禾川X2ECAN总线伺服 在5D影院VR电玩行业的应用

文:浙江禾川科技有限公司 叶聪2020年第二期

15 D影院设备行业介绍

1.1 5D影院行业的起源

5D影院行业最早起源于2010年广州的动漫行业,由于其新颖性以及投资门槛低回报率高等特点,在一年多的时间里面迅速风靡大陆。

5D影院的前身产品叫4D影院,观众可以坐在一个称为动感座椅的椅子上来观看电影,椅子可以根据影片中的场景运动,影片的故事情节以观众的视角来表述,观众恍如被带进了影片的情境当中。我们生活的三维空间被称为3D,而观众观看5D电影时就犹如穿梭了空间进入了虚拟的影片场景之中。

5D电影与4D电影并无本质上的不同,唯一的区别在于5D影院将原本用在舞台上的特效设备搬进了影院,营造了一个环境仿真系统。通过众多的精心制造环境特效,让观影者的环境更接近影片中的环境,更进一步增强了观众的体验感觉。

1.2 5D影院的发展趋势

5D影院是跨界产品,既是影院,又是娱乐设备,其未来的发展也必将沿着这两条主线发展。

电影是大家非常熟悉的文化载体,2019年中国大陆的电影票房已经突破600亿,这些年电影票房一直呈快速发展的趋势,而且未来几年这个趋势也不会改变。随着国人收入水平的提高,在满足了基本的物质消费后,人们会在文化消费上有更多个性化的需求。而现在的二、三线城市的文化设施还远远不足,5D影院刚好在这个时候填补了这方面的空缺。

1.3 5D影院设备简介

5D影院其本质就是一套动态仿真系统,其设备主要分为四部分组成:视频系统、音频系统、环境特效、动感座椅。

视频系统:5D影院的视频系统的基础就是3D立体投影。先利用计算机数字建模建立一个3D场景,在通过视觉特效渲染技术,将一个场景分成左眼画面和右眼画面,再将两个画面通过投影仪投射到荧幕上。然后在投影仪前放置单机偏光3D眼镜,将投影仪的光进行分离,使得使用者左眼看到 预设的左眼画面,右眼看到预设的右眼画面,进而呈现出栩栩如生的光学立体影像。

音频系统:音频系统包括解码器、功放和音箱。对于要求不高的场所解码器一般内置在功放中。

环境特效:就是将现实环境营造成影片中的虚拟环境,让观众有身临其境的感觉。

动感座椅:动感座椅是5D影院最核心的设备,也是技术含量最高的设备。通过上位机的控制程序来实现座椅协同场景运动。座椅运动的协同性和跟随性越好,观众的感觉就越逼真,体验效果也就越好。

动感座椅的本质就是普通座椅和控制系统的结合体。而根据动力系统的不同,我们可以把动感座椅分为气动、液压、和电动的。气动和液压的动感座椅技术门槛低,容易开发和生产,但设备结构复杂,维护相对比较麻烦。且其仿真动作粗糙,设备故障率高,液压系统还存在油污污染的隐患。故液压和气动的传动方式逐渐被市场抛弃,而新一代的伺服传动完美的解决了上一代传动系统的所有问题,且设备简单容易维护,仿真动作细腻,设备故障率极低。正因为有着如此众多的优点,伺服传动的动感座椅已成为市场的主流配置,且将5D影院行业推向了一个新的高度。

图一.jpg

图1.  5D影设备视频系统

2 禾川5D影院行业解决方案介绍

2.1 目前市场主流解决方案

经过多年的发展当前5D行业的主流解决方案基本为:由运动控制卡和脉冲伺服构成5D影院的动力系统。通过上位机的播放器软件将每个时刻的所有轴的运动位置通过udp协议发送到运动控制卡,再由运动控制卡将位置指令转换成相应的脉冲数下发到对应的轴,从而实现和电影同步的动作。

此种方案虽能较好的适配10座及以下的小型影院,但是一旦遇到60座及以上的大型5D影院时,就会显得力不从心。不仅接线极其复杂、通讯量庞大、对上位机的处理能力要求较高,且不能实时监控每个轴的状态,后期的设备维护起来较为麻烦、维护成本高,故障率较高。这也是大中型5D影院发展较为缓慢的主要原因。

2.2 禾川5D影院解决方案

为了解决目前主流方案存在的问题,我们推出了一种全新的5D影院行业的解决方案:IOT-ADP以太网模块加上支持CAN总线的X2E伺服。

这种全新的CAN总线方案通过普通RJ45的网线来通讯,彻底解决了传统方案布线复杂,布线时间长的痛点。并且具备可靠性高,抗干扰能力强不会出现丢脉冲的优点。一个禾川IOT-ADP模块最多可连接60台伺服驱动器,且每个模块间既能独立组网,也能共同组网拓扑灵活、实用性强。

为了解决大型5D影院的通讯量大的问题,我们采用了存动作文件到模块里的方式,让上位机软件在播放电影时只需要发送一条选择电影名称和开始播放的指令就可以实现影片的播放。其原理是先将厂商描述每个影片的JSON文件转化成Bin文件存放在IOT模块里面,当在播放器上鼠标选择影片时,IOT模块会根据上位机发下来的电影名称找到对应的动作文件。而当鼠标点击播放时,IOT模块会率先和播放器进行时间同步,确保影片和动作同步进行,随后会和上位机软件同时开始播放影片和对应的动作文件。

整个解决方案总共分为三层,分别为上位机控制层、中间IOT模块层、下位X2E驱动层。

图二.jpg

图2.禾川5D影院系统拓扑图

● 控制层:设备厂商的研发人员只需要根据禾川提供的接口轻松实现影片的播放停止、发送回原指令、时间同步、实时查看每个轴的状态和报警信息等众多功能。且具有开发简单、灵活度高等优势。

● IOT层:IOT模块的主要作用为存储电影动作文件,接受和转发驱动器定时发送上来轴状态信息和控制命令。禾川IOT-ADP模块相较于普通的脉冲控制卡不仅具有体积小,价格便宜等特点,且内部还支持256Mb的大容量存储空间且支持内存扩展。其还支持TCP/IP、CAN、Modbus、万能协议等众多协议,内部还预留无线WIFI接口未来可实现更多功能。

● 驱动层:普通人生理上能感受到的画面和动作不同步的时间大概为200ms,而禾川X2ECAN总线伺服采用的同步周期运动模式的周期为25ms。如此短的同步周期,不仅让观众感受不到丝毫的延时而且能模拟出更多丰富的场景的变化,如过沙地的轻微细腻的抖动、崎岖山路剧烈的抖动、坐滑滑梯时如水般的柔顺等等。每个驱动器都会定时发送轴状态和报警信息,便于上位机实时监控每个轴的具体运行情况,以及售后维护更加轻松快捷。

2.3 禾川5D影院解决方案拓展

由于禾川5D影院解决方案的高度的灵活性和可扩展性强,以及相较与主流的方案具有高性价比,故该方案从推出市场以来,也受到众多中小型设备厂商的欢迎。5D影院行业乃至整个娱乐设备行业的所有设备根据功能性的不同基本上可以分为以下两种:

● 电影设备:事先准备好电影、动作文件和环境特效。等观众坐到座位上,只需要将预先准备好的呈现给观众。该类设备可以是供两个观影的VR-蛋椅设备,也可以是可供60人同时观影的大型5D影院。

● 游戏设备:整个设备带给游客的感受全部通过游客的操作来完成,趣味性强、可玩性高。但是前期开发难度较大,投入成本较多。此类设备一般为赛车类设备。

无论是电影设备还是游戏设备,禾川5D影院解决方案凭借着它优秀的拓展性,目前均已适配绝大部分市场的主流设备,相信在未来禾川5D影院解决方案一定能在整个娱乐设备行业闯出自己的一片天空!

3 禾川X2E-CAN总线型伺服介绍

X2E-CAN总线型伺服是禾川科技最新推出的总线型伺服,兼具着功能丰富且搞性价比的优势。且设计美观,使用简单易用性强,有着普通伺服驱动器无法比拟的优势:

● 控制模式在线任意切换;

● 可内置工艺控制控制算法,刀塔、电子凸轮等;

● 两组增益切换,响应快、停止稳;

● 完善的过流、过速、输入缺相编码器异常的保护;

● 重力负载补偿功能;

● 可设置的宽电压输入、最低50%;

● 再生制动、动态制动功能;

● CAN总线组网、多轴互联。

图三.jpg

图3.已量产的VR蛋椅设备

图四.jpg

图4.搭载禾川方案的卡丁车设备

图 五.jpg

图5.X2E-CAN总线型伺服外观

4 结束语

随着国家逐步加大对文化领域的投资和建设,5D影院行业的前景也将会越来越好。

而这些年随着行业的发展壮大,现在已经有专业的影视机构制作出高水准的5D影片。加之有着高性能搞拓展性的禾川5D影院解决方案的保驾护航,5D影院行业定会凭借着X2E-CAN总线伺服的翅膀展翅翱翔。

中传动网版权与免责声明:

凡本网注明[来源:中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件,版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。如需转载请与0755-82949061联系。任何媒体、网站或个人转载使用时须注明来源“中国传动网”,违反者本网将追究其法律责任。

本网转载并注明其他来源的稿件,均来自互联网或业内投稿人士,版权属于原版权人。转载请保留稿件来源及作者,禁止擅自篡改,违者自负版权法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

伺服与运动控制

关注伺服与运动控制公众号获取更多资讯

直驱与传动

关注直驱与传动公众号获取更多资讯

中国传动网

关注中国传动网公众号获取更多资讯

热搜词
  • 运动控制
  • 伺服系统
  • 机器视觉
  • 机械传动
  • 编码器
  • 直驱系统
  • 工业电源
  • 电力电子
  • 工业互联
  • 高压变频器
  • 中低压变频器
  • 传感器
  • 人机界面
  • PLC
  • 电气联接
  • 工业机器人
  • 低压电器
  • 机柜
回顶部
点赞 0
取消 0
往期杂志
  • 2024年第三期

    2024年第三期

    伺服与运动控制

    2024年第三期

  • 2024年第二期

    2024年第二期

    伺服与运动控制

    2024年第二期

  • 2024年第一期

    2024年第一期

    伺服与运动控制

    2024年第一期

  • 2023年第六期

    2023年第六期

    伺服与运动控制

    2023年第六期

  • 2023年第五期

    2023年第五期

    伺服与运动控制

    2023年第五期