CN112393082A - 悬挂展示装置及悬挂展示*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种悬挂展示装置及悬挂展示***，所述悬挂展示装置包括机芯、设于机芯外部的外壳、展示物以及连接所述机芯和展示物并将所述展示物悬挂展示的线缆，所述机芯包括轮盘机构、控制轮盘机构运动的运动控制机构以及与轮盘机构相连的传感机构，所述轮盘机构包括绕线轮盘和位于绕线轮盘外侧的轮盘盖，线缆缠绕在绕线轮盘上，以在绕线轮盘转动时带动线缆绕起或放下，传感机构安装在轮盘盖上，包括设置在绕线轮盘旁侧的传感器，所述传感器紧贴线缆外侧设置，以检测线缆绕起或放下的长度。如此设置，可实现所述展示物的精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及展示展览领域，尤其涉及一种悬挂展示装置及悬挂展示***。
背景技术
悬挂展示装置，特别是浮球矩阵是近几年诞生的一种机械与艺术结合的展示形式。以千百台电机通过绳索带动小球、球灯、灯管以及其他艺术造型的展示物做上下垂直运动，通过电脑程序控制来实现各种立体的图形效果的变幻，加之灯光音响媒体的配合给观众带来影音和视觉冲击。此展项场面宏大、气势恢宏、立体感很强。可显示文字、图形、变幻动画等。可应用于商场大厅、酒店、展馆、活动现场等场所，已越来越得到文创产业及时尚产业的青睐，市场规模宏大。
浮球矩阵动集成了分布式运动控制、步进伺服控制技术、机械结构、计算机程序、图形像素、视觉艺术和音乐表现等多种学科的技术，每个小球在计算机的控制下井然有序地运动，演绎着曲线、曲面、平面、文字和三维图案等各种动态造型，整体效果如同一副流光溢彩的立体画，是科技与艺术的完美结合，是当今新媒体现代艺术演示的最新成果。
目前常见的悬挂展示装置结构比较复杂，零件繁多，需要对结构十分熟悉的专业技术人员才能妥善安装，影响到装配效率。由于连接展示物的绳索上下运动，在重力作用下容易造成绳索变形、断裂，还有堵转风险，不仅降低定位精度，影响运动控制效果，而且对于球灯等展示物由于绳索还需供电和通讯，绳索变形和断裂直接导致立体展示功能失效，极大降低悬挂展示装置的使用寿命，限制了浮球矩阵展示装置的使用范围。
有鉴于此，有必要提供一种悬挂展示装置，具有简单的机械结构、不易变形的长寿命线缆，且能精确定位展示物位置，以将浮球矩阵推广至更广阔的应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配简单、负载大、体积小、定位精确的悬挂展示装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种悬挂展示装置，包括机芯、设于机芯外部的外壳、展示物以及连接所述机芯和展示物并将所述展示物悬挂展示的线缆，所述机芯包括轮盘机构、控制轮盘机构运动的运动控制机构以及与轮盘机构相连的传感机构，所述轮盘机构包括绕线轮盘和位于绕线轮盘外侧的轮盘盖，线缆缠绕在绕线轮盘上，以在绕线轮盘转动时带动线缆绕起或放下，传感机构安装在轮盘盖上，包括设置在绕线轮盘旁侧的传感器，所述传感器紧贴线缆外侧设置，以检测线缆绕起或放下的长度。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述传感器为角度传感器，所述角度传感器用于检测其随着线缆运动转过的角度，并将该角度转化成线缆长度。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述线缆为扁平宽线缆，包括导线及与导线并列设置的加强线。
作为本发明进一步改进的技术方案，其特征在于：所述悬挂展示装置还包括设于所述轮盘机构下方以限制线缆横向运动的导向机构，所述导向机构包括导向轮和辅助轮，所述线缆自轮盘机构出线后从所述导向轮和辅助轮之间穿过并沿所述导向轮向下延伸。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述导向轮与所述绕线轮盘上下对齐设置，且所述导向轮的轮轴与所述绕线轮盘的轮轴宽度相同。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述机芯还包括减速机，所述减速机通过安装轴与所述绕线轮盘连接；所述运动控制机构包括电机、编码器和驱动器，所述电机与所述减速机相连并位于减速机的下方，以通过所述减速机降低所述绕线轮盘的转速。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述外壳包括上板和下板，所述机芯还包括设于所述上板和下板之间的固定板，所述轮盘机构设于固定板的一侧，所述运动控制机构和减速机设于固定板的另一侧。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述上板开设有进线孔，以供导线穿过并与机芯相连；所述下板开设有出线孔，以供线缆穿出并与展示物相连。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述机芯还包括电路板，所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板设于绕线轮盘的下方，并与运动控制机构相连，以对运动控制机构发出的电源信号和控制信号进行传输；所述第二电路板设于绕线轮盘内并与线缆相连，所述第一电路板和第二电路板通过导线相连，以将电源信号和控制信号传输至展示物。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：一种悬挂展示***，包括接口控制器、上位机以及若干个上述的悬挂展示装置，若干悬挂展示装置以菊花链路式挂接于所述接口控制器，所述上位机与接口控制器通过网络通讯，以在接收到控制指令后分别控制每个悬挂展示装置运动。
由以上技术方案可知，本发明的悬挂展示装置通过设置传感机构，使得悬挂展示装置可以对展示物进行精确定位。
附图说明
图1为本发明悬挂展示装置的立体图。
图2为图1中的机芯的立体图。
图3为图1中的机芯的另一方向的立体图。
图4为图2中轮盘机构的局部视图。
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。
本发明提供了一种悬挂展示***，包括接口控制器、上位机以及若干个悬挂展示装置10，若干个悬挂展示装置10通过USB总线以菊花链路式挂接于接口控制器，上位机与接口控制器通过网络通讯，接口控制器用于接收上位机发出的用户指令，然后将用户指令传输给每个悬挂展示装置10，以使每个悬挂展示装置10按照指令进行运动。需要注意的是，悬挂展示***采用分布式控制方式，即每个悬挂展示装置10受独立控制，以实现***同步性。
请参图1与图2所示，悬挂展示装置10包括机芯200、设于机芯200外部的外壳100、展示物300以及连接机芯200与展示物300的线缆400。
外壳100包括上板110、下板120、侧板(未图示)及由上板110、下板120和侧板围设而成的用于容纳机芯200的内腔(未标号)。优选的，外壳100整体呈方形柱状，当然，在其他实施例中，外壳100也可设置为其他形状，如圆柱状，在此不予限制。
请参图2和图3所示，上板110上设有用于固定悬挂展示装置10的安装部，优选的，安装部包括安装于上板110上的固定支架111以及与固定支架111连接的卡扣112，卡扣112用于与外部设备卡接；一般来讲，悬挂展示装置10通过卡扣112扣于桁架20上并固定，即可完成悬挂展示装置10的固定。另外，上板110开设有进线孔113，以供四芯线缆(两股电源线和两股信号线)穿过并与机芯200相连；下板120开设有出线孔121，以供线缆400穿出并与展示物300相连。优选的，外壳100为不锈钢材质，上板110、下板120和侧板之间通过螺丝固定安装，方便拆卸。
机芯200固定于外壳100内部，包括轮盘机构240、控制轮盘机构240运动的运动控制机构230以及与轮盘机构240相连的传感机构260。具体的，机芯200还包括垂直设于上板110和下板120之间的固定板210，减速机220和运动控制机构230安装于固定板210的一侧，轮盘机构240及传感机构260安装于固定板210的另一侧。
机芯200的具体安装方式如下：外壳100的上板110和下板120上均设有卡槽，固定板210与卡槽配合，以安装固定在上板110和下板120之间。固定板210的形状为长方形平板。
请参图3所示，减速机220固定于固定板210右侧偏上方，减速机220中心具有安装轴，减速机220通过安装轴与绕线轮盘241连接，安装轴固定于固定板210上并穿过固定板210到左侧；减速机220优选涡轮减速机，当然也可根据实际需要选用其他类型的减速机。
运动控制机构230包括自上而下设置的电机231、编码器232和驱动器233，电机231与减速机220相连并安装于减速机220的下方。电机231通过减速机220降低绕线轮盘241的转速。
轮盘机构240固定于固定板210左侧偏上方，请参图3和图4所示，轮盘机构240包括绕线轮盘241和位于绕线轮盘241外侧的轮盘盖242，线缆400缠绕在绕线轮盘241上，以在绕线轮盘241转动时带动线缆400绕起或放下。轮盘机构240还包括轮盘轴243，轮盘轴243的一端安装在绕线轮盘241的中心孔内、另一端与安装轴突出于固定板210左侧的一端配合安装，用于带动绕线轮盘241旋转。线缆400的一端缠绕于绕线轮盘241上以在绕线轮盘241转动时带动线缆400绕起或放下。轮盘盖242置于绕线轮盘241外侧且固定于固定板210上，用于固定绕线轮盘241并保护线缆400。
电机231通过减速机220带动轮盘机构240转动。减速机220用于将电机231的高转速转为低转速并传递给绕线轮盘241。如此，不仅完成了轮盘机构240、减速机220、电机231之间的电性连接，还实现了小功率电机带动大负载的功能，且结构简单。
机芯200还包括设于轮盘机构240下方以限制线缆400横向运动的导向机构250，导向机构250包括导向轮251和辅助轮252，线缆400自轮盘机构240出线后从导向轮251和辅助轮252之间穿过并沿所述导向轮251向下延伸。具体的，导向轮251和辅助轮252安装于固定板210上；导向轮251与绕线轮盘241上下对齐设置，且导向轮251的轮轴与绕线轮盘241的轮轴宽度相同。导向轮251和辅助轮252的轴心位置高度一致且轮圆周相切，具体的，导向轮251的轮圆周设有轮槽，线缆400从轮盘机构240穿出后从导向轮251的轮槽与辅助轮252外周之间穿过，并沿着导向轮251向下延伸，辅助轮252的作用是使线缆400贴着导向轮251的轮槽运动，防止线缆400横向滑动，影响稳定性。如此设置，线缆400从绕线轮盘241下来后沿导向轮251可直接穿出出线孔121。
传感机构260安装在轮盘盖242上，以检测线缆400绕起或放下的长度。具体的，传感机构260包括设置在绕线轮盘241旁侧的传感器、支架(未标号)和弹簧(未标号)。传感器具体为角度传感器261；支架一端固定于轮盘盖242上且能绕支架轴转动、另一端与角度传感器261固定。角度传感器261与支架配合，且在弹簧和支架的作用下，角度传感器261始终紧贴着线缆400外侧转动，用以检测角度传感器261随着线缆400运动转过的角度。角度传感器261将其转过的角度的角度信号传递给运动控制机构230并由运动控制机构230将角度转化成线缆400经过的长度，进而控制电机231转动和编码器232计数定位，从而实现展示物300的精确定位检测。
随着线缆400的慢慢放下，绕线轮盘241上的线缆400越来越少，即线缆400绕成的圆的直径越来越小，随着线缆400的慢慢绕起，绕线轮盘241上的线缆400越来越多，即线缆400绕成的圆的直径越来越大，而不管线缆400放下还是绕起，角度传感器261始终紧贴着线缆400外侧，只是转动方向不同。具体而言，绕线轮盘241绕起线缆400时，角度计数增加，绕线轮盘241放下线缆400时，角度计数减少，可见，通过角度计数可计算出放下部分的线缆400的长度，从而确定展示物300的位置，实现了展示物300的精确定位。
机芯200还包括电路板，电路板包括第一电路板270和第二电路板244，第一电路板270设于绕线轮盘241的下方，并与运动控制机构230相连，以对运动控制机构230发出的电源信号和控制信号进行传输；具体的，第一电路板270设于固定板210的左侧并位于导向轮251的旁边。第二电路板244设于绕线轮盘241内并与线缆400相连，较佳的，第二电路板244设于轮盘轴243上。第一电路板270和第二电路板244通过导线相连，以将电源信号和控制信号传输至展示物300。
线缆400为特制的柔性扁平型宽线缆，材质特性为反复卷绕都能恢复原状，不易发生形变，如此设置可充分保证线缆400的平直运动，避免线缆400变形、卷绕造成电机231堵转。线缆400的内部结构为导线两侧设有加强线，加强线优选为钢丝线，出线时加强线与导线并在一起，导线为电源线和信号线。这样设置使线缆400既能实现对展示物300的供电和通讯，又能保证线缆400的强度，使其在展示物300上下运动时不易变形。
线缆400的一端与位于轮盘轴243内的第二电路板244相连，另一端与球灯相连，以实现球灯的点亮和灯光变换。线缆400的宽度与轮盘轴243及导向轮槽的宽度一致，如此，可保证线缆400紧密缠绕于轮盘轴243上，再垂直进入导向轮251和辅助轮252之间，并沿着导向轮251向下穿出外壳100。
本发明中，展示物300优选为球灯，以下以球灯为例具体说明悬挂展示装置10的内部结构及工作原理：
四芯线缆通过进线孔113进入外壳100内部，并连接至第一电路板270，再经由第一电路板270与运动控制机构230相连，实现对运动控制机构230的供电和控制信号输入；角度传感器261通过信号线与第一电路板270连接，以便通过第一电路板270与运动控制机构230相连，实现角度信号输入；同时，运动控制机构230再通过第一电路板270将电源信号与灯光控制信号转化为线缆400适用的形式，由连接第一电路板270和第二电路板244的导线245传输至线缆400，因线缆400与第二电路板244相连，故可将电源信号和灯光控制信号传输至球灯，实现球灯的点亮与灯光变换。可见，第二电路板244起到了转接作用。运动控制机构230内部已完成驱动器232、电机231及编码器233的连接，从而控制电机231转动和编码器233计数定位，再通过与电机231相连的减速机220带动绕线轮盘241转动，即可实现线缆400的上下运动控制。
工作时，首先按照上述安装方式装配机芯200和线缆400，并完成机芯200内部的电气接线；然后安装外壳100，四芯线缆通过进线孔113预留在外壳100外部；再通过外壳100上的安装部将外壳100固定安装于桁架20上；最后将展示物300安装于线缆400终端，即可完成单个悬挂展示装置10的安装工作。
进一步的，将需求数量的悬挂展示装置10通过预留的四芯线缆以菊花链路式挂接于接口控制器上，接口控制器与用户上位机(手机、Pad等移动终端或PC)通过网络通讯，在用户上位机上安装控制软件，通过简单的界面操作即可实现对悬挂展示***的运动控制。
若需使悬挂展示***呈现3D动态造型，则需对每个悬挂展示装置10进行运动控制，并同时对展示物300实现灯光变换控制。用户发送控制指令，通过网络及接口控制器传输至悬挂展示装置10，经由四芯线缆进入机芯200，运动控制机构230作为单个悬挂展示装置10的控制器，接收到用户指令后，将运动控制指令分配至电机231执行，将灯光控制指令分配至球灯，传感器信号也通过第一电路板270传输至运动控制机构230。
悬挂展示***的工作过程具体为：电机231接收到控制信号后执行运动，电机231转动，并在减速机220的作用下使绕线轮盘241按照指令进行转动，从而由线缆400带动展示物300按照用户的控制指令进行上下运动。在此过程中，运动控制机构230接收到角度传感器的角度信号，将其转化成线缆400长度，再根据球灯初始位置数据判断出当前球灯的位置，实现定位。而灯光电源和控制信号则通过第一电路板270转化成适用于展示物300(球灯)的电源和灯光控制信号，再经由导线245传输至第二电路板244，通过第二电路板244转接至线缆400，线缆400中的导线将电源和灯光控制信号传输至球灯，实现球灯的供电和通讯。
电机231转动时，通过减速机220带动绕线轮盘241转动，而减速机220的作用是降低转速，增加转矩，所以可以通过减速机220将电机231转速匹配到绕线轮盘241的转速，实现以较小的功率带动较大的负荷。
绕线轮盘241的转动使线缆400在绕线轮盘241上卷起和展开，继而带动展示物300上下运动。由于机芯200和线缆400的结构设置，使得线缆400卷起时一圈圈紧密贴合，展开时绷紧而不会变形，多次重复卷起和展开都不会发生缠绕，保证了悬挂展示***的平稳、可靠运行。
综上所述，本发明通过简化机芯200的结构及改进线缆400的结构，使得悬挂展示装置10负载大，体积小，使装配、安装和维护都更方便，稳定性、可靠性更高；通过将角度传感器261转过的角度转化为对应的线缆400运动的长度，即线缆400的下降高度，使得展示物300定位精确；设置扁平型宽线缆并在其内部设置钢丝线，使线缆400强度增加，不易变形，可有效延长悬挂展示装置10的使用寿命；宽线缆的设置使其在上下及卷绕过程中运动更平滑，不会发生缠绕，从而避免电机231堵转。另外，通过计算机控制使展示物300上下运动实现立体图形变幻，并且配合灯光效果，呈现出流光溢彩的3D动态造型。
本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。
另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种悬挂展示装置，其特征在于：包括机芯、设于机芯外部的外壳、展示物以及连接所述机芯和展示物并将所述展示物悬挂展示的线缆，所述机芯包括轮盘机构、控制轮盘机构运动的运动控制机构以及与轮盘机构相连的传感机构，所述轮盘机构包括绕线轮盘和位于绕线轮盘外侧的轮盘盖，线缆缠绕在绕线轮盘上，以在绕线轮盘转动时带动线缆绕起或放下，传感机构安装在轮盘盖上，包括设置在绕线轮盘旁侧的传感器，所述传感器紧贴线缆外侧设置，以检测线缆绕起或放下的长度。
2.根据权利要求1所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述传感器为角度传感器，所述角度传感器用于检测其随着线缆运动转过的角度，并将该角度转化成线缆长度。
3.根据权利要求1所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述线缆为扁平宽线缆，包括导线及与导线并列设置的加强线。
4.根据权利要求1所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述悬挂展示装置还包括设于所述轮盘机构下方以限制线缆横向运动的导向机构，所述导向机构包括导向轮和辅助轮，所述线缆自轮盘机构出线后从所述导向轮和辅助轮之间穿过并沿所述导向轮向下延伸。
5.根据权利要求4所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述导向轮与所述绕线轮盘上下对齐设置，且所述导向轮的轮轴与所述绕线轮盘的轮轴宽度相同。
6.根据权利要求1所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述机芯还包括减速机，所述减速机通过安装轴与所述绕线轮盘连接；所述运动控制机构包括电机、编码器和驱动器，所述电机与所述减速机相连并位于减速机的下方，以通过所述减速机降低所述绕线轮盘的转速。
7.根据权利要求6所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述外壳包括上板和下板，所述机芯还包括设于所述上板和下板之间的固定板，所述轮盘机构设于固定板的一侧，所述运动控制机构和减速机设于固定板的另一侧。
8.根据权利要求7所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述上板开设有进线孔，以供导线穿过并与机芯相连；所述下板开设有出线孔，以供线缆穿出并与展示物相连。
9.根据权利要求1所述的悬挂展示装置，其特征在于：所述机芯还包括电路板，所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板设于绕线轮盘的下方，并与运动控制机构相连，以对运动控制机构发出的电源信号和控制信号进行传输；所述第二电路板设于绕线轮盘内并与线缆相连，所述第一电路板和第二电路板通过导线相连，以将电源信号和控制信号传输至展示物。
10.一种悬挂展示***，其特征在于：包括接口控制器、上位机以及若干个如权利要求1-9任一项所述的悬挂展示装置，若干悬挂展示装置以菊花链路式挂接于所述接口控制器，所述上位机与接口控制器通过网络通讯，以在接收到控制指令后分别控制每个悬挂展示装置运动。
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