模塊化卷筒式投影幕研究

楊鋒 王皓昱 陳國良 張蕾

摘?要：為簡化卷筒式投影幕的維修與升級管理，一種模塊化卷筒式投影幕得以研發，在維修、升級方便的同時，業主還可以根據自身需求來選擇不同的模塊。

關鍵詞：模塊化;卷筒式;投影幕

1 技術背景

投影機是一種常用的顯示設備，廣泛用于家庭、辦公、教學和娛樂;卷筒式投影幕是最常用的幕布系統之一，使用方便，應用廣泛，但也存在一些弊端需要改進。

投影幕的幕布或者電機損壞后只需更換損壞的配件即可，但現在的投影幕在生產時沒有考慮到更換及維修方便的需要，更換工作量大，非專業人員難以對受損的幕布或電機進行更換，而專業人員上門維修的維修費又貴。同時隨著使用方對幕布要求的提高，需要幕布具有更多的功能，如讓幕布能夠自動延時收起;在現有技術條件下，要讓幕布具有這些功能，只能選擇購買新的符合要求的投影幕，增加了采購成本，為解決這些問題，一種新的技術得以研究。本技術已獲得實用新型授權[1]。

2 卷筒式投影幕的模塊化制造

產品的模塊化分解與集成，是解決產品制造復雜性的有效方法[2]，成為全球零部件工業的發展趨勢[3]。卷筒式投影幕一樣可以采用模塊化進行設計制造，這樣可以帶來三個優勢：（1）投影幕的零部件損壞后，非專業人士也可以通過更換零部件所屬的模塊來進行維修，非常方便;（2）投影幕的使用方可以根據不同的使用要求來選擇不同的模塊;（3）當投影幕因新技術的應用而更新換代時，使用方只需要購買新的模塊就可實現產品的更新換代，而無須更換整個投影幕。另外投影幕返廠維修，務必會影響教學。要實現卷筒式投影幕的模塊化制造，需要做到以下兩點：（1）獨立性，投影幕的每個模塊必須具有獨立性，能夠單獨地進行研發和生產;（2）接口的兼容性，各模塊之間的接口要設計成固定的樣式，以實現兼容。

為實現這兩點，如下圖所示，將投影幕分成三個模塊：幕布箱模塊（含幕布）、開關模塊（由電線和開關組成）和電機模塊，部分模塊包含子模塊，每個模塊會在后面詳細介紹。

3 投影幕的不同模塊研究

3.1 幕布箱模塊研究

幕布箱是模塊化制造投影幕放置幕布的部件，由罩體、轉軸和幕布組成，幕布箱的右邊與電機模塊連接，左邊與開關模塊連接;當投影幕配備兩個電機模塊時，幕布箱左側與電機模塊連接，開關連接在任一電機模塊上。幕布箱轉軸中心設置有貫穿轉軸兩端的中繼導線，中繼導線用于開關模塊向電機模塊的供電。幕布箱模塊中幕布是比較容易損壞的配件，如果僅因為幕布的損壞而更換整個幕布箱模塊是不太經濟的，最好的辦法是僅更換幕布。

因以上原因將幕布箱模塊設計成箱體和幕布兩個子模塊。為了達到快捷更換幕布的目的，可在幕布上靠近轉軸的位置設置拉鏈，當幕布發生破損、污染或老化時，可通過拉鏈直接更換幕布。

3.2 電機模塊研究

電機模塊由電機箱和電機組成，電機模塊設計要點在于與幕布箱模塊的結合，為了電機模塊的更換方便，電機模塊與幕布箱模塊之間的接口設計成統一形式。

不采用模塊化制造的投影幕，電機是直接安裝在幕布箱里的，電機通過轉動來控制幕布的收放。而采用模塊化的方式設計后，電機安裝在電機模塊中，電機的轉軸從模塊中伸出，幕布箱模塊的側面也要有供電機軸插入的凹槽。幕布箱側面的凹槽要能夠與電機從電機箱模塊中伸出的轉軸相契合，建議將伸出的轉軸和凹槽設置成能夠契合的三角形，這樣可以起到良好的驅動效果，電機模塊和幕布箱連接后，電機軸將能夠驅動幕布箱中的轉軸旋轉，從而帶動幕布箱中的幕布實現升降。電機模塊和幕布箱模塊可通過螺絲或卡扣進行連接，當電機損壞后，只需將電機模塊取下，換上新的電機模塊即可。

3.3 電線/開關模塊研究

電線/開關模塊由三部分組成：電線1、開關、電線2，電線1與幕布箱連接，電線2上帶有插頭和電源連接;開關用于連接電線1和電線2。電線1與幕布箱之間的接頭采用三孔橡皮塑料軟線接頭，類似電腦上給電腦主機或顯示器供電所用的三孔電源接頭，電線1、電線2與開關之間的接頭采用單孔或雙孔橡皮塑料軟線接頭，類似于筆記本電腦電源線供電所用的接頭。

開關與電線的獨立設置的一個原因是為了維修方便，另外也可以選擇不同功能的開關。可以選擇直接通過手動控制幕布升降的開關，也可以選擇帶來芯片能夠設置程序自動控制幕布升降的開關;許多高校在多媒體教室配備了中央控制器，可設置不包含開關的線路，直接與中央控制器連接，通過中央控制器來控制投影幕的升降。

4 結語

模塊化制造是當今制造業的發展趨勢，卷筒式投影幕采用模塊化的理念制造可以降低成本、便于維修和更新換代，具有更佳的實用性。

參考文獻：

[1]楊鋒，陳國良，張蕾.一種模塊化制造投影幕[P].中國專利：201721219497，20180417.

[2]吳正剛，韓玉啟，宋華明.復雜產品的模塊化制造戰略研究[J].中國機械工程，2005，16（20）：18261830.

[3]Baldwin C Y，Clark K B.Managing in an age of modularity[J].Harv Bus Rev，1997，75（5）：8493.

基金項目：南通理工學院中青年科研骨干培養計劃（ZQNGG312）

作者簡介：楊鋒（1983—），男，江蘇南通人，碩士，工程師，研究方向為金屬表面處理與腐蝕防護、重工業、高等教育。