淺析舞臺旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)形式和控制系統(tǒng)

改革開放十多年來，我國的文化事業(yè)發(fā)展迅速，但國內(nèi)公共演出場館的舞臺機械裝備情況離現(xiàn)代化的文藝演出需要差距較大。大量新建改建的劇場急需用高技術(shù)設(shè)備來裝備。

舞臺組合旋轉(zhuǎn)臺屬于大型舞臺機械設(shè)備，江蘇麗影舞臺科技有限公司工廠研制的旋轉(zhuǎn)組合舞臺采用曾獲國家專利技術(shù)的“浮動式自動壓緊摩擦傳動裝置”，嵌套多條升降臺、小旋轉(zhuǎn)升降臺等，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、間隙小，具有可逆旋轉(zhuǎn)，無級調(diào)速，自動定位等功能?？梢愿鶕?jù)演出場館的具體要求及多功能的要求使轉(zhuǎn)達臺具有多種組合形式，實現(xiàn)轉(zhuǎn)中有轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)中有升，升轉(zhuǎn)組合等。使原本單調(diào)的平面舞臺變的多層次、多樣化、立體化，使藝術(shù)表現(xiàn)有了更加完美的手段。

一、轉(zhuǎn)臺組合的結(jié)構(gòu)形式

1．轉(zhuǎn)臺組合整體結(jié)構(gòu)采用鼓筒式鋼桁架結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)中心軸采用中間空心固定軸和外套聯(lián)接框架結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)各種歌劇、話劇的演出換景及大型文藝演出（如春節(jié)文藝晚會、大型歌舞演出活動等）的需要，直徑均在12m~16m之間，能同時布景2~3個場景以滿足大型演出快速換景的要求。

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用浮動式自動壓緊摩擦傳動裝置驅(qū)動機架上的傳動帶。傳動原理為電機驅(qū)動圓錐齒輪進行嚙合傳動，安裝在圓錐齒輪同軸上的圓柱齒輪與圓柱齒輪進行嚙合傳動，安裝在圓柱齒輪同軸上的摩擦輪與轉(zhuǎn)臺傳動帶進行摩擦傳動，使轉(zhuǎn)臺在承重輪上轉(zhuǎn)動。

由于采用了一個浮動支架，能夠使摩擦輪之間自動壓緊。摩擦輪之間的法向自動壓緊力能夠隨外載荷的大小而自動調(diào)節(jié)，使摩擦輪與被摩擦輪面始終緊密接觸，保證驅(qū)動狀況良好，并有利于處延長軸承壽命和避免橡膠摩擦輪變形。該機構(gòu)是一種成本低、工藝性好、經(jīng)濟實用的新型傳動機構(gòu)。組合轉(zhuǎn)臺具備良好的剛性及旋轉(zhuǎn)可逆性。

2．為了發(fā)揮舞臺的多種功能，充分利用轉(zhuǎn)臺空間，在轉(zhuǎn)臺中間嵌套設(shè)置多條升降臺，這些平行的升降臺可以升到同一高度，也可升到不同高度構(gòu)成臺階狀以適應(yīng)文藝演出進行立體布景、充當會議主席臺或進行進裝表演的要求。這種轉(zhuǎn)中有升的組合形式是組合轉(zhuǎn)臺的最基本形式。升降臺采用電動絲桿傳動，運行平穩(wěn)可靠。

3．轉(zhuǎn)臺上嵌套設(shè)置一個或二個可以旋轉(zhuǎn)、升降的小轉(zhuǎn)臺，不但可以進行歌舞表演，而且還可以在大轉(zhuǎn)臺上構(gòu)成臺面以下的通道，供進行特殊表演之用。

組合轉(zhuǎn)臺可以根據(jù)演出場館的具體條件及多種功能的需要使大轉(zhuǎn)臺上的升降臺、小轉(zhuǎn)臺有多種形式的組合。

二、控制系統(tǒng)

（一）硬件結(jié)構(gòu)

1、大轉(zhuǎn)臺

為使大轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)速度平穩(wěn)過渡，采用變頻器無級變速控制。大轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)自動定位系統(tǒng)的位置檢測使用安裝在大轉(zhuǎn)臺中心軸上的光電編碼器檢測。轉(zhuǎn)臺與編碼器之間的轉(zhuǎn)速比為11.74，若編碼器每圈輸出2000個脈沖，大轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動一圈，對應(yīng)輸出的脈沖數(shù)為：

2000×11.74/360=65.2（個脈沖/度）

若轉(zhuǎn)動角度為φ，則輸出的總脈沖數(shù)為65.2×φ，由此可見，光電編碼器對轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角的分辨率很高。這為準確定位奠定了基礎(chǔ)。同時設(shè)置機械制動機構(gòu)以配合自動控制準確定位。

在大轉(zhuǎn)臺上升降臺與舞臺臺口平行的位置，設(shè)置舞臺零位位置。使用零位開關(guān)消除大轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時編碼器、計數(shù)器產(chǎn)生的累計誤差，并可使大轉(zhuǎn)臺準確停止在升降臺與舞臺臺口平行的位置。

2．升降臺、小轉(zhuǎn)臺

升降臺、小轉(zhuǎn)臺采用變頻器調(diào)速控制。

（二）電動控制系統(tǒng)

1．轉(zhuǎn)臺

采用單片機對大轉(zhuǎn)臺實行自動定位、調(diào)速控制。

大轉(zhuǎn)臺的啟動、運行角度、速度（變頻器頻率值）及停止狀態(tài)在控制臺上清晰顯示，便于操作者隨時掌握大轉(zhuǎn)臺的運行情況。單片機的采用使整個控制系統(tǒng)成本低，可靠性高，功能齊全。

為盡可能方便甲方的使用，控制軟件中采用了多種方式對大轉(zhuǎn)臺進行控制，如何選擇場次輸入，一般可輸入30場。每場可采用多段的選擇大轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度及速度，控制大轉(zhuǎn)臺準確定位；多段的選擇大轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)速度及時間，控制大轉(zhuǎn)臺按音樂的快慢或按一定的速度曲線（波浪型）分段運行。

2．小轉(zhuǎn)臺、升降臺

采用單片機對升降臺、小轉(zhuǎn)臺實行調(diào)速控制。

由于采用了單片機控制，可對升降臺、小轉(zhuǎn)臺實行編組控制。升降臺、小轉(zhuǎn)臺在停止前均減速，使得停止位置準確，重復(fù)性高，設(shè)備運行平穩(wěn)。

（三）計算機控制系統(tǒng)

將高科技領(lǐng)域的計算機控制技術(shù)用于轉(zhuǎn)臺控制和管理，使舞臺旋轉(zhuǎn)速度控制、定位、組合狀態(tài)管理、多站控制方面達到了較高水平。采用工業(yè)控制機對大轉(zhuǎn)臺實行自動定位、變頻調(diào)速控制，對升降臺、小轉(zhuǎn)臺實行調(diào)速控制。計算機控制除具備單片機控制的所有功能外，還可將大轉(zhuǎn)臺的啟動、運行位置、速度及停止狀態(tài)在計算機屏幕上清晰顯示，便于操作者實時掌握轉(zhuǎn)臺的運行情況；將大轉(zhuǎn)臺、升降臺、小轉(zhuǎn)臺的編組情況、運行轉(zhuǎn)臺等記錄下來。而軟件采用面向?qū)ο蟮腣B編寫。使整個控制系統(tǒng)成本低，可靠性高，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺自動定位。

由于計算機控制系統(tǒng)與單片機控制系統(tǒng)均可單獨完成對設(shè)備的控制，用戶選擇時可單獨選擇其中之一。如果兩種控制系統(tǒng)均選擇，則單片機控制系統(tǒng)可作為計算機控制系統(tǒng)的備份系統(tǒng)使用。兩系統(tǒng)之間可切換控制。且兩系統(tǒng)之間的大轉(zhuǎn)臺與升降臺、小轉(zhuǎn)臺控制可單獨切換（例如大轉(zhuǎn)臺切換到使用計算機而升降臺、小轉(zhuǎn)臺切換到使用單片機控制）。

三、旋轉(zhuǎn)組合舞臺的實施效果

旋轉(zhuǎn)組合舞臺在大中型劇場的安裝使用，為導(dǎo)演提供了非常豐富的表演手段，使表演的觀賞性進一步增加，舞臺效果更趨完美。因其性能價格比高而更易于為國內(nèi)用戶接受。