一種高強度大視場球幕實像顯示系統的製作方法

2023-06-03 11:17:32 2

本發明屬於仿真系統視景光學技術領域，具體涉及一種高強度大視場球幕實像顯示系統。

背景技術：

視景顯示系統是飛行模擬器的重要組成部分，能夠使駕駛員產生身臨其境感覺的實時視覺仿真環境，實現駕駛員與座艙外所模擬的視覺環境直接進行信息交互。視景顯示系統的產品質量是飛行模擬器模擬逼真度的重要保證，並有利於提高模擬試驗和訓練質量。

飛行模擬器視景顯示中，主要有虛像顯示與實像顯示兩種方式。

虛像顯示指將物放置於光學元件的一倍焦距處，在遠方成正立放大虛像，類似於照鏡子(無光焦度，成等大虛像)。虛像顯示方式具有景深感強、成像逼真度高等特點，但是，虛像視景顯示系統由於垂直視場受系統結構限制而導致視場角較小，並且系統結構複雜、製造成本高。

實像視景顯示系統又分柱幕實像視景顯示系統、球幕實像視景顯示系統兩種。球幕實像視景顯示系統比柱幕實像視景顯示系統給駕駛員帶來的沉浸感更強。並且，球幕實像視景顯示系統結構簡單、成本低、垂直視場大(垂直最大可達200°，其上視場最大可達60°下視場最大可達140°)。

傳統的球幕實像視景顯示系統中，其球幕採用複合材料製作加工而成，投影機直接固定在球幕上。在飛行模擬器運動過程中系統受衝擊載荷的作用，球幕本身受力並會產生的較大變形量，進而導致顯示畫面變形並抖動，影響訓練質量。

技術實現要素：

本發明提供了一種高強度、高剛度、高自振頻率，低重量、低重心、低慣量的球幕實像顯示系統，該顯示系統能夠滿足全動式飛行模擬器對整體結構「三高」和「三低」的使用要求。

本發明採用如下技術方案來實現。

一種高強度大視場球幕實像顯示系統，主要包括鋼結構支撐件和球幕；所述鋼結構支撐件包括運動上平臺、門框、若干經向支撐單元和若干緯向支撐單元；鋼結構支撐件內部為適應球幕形狀的支撐結構；鋼結構支撐件的每一個組成部分均設計成若干個子單元，各子單元間通過螺栓連接。

鋼結構支撐件上的門框與運動上平臺的出入口對應。

球幕採用預浸環氧樹脂玻璃布在雙曲面大面積高精度鋼結構模具內加壓加溫固化為薄殼球幕單元體。

在鋼結構支撐件和球幕內表面的接縫處用環氧樹脂玻璃布進行加強。

有益效果

本發明的高強度大視場球幕實像顯示系統，鋼結構支撐件的每一個組成部分均設計成若干個子單元，各子單元間通過螺栓連接，其強度、剛度和自振頻率高，重量、重心和慣量低，滿足全動式飛行模擬器對整體結構「三高」和「三低」的使用要求。同時該系統還有視場角大、結構簡單、製造周期短，成本低等特點，可滿足飛行模擬、科研、娛樂等領域的使用要求。

附圖說明

圖1為本發明高強度大視場球幕實像顯示系統的內部結構正視示意圖；

圖2為本發明高強度大視場球幕實像顯示系統的內部結構俯視示意圖；

圖3為本發明高強度大視場球幕實像顯示系統的整體外觀示意圖；

附圖標記說明：1-鋼結構支撐件；2-仿真座艙；3-眼點；4-運動上平臺；5-門框；6-球幕。

具體實施方式

為了更好的說明本發明的目的和優點，下面結合附圖和實施例對本發明內容作進一步說明。

如圖1-3所示，本發明的高強度大視場球幕實像顯示系統，主要包括鋼結構支撐件1和球幕6。

參見附圖1，所述鋼結構支撐件1包括運動上平臺4、門框5、若干經向支撐單元和若干緯向支撐單元。鋼結構支撐件1作為顯示系統的骨架，承受衝擊載荷。鋼結構支撐件1上的門框5與運動上平臺4的出入口對應。

鋼結構支撐件1的每一個組成部分均設計成若干個子單元，各子單元間通過螺栓連接組成整體的鋼結構支撐件1。各子單元可採用Q345號鋼材，利用等離子切割、焊接的加工手段，將原材料如薄鋼板組成的變截面肋工字鋼加工成設計所需形式。焊接過程中使用專用高精度雙曲面焊接模具，確保薄鋼板組成的變截面肋工字鋼的幾何精度。

鋼結構支撐件1的經向、緯向支撐子單元之間採用銜接件進行固定。

為減輕骨架的重量，在不影響支撐強度的前提下，可選擇在鋼結構支撐件1的經向梁部件鋼板上設置孔洞。

運動上平臺4的底部設置有用於固定的固定結構和/或用於移動的行走機構。

球幕6採用預浸環氧樹脂玻璃布在雙曲面大面積高精度鋼結構模具內加壓加溫固化為薄殼球幕單元體。鋼結構支撐件1整體組裝後，內部為適應球幕6薄殼形狀的支撐結構。在鋼結構支撐件1和球幕6內表面的接縫處用手糊環氧樹脂玻璃布進行加強，既保證振動後不裂紋，又保證幕面的平順光滑。

實施例1

在具體飛行模擬器應用中，如圖1所示，將仿真座艙2安裝在運動上平臺4上，並位於鋼結構支撐件1內。鋼結構支撐件1上的門框5與運動上平臺4的出入口對應。所述球幕6的內表面半徑可以選擇為3米。該例中本發明的高強度大視場球幕實像顯示系統眼點3處的垂直視場範圍可以達到80°，其上視場25°下視場55°又參見附圖2所示，本發明的高強度大視場球幕實像顯示系統眼點3處的水平視場範圍可以達到180°。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。