模块化卷筒式投影幕研究

杨锋 王皓昱 陈国良 张蕾

摘 要：为简化卷筒式投影幕的维修与升级管理，一种模块化卷筒式投影幕得以研发，在维修、升级方便的同时，业主还可以根据自身需求来选择不同的模块。

关键词：模块化;卷筒式;投影幕

1 技术背景

投影机是一种常用的显示设备，广泛用于家庭、办公、教学和娱乐;卷筒式投影幕是最常用的幕布系统之一，使用方便，应用广泛，但也存在一些弊端需要改进。

投影幕的幕布或者电机损坏后只需更换损坏的配件即可，但现在的投影幕在生产时没有考虑到更换及维修方便的需要，更换工作量大，非专业人员难以对受损的幕布或电机进行更换，而专业人员上门维修的维修费又贵。同时随着使用方对幕布要求的提高，需要幕布具有更多的功能，如让幕布能够自动延时收起;在现有技术条件下，要让幕布具有这些功能，只能选择购买新的符合要求的投影幕，增加了采购成本，为解决这些问题，一种新的技术得以研究。本技术已获得实用新型授权[1]。

2 卷筒式投影幕的模块化制造

产品的模块化分解与集成，是解决产品制造复杂性的有效方法[2]，成为全球零部件工业的发展趋势[3]。卷筒式投影幕一样可以采用模块化进行设计制造，这样可以带来三个优势：（1）投影幕的零部件损坏后，非专业人士也可以通过更换零部件所属的模块来进行维修，非常方便;（2）投影幕的使用方可以根据不同的使用要求来选择不同的模块;（3）当投影幕因新技术的应用而更新换代时，使用方只需要购买新的模块就可实现产品的更新换代，而无须更换整个投影幕。另外投影幕返厂维修，务必会影响教学。要实现卷筒式投影幕的模块化制造，需要做到以下两点：（1）独立性，投影幕的每个模块必须具有独立性，能够单独地进行研发和生产;（2）接口的兼容性，各模块之间的接口要设计成固定的样式，以实现兼容。

为实现这两点，如下图所示，将投影幕分成三个模块：幕布箱模塊（含幕布）、开关模块（由电线和开关组成）和电机模块，部分模块包含子模块，每个模块会在后面详细介绍。

3 投影幕的不同模块研究

3.1 幕布箱模块研究

幕布箱是模块化制造投影幕放置幕布的部件，由罩体、转轴和幕布组成，幕布箱的右边与电机模块连接，左边与开关模块连接;当投影幕配备两个电机模块时，幕布箱左侧与电机模块连接，开关连接在任一电机模块上。幕布箱转轴中心设置有贯穿转轴两端的中继导线，中继导线用于开关模块向电机模块的供电。幕布箱模块中幕布是比较容易损坏的配件，如果仅因为幕布的损坏而更换整个幕布箱模块是不太经济的，最好的办法是仅更换幕布。

因以上原因将幕布箱模块设计成箱体和幕布两个子模块。为了达到快捷更换幕布的目的，可在幕布上靠近转轴的位置设置拉链，当幕布发生破损、污染或老化时，可通过拉链直接更换幕布。

3.2 电机模块研究

电机模块由电机箱和电机组成，电机模块设计要点在于与幕布箱模块的结合，为了电机模块的更换方便，电机模块与幕布箱模块之间的接口设计成统一形式。

不采用模块化制造的投影幕，电机是直接安装在幕布箱里的，电机通过转动来控制幕布的收放。而采用模块化的方式设计后，电机安装在电机模块中，电机的转轴从模块中伸出，幕布箱模块的侧面也要有供电机轴插入的凹槽。幕布箱侧面的凹槽要能够与电机从电机箱模块中伸出的转轴相契合，建议将伸出的转轴和凹槽设置成能够契合的三角形，这样可以起到良好的驱动效果，电机模块和幕布箱连接后，电机轴将能够驱动幕布箱中的转轴旋转，从而带动幕布箱中的幕布实现升降。电机模块和幕布箱模块可通过螺丝或卡扣进行连接，当电机损坏后，只需将电机模块取下，换上新的电机模块即可。

3.3 电线/开关模块研究

电线/开关模块由三部分组成：电线1、开关、电线2，电线1与幕布箱连接，电线2上带有插头和电源连接;开关用于连接电线1和电线2。电线1与幕布箱之间的接头采用三孔橡皮塑料软线接头，类似电脑上给电脑主机或显示器供电所用的三孔电源接头，电线1、电线2与开关之间的接头采用单孔或双孔橡皮塑料软线接头，类似于笔记本电脑电源线供电所用的接头。

开关与电线的独立设置的一个原因是为了维修方便，另外也可以选择不同功能的开关。可以选择直接通过手动控制幕布升降的开关，也可以选择带来芯片能够设置程序自动控制幕布升降的开关;许多高校在多媒体教室配备了中央控制器，可设置不包含开关的线路，直接与中央控制器连接，通过中央控制器来控制投影幕的升降。

4 结语

模块化制造是当今制造业的发展趋势，卷筒式投影幕采用模块化的理念制造可以降低成本、便于维修和更新换代，具有更佳的实用性。

参考文献：

[1]杨锋，陈国良，张蕾.一种模块化制造投影幕[P].中国专利：201721219497，20180417.

[2]吴正刚，韩玉启，宋华明.复杂产品的模块化制造战略研究[J].中国机械工程，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.

基金项目：南通理工学院中青年科研骨干培养计划（ZQNGG312）

作者简介：杨锋（1983—），男，江苏南通人，硕士，工程师，研究方向为金属表面处理与腐蚀防护、重工业、高等教育。