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本文对舞台机械的幕布设计进行了简单的介绍,主要对大幕、前沿横帘幕、二道幕、三道幕、横帘幕(横条幕)、侧帘幕(侧条幕)、白天幕和纱幕的进行了详细的设计。
关键词:舞台机械;幕布设计
引言
舞台幕布是舞台上最能显示气氛的设施之一,它能起装饰美化舞台的作用,全套幕布的配备直接影响到舞台的艺术效果和美感,因此幕布的设计在舞台机械设计中非常重要。
1大幕
大幕是观众厅与舞台之间起分割作用的幕,是舞台的门户,也是舞台的主要幕布,主要用于会议或演出开始和结束时的开闭,有时也可用作场幕。位于镜框舞台台口的内侧,镜框舞台与假台口之间。大幕有多种闭形式,例如:对开式、升降式、串叠式提式、单侧开闭式以及斜拉式等。对其操作控制系统也分为手动和电动两种形式。本海宁文化中心大幕设计为均匀伸缩对开式,此方式为时下较流行的一种,其性能稳定,使用寿命长,不易损坏。大幕的颜色和面料可直接影响观众的视觉,要求庄重而典雅。本方案大幕采用紫红色麻绒带本色衬里做面料,通过三折一的艺术制作,给观众以强烈的立体感。 大幕是舞台的门户,也是舞台上主要幕布;它主要用于演出开始和结束的启闭,有时也用作场幕使用。类型有启闭式、升降式、串帘式、均匀式等!
2前沿横帘幕
前沿横帘幕是大幕前上台口上的横幕,用它作舞台上沿,挡住观众对舞台前沿上空的视线柱,它起装饰美化舞台的作用。前沿横帘幕与大幕形成配套,因而衬托了大幕,前沿横帘幕也称会标幕,可要根据不同的会议、演出,自如更换标语。
前沿幕(又称会标幕)---是舞台两侧和上空的幕布,它起到掩盖观众对舞台侧和上空的视线,是为观众对舞台美感设计的,同时增强了观众对舞台的立体感,类型有升降式、固定式、实物陈列式等 横侧幕----是舞台两侧和上空的幕布,它起到掩盖观众对舞台侧和上空的视线,是为观众对舞台美感设计的,同时增强了观众对舞台的立体感,类型有升降式、固定式、实物陈列式等。
3二道幕
为独唱、独奏、曲艺等节目服务,起突出主角,烘托氛围的作用。位于舞台大幕之后,与第二道沿侧幕相近的一道幕。通常是以三倍打摺制成对开幕,本方案由于升降空间不够,只能为对开或提升两种形式供选择,从经济角度出发,本方案选择滚轮对开式。
4 三道幕
是用于各种表演形式的独唱、演唱、独奏等,在各种戏剧、戏曲的片段中,利用二、三道幕的启、闭更换布景和道具。类型有启闭式、升降式、串帘式、均匀式等。
三道幕或会幕(供选择的)主要为如开会议作后场的隔断作用,突出会议的重要性,烘托会议气氛。
5横帘幕(横条幕)
常用墨绿色,悬挂在普通吊杆和加长杆上,位于镜框舞台台口上方的幕布。与左右两侧的侧帘幕相配合,起到控制演出空间的视线的作用。
6侧帘幕(侧条幕)
侧帘幕位于舞台左右两侧,颜色与横帘幕一致,其对舞台表演区域起限制作用,其平行、正“八”字、倒“八”字等吊装方式可以改变舞台表演区平面的开头对舞台后部空间进行遮挡,引导、控制观众的视线集中在规定的表演区内。其主要是美化舞台,遮挡观众对侧台的视线。
7白天幕
白天幕位于镜框舞台演出空间最后部位,作为表现演出背景环境的幕布。其高度和宽度通常大于台口尺寸,可根据演出需要,将其设计成平面幕或弧型宽幕。白天幕朝向观众席的内侧,可用天排灯、幻灯等进行照明或投射各种色彩形象,与整个舞台空间形成一个整体的画面。本方案采取白色细帆布为材料,色白、吸光性能好。黑底幕位于舞台后部天幕之前,适合于表现为黑暗的场景空间,在歌舞伎戏剧中表现室外以及夜或者虚无状态,同时杂技表演时作背景幕用。采用黑麻绒三折一艺术制作。
天幕是为演出中投射幻灯布置用幕,在演出中,可根据剧情的发展,更换不同的布景或景物,在幻灯的变换下,使观众有一种身临其境的感觉。类型有升降式、串帘式、固定式等。
8纱幕
纱幕一般不作为剧场的固定装置,是以薄质地带有网状孔眼的棉布或化纤材料制成的半透明幕布。除本身所具有的轻薄,打摺后可以制作成各种装饰幕特点以外,还具有一定的透光作用。舞台上常用白纱幕、黑纱幕、纱画幕表现场景环境,从纱画幕后面向景物投光可以显现隐藏在后面的人物和空间环境,从而易于表现梦幻、回忆的虚拟场面;从前面向纱幕投光可以表现渲染纱画幕上所画的形象;从纱幕背面向纱幕后投光时,纱画幕前面所画的形象看起来则不复存在。其他单色纱幕也具备以上特点,只是白色及浅色纱幕反光效果强,深色、黑色纱幕可以更好地吸收舞台上的散射光,更易于表现虚拟、朦胧的幻觉空间效果。纱幕有多种纺织方法,舞台最常使用的是被称为“象眼纱”的六菱形孔状的织物。
纱幕是舞台艺术用幕,常用于舞蹈和特殊效果,提高舞台的立体感,类型有启闭式、升降式等。
关键词:图形处理器;视频编码;计算统一设备架构;服务器
中图分类号:TP37 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)28-0206-02
随着我国信息网络基础设施的规划发展,高速宽带网络的建设得到不断推进,基于网络的视频内容急剧增加,视频内容服务也呈现井喷式的发展。例如基于互联网的网络直播、网络视频教学、视频内容分享等,基于局域网的多媒体共享、无线投屏应用等。就技术的角度而言,视频内容服务的喷发一方面依赖于通信技术的发展,而另一方面则是依赖于视频压缩技术的不断发展和成熟应用。因此,高质量的视频压缩技术的应用就成为了人们关注的研究热点[1]。
视频压缩是计算复杂度非常高的操作。对于专用于视频压缩的服务器,利用中央处理器(CPU,Central Processing Unit)进行编码操作时,大量的视频数据及其压缩算法处理将会使CPU处于高负荷运行状态。因此服务器对CPU的性能要求高,而且占用的功耗也非常大,甚至在极端情形下导致服务器难以对系统其他操作产生实时地响应,出现操作系统假死现象。
图形处理器(GPU,Graphics Processing Unit)是专门用于图像运算工作的微处理器。随着GPU的不断推广,利用GPU和CPU协同处理复杂计算的方法也发展起来[2]。利用GPU强大的并行运算能力,能够大幅度提高系统协作的计算性能,从而将CPU从不擅长的并行运算中解放出来,更好地完成系统的管理控制工作。
H.264/MPEG-4 part 10 AVC (H.264/AVC)视频编码标准,是由国际化标准组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)于2003年共同提出的一种数字视频压缩格式标准[3]。优秀的性能让H.264/AVC广泛应用于广播电视、无线多媒体等各个领域。因此,本文针对H.264编码标准,研究CPU与GPU协同操作的编码方法,提出一种跨平台的视频编码服务方案,支持Windows和Linux等操作系统,支持CPU软件编码或GPU协同编码,当无法GPU编码时,通过软编码实现视频数据压缩。
本文剩余部分安排如下:第1节介绍系统整体方案;第2节和第3节分别介绍系统软件部分的预处理和编码模块设计;第4节对系统进行测试分析;最后总结全文。
1 系统整体方案
图1 所示为采用NVIDIA显卡的系统框图。计算统一设备架构(CUDA,Compute Unified Device Architecture) 是NVIDIA公司提出的一个基于GPU通用计算的开发环境。它针对GPU多处理单元的特性,通过并行计算提高大规模运算的速度[4]。利用CUDA并行计算架构,能够极大地提升H.264的编码效率,在保证一定图像质量的前提下,大幅度降低编码时对CPU核的占用。
系统方案由两大部分组成,包括视频源预处理模块和视频编码模块。视频源预处理模块根据视频源的类型,进行相应的处理,将其转化为视频编码模块支持的视频格式。视频编码模块则是实现视频编码操作,在不同的操作系统中调用不同的处理接口函数,并根据系统显卡的配置,采用纯软件或GPU协同的方式进行视频编码。
2 视频源预处理
由于系统的视频源可能来自不同的采集设备,因此格式各有不同,特别是视频的分辨率、帧率、编码方案等,因此视频压缩服务器并不能直接对这些数据进行压缩。视频源预处理模块就是系统的一个转换接口,将各种视频源转换成统一的格式,包括分辨率、帧率等,以便输入到编码模块中进行正确的编码。
总体而言,视频源预处理模块的工作包括视频解码、定标缩放、帧率转换。视频解码可以从源数据中获取视频每一帧的亮度和色度数据;定标缩放根据视频源的分辨率和输出目标格式的分辨率对每一帧进行相应的缩放;帧率转换则将视频源的帧率转换为目标格式的帧率。
3 视频编码
视频编码模块是本系统的核心模块,实现视频数据的压缩。为了更好适应视频编码服务器的配置,系统将实现2套完整的编码方案,方案一是采用GPU协处理的硬件编码方案,二是由CPU直接处理的软件编码方案。程序在运行时会判断硬件系统中是否有显卡能支持编码操作,如果有则采用方案一进行硬件编码;如果没有,则可以采用CPU进行直接软件编码。
硬件编码方案利用CUDA视频编码模块,将YUV420P或YUV422的视频数据,利用显卡硬编码压缩成数据流。NVIDIA提供了视频编码的开发套件,其中包括视频编码的加速应用编程接口NVENC。由于利用GPU核中专用的编解码模块,NVENC能够提供比一般利用CUDA cores或者系统CPU更快质量更好,并且能耗更低的编码服务,并且在编码过程中,其他的CUDA核及系统CPU能够继续执行其他进程,从而实现编码的并行处理。避免服务器的CPU忙于编码而无法响应其他操作。 CUDA视频编码模块的编码步骤如图2的流程图所示。总体而言,程序先创建上下文环境,配置相关参数,分配内存,然后一帧一帧图像进行编码,编码结束后释放内存和编码器环境。
为了优化编码器结构,更好地满足系统的功能需求,按上述步骤将相应的函数进行进一步的封装,形成以下几个基本的应用程序接口:初始化硬件编码接口EncodeInit( )、分配输入缓存区EncodeGetBuffer( )、硬编码EncodeFrame( )、编码结束清理相关资源EncodeExit( )等。
方案二的视频软件编码使用软编码的方式将YUV420P或者YUV422视频数据压缩编码。为了方便和硬件编码方案进行对比分析,这里以领域内常用的FFMPEG库为例进行设计,使用FFMPEG提供的编码接口进行压缩编码。FFMPEG主要提供三个模块:encode/decode、muxer/demuxer和内存操作。依次存放在库libavcodec、libavformat、libavutil中[5]。其使用步骤包括初始编码参数设置、分配输入缓存区、软编码、编码结束清理相关资源等。
4 实验结果和分析
为了分析对比本文系统所采用的编码方案的性能,本节将直接抓取服务器的屏幕输出作为视频源,这样可以直接获得视频的直接原始数据,方便进行分析比较。
视频的分辨率为1440×900;CPU型号为Intel Xeon? CPU E5-2684W v3@3.10Ghz;内存为125.6GB;GPU采用NVIDIA的Quadro K620;操作系统为GENTOO 3.20.2; NVENC版本6.5;编码方案为H.264编码。编码的配置如表1所示,在测试中软件编码和硬件编码均采用同样的配置。
测试分别针对静止画面和动态画面进行对比,其中静止画面测试是让服务器的屏幕输出静态图像,对其屏幕数据按30帧每秒的帧率抓取视频流再进行编码;动态画面测试是让服务器播放一段视频图像,然后对其屏幕数据按30帧每秒的帧率抓取视频流再进行编码。编码过程对内存和CPU资源的占用情况如表2所示。表中硬编码为采用GPU进行协处理的编码方案;软编码为CPU直接编码方案。表2的结果显示,硬编码方案在内存占用和CPU资源占用方面都优于软编码方案。总体而言,软编码方案对CPU资源占用在5%左右并不高,这是因为所选用的CPU功能较强,而且视频源来自于屏幕数据,无需视频解压的预处理操作。尽管如此,不考虑系统调度等其他操作对CPU的占用,在此测试服务器中同时运行20个编码程序显然将造成CPU资源耗尽。因此对于编码服务器而言,采用硬编码方案将大大提高系统性能。
接下来分析系统的编码效率。将编码过程所用时间除以视频流所有的帧数,得到编码一帧数据的平均使用时间。结果如表3所示。对于静止画面,软编码方案耗时比硬编码方案略低,这一方面是因为测试所用服务器处理能力足够强大,其运算频率高于GPU,另一方面ffmpeg调用的x264库对H.264编码过程采取了很多优化措施,包括抛弃了很多消耗资源但不是特别能提高编码质量的特性,开启多线程并行编码等等;而对于动态画面,硬编码方案的速度明显高于软编码,所用时间仅为软编码的20%-25%。在编码压缩率方面,表3也给出了最终的结果,硬编码的结果都比软编码的结果好。
最后,对编码的效果进行对比,主要的对比参数选择峰值信噪比PSNR值。对比结果由表4给出。由于系统编码模块分别对亮度和色度进行处理,因此表4将亮度和色度分量的PSNR单独列出。由表4可知,硬编码和软编码的PSNR值差别不大,因此两者的性能在PSNR评价指标上可以认为相同。这是因为两者的编码配置是相同的,都采用了表1的配置,因此得出了相同的编码效果。但是结合表3的编码压缩率结果,测试结果显示出硬编码的在较高压缩率的情况下获得了与软编码相同的效果,因此具有更好的应用价值。
综上,采用GPU协处理的硬编码方案比CPU软编码方案在较少的内存和CPU资源占用条件下,以更快的速度实现了性能更好的编码输出。而如果要提高软编码器的性能,将使得编码算法的计算复杂度更高,资源占用更多,处理速度更慢。
5 总结
本文针对视频服务平台的视频编码需求设计了一套高效的视频编码系统。利用GPU的并行运算能力,在编码系统中将复杂的编码操作分配在GPU中执行,从而实现了更快速更高效的编码效果。同时在软件上配置了软件编码方案,使得视频编码服务器能灵活地进行软硬件配置。因此,可以通过在板级增加显卡数量,迅速提高系统的视频处理吞吐量;也可在没有显卡或所有显卡均占用的情况下直接由软件实现编码。
参考文献:
[1] 樊晓平, 熊哲源, 陈志杰,等. 无线多媒体传感器网络视频编码研究[J]. 通信学报, 2011, 32(9):137-146.
[2] 戴长江, 张尤赛. 基于图形处理器的通用计算技术的研究[J]. 现代电子技术, 2013, 36(4):157-161.
[3] 赵耀, 黄晗, 林春雨, 白慧慧. 新一代视频编码标准HEVC的关键技术[J], 2014, 1(29): 1-10.
星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台项目建设方案
第一章 项目概况
一、项目名称
星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台
二、项目建设背景
五面体和多种空间方向的高速加工和高速切削是近几年来崛起的一项先进的制造技术,它使军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业的生产率和制造质量显著提高。加工工艺及装备更新换代,创造了惊人的效益。随着我国军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业及其加工业的迅猛发展,对连续、平滑的自由曲面,如导弹推进器涡轮、航空发动机和汽轮机的叶片,舰艇用的螺旋推进器,以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和大型模具等三位曲面零件加工的要求的不断提高,而目前的三轴数控机床在加工复杂曲面时,必须经过多次装夹工件才能完成加工,并且经过多次的装夹,大大降低了工件精度和加工效率,已不能满足这些行业的需要。
五轴数控联动机床正是针对空间曲面及复杂形状零件的高速高效加工而设计,它的设计及制造将彻底解决这一难题。工件一次装夹后可进行三维曲面多方向和多工序加工,加工自动化程序高,从而缩短了生产周期,提高了劳动生产率和制造质量,使加工工艺及装备更新换代,可以获得良好的经济效益。
三、项目规模和主要建设内容
在现有1600平方米研发中心的基础上,扩建、改造达到3000平方米五轴数控产品研发、检测服务场地;购置各类研发设备及检验检测服务设备、仪器231台/套,项目总投资2100万元,其中,各类研发设备及检验检测服务设备、仪器投资1620万元。2011年预计完成投资1300万元,重点用于服务平台场地改造和重点设备购置,加强新技术、新材料基础研发力量,提高行业服务能力水平。
第二章 项目承建单位基本情况
***星辉数控机械科技有限公司,成立于2006年5月,注册资金1880万元,位于***市高新区内,是***省认定的省级高新技术企业,市级科技新产品的攻关承建研发单位。
一、公司的市场地位和高成长性
公司旨在快速跟踪国际新技术,不断创新,用信息技术提升装备制造业,大力开发光机电一体化的数控成套加工设备,不断提高民族工业的装备水平。主要从事专业非金属领域CNC数控机械设备的研发、制造和销售,重点是木工加工中心、五轴数控机械加工中心、数控木工雕刻机、模具造型加工中心等关键成套技术和数控成套设备,产品可广泛应用于军工、汽车、游艇、航空航天、发动机、汽轮机、水泵、风力发电、火车模具、高速列车、乐器行业等行业,尤其适用于木料、宝丽龙及非金属的碳化混合材料的复杂三维曲面工作的高速、精密加工,是目前国内较少具备自主研发能力的专业非金属领域CNC数控机械企业之一。
目前,公司已发展成为国内数控木工机械行业的龙头企业,拥有多项发明专利等自主知识产权,全系列产品均已通过CE认证,是木工机械数控成套加工设备行业名符其实的引领者。2009年公司实现销售收入2648万元,净利润62万元;2010年实现销售收入5679万元,利润160万元;2011年预计可实现销售收入 1.5亿元,利润1600万元。
二、技术创新是企业核心竞争力
公司始终坚持以技术创新为先导,不断加强数字信息技术与装备制造业的融合。公司拥有由电气、机械、数控、软件等专业工程师、相关技术人员组成的近300人的完整技术团队,聘请台湾全球领先的同行业的前任总工程师为技术咨询顾问,已取得发明专利1项、实用新型专利7项,计算机软件著作权1项。正在申报的知识产权有4项(其中发明专利1项,实用新型专利3项),初步形成了软硬件并举开发的能力和系统集成的创新能力。
三、产品销售与服务
借助公司的技术优势,不断强化为客户提供整体数控加工解决方案,以技术为切入点,加大营销深度和广度,不断提高客户的认知度和满意度。公司的销售网络已遍布全国20多个省(区、直辖市),在16个国家与地区设立了商,产品远销美国、德国、英国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、日本、韩国、东南亚等70多个国家和地区。70%以上的产品出口外销。
四、建设中的星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台
五轴数控联动机床目前在国外发达国家从设计和应用上已经比较成熟,达到了较高水平,但在五轴联动机床的出口、应用及相关技术上对我国进行限制,而国内在设计和应用方面尚处于起步阶段,无论在精度上、性能上还是在可靠性上都无法与国外发达国家相比,尤其是在大型五轴数控加工中心的研制生产方面,尚属空白。为满足市场需求,提高市场竞争力,公司结合多年数控机床设计的实践经验,计划用两年时间着力建设星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台,开发满足大中型复杂零件、模具加工需要的高档五轴联动数控产品,为行业内数控机床生产企业提供技术支持、检验检测、人才培训、提供国际信息等服务。到2010年底,平台一期1600平方米服务场地顺利建成,关键设备已经购买或定制。二期改扩建工程正在建设当中。该平台全部建成后将大大提高非金属数控行业的装备水平和研发加工能力,有效满足快速增长的国内外市场需求,提高我国机床的整体水平,提升在国际市场中的竞争力。
第三章 项目建设的必要性
目前,国内五轴数控机械行业品牌高度分散、集中度低;投入少、产品研发能力低;质保体系和质检手段落后、产品综合评定合格率只有70.2%;技术含量低,产品差异程度低,行业市场竞争手段单一。因此,建设“五轴数控机械技术研发检测服务平台”十分必要。
一、符合国家的产业政策
***星辉五轴数控机械技术研发监测服务平台的建设,符合《国务院关于进一步促进中小企业发展的若干意见》(国发〔2009〕36号)和国家重点产业调整振兴规划,推动中小企业调整结构,转变发展方式等国家产业发展政策。
装备制造业是促进国民经济发展和为国家安全提供战略保障装备的重要产业。积极推进装备制造业的科学发展,对于实现调结构、转方式、促发展具有重要的现实意义。近年来,***市装备制造业在市委、市政府的正确领导下,得到了突飞猛进的发展,***市装备制造业在全国同行业中的影响力在逐步增强。目前,***市装备制造业的经济总量在逐年提升,对***市经济发展的支撑作用也越来越明显。装备制造业的发展,还为***市增加了大量的就业岗位,培养了大量科技型人才和技能型人才。
二、公司优势和已开展的服务
服务场地优势:2010年,在***市和高新区领导的支持、关心下,公司顺利迁入了***市高新技术开发区,第一期新厂区、新厂房和1600平方米的研发中心已建设完成。
技术优势:公司已取得发明专利1项、实用新型专利7项,计算机软件著作权1项。正在申报知识产权有4项(其中发明专利1项,实用新型专利3项),初步形成了软硬件并举开发的能力和系统集成的创新能力。
产权名
类型
证书号
状态
龙门式五轴数控加工机床
发明专利
200910017457.2
授权
星辉激光三维扫描系统
软件著作权
2010SR039314
授权
一种五轴数控机床用双向旋转副
实用新型
ZL200920031017.8
授权
轻型床身移动加工中心
实用新型
ZL200920031164.5
授权
轻型单臂镂铣加工中心
实用新型
ZL200920031162.6
授权
龙门式五轴数控加工机床
实用新型
ZL200920031015.9
授权
龙门式加工机床床身结构
实用新型
ZL200920031016.3
授权
轻型单臂镂铣加工中心用桥式床身结构
实用新型
ZL200920031163.0
授权
一种激光三维扫描系统
实用新型
ZL200920226473.8
授权
项目名称
先进性
研发状态
保丽龙轻、中型加工中心
国际先进
已投入市场
红木家具专用三维扫描仪
国际先进
已投入市场
重型数控木工加工中心
国内领先
已投入市场
轻型床身移动加工中心
国际先进
已投入市场
汽车模具用龙门式SHWMS3520加工中心
国际先进
在研
三、国际化的组织架构
公司和国际接轨,在总经理的领导下,拥有规范的组织架构,从决策管理到一线生产,从零部件采购到设备销售,从人才引进到技术研发,从质量监控到售后服务,分工明确,层次清晰,职能互补,权责分明。
作为全国规模最大的非金属领域数控机床研发生产制造企业之一,公司依靠其具备的精良的加工装备、研发实力和丰富的生产加工经验,对***市周边以及省内、国内相关机械制造类企业提供了技术研发、试验试制、机械加工、热处理加工、检验检测、信息服务、技术咨询、技术推广和人才培养等服务,与***大学建立了企业实训基地和联合攻关协议。
第四章 项目建设的主要内容和目标
一、项目建设规划
(一)指导思想
服务平台以为企业提供研发、检验等公共服务为宗旨,发挥企业技术引领和配套基础设施优势,本着“统一规划、分步实施,高起点、高标准建设”的原则,使五轴数控机械行业服务走向常规化、网络化、统一化、专业化。以政府引导、企业运作的形式,进行研发、检测服务资源的整合,实现优势互补、资源共享,大幅度提升非金属领域数控机床企业的公共研发和服务能力,推动数控机床行业大发展,为全市经济社会发展提供有力支撑。
(二)规划目标
根据国家有关政策和省中小企业办公室的总体规划,项目本着集约高效原则,在坚持高标准规划的同时,规范程序和制度,强化服务理念,延伸服务范围,建设包括新产品研发平台、科技成果推广平台、技术支持和信息共享平台、检验检测服务平台、专利平台、技术设备引进平台等六大部分,为更多的企业提供技术、管理、信息、人才培训等多方面的支撑,不断提高产品的合格率和企业的市场竞争力。
(三)平台定位
按照“政府引导、市场化运作,面向产业、服务企业,资源共享、注重实效”的原则,建设五轴数控机械公共技术服务平台,坚持政府引导与社会广泛参与相结合,坚持非营利服务与市场化服务相结合,坚持促进产业升级与服务中小企业发展相结合,坚持社会服务资源开放共享与统筹规划、重点推动相结合。
二、平台主要设备构成(全部设备)
序号
名称
金额
1
龙 门 刨
55
2
立式加工中心
39
3
龙门加工中心
160
4
方滑枕龙门镗铣中心
268
5
监控设备
8.1443
6
笔记本电脑
0.6796
7
球 杆 仪
7.8986
8
仓储货架
1.0264
9
螺杆空压机
3.7
10
电 脑
1.8115
11
喷漆设备
0.7
12
VMC-600生产线
170.6
13
ZSX-700生产线
447.36
14
软件开发费
56
15
检测设备
400
合 计 金 额
1620
三、建设周期
从2010年7月至2012年6月,建设期24个月(附建设进度表)
阶段时间
计划进度内容
阶段性文档或成果
评审、验证时机和方式
2010年7月-2010年9月
调查市场应用需求,分析目前存在的问题和急需解决的技术难题
制定研发、测试总体方案;提供分析报告
制定研发总体方案
提供分析报告
2010年10月-2010年12月
根据总体设计方案将项目划分为不同的子专题,考察当前项目技术发展情况,并按照各项目分工情况,进行项目的详细功能设计。
提供专题详细设计方案
提供专题详细设计方案
2010年10月-2011年12月
根据项目总体方案和详细设计的指导,进行项目的具体研究和开发,初步开发出样品,并完成生产设备的研发。
提供设计原理图和计算方式;提供生产设备的样机;定制生产流水线
提供项目整体原理图、样品
2010年10月-2011年6月
项目组继续进行各专题的深入研究,对生产设备逐渐修改和完善,基本完成项目的具体开发。
提供各专题研究成果,给出各专题进展情况表
提供项目阶段性成果
2011年7月-2011年12月
进行产品的内部测试,并进一步修改完善发现的问题,项目相关产品
提供检验报告及修改意见
提品检验报告
2011年12月-2012年6月
充分进行应用测试,完成所有目标功能,解决所有发现的问题
提供成型产品、应用报告
提供成型产品、应用报告
四、投资预算安排及资金来源
平台建设预计总投资2100万元,其中设备投资1220万元,铺底流动资金80万元。其中2011年安排项目投资1300万元,2012年预计安排800万元。重点用于服务场地扩建改造400万元,购置设备、仪器及流水线1620万元,铺底流动资金80万元。厂房及基础建设资金全部自筹。
2011年生产及检测设备购置明细表(万元)
序号
名称
金额
1
龙 门 刨
55
2
立式加工中心
39
3
龙门加工中心
160
4
方滑枕龙门镗铣中心
268
5
监控设备
8.1443
6
笔记本电脑
0.6796
7
球 杆 仪
7.8986
8
仓储货架
1.0264
9
螺杆空压机
3.7
10
电 脑
1.8115
11
喷漆设备
0.7
12
VMC-600生产线
170.6
13
ZSX-700生产线
447.36
14
软件开发费
36
合 计 金 额
1220
2011年自筹800万元已到位,拟从银行贷款500万元,争取国家财政和政府支持资金300万元。
五、机构设置及职能
1、研发服务部
(1)、负责本公司的研发任务
(2)、承接中小企业新产品的设计研发任务,协助中小企业在进行充分的市场调研的基础上科学地安排新产品的设计研发。
(3)、按照国家相关产业政策,对中小企业的新产品开发进行正确的引导,使企业按照科学发展观的要求,更好更快地向环境友好型、资源节约型企业迈进。
(4)、按照“把握当前、跟踪前沿”的原则,增进企业对国际上最新研发技术和尖端科技的把握,使中小企业在掌握前沿技术的基础上不断提高自主创新能力。
(5)、推进国际领先的技术研发工具的应用,不断培养和增强中小企业自主研发的实力。
2、技术服务部
(1)、完成本公司的技术任务
(2)、加强对中小企业所需要的新工艺、新材料的基础研究。搭建新技术信息咨询平台,加快新技术、新工艺、新材料的推广应用。
(3)、对中小企业的技术创新成果进行总结和提炼,对技术创新成果进行保护,以增强***地区及行业内中小企业的核心竞争力。
(4)、制定行业技术标准和质量检验标准,并积极地促使企业标准和行业标准上升为国家乃至国际行业标准。
(5)协助行业内中小企业进行技术改造的方案设计和论证以及新产品的技术鉴定。
3、信息化服务部
(1)加快和促进行业内中小企业的信息化建设,促进技术研发中心与各中小企业的信息化网络并网运行,以信息化带动装备制造业的发展,实现信息的有效集成。
(2)协助行业内中小企业对新产品的结构和性能进行模拟分析,以确保新产品开发的成功率。
(3)对行业内中小企业提供生产管理的信息化系统建设和引导培训的服务。
4、质量检验检测服务部
(1)为没有检测能力或者检测设施不齐全的中小企业提供原材料、零部件加工的质量检测服务,对产品的性能质量进行综合鉴定。
(2)为各企业的检验检测工具和量具提供标记和检验检修服务。
(3)为各企业提供特殊检具的设计、制作服务,以确保过程质量不出问题。
(4)提供质量认证服务。
5、外协加工服务部
(1)利用技术发展中心的先进的加工设备,向各个设备资源缺失,加工能力不足的中小企业提供外协配套加工服务。
(2)调剂行业内的加工设备资源,对产能进行综合调度,杜绝行业内的设备重复投资现象和产能浪费现象。
(3)提供各个企业精、大、稀、关设备的检修、改造和保养服务。
(4)向各个企业提供生产加工所需的非标设备的研发和制造服务。
6、人力资源服务部
(1)为各企业提供引进专业技术人才和管理人才的服务。
(2)与各大中专院校联合,向各企业提供各类专业技术人才和技能人才的培训服务。
六、平台建设尚需完善的内容
1、软件和硬件方面
需添置大型数控龙门刨、方滑枕龙门镗铣中心、立式加工中心、龙门加工中心等加工设备,VMC-600及ZSX-700生产、检测流水线2条。办公及技术开发用微机,各种分析软件和设计开发软件等。
2、人才队伍的建设
该服务平台需要引进相关技术研发、高级管理和机械、液压、电气等行业的专业人才7人,以此提高平台的综合服务水平和能力。
3、办公场所及办公设施的配置
改造和完善现有办公场所,挖掘现有潜力,节约支出。
第五章 项目的经济效益和社会效益分析
该服务平台建成后,不但大大提升我国的数控机床制造水平,打破国外的技术封锁,还将充分发挥该平台的综合服务功能,提高行业内中小企业的核心竞争力,以更好地推动我国装备制造业的发展。
该服务平台每年可实现经济收入5000万元,利润1000万元。同时,将对我国装备制造业的发展起到重要的推动作用,具有良好的经济效益和社会效益。该服务平台的建设采取政府引导、企业出资、服务为主、独立运营的方式,坚持“立足***地区、领先技术前沿、培育创新能力、优化资源配置、推动集群发展”的原则,从而打造行业内中小企业公共服务第一品牌,让中小企业“创业更加便捷,使创新更具有价值”,力争在两年内将该服务平台打造成国内一流的中小企业公共(技术)服务示范平台和产业孵化基地。
***星辉数控机械科技有限公司
舞台吊标分为电动和手动两种,它主要用于悬吊和升降各种幕布、灯具、布景等物,是上下左右频繁移动机械,所以吊杆也是舞台安全的主要系数。电动吊杆的作用可以降低工作人员的劳动强度,起至事半功倍的效果,如果一个舞台的深度有14米,我们可以为他设置电动吊杆38道,其中24道景杆(含一道前沿幕)、14道备用吊杆【包括2道二维侧光灯架】,一道升降电影银幕架、1道灯光渡桥及无极均匀伸缩大幕机1套。
通过我们多年使用舞台吊杆机械的经验,我们认为泰州长江影视工程设备厂生产的产品,性能最稳定,安全最可靠,已经被上百家剧院采用。其运用了蜗轮蜗杆减速系统、材质为锡青铜,磨擦系数小,传动效率高。有防冲顶保护、上下限保护。滑轮为镀锌防跳绳花轮,安装不须焊接在滑轮梁上,如焊死,以后维修、调整极不方便。长江影视设备厂的滑轮都是用抱箍罗栓固定。当吊杆升、降至某一位置时,ABS抱死系统立即断火紧锁马达,这样确保吊杆停至此位置下滑系数最小,安全性达到最高。且强弱电分开控制。
所以在这里设计了舞台机械的具体参数:
A、景物吊杆技术参数如下:
电机功率:2.2KW吊点数:4个
升降速度:0.27m/s杆体长暂定:16米
电机转速:1400转/分速比为:40:1
提升荷载为:400KG杆体为钢管
控制方式:点控
该型吊相具有上下限位,冲顶保护装置。制动形式:蜗轮、蜗杆自锁,电磁抱闸。噪音≤45dB.
吊杆杆体用两根Φ50黑铁管焊接成吊杆,中间接头内衬钢管。最后均刷防锈漆两遍,外层喷黑色油漆。
B、灯光吊杆技术参数如下:
电机功率:3KW吊点数:4个
升降速度:0.18m/s杆体长暂定:14米
电机转速:1400转/分速比为:50:1
提升荷载为:600KG杆体为?50黑铁管吊杆
控制方式:点控
该型吊杆具有上下限位,冲顶保护装置。制动形式:蜗轮、蜗杆自锁,电磁抱闸。噪音≤45dB。
吊杆杆体用Φ50;黑铁管焊接成吊杆,中间接头内衬钢管。最后均刷防锈漆两遍,外层喷黑色油漆。
舞台机械设计原则
(节选)1、钢结构
a)所有承重的钢结构件,其结构刚度大于1:1000
b)钢结构件应设计合理,钢结构及其接头应能承受最大额定载荷和由紧急停车造成的冲击载荷;
c)钢结构件所用材料应符合有关标准;
d)钢结构焊缝须符合有关规定,主要焊缝应进行无损探伤检查;
2、吊物与卷扬装置
①卷扬机卷扬机上的电动机和制动器应联合动作,只有电动机电源接通时,才能许可制动器打开;万一制动器打开,而电动机没有接通电源时,只许吊杆(负载)静止或低速下降;
②卷筒组件
卷筒直径不小于钢丝绳直径的30倍;
卷筒用优质灰铸铁或厚壁无缝钢管焊接并经精确机械加工而成;
钢丝绳屿卷筒绳槽中心线的夹角应中于2.5度;
卷筒组件应设计防止钢丝绳在负荷或松驰状态下跳槽的装置。
③滑轮
滑轮的节圆直径,不应小于钢索直径的28倍;
滑轮及滑轮组应采用滚动轴承支承;
滑轮及滑轮组应有防止钢丝绳脱槽的保护装置。
钢丝绳与滑轮的偏角不超过2.5度。
④钢丝绳
悬吊钢丝绳应为带有人造纤维芯的软钢丝绳;
预先检验:供货时所有的钢丝绳均应分批测试;
现场处理:钢丝绳在安装期间应小心处理,不能以任何方式技术打结或损坏;受损或变形的钢丝绳不予接收。所有切断头都应妥善处理;
安装:钢丝绳不应与设备的固定或移动部分磨擦,在有损坏或卡住风险的地方,应采取正确防护措施;
悬挂支承:穿过顶楼的转向滑轮或在其它需要悬挂支承的地方,钢丝绳应在滑轮上进行支承。
⑤钢丝绳配件
钢丝绳配件应采用表面镀锌的标准配件;
钢丝绳配件规格尺寸与钢丝绳匹配;
使用钢丝绳夹的地方,每个接头至少使便用3个正确安装的绳夹。
3、吊杆
a)吊杆采用圆管杆或桁架杆,管子或构架应平直、无扭曲变形;
b)管杆采用优质无缝钢管制造;
c)杆的接头应尽量少,接头采用实心圆棒与管子配合;
d)悬吊钢丝绳的端头用单独安装于杆上的调节装置进行调整;
e)管端:管端应配有带醒目颜色的永久性塑料帽或钢封头;
4、限位、定位、超程开关
a)限位及定位开关
i.行程终止限们开关:行程终止限位开关应能测出设备正常行程绺并使之停车;
ii.中间定位开关:在合适的地方配置中间定位开关和减速开关;
iii.直接碰撞限位开关:行程终止限位开关也可选用直接碰撞限位开关。
b)超程限位开关
超程限位开关:所有电动设备都应安装单独的超程限位开关,以防行程终止限位开关发生故障导致机械损伤。
4、电动机
a)工作循环:舞台机械按断续操作设定。每个工作循环规定为在载荷条件下6次全行程运转并有15min停顿;
【关键词】遥控;电视机架系统;控制电路
Abstract:Remote controlled lifting rotating television rack is a hospital ward,a large conference center popular mechanical and electrical products.Design of a TV frame lifting distance can achieve 300mm,TV rack assembly can reach 360°rotation.Briefly introduced the television rack mechanical structure,elaborated the TV remote control lifting and rotating frame control function,and can complete the function of the control circuit is analyzed in detail.And its advantages and innovations are described.
Keywords:remote control;TV rack system;control circuit
1.引言
随着社会经济的发展,电视机已经走入了医院病房,大型会议中心乃至老百姓家庭的千家万户,它已然成为了人们获取信息、了解社会、享受生活的最佳依赖品,人们也越来越离不开电视。然而,人们在长时间观看电视节目的过程中,往往会出现由于视觉高度和角度不当引起视觉疲劳、眼睛干涩等问题。本文设计了一款电视机架,可以通过遥控装置很方便的改变电视在竖直方向的高度和机架总成在水平方向的旋转,使我们能够更加健康舒适的享受生活。
2.电视机架系统描述
电视机架立柱实现无极升降。升降由电动机转动,通过涡轮蜗杆和丝杆螺母副实现立柱上下运动。立柱升降行程为300mm,最大高度可达到830mm,最低高度达到530mm,加上轮子和顶上电视支架的高度,电视正中心高度达到100cm—130cm的高度,水平视线刚好适合人们的坐姿要求。支架采用减速电机和一对齿轮带动上面支架总成旋转,支架总成的旋转速度10度/秒,水平旋转角度360°。减速电机选用2.5r/min的同步电机[1-4]。电视机的翻转支架由四个铰链和四根支撑杆形成两组四杆机构,只要让中间连杆向内旋转即可完成由竖直悬挂电视支架转换成水平平放电视支架的平面。电视机架总体设计如图1所示。
图1 电视机架总体设计图
3.电视机架控制系统构成
电视机架立柱升降部分和支架总成旋转部分都是由电机驱动开始,带动机械部分分别实现升降和旋转功能[5-6]。电机的控制系统设计如下:
采用M4无线点触式四路收发器成品模块,结合数字逻辑电路和三极管开关电路,直接驱动左右转向及升降电机M2、M1。收发器接收模块直接与接线端子HDR1X5连接,与74LS86异或门和74LS00与非门结合,再经反相器74LS04后用三极管8050构成的开关电路驱动四个继电器J2-J5,J2-J5的常开触点使电动机M2、M1通电分别作正反转动。数字逻辑电路74LS系列芯片保证了M2、M1分别具有互锁功能,防止升降电机M1、左右旋转电机M2正反转同时工作,出现烧毁电源的错误。电源电路由市电经变压器变压后通过全桥整流后得到直流,再由LC电路滤波,最后由三端稳压模块W7812和W7805稳压输出稳定的直流电,分别供电给继电器J2-J5和74LS系列芯片。电视机架控制系统电路设计如图2。
图2 电视机架控制系统电路图
图2中,由于M4无线点触式四路收发器模块和遥控器发射模块的四路电路工作原理一样,本文以A按钮为例,用流程图3将其控制工作过程表示如下:
图3 电视机架上升控制流程图
其具体分析为:当按下按钮A后,遥控器发射模块发射信号,接收模块接受信号后HDR1X5的A脚出现高电位,异或门U3A由于两输入端输入不同电位而输出高电平,就导致U1B与非门输出端输出低电平,再经U4A反相器输出高电平[7]。U4A反相器输出的高电平使三极管Q1饱和,继电器J2线圈得电继而使其常开触点闭合,电机M1作上升运动工作。当上升达到需要的高度后松开A按钮,接收模块HDR1X5的A脚还原成低电位,异或门U3A由于两输入端输入相同电位而输出低电平,就导致U1B与非门输出端输出高电平,再经U4A反相器输出低电平。U4A反相器输出的低电平使三极管Q1截止,继电器J2线圈不能得电继而使其常开触点断开,电机M1因未能得电停止工作。从而完成了一次电机M1作上升运动的工作。M4无线点触式四路收发器模块的B、C、D按钮的工作过程与A按钮的工作过程相同。二极管D2为保护三极管8050Q1而设置,用以保证三极管8050开关电路在饱和与截止的转换过程中能够正常的工作,防止12V电源电压与继电器J2的反电动势之和损坏三极管8050Q1。C﹑D按钮实现左右转向功能。行程开关J12、J13用于左右运动限位,它们分别作用于与非门U1A和U1D的输入端,当运动的部件到达极限位置后J12、J13行程开关动作使U1A或U1D门电路为高电平,U4C或U4D为低电平,Q3或Q4截止。继电器J4或J5线圈不能得电继而使其常开触点断开,电机M2因未能得电停止工作,达到了限位目的。当J12、J13安装在相同的位置时,可实现左右360°的控制角度。M4无线点触式四路收发器模块采用PT2272四路超再生固定码接收板非锁型M4 315M插针式无线接收模块,遥控器发射模块采用加强版1000米大功率四键遥控器1000-4B1,频率选用315M。
4.结束语
本产品弥补了很多传统电视、DVD、投影仪等安放位置的不足之处,比如:
(1)本产品能够通过遥控装置实现电视机架的自由升降和任意角度旋转的功能,避免由于视角不当引起的视疲劳等问题;同时也避免了为找寻合适的视角而改变坐姿所带来的身体上的酸痛。
(2)本产品的遥控装置可以很方便地远距离调整电视的最佳观看角度和高度,避免了远距离调节的不便。
(3)本产品底盘的万向脚轮可以很方便的移动电视到合适的位置后再将产品底盘固定,解决了传统的电视安放固定位置移动不便的问题。
(4)本产品顶端的连杆机构能够实现安放外形各异的家用电视机的功能,如液晶电视屏幕的竖直安放,背投电视以及晶体管电视的水平安放等。
参考文献:
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