专利名称：具有预编辑功能的数控水景表演装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音乐喷泉，特别是关于一种具有预编辑功能的数控水景表演装置。
背景技术：
由于人民生活水平的提高以及人们普遍的亲水性，人工水景成为城市人文景观的重要组成部分。现有的人工水景大至分成两类一类是固定不变的，其基本上由水体输送部分和简单的电气控制部分组成，这一类比较简单，在此不予讨论。另一类可以自由变化或随音乐变化，其在机械结构上与前一类相似，只是在数量上要多一些，不同的是电气控制部分采用带微控制器(MCU)的控制单元，有的还采用了工业控制电脑。这类水景的水姿可以任意编排组合，有的也可以随音乐变化，但其水姿的变化基本上是由音乐信号中的某些分量如低音或高音分量的电平来触发的，只能说水姿在随音乐变化，但不能表现出音乐的旋律和情感，并且其最终执行单元，即喷头，基本上是固定的或者只能做一些简单的机械运动，动作不够灵活，水景的音乐表现力不强。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种使水景变化更加多样化，并可以通过水景更充分表现音乐内涵的具有预编辑功能的数控水景表演装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种具有预编辑功能的数控水景表演装置，其特征在于它由一台装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机和由若干数控机构组成，所述数控机构包括由所述计算机主机控制的步进电机驱动器，与所述驱动器连接的步进电机，与所述步进电机连接的水体输送装置，以及连接在所述水体输送装置输出端的喷头，所述水体输送装置包括横向水体通道，竖向水体通道，以及将水体从所述横向和竖向水体通道旋转输出的传动机构。
所述水体输送装置包括一上、下机座，所述横向水体通道设置在所述上机座上，所述竖向水体通道设置在所述下机座上，所述步进电机分别连接在所述上、下机座上；两蜗杆，其分别连接在所述两步进电机的输出端；两蜗轮，其分别与所述两蜗杆啮合，且所述下机座的蜗轮转动地连接在所述竖向水体通道上；一空心水套，其一端固定连接在所述下机座的蜗轮上，另一端固定连接在所述横向水体通道的竖向水口上；一具有若干水道口的空心主轴，其穿过所述横向水体通道，所述上机座的蜗轮固定连接在所述空心主轴的一端；一水管弯头，其固定连接所述空心主轴的另一端，所述喷头连接在所述水管弯头的另一端。
本实用新型由于采取以上设计，其具有以下优点1、本实用新型由于设置了装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机，因此可以预先对优选的经典乐曲的数字信号进行提前提取和处理，对从音响设备中播出的音乐与欲从喷头中喷出的水姿的表现形式和动作幅度等进行预编辑，使水姿与音乐情感更加贴切吻合，使水姿变化与音乐节奏更加同步，并更充分地表现出音乐的内涵。2、本实用新型由于在水体输送装置中设置了横向和竖向的水体通道和将水体旋转输出的传动机构，因此不仅可以使输出水体通道的水具有横向和竖向旋转的复合运动，而且可以通过预编辑的软件改变横向和竖向传动机构的旋转速度和角度，从而达到极大地丰富从喷头中喷出的水景水姿的变化形式。3、本实用新型由于将喷头通过水管弯头固定在旋转的空心主轴上，因此喷头可以随空心主轴一起通过软件控制转动的速度和角度，更进一步丰富水姿在多维空间的变化形式，使预编辑的音乐内涵更充分地得到体现。4、本实用新型由于采用步进电机驱动器驱动步进电机作为动力源，并通过步进电机带动定比传动机构，因此可以通过计算机软件的控制精确稳定地输出，机构的零位点也可以根据需要灵活设置，不同的运动单元可以设置不同的零位点，并可以反复使用。本用新型将音乐与水景水姿完美地结合在一起，使观赏者在音乐美景中赏心悦目、心旷神怡。
图1是本实用新型系统框图图2是本实用新型预编辑数据文件部分框图图3是本实用新型步进电机驱动器零位点记忆电路示意图图4是本实用新型水体输送部分示意图图5是图4的左视示意图图6是图4的俯视示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型的音源来自预先保存在计算机硬盘中的波形音频文件1(44.1KHz，16位)，通过多媒体MCI播放器2播放音频信号。由于数据传输环节存在滞后，并且运动机构具有惯性，因此为了使声音与水景达到同步，必须将控制信号提前于音频信号输出。为此，本实用新型采用提前指针计算单元3根据同步参数4和MCI播放器2的实时参数计算出提前读取的数据指针，根据数据指针，预编辑数据读取单元5和音频数据读取单元6分别从预编辑数据文件7和波形音频文件1中提前读取预编辑数据和音频数据，音频数据通过数字信号处理单元8提取出期望的音频成分，与预编辑数据一起由控制信号生成单元9合成控制信号，控制信号由通讯控制进程10输出到计算机的RS485通讯接口11，由计算机主机输入多个由步进电机驱动器12，步进电机13，水体输送装置14和喷头15组成的数控机构。
如图2所示，预编辑数据文件7由音乐分段及调整单元16对波形音频文件1分段；由预编辑单元17综合配置参数18、数字信号处理19的结果、分段数据文件20和人工输入的预编辑指令21生成预编辑数据，并以预编辑数据文件7的形式保存。
本实用新型的控制信号生成由一个独立的进程完成，由于数字信号处理、以及声音数据的读取和播放都包括有很大的数值计算工作，且实时性要求比较高，因此控制信号生成进程采用多线程的方式以提高运行速度。合成好的控制信号通过另一个独立的通讯控制进程从计算机的串行通讯口输出，通讯控制进程与控制信号生成进程之间通过数据流套节字(WinSock)进行数据传送。
本实用新型具有远距离通讯功能的步进电机驱动器，最大传输距离可达一公里。如图3所示，IC01为步进电机驱动器的微控制器，为通用的步进电机控制芯片；IC02为一片非易失性存储器，用于记忆电机当前的运行位置；IC03为电压监控电路，用于检测驱动器电源，当电压低于设定电压时，停止运行并把当前状态通过微控制器IC01存入非易失性存储器IC02。非易失性存储器IC02的内容可由控制主机随时更改，由此就重新设置了零点位置。微控制器IC01通过两组串行总线与外界进行数据交换，其中一组串行总线与非易失性存储器IC02连接，另一组串行总线与电压监控电路IC03连接，电压监控电路IC03接电源VCC，并连接电阻R1、R2后接地。
如图4、图5、图6所示，本实用新型的水体输送装置14包括一上、下机座22、23，横向水体通道24设置在上机座22上，竖向水体通道25设置在下机座23上，步进电机13、13’分别连接在上、下机座22、23上；两蜗杆26、27分别连接在两步进电机13、13’的输出端；两蜗轮28、29分别与两蜗杆26、27啮合，且下机座23的蜗轮29转动地连接在竖向水体通道25上；一空心水套30，其一端密封连接在下机座23的蜗轮29上，另一端固定连接在横向水体通道24的竖向水口31上；一具有若干水道口32的空心主轴33，其穿过横向水体通道24，上机座22的蜗轮28固定连接在空心主轴33的一端；一水管弯头34，其固定连接空心主轴33的另一端，喷头15连接在水管弯头34的另一端。
上述水体输送装置14的结构形式是可以变化的，蜗轮28、29和蜗杆26、27的传动方式也可以采用其它定比传动机构代替。
本实用新型将计算机主机和由主机控制的包括步进电机驱动器12、步进电机13、水体输送装置14和喷头15在内的数控机构做成主从式结构，数控机构的数量可根据接口能力任意扩展。每个数控机构都可以以独立的角度和速度摆动或定位，角度变化区间可以是-90°～90°，也可以是-180°～180°；定位精度0.1°，脉冲当量0.01°，频率变化区间0.8～4K，预编辑软件可以对乐曲进行以0.1秒为基本单位进行分段编辑，分段的数量不限制，在每段内既可以以分组的方式控制一组喷头15，也可以分别控制每一个喷头15，可以使水景呈现极其丰富的造型和灵活的变化，并通过将控制信号提前于音乐信号输出的方法使水形与音乐同步。本实用新型可以应用于各种人工水景。
权利要求1.一种具有预编辑功能的数控水景表演装置，其特征在于它由一台装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机和由若干数控机构组成，所述数控机构包括由所述计算机主机控制的步进电机驱动器，与所述驱动器连接的步进电机，与所述步进电机连接的水体输送装置，以及连接在所述水体输送装置输出端的喷头，所述水体输送装置包括横向水体通道，竖向水体通道，以及将水体从所述横向和竖向水体通道旋转输出的传动机构。
2.如权利要求1所述的具有预编辑功能的数控水景表演装置，其特征在于所述水体输送装置包括一上、下机座，所述横向水体通道设置在所述上机座上，所述竖向水体通道设置在所述下机座上，所述步进电机分别连接在所述上、下机座上；两蜗杆，其分别连接在所述两步进电机的输出端；两蜗轮，其分别与所述两蜗杆啮合，且所述下机座的蜗轮转动地连接在所述竖向水体通道上；一空心水套，其一端固定连接在所述下机座的蜗轮上，另一端固定连接在所述横向水体通道的竖向水口上；一具有若干水道口的空心主轴，其穿过所述横向水体通道，所述上机座的蜗轮固定连接在所述空心主轴的一端；一水管弯头，其固定连接所述空心主轴的另一端，所述喷头连接在所述水管弯头的另一端。
专利摘要本实用新型涉及一种具有预编辑功能的数控水景表演装置，其特征在于它由一台装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机和由若干数控机构组成，所述数控机构包括由所述计算机主机控制的步进电机驱动器，与所述驱动器连接的步进电机，与所述步进电机连接的水体输送装置，以及连接在所述水体输送装置输出端的喷头，所述水体输送装置包括横向水体通道，竖向水体通道，以及将水体从所述横向和竖向水体通道旋转输出的传动机构。本实用新型设置了装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机，可以预先对优选的经典乐曲的数字信号进行提前提取和处理，使水姿与音乐情感更加贴切吻合，使水姿变化与音乐节奏更加同步，并更充分地表现出音乐的内涵。本实用新型可以广泛应用于各种人工水景。
文档编号B05B17/08GK2724853SQ0327716
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月22日 优先权日2002年12月31日
发明者王国峰, 黄跃权, 黄实, 陈万致, 李辉, 刘洪斌 申请人:北京中科恒业中自技术有限公司