一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法与流程

技术特征：
1.一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、搭建三维动态似动现象的展示装置；s2、通过控制函数g表示展示装置的似动现象效果：g
∝
αf(t
j
)[f(q)/f(r)]α为视觉疲劳程度；t
j
为动作显示时间间隔；q为展示装置的光源强度；r为展示装置上动作模型间的空间距离；f(t
j
)为t
j
的单调递增函数；f(q)为g的单调递增函数；f(r)为r的单调递增函数；s3、建立目标函数库，从目标函数库中选取最佳函数，采用最小二乘法获得控制函数g中各系数的最优解；s4、确定控制函数g的转动角速度范围；s5、结合控制函数g建立输入参数数据库，构建机器学习控制算法，从而自调整影响控制函数g的关联参数。2.根据权利要求1所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，在步骤s3中，获得控制函数g中各系数的最优解时，采用矩阵法做最小二乘，其矩阵形式为：f
θ
(x1,x2,...,x
n
)＝θ0 θ1x1 ... θ
n
x
n
其中，x
n
为输入变量；y
m
为因变量；m和n为各变量的数量，θ
n
为参数；θ为(θ1,θ2,
…
,θ
n
)的矩阵；x为(x1,x2,
…
,x
n
)的矩阵；y为(y1,y2,
…
,y
m
)的矩阵；t表示转置；通过最小二乘法得到loss残差函数j(θ
n
)：其中，(x,y)为一对观测量；tr代表矩阵特征值的总和；
采用法向量解线性方程组法或梯度下降法，求残差函数j(θ)的最小值，基于指定样本数据，获得最佳参数的拟合函数。3.根据权利要求1所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，f(t)
∝
f(a,b,c)；f(q)
∝
f(d,e,f)；f(r)
∝
f(g
n
)；其中，a为展示装置的频闪频率；b为展示装置的转速；c为展示装置的转向；d为展示装置频闪亮度；e为展示过程中的环境光强；f为展示装置的频闪颜色；g
n
为展示装置中不同展示层间的周向距离。4.根据权利要求1所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，在步骤s4中，由于2π＝pn
d
ω、2πr＝pn
d
v；其中，p为视觉暂留时间，0.1s≤p≤0.4s；n
d
为动作模型在频闪条件下的数量；ω为展示装置中展示层的转动角速度，且π/pm
d
≤ω≤2π，单位为rad/s；m
d
为动作模型数量；r为展示装置中展示层的半径；υ为展示装置中动作模型的线速度，单位为m/s；频闪连续两次点亮的时间间隔及频闪灯光点亮后持续的时间均为t，在时间t内频闪灯光转过的角度为θ
p
，0.02
°
≤θ
p
≤0.20
°
；t与角速度ω的关系为：t＝θ
p
/ω；动作模型在频闪条件下的数量为2时，展示层的转动角速度最小，角速度值为：ω
min
＝2π/2pm
d
＝π/pm
d rad/s；动作模型在频闪条件下的数量为1时，展示层的转动角速度最大，角速度值为：ω
max
＝2π/p＝20πrad/s；根据成像规律，展示层转动角速度ω的范围：π/pm
d
≤ω≤20πrad/s。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，在步骤s3中，最佳函数为线性拟合函数、多项式拟合函数、一阶指数衰减拟合函数、一阶指数增长拟合函数、洛伦兹拟合函数及多峰值拟合函数中的任意一种。6.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，在步骤s5中，输入参数数据库中的参数包括视觉疲劳程度α、展示装置的频闪频率a、展示装置的转速b、展示装置的转向c、展示装置频闪亮度d、展示过程中的环境光强e、展示装置的频闪颜色f以及展示装置中不同展示层间的周向距离g
n
；参与人
输入影响视觉疲劳程度α的视觉状态数据，视觉状态数据包括正常、近视、远视、散光状态，设置视觉疲劳程度α以及控制函数中g的似动现象效果范围，持续提高参与人的数量从而增加输入参数数据库的数据；通过对控制函数g的参数进行自调整，实现控制机器学习控制算法的自学习。7.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，该展示装置包括如下组成部分：展示层(5)，呈圆环状曲面并自内向外同轴设置有至少两层，各展示层(5)受光照后呈现图案效果；旋转轴(4)，与展示层(5)数量对应，且各旋转轴(4)自内向外与对应的展示层(5)同轴固定，各旋转轴(4)之间彼此套接且同轴回转配合；驱动部，驱动各旋转轴(4)带动对应展示层(5)旋转；抬升部，抬升或降下各展示层(5)以使得各展示层(5)高度平齐或高度错开；各所述展示层(5)均布置在支撑座(3)上，支撑座(3)下方平行布置有固定座(2)，自内向外，各旋转轴(4)的长度依次降低且各旋转轴(4)均穿过支撑座(3)后向固定座(2)方向延伸，位于最内层的旋转轴(4)安装在固定座(2)上并与固定座(2)回转配合；所述抬升部为沿铅垂方向布置在固定座(2)上的液压缸(21)，液压缸(21)的驱动端与支撑座(3)相连；所述液压缸(21)伸长至极限状态时，各展示层(5)位于同一高度。8.根据权利要求7所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，以相邻布置的两圈旋转轴(4)分别为内旋转轴以及外旋转轴，内旋转轴上套设有支撑轴承(41)，且内旋转轴上的支撑轴承(41)与外旋转轴沿铅垂方向的位置存在交集；所述液压缸(21)伸长至极限状态时，内旋转轴上的支撑轴承(41)与外旋转轴之间的距离，等于内旋转轴对应展示层(5)的高度。9.根据权利要求8所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，所述驱动部为与旋转轴(4)数量对应的齿轮驱动器(6)，各齿轮驱动器(6)与对应支撑轴承(41)的轴承外圈固定连接；各旋转轴(4)均在支撑轴承(41)下方设置有传动齿轮并通过传动齿轮与对应的齿轮驱动器(6)啮合传动；所述支撑座(3)和/或固定座(2)上布置有限制齿轮驱动器(6)随对应旋转轴(4)转动的限位组件；所述支撑座(3)下方沿铅垂方向布置有贯穿固定座(2)的限位滑轨(22)，限位滑轨(22)即为限位组件；各齿轮驱动器(6)均固定在限位滑轨(22)上并可沿限位滑轨(22)铅垂滑动。10.根据权利要求6所述的一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，其特征在于，所述固定座(2)同轴固定在罩体(1)内，支撑座(3)在罩体(1)内与罩体(1)沿铅垂方向滑动配合，罩体(1)为玻璃罩；所述罩体(1)顶部设置有与各展示层(5)数量以及位置对应的彩色频闪光带。

技术总结
本发明涉及科教展示领域，具体是一种多轴系三维动态似动现象展示装置的展示控制方法，包括如下步骤：S1、搭建三维动态似动现象的展示装置；S2、通过控制函数G表示展示装置的似动现象效果；S3、建立目标函数库，从目标函数库中选取最佳函数，采用最小二乘法获得控制函数G中各系数的最优解；S4、确定控制函数G的转动角速度范围；S5、结合控制函数G建立输入参数数据库，构建机器学习控制算法，从而自调整影响控制函数G的关联参数。本发明针对不同人群在不同环境下都能呈现出最佳的展示效果。同环境下都能呈现出最佳的展示效果。同环境下都能呈现出最佳的展示效果。


技术研发人员：李瑞敏 邢金龙 刘卫庄 冯帅将 洪先亮 李春 仝文浩 李璇 马雪霁 方炎
受保护的技术使用者：合肥通用机械研究院有限公司
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/2/3