[發(fā)明專利]一種基于微型作動器陣列的地理形貌三維模擬系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-11-22
• 公開（公告）號: CN112382192A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慶;陳思露;王越民
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發(fā)明屬于三維模擬領(lǐng)域，具體涉及一種基于微型作動器陣列的地理形貌三維模擬系統(tǒng)。仿照屏幕像素點(diǎn)顯示原理劃分格點(diǎn)，在每個(gè)格點(diǎn)設(shè)置微型作動器形成微型作動器陣列；所述模擬系統(tǒng)還包括基座，限位裝置，控制器和上位機(jī)；基座內(nèi)針對每個(gè)作動器安裝限位裝置，用于對每個(gè)作動器的上限位置和下限位置進(jìn)行限位，每個(gè)作動器均與控制器連接，上位機(jī)將高度信息傳送給控制器，使得作動器升降到相應(yīng)的位置，實(shí)現(xiàn)了地理形貌的三維模擬。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，維護(hù)和檢修方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維模擬領(lǐng)域，具體涉及一種基于微型作動器陣列的地理形貌三維模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地理形貌三維模擬系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用于軍事、教學(xué)、工業(yè)、娛樂等多個(gè)領(lǐng)域，較之平面展示更加直觀且易于理解，互動性也更強(qiáng)。目前的三維形態(tài)模擬系統(tǒng)研究主要集中在計(jì)算機(jī)與光電領(lǐng)域，雖然能全方位地展示主體效果，但價(jià)格昂貴，對場地和光線要求比較高，觀看到的立體效果受到觀察角度的影響，并且不能應(yīng)用于大面積三維模擬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于微型作動器陣列的地理形貌三維模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大面積地形三維模擬。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于微型作動器陣列的地理形貌三維模擬系統(tǒng)，仿照屏幕像素點(diǎn)顯示原理劃分格點(diǎn)，在每個(gè)格點(diǎn)設(shè)置微型作動器形成微型作動器陣列；所述模擬系統(tǒng)還包括基座，限位裝置，控制器和上位機(jī)；

基座內(nèi)針對每個(gè)作動器安裝限位裝置，用于對每個(gè)作動器的上限位置和下限位置進(jìn)行限位，每個(gè)作動器均與控制器連接，上位機(jī)將高度信息傳送給控制器，使得作動器升降到相應(yīng)的位置，實(shí)現(xiàn)了地理形貌的三維模擬。

進(jìn)一步的，所述作動器包括升降桿，推桿，絲杠，驅(qū)動芯片和微型步進(jìn)電機(jī)；

所述升降桿為空心結(jié)構(gòu)，升降桿的內(nèi)部的中下部通過升降桿的階梯孔過盈配合有推桿，所述推桿為空心結(jié)構(gòu)，推桿內(nèi)設(shè)有絲杠，且推桿底部設(shè)有螺紋孔與絲杠螺紋配合；所述微型步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠連接，所述驅(qū)動芯片接收控制器傳遞的脈沖信號并驅(qū)動微型步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步的，所述基座包括安裝基座，所述安裝基座內(nèi)設(shè)有推桿安裝孔，推桿安裝孔上加工半圓形凸起作為導(dǎo)軌，所述推桿側(cè)面加工有半圓形導(dǎo)槽與導(dǎo)軌配合，使得推桿在推桿安裝孔內(nèi)只能上下滑動。

進(jìn)一步的，還包括驅(qū)動板，所述驅(qū)動芯片與微型步進(jìn)電機(jī)分別焊接在驅(qū)動板兩面，所述安裝基座底面加工凸臺，驅(qū)動板通過凸臺定位，通過內(nèi)六角螺釘與之固定。

進(jìn)一步的，所述限位裝置包括永磁體和干簧管；

所述永磁體過盈配合鑲嵌在推桿側(cè)面下端，所述干簧管通過安裝基座上的安裝孔定位，通過過盈配合固定；在安裝孔附近打通線孔，干簧管兩端金屬絲彎折插入通線孔。

進(jìn)一步的，還包括投影儀，所述投影儀設(shè)置在安裝在微型作動器陣列上方，將經(jīng)過處理的平面地形圖色塊投射到升降桿上端面。

上述三維模擬系統(tǒng)的用途，用于形態(tài)模擬，地形分析，作戰(zhàn)規(guī)劃，城市規(guī)劃或環(huán)境治理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)境適應(yīng)性好；本發(fā)明通過機(jī)械式三維模擬，不涉及光電和虛擬現(xiàn)實(shí)等復(fù)雜領(lǐng)域，不受場地、光線和觀測角度影響，實(shí)現(xiàn)了低成本、高環(huán)境適應(yīng)性的效果。

(2)互動性強(qiáng)；本發(fā)明通過芯片通信技術(shù)，使該系統(tǒng)可以根據(jù)上位機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)信息改變所模擬的地形，增強(qiáng)了人機(jī)的互動性。

(3)可用于大面積三維模擬；本發(fā)明通過機(jī)械三維模擬與平面投影的結(jié)合，打破了光電虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只能應(yīng)用于小面積三維模擬的桎梏，可以實(shí)現(xiàn)大面積地理形貌的三維模擬。