体三维显示器-机械部分

少女dtysky

世界Create

时刻2015.03.22

体三维显示器的机械工程:
https://github.com/dtysky/3D_Displayer_Machine

体三维显示器为真三维显示的一种,即可以在真是的空间内显示一个三维的图像,图像占据一个真实的三维空间,不需要借助任何辅助视觉器件,我采用的方案是二维LED点阵的旋转,LED点阵为自行设计,这里记录了如何设计一个机械结构让LED阵列旋转起来。


1.设计

机械部分分为底座、联轴器、电刷以及PCB支架四个部分,同时还涉及电机的选型。
1.电机:
电机主要要考虑的是负载问题,本装置轴向负载大约为2KG,大约10cm的旋转半径,考虑到成本和够用就行的理念,最终选择了一个120W的直流电机作为驱动源。

2.底座:
底座,也就是放置电机的机械结构,考虑到一般的钢板物理属性(5mm厚度),如果将电机的底部触地,直接放在底座之上,肯定会导致不稳妥的情况出现,所以这里选择了使用拱形吊桥结构,也就是将电机吊在底座上面,以此稳底座的下盘。后来出于需求,又在底座下面加了一个大钢板,进一步稳定。

3.支架:
支架的作用是稳固LED阵列,给其提供支撑,基本设计是一个L型的折弯,由于面积比较大,如果直接上的话会有相当的重量,导致负载过大,所以对其实行了挖空工艺,将主要版面的中间部分挖空来减轻重量。
支架的主要部分是为了配合LED的螺丝孔固定阵列,下面的部分则是为了和联轴器进行连接。

4.联轴器:
顾名思义,连接电机的轴和PCB支架,这个的设计主要考虑到电机轴的构造。联轴器分为两部分,上面是和支架连接,下面则是和电机的轴连接,和支架连接的部分只需要根据支架底部的孔钻孔即可,和轴连接的部分也需要打几个孔,不过是为了和轴做紧固连接,这个轴属于一侧削平靠摩擦力禁锢的那种,所以可以用逻辑拧紧进行固定。
联轴器上下两个部分的连接可以使用螺丝进行,没什么特别的。

5.电刷:
为了解决旋转供电问题,解决这个问题一般有电刷和无限供电两种方式,考虑到风险和电流问题,最终选择了电刷的方案。在联轴器上面放一个集电环,然后通过自己设计的电刷与集电环的连接来供电,集电环是铜质材料,电刷是石墨,实测效果良好。


2.生产

大学好的一点就是工培中心,以下皆在工培中心和学校工厂加工。


1.电机:
购买所得:
电机

2.底座:
注意各个部分的尺寸都必须到位!
底座-CAD
底座-实物

3.支架:
挖空由于并不要求十分精确,所以采用了很一般的工艺,没有必要上线切割:
支架-CAD
支架-实物

4.联轴器:
分成两个部分!CAD图纸和最后成品有区别:
联轴器-CAD
联轴器-实物

5.电刷:
可调节式设计:
电刷-CAD
电刷-实物


3.合体

机械部分总共花费约800,整体良好,整体如下:
合体

如果不是自己的创作,少女是会标识出来的,所以要告诉别人是少女写的哦。