投影中心（精选7篇）
投影中心 篇1
1 引言
下颌是人体运动最频繁的部位之一,下颌髁突在功能运动中要承受一定的压力[1]。单侧颞下颌关节强直手术治疗后,手术侧原髁突的部位在形态上发生了显著的改变[2]。这可能会对该部位生物力学的分布产生影响,甚至造成对侧关节的生物力学性质的改变。而且,选择不同的术式,其影响可能也不相同。建立正常下颌骨三维有限元模型,然后依据临床上最常用的3种治疗颞颌关节强直的手术方法(即面面接触的关节重建术、点面接触的关节重建术以及裂隙关节成形术[3]),在正常下颌骨三维有限元模型上运用有限元软件模拟手术,构建3种单侧颞颌关节强直治疗的手术模型,为下一步的力学研究奠定基础。
有限元法(finite element method,FEM)是将弹性理论数学计算和计算机软件有机结合在一起的一种数值分析方法。它是将连续的弹性体分割成有限个单元,以其结合体来代替原弹性体,并逐个研究每个单元的性质,以获得整个弹性体的力学分析方法。其基本原理是:运用离散化的概念,将一个具有无限自由度的连续介质或结构,划分为许多个有限大小的子区域,也即有限个小单元(element),实际的连续介质看成这些单元以节点(nodes)相互连接而成的等效集合体。单元之间的相互作用通过节点传递,称节点力。每个节点的变形运动是连续的,即任何一个单元中一个节点的变化都会引起周围节点及单元连续的相关变化。每个单元的材料特性及节点的加载、边界条件明确后,通过相应节点位移与节点力之间的关系式计算,得出其他各单元体及节点位移和应力变化,从而得出所需结构部分的空间位移和应力分布。1973年,Thresher首先将有限元应用于口腔医学,从而开始了有限元法在口腔医学中的应用。
有限元法不仅计算精度高,而且能对复杂的结构、形态、载荷和材料力学性能进行应力分析比较,是口腔生物力学研究中的重要手段,已广泛应用于口腔种植、修复、正畸等各个领域的研究。
2 下颌骨CAD模型的建立
目前,在医学上主要是骨相关的三维建模,具体步骤一般如下:
(1)给患者做CT或MRI等影像检查扫描,获得所需解剖部位的影像断层数据。
(2)对每层医学图像做轮廓化处理,生成边缘轮廓。这一过程可以根据灰度值自动进行,也可人为干预。
(3)将处理好的断层轮廓图像按应有间距堆栈,得到所需观察骨骼的三维点云,假体设计可以依据该线框图进行。
(4)将该点云转化成STL或IGS文件,即可输入快速成型设备,制作出骨的实体模型。医生和工程师们可以直接利用该模型做出假体设计及其他应用,也可输入CAD软件供修改研究。
下面介绍下颌骨CAD模型的建立过程。
2.1 研究对象
选择一名颞颌系统发育正常的中年男性,牙弓形态基本对称,牙列完整,I类磨牙关系,牙周组织健康,咬合关系良好。以眶耳平面为参照平面,采用螺旋CT扫描机对下颌骨螺旋扫描,层厚为1.0 mm,层距为1.0 mm,床进速度为1 mm/s,从髁突到颈部连续横断扫描123层。选择骨组织窗观察断层,最终获得123幅二维扫描断层图像(如图1所示),并将其保存为BMP格式。
2.2 研究设备
Siemens Somatom Sensation 64 SCT扫描机;硬件配置为:Pentium D 945-3.2 GB CPU,4 GB DDR2-800内存,1 000 GB硬盘的计算机;20 in宽屏液晶显示器。
2.3 研究软件
医学影像处理软件:Adobe Photoshop、自研软件、CATIA和有限元分析软件MSC.Patran。
2.4 正常下颌骨三维模型的建立
将BMP格式的二维CT扫描图像影像数据输入Adobe Photoshop软件,做亮度对比调节,以清晰显示下颌骨的外形轮廓,然后自研软件将各层的BMP图片计算成三维点云(如图2所示),在CATIA软件中对三维点云进行曲面重建,得到下颌骨的三维模型(如图3所示)。
3 下颌骨CAE模型的建立
将下颌骨三维结构模型导入MSC.Patran软件中进行网格划分和边界条件加载,建立了103 491个节点、62 216个单元的正常下颌骨三维有限元模型(如图4所示)。出于简化模型的需要,把下颌骨和牙齿都按各向同性的均质体处理。假设下颌骨皮质骨、松质骨、牙周膜以及牙齿釉质、牙本质、牙骨质和牙髓均为各向同性、均匀连续的线弹性材料,下颌骨和牙齿的弹性模量取皮质骨和松质骨的平均值1.1×104MPa,泊松比为0.3。
网格类型为四面体十节点网格,采用TET网格划分器自动划分网格。网格大小为5 mm,局部精度为0.5 mm。将髁状突上表面和下颌角区进行固定约束,设置位移自由度为0。由于下颌角区的约束使得嚼肌与翼内肌附着处可随咬合力的变化和口颌系统受力平衡的需求而自动调整所提供力的大小,但颞肌附着处则不能再施加约束,以防影响咬合力向髁突的传导。
4 下颌骨CADCAE模型的应用情况
在下颌骨CADCAE模型的基础上为中南大学湘雅医院提供了右侧颞下颌关节强直行面面接触的关节重建术后的三维有限元模型、右侧颞下颌关节强直行点面接触的关节重建术后的三维有限元模型、右侧颞下颌关节强直行关节成形术后的三维有限元模型;并对3种手术方案进行了虚拟手术效果仿真分析,找到了最佳的手术方案。在双侧下颌第1磨牙施加相同载荷情况下,面面接触关节重建术手术侧髁突应力分布趋势与正常髁突近似,等效应力与正常髁突无显著差别,非手术侧髁突等效应力与正常髁突也无显著差别;点面接触关节重建术手术侧髁突应力明显集中,等效应力较正常髁突显著增大,非手术侧髁突等效应力与正常髁突无显著差别;裂隙关节成形术手术侧髁突等效应力传递中断,无应力集中区,并导致非手术侧髁突等效应力显著增大。右侧颞下颌关节强直行关节成形术未形成近似于正常颞颌关节,不利于术后咀嚼功能的恢复,并可能导致非手术侧髁突应力显著增大,不利于该侧颞颌关节的健康。面面接触关节重建术形成近似于正常颞颌关节的髁突,有利于术后咀嚼功能的恢复,而且不造成非手术侧髁突应力的显著改变,对健康侧颞颌关节的健康无明显影响,是值得提倡的术式[3]。正常下颌骨在98 N咬合力的情况下,应力分布状况如图5所示。
5 结论与展望
下颌骨CAD精确模型的建立,为医生实施手术方案提供了验证方法,大大提高了手术方案之间的可比性;CAD精确模型的建立方法使得人体骨骼按个体需求的精确加工成为现实。到目前为止,大多口腔领域有限元仿真都基于材料线弹性假设,其物理相似性有待进一步提高,特别是建立具有非线性、各向异性等生物力学特性的三维有限元模型,完善关节软组织建模,采用多体动力学软件和有限元软件联合仿真,建立虚拟人体模型,完成静态到动态的转变,以真正向生物仿真方向发展。
参考文献
[1]Nitzan DW.Intranrticular pressure in the functioning human tem-poromandibular jointand its alteration by uniform elevation of the cclusion plane[J].Oral Maxillofac Surg,1994,52(7):671-680.
[2]胡凯,胡敏,方竞,等.髁突手术对其压缩力学性能及骨密度的影响[J].中华口腔医学杂志,1999,34(3):145-147.
[3]游弋.单侧颞下颌关节强直三种治疗术式对双侧髁突生物力学影响的三维有限元研究[D].长沙:中南大学湘雅医院,2007:20-21.
[4]郭宏,刘洪臣,张润荃,等.正常颞下颌关节应力分布的三维有限元研究[J].临床口腔医学杂志,2004,20(3):134-137.
[5]单岩,谢汉龙.CATIA V5自由曲面造型[M].北京:清华大学出版社,2004:19-31.
[6]谢龙汉,单岩.CATIA V5逆向造型设计[M].北京:清华大学出版社,2004:196-247.
[7]龙春风.CATIA V5高级应用[M].北京:清华大学出版社,2006:265-291.
投影中心 篇2
1 GIS与地图投影的关系
GIS是建立在统一的坐标系统之上的, 因此, 凡是提到GIS就必然涉及到地图投影的问题。
1.1 地图投影
计算机地图制图学是将分布在地球上的事物符号化, 并绘制到计算机屏幕或者是纸上, 就像将一个橘子剥开摊平, 理论上是行不通的。如何使球面转化到平面上后少破裂、少重叠、变形小, 并使变形符合一定要求呢?需要一种科学的方法, 这种方法就是研究从地球的椭球面转化绘到平面上所采用的数学方法, 即地图投影。
1.2 GIS与地图投影的关系
GIS是建立在统一的坐标系统之上的, 因此, 凡提到GIS就必然涉及到地图投影的问题。GIS的三个基本功能模块:数据输入编辑、空间分析和图形输出显示都离不开地图投影。
由此可见, 地图投影贯穿于GIS建设的始终, 地图投影已成为一个完善的GIS不可缺少的功能之一, 图1给出了GIS与地图投影间的关系。所以说, 凡是GIS就必然要考虑到地图投影, 地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性, 在各类GIS的建立过程中, 选择适当的地图投影系统是首先要考虑的问题。
2 (宽带) 高斯投影和兰伯特投影
2.1 (宽带) 高斯投影
高斯投影是由德国数学家、物理学家、天文学家高斯与大地测量学克吕格拟定的, 故称高斯—克吕格投影, 简称高斯投影。
常用高斯投影分为3°带和6°带投影, 这种分带投影的结果不仅限制了变形, 且由于每带的高斯坐标值关于坐标轴为对称, 故每带的坐标只有仅需计算第一象限之值即可, 从而大大减少了计算工作量。但由于各带独立投影的结果形成了各带投影坐标互相独立而不联系, 为解决这一矛盾通常采用在两带的邻接处的一定范围内进行重叠投影。但这也会带来不小的麻烦, 此时我们可以考虑采用 (宽带) 高斯投影编制地图。 (宽带) 高斯投影是指制图区域经差大于6°而言的高斯投影。
1949年中华人民共和国成立以后, 就确定该投影为我国地形图系列中1∶50万~1∶1万以及更大比例尺地形图的数学基础。
2.2 兰伯特投影
在等角圆锥投影中, 微分圆的表象保持为圆形, 也就是说同一点上各方向的长度比均相等, 或者说保持角度没有变形, 此投影称为正轴等角圆锥投影, 在此投影中, 若圆锥面割于椭球体面的两纬线上, 则这种投影叫做双标准纬线等角投影, 即等角割圆锥投影, 即为我们所说的兰伯特投影。它早在1772年由Lambert设计的, 主要用于东西向跨度较大的地区成图。兰伯特投影在制图实践中广泛被采用, 它适用于中纬地带沿纬线延伸的区域, 世界上不少的国家如法国、比利时、西班牙等国都曾采用它作为本国地形图的数学基础。我国出版的《中国大陆图》和《中华人民共和国地图集》中的分省图 (区) 均采用兰伯特投影。
3 GIS中兰伯特投影与 (宽带) 高斯投影选择的选择
因为我国绝大多数省 (区) 处于中纬地区, 适于采用兰伯特投影, 亦可采用 (宽带) 高斯投影, 若选用 (宽带) 高斯投影当经差取11°18′时, 最大变形是0.4333%;而兰伯特投影中 (双标准纬线为25°和27°) , 南部最大变形可达2%, 北部最大变形可大约4%。由表面数字可见, (宽带) 高斯投影单带的精度远高于兰伯特投影的精度, 但在GIS中情况不同。对于 (宽带) 高斯投影, 定义全区域准确的量度和长度十分复杂, 实施较为困难, 也不适于多分辨率的定向结构和表示, 在时空和性质用途方面, 一个区域的GIS面临十分频繁的动态变化。另外, 邻带投影对分度带边界的投影裂缝, 可以看作投影产生的误差引起了拓扑的不一致性, 同时在子午线收敛角相当大时引起方向上的错觉, 可作为时几何特征上的变化。而兰伯特投影适用于沿纬线方向延伸且连续的中纬区域, 投影结构简单, 无邻带边界投影裂缝产生拓扑不一致性的情况, 故兰伯特投影较适用于制作中国全图的地图投影。
通过计算 (宽带) 高斯投影在中国各省 (区) 地图投影中的变形程度, 为减少分带, 提高变形经度带宽可分别扩大至11°18′和14° (选取中央经线为105°) , 其中的最大变形位置分别在20?N73?E和36°N73°E, 最大变形分别是0.4333%和0.4918%;而兰伯特投影依据各省 (区) 的制图范围和地理位置不同选取不同的标准纬线, 见表1, 看出选用兰伯特投影大部分分省 (区) 的变形程度在0.2%左右, 只有经差较大的新疆、内蒙古等地的变形程度略大一些, 但仍可控制在0.5%以内。
由此可见, 中国分省 (区) 地图制图过程中, 选用兰伯特投影精度较高, 也完全满足地理需求, 具有较强的使用价值。
4 结论与建议
本文探讨了在GIS中地图投影关于兰伯特投影和 (宽带) 高斯投影选择的问题, 后又对我国全图和分省 (区) 地图在GIS中投影选择做出了简单的分析, 并得出结论。在制图区域沿纬线延伸的中纬地区, 采用兰伯特投影的可用性要高于 (宽带) 高斯投影, 它结构简单, 避免了 (宽带) 高斯投影中邻带坐标重叠和分度带投影裂缝产生的拓扑不一致性等麻烦。
参考文献
[1]田青文.地图制图学概论.高等学校教材, 中国地质大学出版社.
投影电脑概念机 篇3
据国外媒体报道,一位名为Paulina Carlos的设计师近日展示一款名为Froot的无屏幕无键盘概念电脑。
这款电脑用投影仪作桌面显示,可将任意白墙当屏幕,实现大画面显示。该机键盘使用VKB技术,内置激光发生器,发射红色激光可在任何表面投影出标准键盘的轮廓,然后通过跟踪手指动作来确认用户输入的信息。机身中间部分拱起,左侧为USB和其他接口,右边有一个吸入式DVD光驱。
这款电脑Paulina Carlos采用可生物降解的聚合物作为机身材料,该聚合物是以淀粉为基础制成的,电脑报废后这种聚合物能分解为无害物质。零件可以重新利用。采用无键盘和无显示器设计主要是为了节省原料,降低污染,这是Paulina Carlos针对Dell可持续发展设计竞赛的要求做出的方案。
Vivitek“无线”投影 篇4
彻底告别数据线DX864无线连接令办公如此简单
智能手机、平板电脑等移动产品的无线功能改变了我们的生活, 使传统的数据线不再成为连接电脑的唯一通道。而Vivitek丽讯DX864作为商务新品, 同样具有强大的免PC应用功能。首先DX864具备大家熟知的WIFI无线投影功能, 让用户在商务活动中可以享受到简单、高速的投影体验。Vivitek丽讯开发的最新WIFI Dongle, 使投影与电脑无线连接, 让投影摆脱数据线的束缚, 想在哪投就在哪投。而且兼容IEEE 802.11b/g/n协议, 最高300Mbps传输速率, 可实时传输高清视频, 无线投影画面流畅无滞后, 充分保证了图像的质量与观赏体验, 做到简便连接与高品质图像的完美结合。此外, 这款全新的WIFI Dongle配备USB硬式延长线, 可以调整接收方向, 加强接收讯号强度, 保证了图像的稳定与清晰。
除了简便智能的无线WIFI连接, Vivitek丽讯DX864保留了传统的PC连接方式, 可以满足商务用户的多种需求。首先是USB连接方式, DX864支持传统的USB投影, 可以直接读取视频、图片、音乐、office文档等所有内容, 无需在单独接驳电脑操作, 打破业界其他产品只能读取图片的局限, 为用户带来更为方便的投影体验。另外, DX864还配备LAN网线投影功能, 可以通过简单的设置, 让用户的网线变为VGA信号线, 直接显示投影画面, 让用户高效工作。
Vivitek 丽讯 DX864 的丰 富接口将智能与品质完美结合
主流性能效果震撼DX864“独门秘技”令图像如此卓越
目前的商教投影机主要用于会议室或中小型教室, 与家庭使用环境不同, 由于这些商务场所光线比较充足, 因此对于投影机的亮度要求较高, 如果亮度太低会影响显示效果, 所以目前主流商务投影机的参数一般都在3000流明以上。此外, 由于在商务活动中需要投影机投射出的多为图片、表格等文件, 因此需要商务投影机具有比较高的性能和图像显示技术。作为一款高性能商教投影机, Vivitek丽讯DX864不仅具备方便快捷的无线WIFI连接功能, 在性能参数方面也堪称主流。3800流明高亮度、6000:1高对比度和XGA级别的主流分辨率可以应对所有商教展示环节, 也保证了图像的卓越品质。此外, 为了使图像效果更加震撼真实, DX864还应用了“极致色彩”技术和“亮丽彩轮”两项“独门秘技”。“极致色彩”技术可以进一步提升亮度和色彩鲜艳度, 带来更加流畅的影像效果。而Vivitek丽讯的第三代“亮丽彩轮”技术则可以在6段色轮的支持下, 让画面颜色更加多彩, 最大限度还原真实色彩, 使表现力全面提升。有了这两项技术的保驾护航, DX864可以针对不同环境投射出的图像依然稳定清晰。更加值得一提的是, 随着3D技术的进步与普及, 3D影像技术在当下已经逐步渗透到商教投影机产品中, 为了让用户可以尽情体验3D立体效果带来的震撼画面, Vivitek丽讯DX864, 拥有主动式3D功能, 可以让用户在商教领域中, 随时应用3D立体画面, 展示自己的绝佳创意。
教育投影选购宝典 篇5
1、投影机亮度不是越高越好
高亮度的投影机在应对像教室、会议/办公室这样宽敞明亮的环境时,往往具有更强的抗光线干扰能力,因此,之前厂商在宣传上也一直都在亮度上大做文章,但久而久之,就不可避免的导致了教育行业用户在选购投影时,往往忽略自身使用环境,而一味的去追求亮度上的高指标,如一间普通的小学教室,亮度最低3000流明起,而对于一间阶梯教室,亮度的选择甚至已经达到了工程投影级别,殊不知,这种做法不仅会造成采购资金的浪费,(亮度与投影价格往往成正比,且使用时能耗更大,后期也需要对防尘散热经常清理维护,以满足灯泡散热的需要)更无助于提高教学质量,和起到保护学生视力的目的。(在有限的空间和投影尺寸下,投影机亮度过高,位处前排的学生在观看投影时,很容易感觉到刺眼和视觉疲劳)而经过长期的使用的经验,教采购人员告诉了我们一个关于投影机亮度选择的标准:通常情况下,像大学、中学一间可容纳50—60人的普通教室,需要的亮度在3000——3500流明之间,就已经完全可以满足日常的教学使用,如果是150——200人的中型阶梯教室,可以考虑4000流明。
2、XGA分辨率更适合教学演示
在课堂上,大部份需要投射的教学课件内容,一般都以是标准分辨率为XGA的普通计算机作输出界面,此种情况下,投影的标准分辨率也应选择与之相对应的XGA级为最佳,因为如果所使用的投影机分辨率不是XGA级,那么无论将计算机分辨率调整至与投影机一样,还是将投影机分辨率重新设定,这都会导致投影内容出现大量的锯齿,从而使得清晰度下降。此外,相比起价格更具诱惑力的SVGA分辨率的投影,在大的投影尺寸下,与计算机完美匹配的1024*768分辨率的投影无论是对于PPT文档、CAD效果图、还是纯文字、图片以及视频等,其中的细节更能被很好的展现和还原。
3、防尘与散热同样重要
众所周知,灰尘和高温一直是投影机的两大天敌,当大量灰尘进入投影机内部,不仅会影响到投影机的光学性能,同时也会影响投影机在运行时的稳定性和可靠性;而如果当灰尘覆盖了投影机的通风口,灯泡产生的高温、高热无法及时从投影机中散发出去,这更极易引起投影机内部精密的部件,和灯泡发生快速老化甚至损毁的现象。
对与学校而言,由于使用吊挂固定安装投影的方式居多,所以清洁起来多有不便,而当长期使用后,得不到及时清理的投影机通风口附近,很容易堆积大量的粉尘、烟尘、灰尘,此时,风路不畅影,势必响到投影的散热与使用寿命。因此说,教育用户在选购投影时,为了让投影机具有更稳定的运行状态、更长的使用期限;为了减少后期维护的负担,务必要全面考察投影的防尘性与散热性。——目前不少一线厂商针对教育投影均拿出了较为可靠、科学的防尘与散热设计,这些设计在维护时也更加简单、方便,可操作性强,值得用户考虑。
4、使用方便、网络化集中管理可以让教学事半功倍
如果投影机能够拥有一步到位的傻瓜式操作性,那么教师就无需经过过多时间专门的培训,便可以熟练和掌握所有操作方法,这样不仅减少了教师的负担,也让课堂教学质量可以成倍提高。此外,目前不少教育投影还具备了网络化管理功能,如果将年级、楼层、甚至整栋教学楼的投影纳入专门的局域网内,管理员不但可以对投影机实行统一管理、统一调配,而且还可以做到远程查找并排除故障,可谓非常方便。
5、服务质量要细心考察
投影电视电源方案 篇6
在目前流行的超大型视频显示产品中, 采用投影灯泡的投影电视产品以其独特的高分辨率、高画质、超大尺寸的显示优势, 得到了广泛的应用。这种投影产品可作为大型会议中心专用视频显示设备或者大中小学校的教学设备, 以及高档娱乐场所的视频播放设备, 也可用于酒店、商场、企业商务大厅等场所, 以视频画面的形式播放广告或展示企业形象。投影电视产品按投影方式可分为背投电视和前投影机。目前小屏幕背投电视已逐步退出国内市场, 只有大屏幕背投电视作为商用显示设备其市场仍在大幅增长。前投影机在国内市场以进口品牌为主, 我国自主研发目前才刚刚起步, 许多国内厂商都在尝试自主开发投影机芯、投影光机等关键部件。电源设计、光机开发、整机散热设计等都是投影电视产品研发的难点。本文就以Fairchild公司的电源IC为例, 提出采用投影灯泡的投影电视产品的电源设计方案。
投影产品电源的基本要求
不管是大屏幕背投电视, 还是前投方式的高亮度投影机, 其电源组成基本一样。这类投影产品最大的特点是其光源采用投影灯泡。
为采用投影灯泡的投影电视产品设计电源, 必须考虑下列特殊因素:
·目前常用的投影灯泡的功率为100W～350W, 这就要求电源必须能提供150W～4 5 0 W左右的输出功率;
·对于大功率电源, 按国标要求必须加功率因数校正 (PFC) 电路;
·同时为节省能源又要求其待机功耗必须低于5 W, 未来要求低于3 W或1 W以下;
·投影电视的开关机比较复杂, 投影灯泡供电、散热风扇供电、信号处理部分供电等都必须按特定的时序完成开关。
基于以上原因, 本方案的投影电视产品的电源由三部分组成:功率因数校正 (PFC) 电路, 提升整机功率因数达0.9以上, 同时为投影灯泡的点灯器供电;副电源, 也叫待机电源, 为散热风扇和系统控制部分供电;主电源, 为光机驱动、信号处理部分及其它电路供电。
系统设计
电源电路是直接影响整机性能和可靠性的关键, 根据投影产品的供电特点和有关国家标准的要求, 并从性能和成本的综合考虑, 投影产品的电源电路宜采用主副电源的形式, 其框图见图1。
投影电视产品的电源一般由E M C滤波器、PFC电路、A C-DC转换电路、DC-DC转换电路等四部分组成。本文只针对电路比较复杂的PFC电路、A C-DC转换电路提出电路方案。
功率因数校正 (P F C) 电路
为了得到更高的功率因数, 本方案选用有源P F C电路F A N 7 5 2 7。F A N 7 5 2 7是Fairchild公司的一种低功耗简单高效的动态功率因数校正控制器 (PFC) , 作为典型应用时工作在临界传导模式。
采用本方案实现的P F C电路如图2所示。该电路属于B O O S T变换器, 这就要求二极管D 2负极端的输出电压必须大于交流电整流后的直流输出电压。本方案的交流电源输入最大达A C 2 6 5 V, 整流后直流电压约为360V, 可调节该IC的1引脚 (内接2.5V误差比较器) 所接的分压电阻R8/R9和电位器VR1使PFC电路的输出电压大于360V, 本方案选定的PFC输出电压为380V。2引脚所接电容C7构成反馈补偿网络。分压电阻R1/R2将3引脚的电压限定在3.8V以下。R7为电流检测电阻, 通过4引脚为内部过流保护电路提供电流检测信号。升压电感T1辅助绕组通过电阻R5提供零电流检测输入, 以防止该IC 5引脚上的电压跌至1.8V以下。
根据选用的投影灯泡功率的不同, 这部分电路的输出功率差别也比较大, 一般在2 0 0 W～4 0 0 W之间。设计的关键是计算和根据试验选取关键器件的参数。输入电容C5、输出电容C8、升压电感T1、MOSFET Q1、二极管D 2等关键器件的参数会随输出功率的不同而有所差别 (见表1) 。
副电源
副电源选用Fairchild的离线式开关电源控制芯片KA5M02659RN, 采用反激式拓扑结构。
采用本方案实现的副电源电路如图3所示, 该I C 3引脚的启动电压可以通过电阻R202从整流桥输出的直流电源取, 也可从整流桥前的交流电源取, 该引脚输入电压大于15V时电源启动, 小于8.8V时电源停止工作, 超过27V时内部过压保护电路动作。反馈端4引脚的输入电压超过7.5 V时电源停止工作。该电源设计的关键是设计开关变压器、反馈回路等。可以利用原厂提供的标准化软件设计工具 (F P S设计助手) 完成本电源设计, 然后在实验中调节关键器件的参数。
主电源
主电源选用Fairchild公司的离线式开关电源控制芯片KA5Q12656R, 采用反激式拓扑结构。
图4是该IC的应用在本方案时的外围电路, 3引脚的启动电压可以通过电阻R101和R104从整流桥输出的直流电源取, 也可从整流桥前的交流电源取, 其输入电压必须小于40V, 大于15V时电源启动, 小于9V时电源停止工作。从整流桥前的交流电源取时R101和R104可以选用小功率的电阻。这部分电路的交流输入在待机时被继电器切断, 因此设计时不用考虑待机模式 (BURST模式) , 可使电路更简单, 即只需把5引脚同步电压范围设为2.6～4.6V
结语
本文介绍的采用投影灯泡的投影电视产品的电源方案, 已成功应用于整机功耗为3 5 0 W的超大屏幕背投电视上。该方案电路成熟、性能优越、成本低, 是市场上目前流行的方案。具体到产品应用时, 可根据产品要求的功能和功耗简化电源设计, 如用到数据投影机时可省掉副电源及伴音功放电源。具体设计时可借助原厂提供的软件设计工具, 计算和选用关键器件及设计开关变压器, 同时PCB布板时要特别注意分布参数的影响及有关安全标准对布线宽度和间距的要求。
参考文献
[1].Marty Brown著, 徐德鸿等译, 开关电源设计指南, 机械工业出版社, 2005
三维虚拟投影系统 篇7
全息投影是近期非常流行的技术, 它采用全息膜配合投影展示产品, 提供了丰富的全息影像, 可以在玻璃、亚克力等材质上成像, 将装饰性、实用性融为一体, 成为现在一种前沿的市场推广手段。2008年美国CNN电视台首次在总统大选的报道中应用了全息投影技术, 动用了35部高清摄像机, 从各角度同时对主持人进行拍摄, 拍摄的图像数据传输到20台电脑中进行合成处理, 最终通过高清投影仪实现全息人像的真实再现。全息投影技术是通过在空气或特殊镜片上形成立体影像, 是全息摄影术的逆向展示, 可以从任何角度观看全息影像的不同侧面。目前市场上可实现的全系投影从技术上分为四种: (1) 空气投影。美国麻省的一名29岁研究生发明了一种空气投影技术, 可以在气流墙上投影图像, 并且使其具备交互功能。这一技术灵感来源于海市蜃楼原理, 将图像投射在大片的水蒸气上, 由于组成水蒸气的水分子震动不均衡, 可以形成立体感很强的全息图像。 (2) 激光束投影。日本公司研制了一种利用激光束来投射实体的全息影像投射方法。这一方法主要利用了氧气和氮气在空气中散开时, 两者混合成的气体变成灼热的物质, 并在空气中通过不断的小爆炸形成全息图像。 (3) 美国南加利福尼亚大学的研究人员研制了一种360度全息显示屏, 将图像投影在高速旋转的镜子上, 从而实现全息影像。 (4) 雾幕立体成像系统。雾幕立体成像, 也被称为雾屏成像, 通过镭射光借助空气中的微粒, 在空气中成像, 使用雾化设备产生人工喷雾墙, 利用这层水雾墙代替传统的投影屏, 结合空气动力学制造出能产生平面雾气的屏幕, 再将投影仪投射喷雾墙上形成全息图像。
1 系统总体设计
全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示, 本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像。不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感, 全息投影技术是真正呈现3D的影像, 可以从360°的任何角度观看影像的不同侧面。产品系统是由三维显示系统、计算机多媒体系统、控制系统所组成。下图1为系统流程框图。
1.1 三维显示系统
三维立体显示系统提供了良好的沉浸式虚拟场景。在虚拟现实应用中用以显示实时的虚拟现实仿真应用程序, 该系统通常主要包括专业投影显示系统、悬挂系统、成像装置等三部分, 三维显示系统在360度全息投影技术中完成活动三维立体视频的在场景造型上的再现, 使立体影像与周围的人造景观背景有比较“真实”的结合。下图2为成像系统图。
1.2 计算机多媒体系统
多媒体计算机系统是指能把视、听和计算机交互式控制结合起来, 对音频信号、视频信号的获取、生成、存储、处理、回收和传输综合数字化所组成的一个完整的计算机系统。具有同步性, 集成性, 交互性, 综合性等特征。在360度全息投影技术中, 计算机多媒体系统利用先进的多媒体技术和计算机控制技术, 可以实现大的场景、复杂的生产流水线、大型产品等的逼真展示。
1.3 控制系统
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。在360度全息投影技术中, 控制系统完成活动模型控制、电源控制、播放控制等。
2 视频制作
本系统不可或缺的便是在视频制作上, 因此为了视频的精彩呈现, 选择基于PC系统的三维动画渲染和制作软件3D Studio Max以及视频处理软件Adobe After Effects。
3DSMax在应用范围方面, 广泛应用于广告、影视、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏以及辅助教学等领域。该软件的突出特点:1) 基于PC系统的低配置要求;2) 安装插件 (plugins) 可提供3DSMax所没有的功能 (以及增强原本的功能;3) 强大的角色 (Character) 动画制作能力;4) 可堆叠的建模步骤, 使制作模型有非常大的弹性。
AE的全称是After Effects, 一个影视后期特效合成及设计软件。AE软件可以帮助您高效且精确地创建无数种引人注目的动态图形和震撼人心的视觉效果。利用与其他Adobe软件无与伦比的紧密集成和高度灵活的2D和3D合成, 以及数百种预设的效果和动画, 增添令人耳目一新的效果。
3 电路模块控制设计
3.1 单片机STC15W408AS
STC15W408AS是STC生产的一款高速、可靠、抗强干扰的新一代单片机, 内置晶振及复位电路, 减少最小系统的外围电路、PCB板面积及设计成本。另外此芯片资源丰富, 功能强大, 符合本设计要求。本设计使用三路PWM为LED驱动电路提供PWM输入信号, 通过SPI控制ESP8266无线通信模块的数据收发。
3.2 ESP8266无线WIFI模块
本设计采用ESP8266无线WIFI模块控制视频的播放、暂停、停止。
3.2.1 ESP8266简介
ESP8266是一款超低功耗的UART-Wi Fi透传模块, 拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术, 专为移动设备和物联网应用设计, 可将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上, 进行互联网或局域网通信, 实现联网功能。
ESP8266封装方式多样, 天线可支持板载PCB天线, IPEX接口和邮票孔接口三种形式;
ESP8266可广泛应用于智能电网、智能交通、智能家具、手持设备、工业控制等领域。
3.2.2 ESP8266主要功能
ESP8266可以实现的主要功能包括:串口透传, PWM调控, GPIO控制。
3.2.3 ESP8266内部结构
ESP8266高度片内集成, 包括天线开关balun、电源管理转换器, 因此仅需极少的外部电路, 且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。下图3为ESP8266结构图。
3.3 人机界面软件程序设计
三维虚拟投影系统的控制程序设计流程图如下图4所示, 其主要包括:
3.3.1 系统初始化
在系统初始化程序中, 主要完成对各模块的启动处理, 其中包括:显示屏进入播放界面、无线模块ESP8266启动。
3.3.2 检测系统状态
系统初始化以后, 开始检测wifi模块, 并且检测视频播放状态, 一切正常后, 等待进入系统启动状态。
3.3.3 启动任务
检测系统状态正常后, 开始检测触摸屏是否有事件发生, 即用户是否对触摸屏操作, 如果有那么系统开始发送相应的指令到视频控制, 从而实现智能播放停止的功能, 如果没有系统保持待机功能。
4 结论
通过把物理学光学技术、三维动画技术、物联网技术和嵌入式技术融合, 应用于投影技术中, 不仅突破了传统声、光、电局限, 将美轮美奂的画面带到观众面前, 给人一种虚拟与现实并存的双重世界感觉, 给人们带来新的视觉享受。而且还克服以大屏幕为主的传统展示方式的缺点, 体现了融合展示及互动展示。本设计尺寸灵活、成像清晰度高、安装便捷、形式新颖、内容多样, 适用于虚拟样机、生物医学以及建筑视景与城市规划、地震及消防演练仿真、军事模拟战场、电子对抗、航空航天模拟等领域, 具有较高的推广与应用价值。
参考文献
[1]高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术[M].机械工业出版社, 2011.
[2]向华.三维动画制作[M].高等教育出版社, 2011.
[3][加]卡琴.科学鬼才[M].人民邮电出版社, 2012.
[4]石东海.单片机数据通信技术融入门道精通[M].西安电子科技大学出版社, 2002.
[5]余锡存.单片机原理与接口技术[M].西安电子科技大学出版社, 2002.