隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)事物的認(rèn)知不再滿足于二維的顯示方式,逼真的三維立體顯示越來越受到追捧,一種基于3D實(shí)體沙盤的全新三維顯示方式成為研究的熱點(diǎn)^[1]。通過動(dòng)態(tài)的實(shí)體沙盤,可將二維圖片、三維圖片或遙感信息等數(shù)據(jù)真實(shí)的呈現(xiàn)在人們面前^[2][3]。本文實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字沙盤系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。通過大量實(shí)驗(yàn),尋求可行的機(jī)械導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),穩(wěn)定的安裝方式以及合理的運(yùn)行軌跡。為更好的控制機(jī)械裝置模型,設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)中的硬件與軟件部分,在硬件方面,通過改進(jìn)電路設(shè)計(jì)解決機(jī)械裝置模型中行程開關(guān)觸點(diǎn)不穩(wěn)定帶來的中斷異常問題,通過對(duì)四路步進(jìn)電機(jī)的精確控制^[4][5],實(shí)現(xiàn)對(duì)長方立柱的升降和解掛鉤功能;在軟件方面,研究步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理及速度變化曲線算法^[6],通過離散的方法得到速度曲線數(shù)據(jù)表去模擬和逼近理想的加減速曲線,實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)精確高效的驅(qū)動(dòng)。此外,為確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,在軟件方面設(shè)計(jì)了斷電保護(hù),數(shù)據(jù)安全等一系列保障措施。通過實(shí)驗(yàn)證明,該系統(tǒng)可穩(wěn)定高效的運(yùn)行,為三維實(shí)體顯示提供了可靠的硬件驅(qū)動(dòng)... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

沙盤總體結(jié)構(gòu)

字沙盤標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中的作用是至關(guān)重要的，沙三維沙盤系統(tǒng)中三維顯示的最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和流程的最后一關(guān)，機(jī)械和合理性[24]，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的顯示效果和穩(wěn)定性。于是在本課題量的實(shí)驗(yàn)不斷尋找最適合的機(jī)械結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案，為三維顯示提供基礎(chǔ)。本課題對(duì)三軸懸臂式和三軸龍門式兩種機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入。案一：三軸懸臂式機(jī)械結(jié)構(gòu)軸懸臂懸臂式機(jī)械結(jié)構(gòu)，由 x、y、z 三個(gè)軸組成，x 軸固定到安裝 xz 連接板垂直安裝到 x 軸上，y 軸通過 yz 連接板垂直安裝到 z 軸為絲杠傳動(dòng)，x 軸上絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) z 軸并且附帶著 y 軸在 x 方向杠的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) y 軸在 z 軸方向即上下方向移動(dòng)，控制滑塊安裝于 軸絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)在 y 軸方向上移動(dòng)。最終是通過安裝在控制滑塊上的械結(jié)構(gòu)完成沙盤模塊的控制，那么通過控制 x、y、z 三軸的移動(dòng)，三維空間的定位和移動(dòng)，完成控制操作。三軸懸臂式機(jī)械結(jié)構(gòu)如

圖 2-3 三軸龍門式機(jī)械結(jié)構(gòu)理論上，對(duì)靜止特征、諧響應(yīng)特征以及模態(tài)特征等進(jìn)行分析，將懸門式結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，通過靜力學(xué)分析獲得當(dāng)受到靜態(tài)載荷的時(shí)量以及其靜剛度，來檢驗(yàn)其靜態(tài)特性。通過理論分析由于矩形立柱結(jié)構(gòu)在 z 方向（即 xy 平面）上的慣性矩，因此龍門式結(jié)構(gòu)的靜態(tài)臂式機(jī)構(gòu)。檢測(cè)出該結(jié)構(gòu)震動(dòng)的振型和固有的頻率，從而來評(píng)價(jià)機(jī)特性。當(dāng)震動(dòng)達(dá)到一定的頻率范圍時(shí)，懸臂式結(jié)構(gòu)在三個(gè)軸上會(huì)產(chǎn)的結(jié)構(gòu)由于其機(jī)械構(gòu)造決定了其較弱的振動(dòng)特點(diǎn)，相比之下懸臂式強(qiáng)。在按照一定規(guī)律變化的負(fù)載情況下根據(jù)諧響應(yīng)分析，結(jié)合模態(tài)結(jié)構(gòu)的特性；理論和實(shí)驗(yàn)中龍門式結(jié)構(gòu)在三個(gè)軸上移動(dòng)時(shí)的剛性都構(gòu)要好。由以上的靜力分析、模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析，得出龍門性更好。實(shí)驗(yàn)中，搭建了懸臂式和龍門式兩種機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)靜態(tài)性較差，運(yùn)行過程由于變形而阻力增大導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的應(yīng)用研究[D]. 畢紹新.天津大學(xué) 2003
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