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本文對舞臺機械的幕布設計進行了簡單的介紹,主要對大幕、前沿橫簾幕、二道幕、三道幕、橫簾幕(橫條幕)、側簾幕(側條幕)、白天幕和紗幕的進行了詳細的設計。
關鍵詞:舞臺機械;幕布設計
引言
舞臺幕布是舞臺上最能顯示氣氛的設施之一,它能起裝飾美化舞臺的作用,全套幕布的配備直接影響到舞臺的藝術效果和美感,因此幕布的設計在舞臺機械設計中非常重要。
1大幕
大幕是觀眾廳與舞臺之間起分割作用的幕,是舞臺的門戶,也是舞臺的主要幕布,主要用于會議或演出開始和結束時的開閉,有時也可用作場幕。位于鏡框舞臺臺口的內側,鏡框舞臺與假臺口之間。大幕有多種閉形式,例如:對開式、升降式、串疊式提式、單側開閉式以及斜拉式等。對其操作控制系統(tǒng)也分為手動和電動兩種形式。本海寧文化中心大幕設計為均勻伸縮對開式,此方式為時下較流行的一種,其性能穩(wěn)定,使用壽命長,不易損壞。大幕的顏色和面料可直接影響觀眾的視覺,要求莊重而典雅。本方案大幕采用紫紅色麻絨帶本色襯里做面料,通過三折一的藝術制作,給觀眾以強烈的立體感。 大幕是舞臺的門戶,也是舞臺上主要幕布;它主要用于演出開始和結束的啟閉,有時也用作場幕使用。類型有啟閉式、升降式、串簾式、均勻式等!
2前沿橫簾幕
前沿橫簾幕是大幕前上臺口上的橫幕,用它作舞臺上沿,擋住觀眾對舞臺前沿上空的視線柱,它起裝飾美化舞臺的作用。前沿橫簾幕與大幕形成配套,因而襯托了大幕,前沿橫簾幕也稱會標幕,可要根據不同的會議、演出,自如更換標語。
前沿幕(又稱會標幕)---是舞臺兩側和上空的幕布,它起到掩蓋觀眾對舞臺側和上空的視線,是為觀眾對舞臺美感設計的,同時增強了觀眾對舞臺的立體感,類型有升降式、固定式、實物陳列式等 橫側幕----是舞臺兩側和上空的幕布,它起到掩蓋觀眾對舞臺側和上空的視線,是為觀眾對舞臺美感設計的,同時增強了觀眾對舞臺的立體感,類型有升降式、固定式、實物陳列式等。
3二道幕
為獨唱、獨奏、曲藝等節(jié)目服務,起突出主角,烘托氛圍的作用。位于舞臺大幕之后,與第二道沿側幕相近的一道幕。通常是以三倍打摺制成對開幕,本方案由于升降空間不夠,只能為對開或提升兩種形式供選擇,從經濟角度出發(fā),本方案選擇滾輪對開式。
4 三道幕
是用于各種表演形式的獨唱、演唱、獨奏等,在各種戲劇、戲曲的片段中,利用二、三道幕的啟、閉更換布景和道具。類型有啟閉式、升降式、串簾式、均勻式等。
三道幕或會幕(供選擇的)主要為如開會議作后場的隔斷作用,突出會議的重要性,烘托會議氣氛。
5橫簾幕(橫條幕)
常用墨綠色,懸掛在普通吊桿和加長桿上,位于鏡框舞臺臺口上方的幕布。與左右兩側的側簾幕相配合,起到控制演出空間的視線的作用。
6側簾幕(側條幕)
側簾幕位于舞臺左右兩側,顏色與橫簾幕一致,其對舞臺表演區(qū)域起限制作用,其平行、正“八”字、倒“八”字等吊裝方式可以改變舞臺表演區(qū)平面的開頭對舞臺后部空間進行遮擋,引導、控制觀眾的視線集中在規(guī)定的表演區(qū)內。其主要是美化舞臺,遮擋觀眾對側臺的視線。
7白天幕
白天幕位于鏡框舞臺演出空間最后部位,作為表現演出背景環(huán)境的幕布。其高度和寬度通常大于臺口尺寸,可根據演出需要,將其設計成平面幕或弧型寬幕。白天幕朝向觀眾席的內側,可用天排燈、幻燈等進行照明或投射各種色彩形象,與整個舞臺空間形成一個整體的畫面。本方案采取白色細帆布為材料,色白、吸光性能好。黑底幕位于舞臺后部天幕之前,適合于表現為黑暗的場景空間,在歌舞伎戲劇中表現室外以及夜或者虛無狀態(tài),同時雜技表演時作背景幕用。采用黑麻絨三折一藝術制作。
天幕是為演出中投射幻燈布置用幕,在演出中,可根據劇情的發(fā)展,更換不同的布景或景物,在幻燈的變換下,使觀眾有一種身臨其境的感覺。類型有升降式、串簾式、固定式等。
8紗幕
紗幕一般不作為劇場的固定裝置,是以薄質地帶有網狀孔眼的棉布或化纖材料制成的半透明幕布。除本身所具有的輕薄,打摺后可以制作成各種裝飾幕特點以外,還具有一定的透光作用。舞臺上常用白紗幕、黑紗幕、紗畫幕表現場景環(huán)境,從紗畫幕后面向景物投光可以顯現隱藏在后面的人物和空間環(huán)境,從而易于表現夢幻、回憶的虛擬場面;從前面向紗幕投光可以表現渲染紗畫幕上所畫的形象;從紗幕背面向紗幕后投光時,紗畫幕前面所畫的形象看起來則不復存在。其他單色紗幕也具備以上特點,只是白色及淺色紗幕反光效果強,深色、黑色紗幕可以更好地吸收舞臺上的散射光,更易于表現虛擬、朦朧的幻覺空間效果。紗幕有多種紡織方法,舞臺最常使用的是被稱為“象眼紗”的六菱形孔狀的織物。
紗幕是舞臺藝術用幕,常用于舞蹈和特殊效果,提高舞臺的立體感,類型有啟閉式、升降式等。
關鍵詞:圖形處理器;視頻編碼;計算統(tǒng)一設備架構;服務器
中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)28-0206-02
隨著我國信息網絡基礎設施的規(guī)劃發(fā)展,高速寬帶網絡的建設得到不斷推進,基于網絡的視頻內容急劇增加,視頻內容服務也呈現井噴式的發(fā)展。例如基于互聯(lián)網的網絡直播、網絡視頻教學、視頻內容分享等,基于局域網的多媒體共享、無線投屏應用等。就技術的角度而言,視頻內容服務的噴發(fā)一方面依賴于通信技術的發(fā)展,而另一方面則是依賴于視頻壓縮技術的不斷發(fā)展和成熟應用。因此,高質量的視頻壓縮技術的應用就成為了人們關注的研究熱點[1]。
視頻壓縮是計算復雜度非常高的操作。對于專用于視頻壓縮的服務器,利用中央處理器(CPU,Central Processing Unit)進行編碼操作時,大量的視頻數據及其壓縮算法處理將會使CPU處于高負荷運行狀態(tài)。因此服務器對CPU的性能要求高,而且占用的功耗也非常大,甚至在極端情形下導致服務器難以對系統(tǒng)其他操作產生實時地響應,出現操作系統(tǒng)假死現象。
圖形處理器(GPU,Graphics Processing Unit)是專門用于圖像運算工作的微處理器。隨著GPU的不斷推廣,利用GPU和CPU協(xié)同處理復雜計算的方法也發(fā)展起來[2]。利用GPU強大的并行運算能力,能夠大幅度提高系統(tǒng)協(xié)作的計算性能,從而將CPU從不擅長的并行運算中解放出來,更好地完成系統(tǒng)的管理控制工作。
H.264/MPEG-4 part 10 AVC (H.264/AVC)視頻編碼標準,是由國際化標準組織(ISO)和國際電信聯(lián)盟(ITU)于2003年共同提出的一種數字視頻壓縮格式標準[3]。優(yōu)秀的性能讓H.264/AVC廣泛應用于廣播電視、無線多媒體等各個領域。因此,本文針對H.264編碼標準,研究CPU與GPU協(xié)同操作的編碼方法,提出一種跨平臺的視頻編碼服務方案,支持Windows和Linux等操作系統(tǒng),支持CPU軟件編碼或GPU協(xié)同編碼,當無法GPU編碼時,通過軟編碼實現視頻數據壓縮。
本文剩余部分安排如下:第1節(jié)介紹系統(tǒng)整體方案;第2節(jié)和第3節(jié)分別介紹系統(tǒng)軟件部分的預處理和編碼模塊設計;第4節(jié)對系統(tǒng)進行測試分析;最后總結全文。
1 系統(tǒng)整體方案
圖1 所示為采用NVIDIA顯卡的系統(tǒng)框圖。計算統(tǒng)一設備架構(CUDA,Compute Unified Device Architecture) 是NVIDIA公司提出的一個基于GPU通用計算的開發(fā)環(huán)境。它針對GPU多處理單元的特性,通過并行計算提高大規(guī)模運算的速度[4]。利用CUDA并行計算架構,能夠極大地提升H.264的編碼效率,在保證一定圖像質量的前提下,大幅度降低編碼時對CPU核的占用。
系統(tǒng)方案由兩大部分組成,包括視頻源預處理模塊和視頻編碼模塊。視頻源預處理模塊根據視頻源的類型,進行相應的處理,將其轉化為視頻編碼模塊支持的視頻格式。視頻編碼模塊則是實現視頻編碼操作,在不同的操作系統(tǒng)中調用不同的處理接口函數,并根據系統(tǒng)顯卡的配置,采用純軟件或GPU協(xié)同的方式進行視頻編碼。
2 視頻源預處理
由于系統(tǒng)的視頻源可能來自不同的采集設備,因此格式各有不同,特別是視頻的分辨率、幀率、編碼方案等,因此視頻壓縮服務器并不能直接對這些數據進行壓縮。視頻源預處理模塊就是系統(tǒng)的一個轉換接口,將各種視頻源轉換成統(tǒng)一的格式,包括分辨率、幀率等,以便輸入到編碼模塊中進行正確的編碼。
總體而言,視頻源預處理模塊的工作包括視頻解碼、定標縮放、幀率轉換。視頻解碼可以從源數據中獲取視頻每一幀的亮度和色度數據;定標縮放根據視頻源的分辨率和輸出目標格式的分辨率對每一幀進行相應的縮放;幀率轉換則將視頻源的幀率轉換為目標格式的幀率。
3 視頻編碼
視頻編碼模塊是本系統(tǒng)的核心模塊,實現視頻數據的壓縮。為了更好適應視頻編碼服務器的配置,系統(tǒng)將實現2套完整的編碼方案,方案一是采用GPU協(xié)處理的硬件編碼方案,二是由CPU直接處理的軟件編碼方案。程序在運行時會判斷硬件系統(tǒng)中是否有顯卡能支持編碼操作,如果有則采用方案一進行硬件編碼;如果沒有,則可以采用CPU進行直接軟件編碼。
硬件編碼方案利用CUDA視頻編碼模塊,將YUV420P或YUV422的視頻數據,利用顯卡硬編碼壓縮成數據流。NVIDIA提供了視頻編碼的開發(fā)套件,其中包括視頻編碼的加速應用編程接口NVENC。由于利用GPU核中專用的編解碼模塊,NVENC能夠提供比一般利用CUDA cores或者系統(tǒng)CPU更快質量更好,并且能耗更低的編碼服務,并且在編碼過程中,其他的CUDA核及系統(tǒng)CPU能夠繼續(xù)執(zhí)行其他進程,從而實現編碼的并行處理。避免服務器的CPU忙于編碼而無法響應其他操作。 CUDA視頻編碼模塊的編碼步驟如圖2的流程圖所示??傮w而言,程序先創(chuàng)建上下文環(huán)境,配置相關參數,分配內存,然后一幀一幀圖像進行編碼,編碼結束后釋放內存和編碼器環(huán)境。
為了優(yōu)化編碼器結構,更好地滿足系統(tǒng)的功能需求,按上述步驟將相應的函數進行進一步的封裝,形成以下幾個基本的應用程序接口:初始化硬件編碼接口EncodeInit( )、分配輸入緩存區(qū)EncodeGetBuffer( )、硬編碼EncodeFrame( )、編碼結束清理相關資源EncodeExit( )等。
方案二的視頻軟件編碼使用軟編碼的方式將YUV420P或者YUV422視頻數據壓縮編碼。為了方便和硬件編碼方案進行對比分析,這里以領域內常用的FFMPEG庫為例進行設計,使用FFMPEG提供的編碼接口進行壓縮編碼。FFMPEG主要提供三個模塊:encode/decode、muxer/demuxer和內存操作。依次存放在庫libavcodec、libavformat、libavutil中[5]。其使用步驟包括初始編碼參數設置、分配輸入緩存區(qū)、軟編碼、編碼結束清理相關資源等。
4 實驗結果和分析
為了分析對比本文系統(tǒng)所采用的編碼方案的性能,本節(jié)將直接抓取服務器的屏幕輸出作為視頻源,這樣可以直接獲得視頻的直接原始數據,方便進行分析比較。
視頻的分辨率為1440×900;CPU型號為Intel Xeon? CPU E5-2684W v3@3.10Ghz;內存為125.6GB;GPU采用NVIDIA的Quadro K620;操作系統(tǒng)為GENTOO 3.20.2; NVENC版本6.5;編碼方案為H.264編碼。編碼的配置如表1所示,在測試中軟件編碼和硬件編碼均采用同樣的配置。
測試分別針對靜止畫面和動態(tài)畫面進行對比,其中靜止畫面測試是讓服務器的屏幕輸出靜態(tài)圖像,對其屏幕數據按30幀每秒的幀率抓取視頻流再進行編碼;動態(tài)畫面測試是讓服務器播放一段視頻圖像,然后對其屏幕數據按30幀每秒的幀率抓取視頻流再進行編碼。編碼過程對內存和CPU資源的占用情況如表2所示。表中硬編碼為采用GPU進行協(xié)處理的編碼方案;軟編碼為CPU直接編碼方案。表2的結果顯示,硬編碼方案在內存占用和CPU資源占用方面都優(yōu)于軟編碼方案??傮w而言,軟編碼方案對CPU資源占用在5%左右并不高,這是因為所選用的CPU功能較強,而且視頻源來自于屏幕數據,無需視頻解壓的預處理操作。盡管如此,不考慮系統(tǒng)調度等其他操作對CPU的占用,在此測試服務器中同時運行20個編碼程序顯然將造成CPU資源耗盡。因此對于編碼服務器而言,采用硬編碼方案將大大提高系統(tǒng)性能。
接下來分析系統(tǒng)的編碼效率。將編碼過程所用時間除以視頻流所有的幀數,得到編碼一幀數據的平均使用時間。結果如表3所示。對于靜止畫面,軟編碼方案耗時比硬編碼方案略低,這一方面是因為測試所用服務器處理能力足夠強大,其運算頻率高于GPU,另一方面ffmpeg調用的x264庫對H.264編碼過程采取了很多優(yōu)化措施,包括拋棄了很多消耗資源但不是特別能提高編碼質量的特性,開啟多線程并行編碼等等;而對于動態(tài)畫面,硬編碼方案的速度明顯高于軟編碼,所用時間僅為軟編碼的20%-25%。在編碼壓縮率方面,表3也給出了最終的結果,硬編碼的結果都比軟編碼的結果好。
最后,對編碼的效果進行對比,主要的對比參數選擇峰值信噪比PSNR值。對比結果由表4給出。由于系統(tǒng)編碼模塊分別對亮度和色度進行處理,因此表4將亮度和色度分量的PSNR單獨列出。由表4可知,硬編碼和軟編碼的PSNR值差別不大,因此兩者的性能在PSNR評價指標上可以認為相同。這是因為兩者的編碼配置是相同的,都采用了表1的配置,因此得出了相同的編碼效果。但是結合表3的編碼壓縮率結果,測試結果顯示出硬編碼的在較高壓縮率的情況下獲得了與軟編碼相同的效果,因此具有更好的應用價值。
綜上,采用GPU協(xié)處理的硬編碼方案比CPU軟編碼方案在較少的內存和CPU資源占用條件下,以更快的速度實現了性能更好的編碼輸出。而如果要提高軟編碼器的性能,將使得編碼算法的計算復雜度更高,資源占用更多,處理速度更慢。
5 總結
本文針對視頻服務平臺的視頻編碼需求設計了一套高效的視頻編碼系統(tǒng)。利用GPU的并行運算能力,在編碼系統(tǒng)中將復雜的編碼操作分配在GPU中執(zhí)行,從而實現了更快速更高效的編碼效果。同時在軟件上配置了軟件編碼方案,使得視頻編碼服務器能靈活地進行軟硬件配置。因此,可以通過在板級增加顯卡數量,迅速提高系統(tǒng)的視頻處理吞吐量;也可在沒有顯卡或所有顯卡均占用的情況下直接由軟件實現編碼。
參考文獻:
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星輝五軸數控機械技術研發(fā)檢測服務平臺項目建設方案
第一章 項目概況
一、項目名稱
星輝五軸數控機械技術研發(fā)檢測服務平臺
二、項目建設背景
五面體和多種空間方向的高速加工和高速切削是近幾年來崛起的一項先進的制造技術,它使軍工、汽車、模具、航空航天、船舶、高速列車等行業(yè)的生產率和制造質量顯著提高。加工工藝及裝備更新?lián)Q代,創(chuàng)造了驚人的效益。隨著我國軍工、汽車、模具、航空航天、船舶、高速列車等行業(yè)及其加工業(yè)的迅猛發(fā)展,對連續(xù)、平滑的自由曲面,如導彈推進器渦輪、航空發(fā)動機和汽輪機的葉片,艦艇用的螺旋推進器,以及許許多多具有特殊曲面和復雜型腔、孔位的殼體和大型模具等三位曲面零件加工的要求的不斷提高,而目前的三軸數控機床在加工復雜曲面時,必須經過多次裝夾工件才能完成加工,并且經過多次的裝夾,大大降低了工件精度和加工效率,已不能滿足這些行業(yè)的需要。
五軸數控聯(lián)動機床正是針對空間曲面及復雜形狀零件的高速高效加工而設計,它的設計及制造將徹底解決這一難題。工件一次裝夾后可進行三維曲面多方向和多工序加工,加工自動化程序高,從而縮短了生產周期,提高了勞動生產率和制造質量,使加工工藝及裝備更新?lián)Q代,可以獲得良好的經濟效益。
三、項目規(guī)模和主要建設內容
在現有1600平方米研發(fā)中心的基礎上,擴建、改造達到3000平方米五軸數控產品研發(fā)、檢測服務場地;購置各類研發(fā)設備及檢驗檢測服務設備、儀器231臺/套,項目總投資2100萬元,其中,各類研發(fā)設備及檢驗檢測服務設備、儀器投資1620萬元。2011年預計完成投資1300萬元,重點用于服務平臺場地改造和重點設備購置,加強新技術、新材料基礎研發(fā)力量,提高行業(yè)服務能力水平。
第二章 項目承建單位基本情況
***星輝數控機械科技有限公司,成立于2006年5月,注冊資金1880萬元,位于***市高新區(qū)內,是***省認定的省級高新技術企業(yè),市級科技新產品的攻關承建研發(fā)單位。
一、公司的市場地位和高成長性
公司旨在快速跟蹤國際新技術,不斷創(chuàng)新,用信息技術提升裝備制造業(yè),大力開發(fā)光機電一體化的數控成套加工設備,不斷提高民族工業(yè)的裝備水平。主要從事專業(yè)非金屬領域CNC數控機械設備的研發(fā)、制造和銷售,重點是木工加工中心、五軸數控機械加工中心、數控木工雕刻機、模具造型加工中心等關鍵成套技術和數控成套設備,產品可廣泛應用于軍工、汽車、游艇、航空航天、發(fā)動機、汽輪機、水泵、風力發(fā)電、火車模具、高速列車、樂器行業(yè)等行業(yè),尤其適用于木料、寶麗龍及非金屬的碳化混合材料的復雜三維曲面工作的高速、精密加工,是目前國內較少具備自主研發(fā)能力的專業(yè)非金屬領域CNC數控機械企業(yè)之一。
目前,公司已發(fā)展成為國內數控木工機械行業(yè)的龍頭企業(yè),擁有多項發(fā)明專利等自主知識產權,全系列產品均已通過CE認證,是木工機械數控成套加工設備行業(yè)名符其實的引領者。2009年公司實現銷售收入2648萬元,凈利潤62萬元;2010年實現銷售收入5679萬元,利潤160萬元;2011年預計可實現銷售收入 1.5億元,利潤1600萬元。
二、技術創(chuàng)新是企業(yè)核心競爭力
公司始終堅持以技術創(chuàng)新為先導,不斷加強數字信息技術與裝備制造業(yè)的融合。公司擁有由電氣、機械、數控、軟件等專業(yè)工程師、相關技術人員組成的近300人的完整技術團隊,聘請臺灣全球領先的同行業(yè)的前任總工程師為技術咨詢顧問,已取得發(fā)明專利1項、實用新型專利7項,計算機軟件著作權1項。正在申報的知識產權有4項(其中發(fā)明專利1項,實用新型專利3項),初步形成了軟硬件并舉開發(fā)的能力和系統(tǒng)集成的創(chuàng)新能力。
三、產品銷售與服務
借助公司的技術優(yōu)勢,不斷強化為客戶提供整體數控加工解決方案,以技術為切入點,加大營銷深度和廣度,不斷提高客戶的認知度和滿意度。公司的銷售網絡已遍布全國20多個省(區(qū)、直轄市),在16個國家與地區(qū)設立了商,產品遠銷美國、德國、英國、加拿大、澳大利亞、俄羅斯、日本、韓國、東南亞等70多個國家和地區(qū)。70%以上的產品出口外銷。
四、建設中的星輝五軸數控機械技術研發(fā)檢測服務平臺
五軸數控聯(lián)動機床目前在國外發(fā)達國家從設計和應用上已經比較成熟,達到了較高水平,但在五軸聯(lián)動機床的出口、應用及相關技術上對我國進行限制,而國內在設計和應用方面尚處于起步階段,無論在精度上、性能上還是在可靠性上都無法與國外發(fā)達國家相比,尤其是在大型五軸數控加工中心的研制生產方面,尚屬空白。為滿足市場需求,提高市場競爭力,公司結合多年數控機床設計的實踐經驗,計劃用兩年時間著力建設星輝五軸數控機械技術研發(fā)檢測服務平臺,開發(fā)滿足大中型復雜零件、模具加工需要的高檔五軸聯(lián)動數控產品,為行業(yè)內數控機床生產企業(yè)提供技術支持、檢驗檢測、人才培訓、提供國際信息等服務。到2010年底,平臺一期1600平方米服務場地順利建成,關鍵設備已經購買或定制。二期改擴建工程正在建設當中。該平臺全部建成后將大大提高非金屬數控行業(yè)的裝備水平和研發(fā)加工能力,有效滿足快速增長的國內外市場需求,提高我國機床的整體水平,提升在國際市場中的競爭力。
第三章 項目建設的必要性
目前,國內五軸數控機械行業(yè)品牌高度分散、集中度低;投入少、產品研發(fā)能力低;質保體系和質檢手段落后、產品綜合評定合格率只有70.2%;技術含量低,產品差異程度低,行業(yè)市場競爭手段單一。因此,建設“五軸數控機械技術研發(fā)檢測服務平臺”十分必要。
一、符合國家的產業(yè)政策
***星輝五軸數控機械技術研發(fā)監(jiān)測服務平臺的建設,符合《國務院關于進一步促進中小企業(yè)發(fā)展的若干意見》(國發(fā)〔2009〕36號)和國家重點產業(yè)調整振興規(guī)劃,推動中小企業(yè)調整結構,轉變發(fā)展方式等國家產業(yè)發(fā)展政策。
裝備制造業(yè)是促進國民經濟發(fā)展和為國家安全提供戰(zhàn)略保障裝備的重要產業(yè)。積極推進裝備制造業(yè)的科學發(fā)展,對于實現調結構、轉方式、促發(fā)展具有重要的現實意義。近年來,***市裝備制造業(yè)在市委、市政府的正確領導下,得到了突飛猛進的發(fā)展,***市裝備制造業(yè)在全國同行業(yè)中的影響力在逐步增強。目前,***市裝備制造業(yè)的經濟總量在逐年提升,對***市經濟發(fā)展的支撐作用也越來越明顯。裝備制造業(yè)的發(fā)展,還為***市增加了大量的就業(yè)崗位,培養(yǎng)了大量科技型人才和技能型人才。
二、公司優(yōu)勢和已開展的服務
服務場地優(yōu)勢:2010年,在***市和高新區(qū)領導的支持、關心下,公司順利遷入了***市高新技術開發(fā)區(qū),第一期新廠區(qū)、新廠房和1600平方米的研發(fā)中心已建設完成。
技術優(yōu)勢:公司已取得發(fā)明專利1項、實用新型專利7項,計算機軟件著作權1項。正在申報知識產權有4項(其中發(fā)明專利1項,實用新型專利3項),初步形成了軟硬件并舉開發(fā)的能力和系統(tǒng)集成的創(chuàng)新能力。
產權名
類型
證書號
狀態(tài)
龍門式五軸數控加工機床
發(fā)明專利
200910017457.2
授權
星輝激光三維掃描系統(tǒng)
軟件著作權
2010SR039314
授權
一種五軸數控機床用雙向旋轉副
實用新型
ZL200920031017.8
授權
輕型床身移動加工中心
實用新型
ZL200920031164.5
授權
輕型單臂鏤銑加工中心
實用新型
ZL200920031162.6
授權
龍門式五軸數控加工機床
實用新型
ZL200920031015.9
授權
龍門式加工機床床身結構
實用新型
ZL200920031016.3
授權
輕型單臂鏤銑加工中心用橋式床身結構
實用新型
ZL200920031163.0
授權
一種激光三維掃描系統(tǒng)
實用新型
ZL200920226473.8
授權
項目名稱
先進性
研發(fā)狀態(tài)
保麗龍輕、中型加工中心
國際先進
已投入市場
紅木家具專用三維掃描儀
國際先進
已投入市場
重型數控木工加工中心
國內領先
已投入市場
輕型床身移動加工中心
國際先進
已投入市場
汽車模具用龍門式SHWMS3520加工中心
國際先進
在研
三、國際化的組織架構
公司和國際接軌,在總經理的領導下,擁有規(guī)范的組織架構,從決策管理到一線生產,從零部件采購到設備銷售,從人才引進到技術研發(fā),從質量監(jiān)控到售后服務,分工明確,層次清晰,職能互補,權責分明。
作為全國規(guī)模最大的非金屬領域數控機床研發(fā)生產制造企業(yè)之一,公司依靠其具備的精良的加工裝備、研發(fā)實力和豐富的生產加工經驗,對***市周邊以及省內、國內相關機械制造類企業(yè)提供了技術研發(fā)、試驗試制、機械加工、熱處理加工、檢驗檢測、信息服務、技術咨詢、技術推廣和人才培養(yǎng)等服務,與***大學建立了企業(yè)實訓基地和聯(lián)合攻關協(xié)議。
第四章 項目建設的主要內容和目標
一、項目建設規(guī)劃
(一)指導思想
服務平臺以為企業(yè)提供研發(fā)、檢驗等公共服務為宗旨,發(fā)揮企業(yè)技術引領和配套基礎設施優(yōu)勢,本著“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施,高起點、高標準建設”的原則,使五軸數控機械行業(yè)服務走向常規(guī)化、網絡化、統(tǒng)一化、專業(yè)化。以政府引導、企業(yè)運作的形式,進行研發(fā)、檢測服務資源的整合,實現優(yōu)勢互補、資源共享,大幅度提升非金屬領域數控機床企業(yè)的公共研發(fā)和服務能力,推動數控機床行業(yè)大發(fā)展,為全市經濟社會發(fā)展提供有力支撐。
(二)規(guī)劃目標
根據國家有關政策和省中小企業(yè)辦公室的總體規(guī)劃,項目本著集約高效原則,在堅持高標準規(guī)劃的同時,規(guī)范程序和制度,強化服務理念,延伸服務范圍,建設包括新產品研發(fā)平臺、科技成果推廣平臺、技術支持和信息共享平臺、檢驗檢測服務平臺、專利平臺、技術設備引進平臺等六大部分,為更多的企業(yè)提供技術、管理、信息、人才培訓等多方面的支撐,不斷提高產品的合格率和企業(yè)的市場競爭力。
(三)平臺定位
按照“政府引導、市場化運作,面向產業(yè)、服務企業(yè),資源共享、注重實效”的原則,建設五軸數控機械公共技術服務平臺,堅持政府引導與社會廣泛參與相結合,堅持非營利服務與市場化服務相結合,堅持促進產業(yè)升級與服務中小企業(yè)發(fā)展相結合,堅持社會服務資源開放共享與統(tǒng)籌規(guī)劃、重點推動相結合。
二、平臺主要設備構成(全部設備)
序號
名稱
金額
1
龍 門 刨
55
2
立式加工中心
39
3
龍門加工中心
160
4
方滑枕龍門鏜銑中心
268
5
監(jiān)控設備
8.1443
6
筆記本電腦
0.6796
7
球 桿 儀
7.8986
8
倉儲貨架
1.0264
9
螺桿空壓機
3.7
10
電 腦
1.8115
11
噴漆設備
0.7
12
VMC-600生產線
170.6
13
ZSX-700生產線
447.36
14
軟件開發(fā)費
56
15
檢測設備
400
合 計 金 額
1620
三、建設周期
從2010年7月至2012年6月,建設期24個月(附建設進度表)
階段時間
計劃進度內容
階段性文檔或成果
評審、驗證時機和方式
2010年7月-2010年9月
調查市場應用需求,分析目前存在的問題和急需解決的技術難題
制定研發(fā)、測試總體方案;提供分析報告
制定研發(fā)總體方案
提供分析報告
2010年10月-2010年12月
根據總體設計方案將項目劃分為不同的子專題,考察當前項目技術發(fā)展情況,并按照各項目分工情況,進行項目的詳細功能設計。
提供專題詳細設計方案
提供專題詳細設計方案
2010年10月-2011年12月
根據項目總體方案和詳細設計的指導,進行項目的具體研究和開發(fā),初步開發(fā)出樣品,并完成生產設備的研發(fā)。
提供設計原理圖和計算方式;提供生產設備的樣機;定制生產流水線
提供項目整體原理圖、樣品
2010年10月-2011年6月
項目組繼續(xù)進行各專題的深入研究,對生產設備逐漸修改和完善,基本完成項目的具體開發(fā)。
提供各專題研究成果,給出各專題進展情況表
提供項目階段性成果
2011年7月-2011年12月
進行產品的內部測試,并進一步修改完善發(fā)現的問題,項目相關產品
提供檢驗報告及修改意見
提品檢驗報告
2011年12月-2012年6月
充分進行應用測試,完成所有目標功能,解決所有發(fā)現的問題
提供成型產品、應用報告
提供成型產品、應用報告
四、投資預算安排及資金來源
平臺建設預計總投資2100萬元,其中設備投資1220萬元,鋪底流動資金80萬元。其中2011年安排項目投資1300萬元,2012年預計安排800萬元。重點用于服務場地擴建改造400萬元,購置設備、儀器及流水線1620萬元,鋪底流動資金80萬元。廠房及基礎建設資金全部自籌。
2011年生產及檢測設備購置明細表(萬元)
序號
名稱
金額
1
龍 門 刨
55
2
立式加工中心
39
3
龍門加工中心
160
4
方滑枕龍門鏜銑中心
268
5
監(jiān)控設備
8.1443
6
筆記本電腦
0.6796
7
球 桿 儀
7.8986
8
倉儲貨架
1.0264
9
螺桿空壓機
3.7
10
電 腦
1.8115
11
噴漆設備
0.7
12
VMC-600生產線
170.6
13
ZSX-700生產線
447.36
14
軟件開發(fā)費
36
合 計 金 額
1220
2011年自籌800萬元已到位,擬從銀行貸款500萬元,爭取國家財政和政府支持資金300萬元。
五、機構設置及職能
1、研發(fā)服務部
(1)、負責本公司的研發(fā)任務
(2)、承接中小企業(yè)新產品的設計研發(fā)任務,協(xié)助中小企業(yè)在進行充分的市場調研的基礎上科學地安排新產品的設計研發(fā)。
(3)、按照國家相關產業(yè)政策,對中小企業(yè)的新產品開發(fā)進行正確的引導,使企業(yè)按照科學發(fā)展觀的要求,更好更快地向環(huán)境友好型、資源節(jié)約型企業(yè)邁進。
(4)、按照“把握當前、跟蹤前沿”的原則,增進企業(yè)對國際上最新研發(fā)技術和尖端科技的把握,使中小企業(yè)在掌握前沿技術的基礎上不斷提高自主創(chuàng)新能力。
(5)、推進國際領先的技術研發(fā)工具的應用,不斷培養(yǎng)和增強中小企業(yè)自主研發(fā)的實力。
2、技術服務部
(1)、完成本公司的技術任務
(2)、加強對中小企業(yè)所需要的新工藝、新材料的基礎研究。搭建新技術信息咨詢平臺,加快新技術、新工藝、新材料的推廣應用。
(3)、對中小企業(yè)的技術創(chuàng)新成果進行總結和提煉,對技術創(chuàng)新成果進行保護,以增強***地區(qū)及行業(yè)內中小企業(yè)的核心競爭力。
(4)、制定行業(yè)技術標準和質量檢驗標準,并積極地促使企業(yè)標準和行業(yè)標準上升為國家乃至國際行業(yè)標準。
(5)協(xié)助行業(yè)內中小企業(yè)進行技術改造的方案設計和論證以及新產品的技術鑒定。
3、信息化服務部
(1)加快和促進行業(yè)內中小企業(yè)的信息化建設,促進技術研發(fā)中心與各中小企業(yè)的信息化網絡并網運行,以信息化帶動裝備制造業(yè)的發(fā)展,實現信息的有效集成。
(2)協(xié)助行業(yè)內中小企業(yè)對新產品的結構和性能進行模擬分析,以確保新產品開發(fā)的成功率。
(3)對行業(yè)內中小企業(yè)提供生產管理的信息化系統(tǒng)建設和引導培訓的服務。
4、質量檢驗檢測服務部
(1)為沒有檢測能力或者檢測設施不齊全的中小企業(yè)提供原材料、零部件加工的質量檢測服務,對產品的性能質量進行綜合鑒定。
(2)為各企業(yè)的檢驗檢測工具和量具提供標記和檢驗檢修服務。
(3)為各企業(yè)提供特殊檢具的設計、制作服務,以確保過程質量不出問題。
(4)提供質量認證服務。
5、外協(xié)加工服務部
(1)利用技術發(fā)展中心的先進的加工設備,向各個設備資源缺失,加工能力不足的中小企業(yè)提供外協(xié)配套加工服務。
(2)調劑行業(yè)內的加工設備資源,對產能進行綜合調度,杜絕行業(yè)內的設備重復投資現象和產能浪費現象。
(3)提供各個企業(yè)精、大、稀、關設備的檢修、改造和保養(yǎng)服務。
(4)向各個企業(yè)提供生產加工所需的非標設備的研發(fā)和制造服務。
6、人力資源服務部
(1)為各企業(yè)提供引進專業(yè)技術人才和管理人才的服務。
(2)與各大中專院校聯(lián)合,向各企業(yè)提供各類專業(yè)技術人才和技能人才的培訓服務。
六、平臺建設尚需完善的內容
1、軟件和硬件方面
需添置大型數控龍門刨、方滑枕龍門鏜銑中心、立式加工中心、龍門加工中心等加工設備,VMC-600及ZSX-700生產、檢測流水線2條。辦公及技術開發(fā)用微機,各種分析軟件和設計開發(fā)軟件等。
2、人才隊伍的建設
該服務平臺需要引進相關技術研發(fā)、高級管理和機械、液壓、電氣等行業(yè)的專業(yè)人才7人,以此提高平臺的綜合服務水平和能力。
3、辦公場所及辦公設施的配置
改造和完善現有辦公場所,挖掘現有潛力,節(jié)約支出。
第五章 項目的經濟效益和社會效益分析
該服務平臺建成后,不但大大提升我國的數控機床制造水平,打破國外的技術封鎖,還將充分發(fā)揮該平臺的綜合服務功能,提高行業(yè)內中小企業(yè)的核心競爭力,以更好地推動我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。
該服務平臺每年可實現經濟收入5000萬元,利潤1000萬元。同時,將對我國裝備制造業(yè)的發(fā)展起到重要的推動作用,具有良好的經濟效益和社會效益。該服務平臺的建設采取政府引導、企業(yè)出資、服務為主、獨立運營的方式,堅持“立足***地區(qū)、領先技術前沿、培育創(chuàng)新能力、優(yōu)化資源配置、推動集群發(fā)展”的原則,從而打造行業(yè)內中小企業(yè)公共服務第一品牌,讓中小企業(yè)“創(chuàng)業(yè)更加便捷,使創(chuàng)新更具有價值”,力爭在兩年內將該服務平臺打造成國內一流的中小企業(yè)公共(技術)服務示范平臺和產業(yè)孵化基地。
***星輝數控機械科技有限公司
舞臺吊標分為電動和手動兩種,它主要用于懸吊和升降各種幕布、燈具、布景等物,是上下左右頻繁移動機械,所以吊桿也是舞臺安全的主要系數。電動吊桿的作用可以降低工作人員的勞動強度,起至事半功倍的效果,如果一個舞臺的深度有14米,我們可以為他設置電動吊桿38道,其中24道景桿(含一道前沿幕)、14道備用吊桿【包括2道二維側光燈架】,一道升降電影銀幕架、1道燈光渡橋及無極均勻伸縮大幕機1套。
通過我們多年使用舞臺吊桿機械的經驗,我們認為泰州長江影視工程設備廠生產的產品,性能最穩(wěn)定,安全最可靠,已經被上百家劇院采用。其運用了蝸輪蝸桿減速系統(tǒng)、材質為錫青銅,磨擦系數小,傳動效率高。有防沖頂保護、上下限保護。滑輪為鍍鋅防跳繩花輪,安裝不須焊接在滑輪梁上,如焊死,以后維修、調整極不方便。長江影視設備廠的滑輪都是用抱箍羅栓固定。當吊桿升、降至某一位置時,ABS抱死系統(tǒng)立即斷火緊鎖馬達,這樣確保吊桿停至此位置下滑系數最小,安全性達到最高。且強弱電分開控制。
所以在這里設計了舞臺機械的具體參數:
A、景物吊桿技術參數如下:
電機功率:2.2KW吊點數:4個
升降速度:0.27m/s桿體長暫定:16米
電機轉速:1400轉/分速比為:40:1
提升荷載為:400KG桿體為鋼管
控制方式:點控
該型吊相具有上下限位,沖頂保護裝置。制動形式:蝸輪、蝸桿自鎖,電磁抱閘。噪音≤45dB.
吊桿桿體用兩根Φ50黑鐵管焊接成吊桿,中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍,外層噴黑色油漆。
B、燈光吊桿技術參數如下:
電機功率:3KW吊點數:4個
升降速度:0.18m/s桿體長暫定:14米
電機轉速:1400轉/分速比為:50:1
提升荷載為:600KG桿體為?50黑鐵管吊桿
控制方式:點控
該型吊桿具有上下限位,沖頂保護裝置。制動形式:蝸輪、蝸桿自鎖,電磁抱閘。噪音≤45dB。
吊桿桿體用Φ50;黑鐵管焊接成吊桿,中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍,外層噴黑色油漆。
舞臺機械設計原則
(節(jié)選)1、鋼結構
a)所有承重的鋼結構件,其結構剛度大于1:1000
b)鋼結構件應設計合理,鋼結構及其接頭應能承受最大額定載荷和由緊急停車造成的沖擊載荷;
c)鋼結構件所用材料應符合有關標準;
d)鋼結構焊縫須符合有關規(guī)定,主要焊縫應進行無損探傷檢查;
2、吊物與卷揚裝置
①卷揚機卷揚機上的電動機和制動器應聯(lián)合動作,只有電動機電源接通時,才能許可制動器打開;萬一制動器打開,而電動機沒有接通電源時,只許吊桿(負載)靜止或低速下降;
②卷筒組件
卷筒直徑不小于鋼絲繩直徑的30倍;
卷筒用優(yōu)質灰鑄鐵或厚壁無縫鋼管焊接并經精確機械加工而成;
鋼絲繩嶼卷筒繩槽中心線的夾角應中于2.5度;
卷筒組件應設計防止鋼絲繩在負荷或松馳狀態(tài)下跳槽的裝置。
③滑輪
滑輪的節(jié)圓直徑,不應小于鋼索直徑的28倍;
滑輪及滑輪組應采用滾動軸承支承;
滑輪及滑輪組應有防止鋼絲繩脫槽的保護裝置。
鋼絲繩與滑輪的偏角不超過2.5度。
④鋼絲繩
懸吊鋼絲繩應為帶有人造纖維芯的軟鋼絲繩;
預先檢驗:供貨時所有的鋼絲繩均應分批測試;
現場處理:鋼絲繩在安裝期間應小心處理,不能以任何方式技術打結或損壞;受損或變形的鋼絲繩不予接收。所有切斷頭都應妥善處理;
安裝:鋼絲繩不應與設備的固定或移動部分磨擦,在有損壞或卡住風險的地方,應采取正確防護措施;
懸掛支承:穿過頂樓的轉向滑輪或在其它需要懸掛支承的地方,鋼絲繩應在滑輪上進行支承。
⑤鋼絲繩配件
鋼絲繩配件應采用表面鍍鋅的標準配件;
鋼絲繩配件規(guī)格尺寸與鋼絲繩匹配;
使用鋼絲繩夾的地方,每個接頭至少使便用3個正確安裝的繩夾。
3、吊桿
a)吊桿采用圓管桿或桁架桿,管子或構架應平直、無扭曲變形;
b)管桿采用優(yōu)質無縫鋼管制造;
c)桿的接頭應盡量少,接頭采用實心圓棒與管子配合;
d)懸吊鋼絲繩的端頭用單獨安裝于桿上的調節(jié)裝置進行調整;
e)管端:管端應配有帶醒目顏色的永久性塑料帽或鋼封頭;
4、限位、定位、超程開關
a)限位及定位開關
i.行程終止限們開關:行程終止限位開關應能測出設備正常行程綹并使之停車;
ii.中間定位開關:在合適的地方配置中間定位開關和減速開關;
iii.直接碰撞限位開關:行程終止限位開關也可選用直接碰撞限位開關。
b)超程限位開關
超程限位開關:所有電動設備都應安裝單獨的超程限位開關,以防行程終止限位開關發(fā)生故障導致機械損傷。
4、電動機
a)工作循環(huán):舞臺機械按斷續(xù)操作設定。每個工作循環(huán)規(guī)定為在載荷條件下6次全行程運轉并有15min停頓;
【關鍵詞】遙控;電視機架系統(tǒng);控制電路
Abstract:Remote controlled lifting rotating television rack is a hospital ward,a large conference center popular mechanical and electrical products.Design of a TV frame lifting distance can achieve 300mm,TV rack assembly can reach 360°rotation.Briefly introduced the television rack mechanical structure,elaborated the TV remote control lifting and rotating frame control function,and can complete the function of the control circuit is analyzed in detail.And its advantages and innovations are described.
Keywords:remote control;TV rack system;control circuit
1.引言
隨著社會經濟的發(fā)展,電視機已經走入了醫(yī)院病房,大型會議中心乃至老百姓家庭的千家萬戶,它已然成為了人們獲取信息、了解社會、享受生活的最佳依賴品,人們也越來越離不開電視。然而,人們在長時間觀看電視節(jié)目的過程中,往往會出現由于視覺高度和角度不當引起視覺疲勞、眼睛干澀等問題。本文設計了一款電視機架,可以通過遙控裝置很方便的改變電視在豎直方向的高度和機架總成在水平方向的旋轉,使我們能夠更加健康舒適的享受生活。
2.電視機架系統(tǒng)描述
電視機架立柱實現無極升降。升降由電動機轉動,通過渦輪蝸桿和絲桿螺母副實現立柱上下運動。立柱升降行程為300mm,最大高度可達到830mm,最低高度達到530mm,加上輪子和頂上電視支架的高度,電視正中心高度達到100cm—130cm的高度,水平視線剛好適合人們的坐姿要求。支架采用減速電機和一對齒輪帶動上面支架總成旋轉,支架總成的旋轉速度10度/秒,水平旋轉角度360°。減速電機選用2.5r/min的同步電機[1-4]。電視機的翻轉支架由四個鉸鏈和四根支撐桿形成兩組四桿機構,只要讓中間連桿向內旋轉即可完成由豎直懸掛電視支架轉換成水平平放電視支架的平面。電視機架總體設計如圖1所示。
圖1 電視機架總體設計圖
3.電視機架控制系統(tǒng)構成
電視機架立柱升降部分和支架總成旋轉部分都是由電機驅動開始,帶動機械部分分別實現升降和旋轉功能[5-6]。電機的控制系統(tǒng)設計如下:
采用M4無線點觸式四路收發(fā)器成品模塊,結合數字邏輯電路和三極管開關電路,直接驅動左右轉向及升降電機M2、M1。收發(fā)器接收模塊直接與接線端子HDR1X5連接,與74LS86異或門和74LS00與非門結合,再經反相器74LS04后用三極管8050構成的開關電路驅動四個繼電器J2-J5,J2-J5的常開觸點使電動機M2、M1通電分別作正反轉動。數字邏輯電路74LS系列芯片保證了M2、M1分別具有互鎖功能,防止升降電機M1、左右旋轉電機M2正反轉同時工作,出現燒毀電源的錯誤。電源電路由市電經變壓器變壓后通過全橋整流后得到直流,再由LC電路濾波,最后由三端穩(wěn)壓模塊W7812和W7805穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電,分別供電給繼電器J2-J5和74LS系列芯片。電視機架控制系統(tǒng)電路設計如圖2。
圖2 電視機架控制系統(tǒng)電路圖
圖2中,由于M4無線點觸式四路收發(fā)器模塊和遙控器發(fā)射模塊的四路電路工作原理一樣,本文以A按鈕為例,用流程圖3將其控制工作過程表示如下:
圖3 電視機架上升控制流程圖
其具體分析為:當按下按鈕A后,遙控器發(fā)射模塊發(fā)射信號,接收模塊接受信號后HDR1X5的A腳出現高電位,異或門U3A由于兩輸入端輸入不同電位而輸出高電平,就導致U1B與非門輸出端輸出低電平,再經U4A反相器輸出高電平[7]。U4A反相器輸出的高電平使三極管Q1飽和,繼電器J2線圈得電繼而使其常開觸點閉合,電機M1作上升運動工作。當上升達到需要的高度后松開A按鈕,接收模塊HDR1X5的A腳還原成低電位,異或門U3A由于兩輸入端輸入相同電位而輸出低電平,就導致U1B與非門輸出端輸出高電平,再經U4A反相器輸出低電平。U4A反相器輸出的低電平使三極管Q1截止,繼電器J2線圈不能得電繼而使其常開觸點斷開,電機M1因未能得電停止工作。從而完成了一次電機M1作上升運動的工作。M4無線點觸式四路收發(fā)器模塊的B、C、D按鈕的工作過程與A按鈕的工作過程相同。二極管D2為保護三極管8050Q1而設置,用以保證三極管8050開關電路在飽和與截止的轉換過程中能夠正常的工作,防止12V電源電壓與繼電器J2的反電動勢之和損壞三極管8050Q1。C﹑D按鈕實現左右轉向功能。行程開關J12、J13用于左右運動限位,它們分別作用于與非門U1A和U1D的輸入端,當運動的部件到達極限位置后J12、J13行程開關動作使U1A或U1D門電路為高電平,U4C或U4D為低電平,Q3或Q4截止。繼電器J4或J5線圈不能得電繼而使其常開觸點斷開,電機M2因未能得電停止工作,達到了限位目的。當J12、J13安裝在相同的位置時,可實現左右360°的控制角度。M4無線點觸式四路收發(fā)器模塊采用PT2272四路超再生固定碼接收板非鎖型M4 315M插針式無線接收模塊,遙控器發(fā)射模塊采用加強版1000米大功率四鍵遙控器1000-4B1,頻率選用315M。
4.結束語
本產品彌補了很多傳統(tǒng)電視、DVD、投影儀等安放位置的不足之處,比如:
(1)本產品能夠通過遙控裝置實現電視機架的自由升降和任意角度旋轉的功能,避免由于視角不當引起的視疲勞等問題;同時也避免了為找尋合適的視角而改變坐姿所帶來的身體上的酸痛。
(2)本產品的遙控裝置可以很方便地遠距離調整電視的最佳觀看角度和高度,避免了遠距離調節(jié)的不便。
(3)本產品底盤的萬向腳輪可以很方便的移動電視到合適的位置后再將產品底盤固定,解決了傳統(tǒng)的電視安放固定位置移動不便的問題。
(4)本產品頂端的連桿機構能夠實現安放外形各異的家用電視機的功能,如液晶電視屏幕的豎直安放,背投電視以及晶體管電視的水平安放等。
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