专利名称：一种大型六自由度显示屏协同装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种显示屏协同装置，尤其涉及ー种大型六自由度显示屏协同装置。
背景技术：
目前市场上还没有能实现大屏幕、大尺度的六自由度的视频显示器出现，三块显示屏同时高精度协同配合动作，并完成各种多难度的组合动作更是没有出现。能实现六自
由度高精度控制的最大的吃重为15000N/m，但是现有能实现六自由度的运动的显示屏吃重小，因此其有效显示的面积最大也只能达到十几平米，在诸如大剧院等远距离观演场所，观演效果不佳。另外，现有技术中，大屏幕的LED显示屏无法达到六自由度运动，更不用说多块屏幕组合在一起协调运动。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决现有技术中的不足之处，提供ー种可实现大型显示屏六自由度运动、甚至多块大型显示屏组合在一起协调运动的大型六自由度显示屏协同装置。为实现上述目的，所述大型六自由度显示屏协同装置的特点是，包括等距离平行设置的三个完全相同的机械臂；各所述机械臂包括，立柱，垂直设置的所述立柱的上底面和下底面分别设置有ー绕Y轴旋转的立柱旋转运动副；拉伸臂，所述拉伸臂的一端通过拉伸臂旋转运动副设置于所述立柱的侧面上；第一旋转臂，所述第一旋转臂通过第一旋转运动副与所述拉伸臂的自由端配合连接；第二旋转臂，所述第二旋转臂通过第二旋转运动副与所述第一旋转臂的自由端配合连接；以及，第三旋转臂，所述第三旋转臂通过第三旋转运动副与所述第二旋转臂的自由端配合连接；并且，所述第三旋转臂通过显示屏旋转运动副与显示屏配合连接；所述拉伸臂旋转运动副、第一旋转运动副和第二旋转运动副彼此平行设置；第二旋转运动副、第三旋转运动副和显示屏旋转运动副相互垂直设置。优选的是，所述拉伸臂旋转运动副、第一旋转运动副和第二旋转运动副均绕与Z轴平行的轴旋转；所述第三旋转运动副绕与Y轴平行的轴旋转；所述显示屏旋转运动副绕与X轴平行的轴旋转。优选的是，在所述第一旋转臂上设置配重装置。优选的是，在所述拉伸臂的前端设置配重装置。优选的是，在所述显示屏的周边设置距离传感器。优选的是，在所述显示屏的周边设置防碰撞的机械装置。本实用新型的有益效果在于，应用所述大型六自由度显示屏协同装置，可实现大屏幕的LED显示屏的六自由度运动，以至实现多块屏幕组合在一起的协调运动；此外，在第一旋转臂増加了配重装置，可減少了运行的功率，达到节能的效果，在拉伸臂的前端加配重，可降低油缸的功率和拉カ；采用伺服变频器驱动可提高屏幕接合的精度，提高感观效果。
图I示出了本实用新型所述的大型六自由度显示屏协同装置的前视图。图2示出了图I所示的大型六自由度显示屏协同装置的俯视图。图3示出了图I所示的大型六自由度显示屏协同装置的左视图及该协同装置处于的三个不同状态的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明 由图I至图3(图3中A、B表示显示器处于空间内不同两点时机械臂的状态示意图)所示，所述大型六自由度显示屏协同装置，包括等距离平行设置的三个机械臂，三个机械臂的结构相同，各所述机械臂包括立柱2、拉伸臂5、第一旋转臂9、第二旋转臂11和第三旋转臂14。具体地所述立柱2垂直设置，立柱2的上底面和下底面分别设置有一绕Y轴旋转的立柱旋转运动副11，所述立柱旋转运动副11使用电机减速机驱动，使立柱2能绕舞台在水平方向旋转，这样显示屏3就可绕立柱2做大范围水平旋转，也可左右移动。所述拉伸臂5的一端通过拉伸臂旋转运动副4设置于所述立柱2的侧面上；所述第一旋转臂9通过第一旋转运动副8与所述拉伸臂5的自由端配合连接；所述拉伸臂旋转运动副4和第一旋转运动副8均绕与Z轴平行的轴旋转。在拉伸臂5的距离第一旋转臂9较近的地方，采用拉伸油缸或其它拉伸装置使拉伸臂5能在通过立柱2轴线和拉伸臂5轴线的与水平面垂直的平面内绕其与立柱2连接的拉伸臂旋转运动副4旋转，这样可使显示屏3在垂直面内旋转，也可使显示屏3在垂直面内上下和前后移动。进一步的，在第一旋转臂9上增加了配重装置7，即第一旋转臂9由支撑臂和配重臂组成，第一旋转运动副8由电机减速机或液压马达驱动，为了减少减速机的扭矩和功率，增加了诸如配重臂及配重等配重装置7，以达到节能的效果。所述第二旋转臂11通过第二旋转运动副10与所述第一旋转臂9的自由端配合连接；所述第三旋转臂14通过第三旋转运动副12与所述第二旋转臂11的自由端配合连接；所述第三旋转臂14通过显示屏旋转运动副13与显示屏3配合连接。所述第二旋转运动副
10、拉伸臂旋转运动副4和第一旋转运动副8彼此平行设置，并且，第二旋转运动副10、第三旋转运动副12和显示屏旋转运动副13相互垂直设置。优选地，所述第一旋转运动臂8、第二旋转运动副10均绕与Z轴平行的轴旋转；所述第三旋转运动副12绕与Y轴平行的轴旋转；所述显示屏旋转运动副13绕与X轴平行的轴旋转。这样第一旋转臂9也可在垂直平面内旋转，并且第一旋转臂9和拉伸臂5配合使显示屏3能在空间三个平动自由度上大尺度的移动。并且，由于第二旋转运动副10、第三旋转运动副12和显示屏旋转运动副13相互垂直设置，从而可实现显示屏3在空间实现三自由度旋转。这样，每个机械臂就实现了六自由度的运动，在通过计算机及相关的同步控制技术就可实现该六自由度协同装置。进一步的，所述显示采用轻型的LED屏，每块屏面积为(11. 28mX6. 74m)平方米，显示屏3的支撑采用轻型钢结构15，显示屏3和钢结构15的总重量控制在6500kg以下，所述显示屏旋转运动副13采用电机驱动，且选用内齿圈回转支撑，电机使用伺服电机，变频器选用伺服变频器。所述第三旋转运动副12采用电机驱动，且选用内齿圈回转支撑，电机使用伺服电机，为分散齿轮的驱动カ选用双电机减速机，变频器选用伺服变频器。所述第二旋转运动副10采用伺服电机驱动，且选用内齿圈回转支撑，电机使用伺服电机，为分散齿轮的驱动カ选用双伺服电机减速机，变频器选用伺服变频器。为增加第一旋转臂9的刚度，该第一旋转臂9采用大截面箱型梁结构，为减少重量，从根部到前端截面逐渐减小，箱型梁采用薄鉄板，还在侧板上打孔等等。所述第一旋转运动副8的采用伺服电机驱动，且选用内齿圈回转支撑，电机使用伺服电机，为分散齿轮的驱动カ选用四台伺服电机减速机，变频器选用伺服变频器。所述拉伸臂5也选用箱型梁结构，为使第一旋转臂9的配重臂有空间，沿Y方向上把拉伸臂5的上下板中间开槽，使第一旋转臂9的配重臂能通过。所述拉伸臂5由两条油缸拉伸，为减少油缸的拉力及油缸的功率，在所述拉伸臂5的前端增加ー个配重的拉点，如图2中的拉伸臂配重16及拉伸臂配重16的钢丝绳17所示，所述钢丝绳17绕过定滑轮与拉伸臂配重16连接在一起，该拉伸臂配重16还有ー个安全保护的功能就是当该机械臂停止运行折叠收起时，可在配重端増加一个固定销，这样就减小油缸在停运时的拉力，如果油缸有问题，也不会让大臂掉下来。所述立柱2的下端使用承载カ大地回转支撑，选用外齿圈回转支撑，电机使用伺服电机，为分散齿轮的驱动カ选用两台台伺服电机减速机，变频器选用伺服变频器。在立柱2的上部，也应有ー个与下部回转支撑同轴的立柱旋转运动副1，由于两立柱旋转运动副I的距离比较远，为了克服钢结构的制造带来的误差而引起的旋转不畅，把上部的立柱旋转运动副改成可微动的关节轴承，还需把Y方向的自由度放开。为使三如结构相同的机械手能精确协调动作，采用高新能中央控制器，各运动副的速度检测采用高精度的编码器，与控制器形成速度和位置的闭环控制，油缸的电磁阀采用高精度的比例阀，各控制系统与机械系统协调动作，使其快速按预定的程序运行，达到演出的效果。为了使该装置在运行时不发生意外，还在每块显示屏3的周边加上距离传感器，在显示屏3接近时感应并发出报警信号。此外，在显示屏3的边缘还加上防碰撞的机械装置，以保证屏幕运行的安全。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于包括等距离平行设置的三个完全相同的机械臂；各所述机械臂包括， 立柱，垂直设置的所述立柱的上底面和下底面分别设置有一绕Y轴旋转的立柱旋转运动副； 拉伸臂，所述拉伸臂的一端通过拉伸臂旋转运动副设置于所述立柱的侧面上； 第一旋转臂，所述第一旋转臂通过第一旋转运动副与所述拉伸臂的自由端配合连接； 第二旋转臂，所述第二旋转臂通过第二旋转运动副与所述第一旋转臂的自由端配合连接；以及， 第三旋转臂，所述第三旋转臂通过第三旋转运动副与所述第二旋转臂的自由端配合连接；并且， 所述第三旋转臂通过显示屏旋转运动副与显示屏配合连接；所述拉伸臂旋转运动副、第一旋转运动副和第二旋转运动副彼此平行设置；第二旋转运动副、第三旋转运动副和显示屏旋转运动副相互垂直设置。
2.根据权利要求I所述的大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于所述拉伸臂旋转运动副、第一旋转运动副和第二旋转运动副均绕与Z轴平行的轴旋转；所述第三旋转运动副绕与Y轴平行的轴旋转；所述显示屏旋转运动副绕与X轴平行的轴旋转。
3.根据权利要求I或2所述的大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于在所述第一旋转臂上设置配重装置。
4.根据权利要求I或2所述的大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于在所述拉伸臂的前端设置配重装置。
5.根据权利要求I或2所述的大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于在所述显示屏的周边设置距离传感器。
6.根据权利要求I或2所述的大型六自由度显示屏协同装置，其特征在于在所述显示屏的周边设置防碰撞的机械装置。
专利摘要本实用新型公开了一种大型六自由度显示屏协同装置，其包括等距离平行设置的三个相同的机械臂。单个机械臂中，垂直设置的立柱的上、下底面分别设有一绕Y轴旋转的立柱旋转运动副；拉伸臂的一端通过拉伸臂旋转运动副设置于立柱的侧面上；第一旋转臂通过第一旋转运动副与拉伸臂的自由端配合连接；第二旋转臂通过第二旋转运动副与第一旋转臂的自由端配合连接；第三旋转臂通过第三旋转运动副与第二旋转臂的自由端配合连接；第三旋转臂通过显示屏旋转运动副与显示屏配合连接。拉伸臂旋转运动副、第一旋转运动副和第二旋转运动副彼此平行设置；第二旋转运动副、第三旋转运动副和显示屏旋转运动副相互垂直设置。所述协同装置可实现大屏幕的六自由度运动。
文档编号G09F9/33GK202454193SQ20122008863
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者王元, 赖建燕 申请人:万达商业规划研究院有限公司