矩阵式展示装置的制作方法

本发明涉及展览展示领域，尤其涉及一种无需电控箱、接线简单、易维护的矩阵式展示装置。

背景技术：

用于展示行业的矩阵展示物往往需要几百上千个，然而每个展示物均需要有一个相应的电机进行相关控制，当成百上千只展示物运动时，会形成相当壮观的景象，再配合声光，给参观者留下深刻的印象。

现有的展示物矩阵采用的电机多是伺服电机，伺服电机往往需要驱动控制器进行驱动；由于展示物矩阵所需的电机具有相当的数量，因此需要较大的电控箱来安装这些驱动控制器，不仅占用空间，线路也繁多复杂且耗费巨大；另外在出现故障时，还需专业的人员进行维护。因此，其在大范围推广使用的过程中出现了接线复杂、成本高、对技术人员要求高等瓶颈。

有鉴于此，有必要提供一种无需电控箱、接线简单、易维护的矩阵展示装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无需电控箱、接线简单、易维护的矩阵展示装置。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种矩阵式展示装置，其包括至少一个安装台、安装在所述安装台上用于控制展示物的若干展示模组、用于控制若干所述展示模组动作的上位机，每一所述展示模组均具有4根导线，该4根导线分别为正电源线、负电源线和两根信号线，若干所述展示模组通过该4根导线分别与所述上位机连接，每一所述展示模组均包括一体化步进伺服模组、与一体化步进伺服模组相连且在一体化步进伺服模组的控制下带动展示物平稳上下运动的理线机构以及遮罩在所述理线机构外侧的外壳。

作为本发明的进一步改进，所述一体化步进伺服模组包括电机、位于电机一侧且与电机固定连接的编码器、与编码器另一侧相固定连接的驱动控制器，前述4根导线连接于所述驱动控制器；所述理线机构包括绕线筒及支撑所述绕线筒的轴承，所述轴承与所述电机固定连接，所述绕线筒上缠绕有用于悬挂展示物的卷绳。

作为本发明的进一步改进，所述电机的电机轴突伸并卡入所述轴承内，以在所述电机轴转动时带动所述轴承转动。

作为本发明的进一步改进，所述理线机构还包括设于所述轴承一侧的两个同步轮、连接该两个同步轮的同步带以及位于所述绕线筒下方的理线板和理线丝杆，其中一个所述同步轮的同步轮轴固定于所述轴承上，另一个所述同步轮固定于所述理线丝杆上，所述理线丝杆穿过所述理线板并与所述理线板螺纹啮合，以在所述轴承转动时，带动所述同步轮和所述理线丝杆转动、所述理线板沿所述理线丝杆移动。

作为本发明的进一步改进，所述外壳上开设有供收容所述理线丝杆两端的开孔，所述理线板的两侧分别设有挡块，所述挡块与所述外壳相固定，以限制所述理线板沿所述理线丝杆移动时左右晃动。

作为本发明的进一步改进，所述外壳的顶部设有螺丝孔位，以借由螺栓与螺丝孔位的相互配合，将所述展示模组安装固定在所述安装台上，所述外壳的侧边设有手调旋钮，所述手调旋钮的一端套设在固定于所述轴承上的所述同步轮的同步轮轴上、另一端突伸出所述外壳，以便手动调节展示物的高度。

作为本发明的进一步改进，所述外壳的底部设有固定板，所述理线机构还包括固定在所述固定板上的两个导线滚轮，所述卷绳限位于所述两个导线滚轮之间，以防线路走偏。

作为本发明的进一步改进，所述编码器为增量式编码器，所述展示模组还包括固定在所述固定板上的传感器和感应块、以及固定在所述卷绳上的挡板，所述传感器与所述感应块相对设置，且所述感应块的靠近传感器的一端悬空设置、另一端固定在所述固定板上。

作为本发明的进一步改进，所述感应块设置为中空，所述卷绳穿过所述感应块的中空部位，所述挡板设置为大于所述感应块的中空部位，以在卷绳上升至一定距离时，所述挡板带动所述感应块向上运动至所述传感器感应到所述感应块的位置信号。

作为本发明的进一步改进，所述上位机与若干所述展示模组之间采用can总线协议进行通讯，所述上位机与若干所述展示模组之间采用pci卡与usb-can网关中的一种或两种的组合进行连接。

本发明的有益效果是：本发明矩阵式展示装置的所有展示模组均通过4根导线分别与所述上位机连接，且该4根导线分别为正电源线、负电源线和两根信号线，继而接线简单、无需电控箱、且易维护；另外，通过设置有与一体化步进伺服模组相连的理线机构，从而在展示物上下运动时，不会因卷绳缠绕而发生意外，能够平稳的上下运动，稳定性较好。

附图说明

图1是本发明矩阵式展示装置中展示模组的结构示意图。

图2是图1所示展示模组去除部分外壳后的结构示意图。

图3是图2所示展示模组去除整个外壳后的结构示意图。

图4是图1所示展示模组沿a-a方向的截面示意图。

图5是图1所示展示模组沿b-b方向的部分截面示意图。

图6是图1所示展示模组的另一实施方式结构示意图。

图7是本发明矩阵式展示装置的电控示意图。

图8是本发明矩阵式展示装置的一体化步进伺服模组的pvt执行方式图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1至图5所示，为本发明一较佳实施例的矩阵式展示装置。

所述矩阵式展示装置包括至少一个安装台（未图示）、按展示需要规律性地固定在每个安装台上用于控制展示物20的若干展示模组30、用于控制所述展示模组30动作的上位机。每一所述展示模组30均具有4根导线（未图示），该4根导线分别为正电源线、负电源线和两根信号线，每个所述展示模组30均通过该4根导线分别与所述上位机连接，从而接线简单、无需电控箱、且易维护。

每一所述展示模组30均包括用于控制展示物20动作的一体化步进伺服模组31、与一体化步进伺服模组31相连且在一体化步进伺服模组31的控制下带动展示物20平稳上下运动的理线机构32以及遮罩在所述理线机构32外侧的外壳33。

所述一体化步进伺服模组31包括电机311、位于电机311一侧且与电机311固定连接的编码器312及与编码器312另一侧相固定连接的驱动控制器313，前述4根导线连接于所述驱动控制器313。具体地，所述电机311、编码器312及驱动控制器313顺序连接。

所述理线机构32包括绕线筒321及支撑所述绕线筒321的轴承322，所述绕线筒321上缠绕有用于悬挂展示物20的卷绳323。所述轴承322与所述电机311固定连接，且具体为：所述电机311的电机轴3111突伸并卡入所述轴承322内，从而在所述电机轴3111转动时可带动所述轴承322和所述绕线筒321转动，继而可将卷绳323在缠绕状态与打开状态之间进行切换，带动展示物20上、下运动。

所述理线机构32还包括设于所述轴承322一侧的两个同步轮324、连接该两个同步轮324的同步带325以及位于所述绕线筒321下方的理线板326和理线丝杆327。其中一个所述同步轮324的同步轮轴3241固定于所述轴承322上，另一个所述同步轮324固定于所述理线丝杆327上；所述理线丝杆327穿过所述理线板326并与所述理线板326螺纹啮合，从而在所述轴承322转动时，会一并带动所述同步轮324和所述理线丝杆327转动，继而使所述理线板326沿所述理线丝杆327相对移动。

具体地，所述轴承322的一端与所述电机311相固定、另一端与所述同步轮324相固定，从而在电机311转动时，会带动轴承322、同步轮324一起转动。所述理线丝杆327的两端均安装在所述外壳33上，但不会影响理线丝杆327的转动。

如图4与图5所示，所述外壳33上开设有供收容所述理线丝杆327两端的开孔（未标号），且靠近同步轮324一侧（即远离电机311一侧）的开孔贯穿所述外壳33，以供所述理线丝杆327的一端突伸并固定在所述外壳33上。所述理线板326收容于所述外壳33内并被限制为仅在同步轮324与理线丝杆327另一端（即靠近电机311一侧）之间移动。

如图2与图5所示，所述理线板326的两侧还分别设有挡块328，所述挡块328与所述外壳33相固定，以限制所述理线板326在沿所述理线丝杆327移动时左右晃动，这样的设计不仅可以保证理线板326的稳定性较好，而且能够保证理线板326沿理线丝杆327移动时不受阻。

所述卷绳323的一端固定在所述绕线筒321上、另一端用于悬挂展示物20。具体地，所述卷绳323的一端固定在所述绕线筒321上，以间接地固定在所述轴承322上。相应地，所述卷绳323能够缠绕在所述绕线筒321上或从所述绕线筒321上打开，以调整所述展示物20与所述轴承322之间的距离。

当然，在其他实施方式中，所述卷绳323的一端也可直接固定在所述轴承322上，在所述电机311朝一个方向旋转时，所述卷绳323缠绕于所述轴承322上，使得所述展示物20朝靠近所述轴承322的方向运动；而所述电机311朝另一个方向旋转时，所述卷绳323从所述轴承322上打开，使得所述展示物20朝远离所述轴承322的方向运动，继而便于在缠绕状态和打开状态之间进行切换。

本领域技术人员能够理解的是：所述绕线筒321具有一定的长度，所述卷绳323并非在所述绕线筒321或轴承322的同一位置沿所述轴承322径向缠绕，而是在沿着所述轴承322轴向上的一定长度范围内缠绕。

所述理线板326上开设有供所述卷绳323穿过的绳孔，所述卷绳323从该绳孔中穿过，从而在电机311带动所述轴承322转动时，所述理线板326同时沿所述理线丝杆327移动，且理线板326的移动方向与卷绳323的缠绕或打开方向相同，由此可实现“绕线筒321上的卷绳323走到哪里，理线板326就跟到哪里”的目的，以便理清线路。

如图1所示，所述外壳33的顶部设有螺丝孔位，从而借由螺栓331与螺丝孔位的相互配合，可将所述展示模组30安装固定在所述安装台上。当然，所述展示模组30与所述安装台的固定安装方式可以有多种，于此不予限制。

所述外壳33的侧边设有手调旋钮332，所述手调旋钮332的一端套设在与所述轴承322固定连接的所述同步轮324的同步轮轴3241上、另一端突伸出所述外壳33，以便手动调节展示物20的高度；当然，在所述同步轮324转动时，所述手调旋钮332会跟着所述同步轮324一起转动。具体地，所述外壳33上开设有供所述同步轮324的同步轮轴3241穿过的穿孔，所述手调旋钮332固定在所述同步轮轴3241上并暴露在外壳33的外侧，以便操作人员手动调节展示物20的高度，例如：在初次安装时，操作人员可先手动将展示物20调节到合适的高度，然后再开启电机311，以带动所述展示模组30智能动作。

所述外壳33的底部设有固定板333，所述理线机构32还包括固定在所述固定板333上的两个导线滚轮329，所述卷绳323从外壳33中穿出后被限位在该两个导线滚轮329之间，不仅可以保证所述卷绳323非常有规律地缠绕或打开，以防线路走偏，提高展示物20的水平精度；也可以屏蔽因电机311正反转导致的卷绳323晃动，提高了展示物20的稳定性。

需要说明的是：所述固定板333与所述外壳33一体设置，在所述轴承322转动时，虽然所述绕线筒321随所述轴承322一起转动，但所述固定板333是固定不动的，因而所述卷绳323中位于外壳33内部的部分与位于外壳33外部的部分可能不在同一条竖直线上，因此并不保证卷绳323从外壳33中出来时是垂直进入导线滚轮329的。

所述编码器312可以为绝对值式编码器，以精确地控制所述卷绳323缠绕在所述绕线筒321上的长度和从所述绕线筒321上打开的长度，从而定位所述展示物20的水平高度。

当然，所述编码器312也可以为增量式编码器，此时所述展示模组30还包括固定在所述固定板333上以与所述增量式编码器312通信连接的传感器314、感应块315以及固定在所述卷绳323上的挡板316，如图6所示。具体来说，所述传感器314和感应块315设置在所述导线滚轮329的正下方，且感应块315设置在靠近电机311一侧、传感器314设置在远离电机311一侧，因而能够保证从所述导线滚轮329出来的卷绳323垂直进入所述感应块315，便于精确检测所述展示物20的位置。

所述传感器314与所述感应块315相对设置，且所述感应块315的靠近传感器314的一端悬空设置、另一端固定在所述固定板333上。所述感应块315设置为中空，所述卷绳323穿过所述感应块315的中空部位，所述挡板316的尺寸设置为大于所述感应块315的中空部位，从而在卷绳323上升至一定高度时，所述挡板316带动所述感应块315向上运动，直至所述传感器314感应到所述感应块315的位置信号并将该位置信号发送给所述驱动控制器313，由此，能够更精确地控制所述展示物20的水平高度。

如图7所示，所述上位机与若干所述展示模组30之间采用can总线协议(controllerareanetwork，控制器局域网络总线协议)进行通讯。上述2根信号线为2根can总线，这种can总线属于差分通讯总线的一种，差分通讯总线协议包括但不限于can总线，485总线，422总线等。

在can总线下，有若干个pci卡，每个pci卡最多可下挂200个所述展示模组30；假如有1000个展示物20需要同时展示的话，那么在工控箱中安装5张pci卡即可。

当然，所述上位机与若干所述展示模组30之间也可采用usb-can网关代替pci卡，每个usb-can网关可下挂100个展示模组30。

或者，如图7所示，所述上位机与若干所述展示模组30之间也可同时采用pci卡、usb-can网关。例如，若展示物20数量较多，所需pci卡的数量超出一台工控机内卡槽的数量时，可增加usb-can网关，即将usb-can网关的一个口连接到工控机usb接口上，另一端下挂100个展示模组30。当然，若一台工控机的卡槽和usb口仍不能满足展示模组30的数量，可采用多台工控机进行连接。

所述展示模组30的运动模式为能够设置运动位置p、速度v和时间t的pvt运动模式。pvt运动模式为：通过为展示模组30设定一系列pvt点，使得每个电机311都能在一定的时间t下、以各自的目标速度v、通过或到达各自的位置目标点p。由于pvt模式已属于现有技术，故于此不再详细描述。

在所述展示模组30执行动作前，用户通过上位机对其灌入程序数据。如图8所示，根据pvt执行方式图可知，每个展示模组30的驱动控制器313中的pvt点位总数量是有限度的，即一次性灌入驱动控制器313中的点位总数量是有限度的，不可能将所有程序数据一次性全部灌入，故需要对程序数据进行分段处理，分次灌入。对于若干个展示模组30而言，每个展示模组30的运动方式有所不同，所以需要对每个展示模组30分别进行数据灌入。

经过一段时间后，上位机会将各个展示模组30的下一段运行点位信息灌入；如此循环，直到所有展示物20的所有待执行点位信息全部发送完毕。此处的“一段时间”是指执行上一段运行点位信息所需要花费的大致时间。

每个所述展示模组30不一定只悬挂一个展示物20，若展示时，需要几个展示物20运动轨迹相同，则可通过皮带和齿轮把展示模组30和运动轨迹相同的多个展示物20连接起来。

综上所述，本发明的矩阵式展示装置中所有展示模组30均通过4根导线分别与所述上位机连接，且该4根导线分别为正电源线、负电源线和两根信号线，继而接线简单、无需电控箱、且易维护；另外，通过设置有与一体化步进伺服模组31相连的理线机构32，从而在展示物20上下运动时，不会因卷绳323缠绕而发生意外，能够平稳的上下运动，稳定性较好。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。