配接驳结构采用凹槽，在适配套管220的内壁上设置与适配套管220轴线平行的凹槽，实现与支撑构件100的侧壁上的凸起适配固定连接。

通过沿轴线交替连接支撑构件和连接构件形成球幕支撑轮廓中的一个支撑梁。支撑梁经受控弯曲后形成弧形支撑梁，若干个弧形支撑梁受控结合形成球幕的轮廓。

如图4所示，支撑梁300包括沿轴线交替连接的支撑构件100和连接构件200，支撑构件100的环形凸台140的外径与连接构件200的适配套管220的外径相同，支撑构件100的支撑圆柱110的外径与连接构件200的适配套管220的内径相同，连接构件200的适配套管220的内径与拉伸弹簧棒体210的外径相同。支撑构件100两端的接驳结构为接驳卡槽160，连接构件200两端的适配接驳结构为适配接驳卡槽240，通过接驳结构和适配接驳结构交替设置的支撑构件100和连接构件200沿轴线固定连接并形成良好的构件相对位置定位，使得支撑构件100的角度调节模块170的调节方向一致(即支撑构件100的调节过孔150朝向一致)。支撑构件100的线缆过孔130与相邻的连接构件200的走线过孔230保持连通，线缆过孔130与走线过孔230的轴线重合。

如图4所示，将钢丝310从支撑梁300一端依次贯穿支撑梁300中的线缆过孔130和走线过孔230和拉伸弹簧棒体210，并将钢丝310的两端在支撑梁300的两端进行可靠固定。

利用支撑梁300上均匀分布的支撑构件100的角度调节模块170的固定顶板177，可以对(弹性)幕布320形成均匀的定位固定，避免幕布局部因缺少固定力受到重力的牵拉而损坏。同时，利用支撑构件100和连接构件200的接驳结构和适配接驳结构形成的角度调节模块170的调节方向一致性，可以对幕布400局部进行可控的调整以适应放映影像参数或校正球幕形态，大大提高了球幕的适应性。

钢丝310与支撑梁300形成整体，钢丝310提供了额外牵引力保证了支撑梁300形成任何弧度的弧形支撑梁时的支撑梁整体刚性。连接构件200的拉伸弹簧棒体210的均匀分布使得支撑梁300弯曲时的弹性应力可以分散到整个支撑梁300上，避免出现弹性应力集中破坏支撑梁形态，更有利于保持大跨度弧形的稳定形态。大跨度通常是指较大半径的劣弧，形成劣弧的支撑梁对支撑基础要求较高。

本发明实施例的球幕搭建系统还包括一种定位构件，用于提供预制的定位角度作为固定基准。

定位构件包括：

一个基座，用于提供角度、距离和与基础设施固定的定位基准。

一组定位板块，用于提供存在角度差异的固定平面和固定平面中存在角度差异的固定孔位。

结合图5和图6所示，定位构件400的基座410为一矩形立方体，基座410底部开设有定位盲孔411，用于与基础设施固定。基座410的一对相对侧壁上开设有贯穿基座410的调节通孔412，用于定位构件400成对使用时对位和间距测量。

定位构件400的定位板块460为板状，每块定位板块460的轴线延伸方向与基座410的调节通孔412的延伸方向一致(即定位板块460的轴线所在平面与调节通孔412的延伸方向平行)。每块定位板块460的底部与基座410顶部固定，每块定位板块460的顶部形成180度的顶部弧面461。定位板块460与基座410顶部形成水平夹角462，即定位板块460所处平面与水平面形成的夹角。每个定位板块460与水平面的夹角存在差异，各定位板块460的水平夹角在6度至90度之间。相邻定位板块460的间隔角度优选为6度。在每个定位板块460的顶部弧面461上沿顶部弧面的径向方向开设端梁容纳盲孔463，同一个定位板块460的顶部弧面461上的端梁容纳盲孔463沿顶部弧面461周向间隔布设，间隔角度为5至10度。间隔角度优选10度。端梁容纳盲孔463内设置有与支撑构件100的接驳结构对应的适配接驳结构。

如图7所示，实际应用中根据球幕建设需求，利用弧长计算公式和扇形面积计算公式获取搭建球幕所需轮廓中弧形支撑梁300的长度以及弧形支撑梁300的两端间距。然后建立与两端间距一致的对称基本固定基础提供定位构件的固定条件，并利用定位构件400的调节通孔412实现对称的定位构件400上定位板块460的端梁容纳盲孔463的方向对位，利用定位盲孔411与基本固定基础连接固定。然后根据弧形支撑梁300的长度交替组装支撑构件100和连接构件200形成成组的支撑梁300。吊装支撑梁300，利用成熟施工工艺将支撑梁300的两端牵引至对应定位构件400的端梁容纳盲孔463中固定。成组的支撑梁300在对称定位构件400的对应端梁容纳盲孔463中形成所需弧度的、符合球幕轮廓的各装配角度的支撑梁。然后利用支撑梁300中支撑构件100的角度调节模块170的固定顶板177粘合固定幕布，形成所需形态的球幕。

本发明实施例的球幕搭建系统使用标准构件实现了工程建设成本和时间成本的节约，可以根据数学公式直接确定工程器件的采购数量并可以实现工程器件的重复利用。标准构件形成的支撑梁300利用有限的机械台班工作量就可以将其固定在标准构件的装配基础上，使球幕轮廓定型。标准构件中包括球幕微调功能，铺装固定后的幕布可以通过控制信号进行球幕形态参数调整，修正球幕局部的曲率，反光率或折射率，有效提升了影像成像质量。

在本发明一实施例中，球幕的幕布采用具有弹性的高聚合物纤维编织而成，必要时还可以涂敷低反光涂层。弹性幕布有利于配合角度调节模块170的固定顶板177形成均匀的固定点位，分散重力影响。本发明实施例的球幕幕布整体成型，可以立体裁剪，形成尽可能小的幕布拼接缝，避免了造成观影体验。本发明实施例的球幕幕布具有的弹性可以与角度调节模块170充分配合，对完成后的球幕形态在使用生命周期中做动态调整，保证球幕形态始终可以满足最佳的观影体验。

本发明实施例的一种球幕搭建方法，包括：

步骤10：形成球幕的轮廓结构。

轮廓结构可以是按(大致)纬线轮廓或(大致)经线轮廓形成，也可以是采用(大致)纬线轮廓和(大致)经线轮廓的经纬轮廓形成。

步骤20：在轮廓结构上形成行程受控的结合节点。

结合节点的行程受控是指结合节点可受控在确定的方向上移动。

结合节点采用分布式布设，例如在一个方向上以等距间隔布设、等角间隔布设或沿一个方向线性布设。

步骤30：将幕布固定在结合节点上形成球幕。

结合节点分布在轮廓结构上，幕布与结合节点的固定可以将幕布受力均匀的与轮廓结构结合。球幕优选整体的弹性幕布。

步骤40：调整结合节点的行程控制球幕的形态。

形态至少可以包括曲率。

结合节点的行程控制可以采用异常状态触发控制，例如根据球幕的亮度信号监测发现光斑或暗斑信号触发，对相应位置的结合节点进行行程控制，以消除异常。也可以采用策略控制，例如根据球幕投影机的灯泡老化参数适时对投影边缘或投影画面结合部的结合节点进行行程控制。控制球幕的形态可以是保持形态、优化整体形态、优化局部形态或形成动态形态以形成视觉效果增强。

本发明实施例球幕搭建方法，利用结合节点的行程变化，形成对球幕形态的动态调整，这种动态调整可以克服球幕因持续重力引起局部变形造成的局部幕布曲率变化。结合节点行程的受控变化，可以根据需要改变特点区域幕布曲率的变化，在维持球幕整体曲率的基础上在多投影机投影影像的融合衔接区域形成有规律的曲率变化，改变光线折射或反射角度，以适应融合衔接处影像亮度、色度等光影参数的变化，进而克服多投影机投影形成的影像衔接缺陷。

在本发明一实施例中，步骤10还包括：

步骤11：利用交替的刚性连接和弹性连接形成球幕的轮廓结构。

刚性连接可以采用弹性模量较大的一体化部件，弹性连接可以采用弹性模量较小的一体化部件。

本发明实施例球幕搭建方法，利用刚性连接和弹性连接形成了整体的弹性轮廓结构，利用交替连接形成轮廓的整体应力释放结构，使得球幕的轮廓结构可以承载较高的负荷不变形，同时又具有自回复的弹性特性。进一步利用弹性特性可以避免结构过度的刚性稳定性，使得装配和施工的难度大大下降。

在本发明一实施例中，刚性连接采用上述的支撑构件100，弹性连接上述的连接构件200。

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、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。