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由于人类所处的世界是三维的,所以从出现第一台能够显示二维图像的电子显示器开始,三维显示技术就成为先驱者的梦想。随着技术进步的日益加速,这个百年梦想正以前所未有的速度走向现实。迄今为止,三维显示技术主要有立体显示、全息显示和体积显示这三大类。本文简要介绍了这三类显示技术的原理与发展概况,对重点研究的体积显示技术进行了详细综述,并指出基于平行截面的位图扫描式体积显示技术因其高成像质量的特性而成为研究的重点。与此同时,列举了无轴传动技术在若干领域的实际应用,指出应用无轴传动技术所需的两个主要条件是转速变化不大和载荷相对平稳,而用于体积显示的纵深扫描系统也正好具备这两个特征,因此将无轴传动应用于体积显示的纵深扫描系统具有可行性。 针对实验室已经研制的用于体积显示纵深扫描的机械同步驱动装置存在振动噪音大、可靠性差的问题,提出了一种新的用于体积显示纵深扫描的无轴驱动方案。该方案利用双出轴电机的定子与像屏固连,转子与行星架固连,依靠电磁同步技术,保证像屏相对于行星架的转角与行星架相对于机架的转角始终大小相同、方向相反,从而实现像屏的圆周平动纵深扫描;由于该方案各转轴之间的同步是采用电磁信号实现的,与采用机械同步的驱动装置相比,将从根本上解决因机械传动在高速运转时产生的振动噪音问题以及长期工作所致的机械磨损。 从理论上讲,新方案需要采用伺服电机进行闭环控制,但因为在市场上没有现成的满足要求的伺服电机,而仅有基本满足要求的步进电机,所以本文针对这种步进电机设计了相应的实验装置,其目的在于初步验证方案的可行性。 因为实验装置采用的是步进电机,电磁同步采用的是开环控制,所以其同步性,即各步进电机均不丢步的要求,就成为实验的重点和难点。本文深入研究了纵深扫描系统的载荷特性,并对照研究了不同加速曲线的区别,从而设计了平稳的步进电机加减速曲线,并通过实验,验证了新方案的可行性和优越性。最后,针对实验装置在设计、加工与装配中出现的问题提出了改进建议。