本實(shí)用新型涉及展覽展示領(lǐng)域，尤其涉及一種控制方式靈活、可靠，系統(tǒng)易搭建、易操作、易維護(hù)的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置。當(dāng)一組展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置按一定形式陣列排布在一起，共同按照程序或指令相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該陣列化的裝置群稱為展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置陣列也稱作浮球矩陣或者小球矩陣。

背景技術(shù)：

浮球矩陣由于其氣勢(shì)恢宏、色彩絢爛的展示效果，已經(jīng)開始逐步推廣應(yīng)用于展示展覽。計(jì)算機(jī)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)展示物上下垂直運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)文字、直線、曲線、平面、曲面及3D圖形等各種動(dòng)靜態(tài)造型。所以浮球矩陣由成百上千的電機(jī)組成，需采取相應(yīng)措施對(duì)這大量的電機(jī)進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)造型效果。

多電機(jī)同步控制問題在工業(yè)生產(chǎn)中的許多場(chǎng)合已成為一個(gè)突出的難題。在多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，采用傳統(tǒng)的機(jī)械長(zhǎng)軸雖然能夠準(zhǔn)確地保持電機(jī)同步，但其缺點(diǎn)日益顯著，如：各電機(jī)的工作狀態(tài)相互影響，彼此之間存在嚴(yán)重的耦合作用，通過鏈、齒輪、軸等多級(jí)鏈接機(jī)構(gòu)后含有積累誤差，使用范圍也受到限制，某些場(chǎng)合已不能滿足現(xiàn)代控制的需要。采用電的方式控制多電機(jī)的同步是一種有效的解決手段，人們對(duì)這方面已作出了大量的研究。

目前，大多數(shù)的浮球矩陣都采用中央控制方式，如要實(shí)現(xiàn)成百上千的展示物聯(lián)動(dòng)效果，則需要龐大的電控柜支撐，導(dǎo)線眾多、系統(tǒng)復(fù)雜，還需配備專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，并且布線方式、線材質(zhì)量和施工質(zhì)量均會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，20軸聯(lián)動(dòng)時(shí)同步誤差已達(dá)毫秒級(jí)。系統(tǒng)調(diào)整和后期維護(hù)也需由專業(yè)電氣工程師來進(jìn)行。因此，中央控制式浮球矩陣的穩(wěn)定性不夠高，可移植性受到限制，安裝運(yùn)行及維護(hù)成本高，不利于實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域、大范圍推廣。

有鑒于此，有必要提供一種控制方式靈活、可靠，系統(tǒng)易搭建、易操作、易維護(hù)的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種控制方式靈活、可靠，系統(tǒng)易搭建、易操作、易維護(hù)的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置，其包括用于控制展示物運(yùn)動(dòng)的若干展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置、用于控制若干所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置動(dòng)作的控制系統(tǒng)以及發(fā)送控制指令至控制系統(tǒng)的上位機(jī)，所述控制系統(tǒng)與若干展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置之間采用CAN總線協(xié)議進(jìn)行通訊，所述控制系統(tǒng)包括主控通訊控制器、至少一個(gè)通訊控制器及連接主控通訊控制器與該至少一個(gè)通訊控制器的CAN總線，所述主控通訊控制器接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令后，發(fā)出同步信號(hào)，并經(jīng)CAN總線傳送至各通訊控制器，各通訊控制器同時(shí)也接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令，并經(jīng)CAN總線將所接收到的同步信號(hào)和控制指令一并傳送至所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置，以控制所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置動(dòng)作。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述上位機(jī)將控制指令通過以太網(wǎng)上傳至所述控制系統(tǒng)，且以太網(wǎng)與所述控制系統(tǒng)之間采用TCP/IP協(xié)議。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述通訊控制器集成有以太網(wǎng)接口、網(wǎng)關(guān)模塊和同步器，且所述通訊控制器與以太網(wǎng)之間采用TCP/IP協(xié)議。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述通訊控制器通過所述以太網(wǎng)接口接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令，所述網(wǎng)關(guān)模塊將控制指令編譯為CAN報(bào)文后發(fā)出，以由CAN總線控制所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置動(dòng)作。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，每一所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置均設(shè)有標(biāo)識(shí)碼，所述網(wǎng)關(guān)模塊根據(jù)標(biāo)識(shí)碼將控制指令發(fā)送至對(duì)應(yīng)的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控通訊控制器與至少一個(gè)通訊控制器之間以菊花鏈路式連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，若干所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置在CAN總線上以菊花鏈路式掛接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置包括一體化步進(jìn)伺服模組、與一體化步進(jìn)伺服模組相連的排線機(jī)構(gòu)以及遮罩在所述一體化步進(jìn)伺服模組與所述排線機(jī)構(gòu)外側(cè)的外殼，所述排線機(jī)構(gòu)包括纜索及連接于纜索終端的展示物。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述一體化步進(jìn)伺服模組包括順序排列的控制驅(qū)動(dòng)器、編碼器及步進(jìn)電機(jī)，且所述步進(jìn)電機(jī)靠近排線機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)置。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置有五根連接導(dǎo)線，分別為正、負(fù)電源線和兩根信號(hào)線及一根屏蔽線，該五根連接導(dǎo)線置于同一根電纜內(nèi)，且一端與所述一體化步進(jìn)伺服模組相連、另一端伸出外殼與電源和CAN總線相連。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置通過設(shè)置有主控通訊控制器、至少一個(gè)通訊控制器及連接主控通訊控制器與該至少一個(gè)通訊控制器的CAN總線，從而主控通訊控制器在接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令后，發(fā)出同步信號(hào)并經(jīng)CAN總線傳送至各通訊控制器，同時(shí)各通訊控制器在接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令后，將所接收到的同步信號(hào)和控制指令經(jīng)CAN總線一并傳送至各展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置，進(jìn)而不僅能實(shí)現(xiàn)展示物的運(yùn)動(dòng)同步性，還能對(duì)展示物進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是圖1中展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置的同步控制接線方式示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1至圖3所示，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置。所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置包括：用于控制展示物22運(yùn)動(dòng)的若干展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10、用于控制若干所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10動(dòng)作的控制系統(tǒng)20以及發(fā)送控制指令至控制系統(tǒng)20的上位機(jī)30。本實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)20與若干展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10之間采用CAN總線協(xié)議進(jìn)行通訊。

一般來講，CAN總線只需要一對(duì)雙絞線（兩根信號(hào)線）即可組成網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式類似家電網(wǎng)絡(luò)：一根兩線的電源線上并聯(lián)掛接多個(gè)燈泡。每個(gè)展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10類似一個(gè)燈泡。CAN總線具備很多優(yōu)越功能：可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；能夠很好的解決控制系統(tǒng)20集成化控制時(shí)的通信競(jìng)爭(zhēng)問題；通信協(xié)議簡(jiǎn)單、實(shí)施方便；CAN數(shù)據(jù)幀為短幀結(jié)構(gòu)，不會(huì)占用總線時(shí)間過長(zhǎng)，保證了通信的抗干擾性。

如圖2所示，所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10包括一體化步進(jìn)伺服模組1、與一體化步進(jìn)伺服模組1相連的排線機(jī)構(gòu)2以及遮罩在所述一體化步進(jìn)伺服模組1與排線機(jī)構(gòu)2外側(cè)的外殼3。所述一體化步進(jìn)伺服模組1包括順序排列的步進(jìn)電機(jī)11、編碼器12及控制驅(qū)動(dòng)器13，且所述步進(jìn)電機(jī)11靠近排線機(jī)構(gòu)2一側(cè)設(shè)置。所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10有五根連接導(dǎo)線，分別為正、負(fù)電源線和兩根信號(hào)線及一根屏蔽線，該五根連接導(dǎo)線置于同一根電纜4內(nèi)，且一端與所述一體化步進(jìn)伺服模組1相連、另一端伸出外殼3與電源和CAN總線相連。

所述控制驅(qū)動(dòng)器13的控制方式為能夠設(shè)置運(yùn)動(dòng)的位置P、速度V和時(shí)間T的PVT同步控制方式。PVT同步控制方式為： 控制驅(qū)動(dòng)器13通過CAN總線接收一系列的PVT點(diǎn)，每一個(gè)PVT點(diǎn)都由位置P、速度V、時(shí)間T組成，控制驅(qū)動(dòng)器13在這些點(diǎn)之間插補(bǔ)，以得到所需的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于PVT模式已屬于現(xiàn)有技術(shù)，故于此不再詳細(xì)描述。

通過為展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10設(shè)定一系列PVT點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)11能夠在同一時(shí)刻T，以各自的目標(biāo)速度V，通過或到達(dá)各自的目標(biāo)點(diǎn)P，使用時(shí)，通過連續(xù)或間斷的輸入P/V/T點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的PVT運(yùn)動(dòng)。對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)控制方式，使用PVT同步控制方式，可以實(shí)現(xiàn)真正實(shí)時(shí)、復(fù)雜和精確的軌跡規(guī)劃；若配合同步器，則60臺(tái)以上的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10的同步誤差小于4us，且不會(huì)累積。

所述排線機(jī)構(gòu)2包括纜索21及連接于纜索21終端的展示物22。所述編碼器12可以為絕對(duì)值式編碼器，也可以為增量式編碼器，以精確地控制纜索21打開的長(zhǎng)度，從而定位展示物22的水平高度。

所述外殼3遮罩在所述排線機(jī)構(gòu)2的外側(cè)，且所述外殼3的底部開設(shè)有通孔31，所述纜索21自通孔31中穿出，從而在帶動(dòng)展示物22上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，該通孔31不僅能夠限制纜索21發(fā)生位移，保證了展示物22上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，而且能夠避免纜索21發(fā)生纏繞。

如圖1與圖3所示，所述控制系統(tǒng)20包括主控通訊控制器5、至少一個(gè)通訊控制器6及連接主控通訊控制器5與該至少一個(gè)通訊控制器6的CAN總線。所述上位機(jī)30將控制指令通過以太網(wǎng)傳輸，并經(jīng)路由器40上傳至所述控制系統(tǒng)20，且以太網(wǎng)與所述控制系統(tǒng)20之間采用TCP/IP協(xié)議。具體來講，以太網(wǎng)與主控通訊控制器5之間、以太網(wǎng)與通訊控制器6之間均采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，這是因?yàn)門CP/IP協(xié)議可大大提高通訊速率，緩解了所述控制系統(tǒng)20采用CAN總線傳送波特率的局限問題。

所述主控通訊控制器5與所述通訊控制器6之間采用CAN總線進(jìn)行通訊，并以菊花鏈路式連接。這里的CAN總線編號(hào)為CAN0，是整個(gè)控制系統(tǒng)20的主通訊線路，傳輸同步信號(hào)。所述主控通訊控制器5接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令后，發(fā)出同步信號(hào)，并經(jīng)CAN0傳送至下接的各通訊控制器6。

所述通訊控制器6搭載高性能ARM處理器，適合各類智能終端的配置要求。每個(gè)所述通訊控制器6下可掛接100個(gè)展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，n個(gè)所述通訊控制器6即可控制100*n個(gè)展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)千軸甚至更多軸聯(lián)動(dòng)。n個(gè)所述通訊控制器6就有n條CAN總線，可對(duì)其編號(hào)為：CAN1，CAN2，CAN3，……，CANn。

各通訊控制器6同時(shí)也接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令，并經(jīng)CAN總線（CAN1~CANn）將同步信號(hào)和控制指令一并傳送至所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，以控制所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10的同步控制。

所述主控通訊控制器5與所述通訊控制器6均集成有以太網(wǎng)接口、網(wǎng)關(guān)模塊和同步器。首先，所述主控通訊控制器5與所述通訊控制器6均通過所述以太網(wǎng)接口接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令；然后，所述主控通訊控制器5的同步器根據(jù)接收到的控制指令發(fā)出同步信號(hào)；所述通訊控制器6的同步器接收由所述主控通訊控制器5發(fā)出的同步信號(hào)，同時(shí)，所述通訊控制器6的網(wǎng)關(guān)模塊將通過以太網(wǎng)接口接收到的控制指令編譯為CAN報(bào)文后發(fā)出；最后由CAN總線（CAN1~CANn）將所接收到的控制指令和同步信號(hào)一并發(fā)送至所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，以控制所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10同步運(yùn)動(dòng)。

所述網(wǎng)關(guān)模塊與CAN總線型控制驅(qū)動(dòng)器13配合使用，可以使用基于RS232簡(jiǎn)單直觀的指令來控制基于CAN總線的一體化步進(jìn)伺服模組1，免去了直接使用CAN協(xié)議時(shí)面臨的一系列困難。

所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10在CAN總線（CAN1~CANn）上以菊花鏈路式掛接，可以利用有限的CAN總線連接多臺(tái)展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，共享同一服務(wù)，而且不存在總線競(jìng)爭(zhēng)和阻塞等問題。每一所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10均設(shè)有標(biāo)識(shí)碼，所述網(wǎng)關(guān)模塊根據(jù)標(biāo)識(shí)碼將控制指令發(fā)送至對(duì)應(yīng)的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10。所述展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10通過所述電纜4中的兩根信號(hào)線（CAN總線）連接所述通訊控制器6，該電纜4同時(shí)給展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10提供電源，正、負(fù)電源線分別接到對(duì)應(yīng)的電源端子。

所述上位機(jī)30可以是PC、平板或手機(jī)，其與控制系統(tǒng)20之間的通訊可選用有線、無線或藍(lán)牙等多種方式實(shí)現(xiàn)。浮球矩陣的動(dòng)態(tài)效果實(shí)現(xiàn)也十分簡(jiǎn)單，只需將3D動(dòng)畫文件導(dǎo)入到手機(jī)、平板等手持智能終端設(shè)備上，轉(zhuǎn)換成程序代碼，用戶只需在手持智能終端設(shè)備上簡(jiǎn)單點(diǎn)擊幾下，即能發(fā)送控制指令，使浮球矩陣按照設(shè)置好的動(dòng)畫模式運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置的具體控制方法為：上位機(jī)30發(fā)出控制指令，通過以太網(wǎng)傳輸，并經(jīng)路由器40傳輸至控制系統(tǒng)20的主控通訊控制器5和通訊控制器6，主控通訊控制器5在接收控制指令后發(fā)出同步信號(hào)，并經(jīng)CAN0傳送至下接的各通訊控制器6，各通訊控制器6同時(shí)也接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令，并經(jīng)網(wǎng)關(guān)模塊編譯為CAN報(bào)文后由CAN總線（CAN1~CANn）發(fā)出，各通訊控制器6將同步信號(hào)和運(yùn)控信號(hào)（即控制指令編譯后的信號(hào)）一并傳送至其下掛接的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，繼而所有展示物22按照上位機(jī)30發(fā)出的指令進(jìn)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)效果。

綜上所述，本實(shí)用新型的展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置大規(guī)模陣列的控制裝置通過設(shè)置有主控通訊控制器5、至少一個(gè)通訊控制器6及連接主控通訊控制器5與該至少一個(gè)通訊控制器6的CAN總線，從而主控通訊控制器5在接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令后，可發(fā)出同步信號(hào)并經(jīng)CAN0傳送至各通訊控制器6，同時(shí)各通訊控制器6也接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令，并將所接收到的同步信號(hào)和控制指令經(jīng)CAN1~CANn一并傳送至各展示物動(dòng)態(tài)懸吊裝置10，進(jìn)而不僅能實(shí)現(xiàn)展示物22的運(yùn)動(dòng)同步性，還能對(duì)展示物22進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

另外，本實(shí)用新型將一體化步進(jìn)伺服模組1和排線機(jī)構(gòu)2置于一個(gè)外殼3中，形成一個(gè)控制模塊，使得浮球矩陣易搭建、易維護(hù)；通過設(shè)置有控制系統(tǒng)20，用戶可通過智能終端直接控制展示物22運(yùn)動(dòng)，操作簡(jiǎn)單，且用戶不必了解和處理紛繁復(fù)雜的CAN總線運(yùn)作方式，就能夠輕松自如地充分享用CAN總線的高速、長(zhǎng)距離、高抗干擾、網(wǎng)絡(luò)功能、連線簡(jiǎn)潔等優(yōu)越性能，實(shí)現(xiàn)靈活、可靠的模塊化分布式同步控制；采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)用戶控制指令和控制系統(tǒng)20之間的通訊，可有效補(bǔ)足CAN總線通訊速率不夠高的局限。

以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。