一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具的制作方法
【專利摘要】一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有載物臺(tái)，載物臺(tái)的邊緣加工為齒輪形狀，并均布有位于同一個(gè)圓上的圓形孔，攝像頭直角架上有L形的攝像頭主支架，俯照攝像頭懸掛在攝像頭主支架的水平梁上，鏡頭朝向位于其下方的載物臺(tái)，平照攝像頭安裝于攝像頭主支架的豎直柱上，鏡頭水平朝向載物臺(tái)所在一側(cè)，攝像頭副支架上設(shè)置有主攝像頭，主攝像頭的鏡頭方向水平，且與平照攝像頭的鏡頭方向垂直，本實(shí)用新型可在教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)零件的三維圖像采集與展示，通過(guò)對(duì)實(shí)物的全方位投影，將原本抽象性的教學(xué)可視化，較好的解決了部分學(xué)生缺乏空間想象力的問(wèn)題，改善教學(xué)效果，提高課堂質(zhì)量，使同學(xué)更清晰的觀察隨著主視圖的角度變化，其它兩視圖的變化規(guī)律。
【專利說(shuō)明】
一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)用具【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前的教學(xué)工作中，發(fā)現(xiàn)一些課程存在著教學(xué)內(nèi)容抽象、不直觀、學(xué)生不易理解而導(dǎo)致的課堂教學(xué)效果較差的情況。如“機(jī)械制圖”、“機(jī)械原理”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程，即使教師用零件模型在現(xiàn)場(chǎng)展示，也存在模型體積小，后排不易看清、學(xué)習(xí)效果差等問(wèn)題。而且，有些精密、貴重零件也不適宜在手上進(jìn)行展示。
[0003]教具不僅僅是“粉筆加黑板”，也不僅僅是現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備，它是體現(xiàn)教育目標(biāo)、教育思想、教學(xué)內(nèi)容和方法的各種不同形式應(yīng)用于教育教學(xué)過(guò)程中的實(shí)物的總和。
[0004]正所謂“工欲善其事，必先利其器”。教具在教學(xué)過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色，一個(gè)好的教具，不僅可以極大的提高教學(xué)質(zhì)量，活躍課堂氣氛，而且能為教學(xué)課堂添姿添彩。然而在制圖類課程中，目前非常缺少此類產(chǎn)品。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，用于制圖課程，可對(duì)教學(xué)模型進(jìn)行全方位的展示，可以有效避免大課堂展示模型不易于學(xué)生觀察學(xué)習(xí)，以及有效減小老師的教學(xué)壓力。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，包括機(jī)架1，機(jī)架I上設(shè)置有載物臺(tái)15、凹輪直角架2、攝像頭直角架12、攝像頭副支架5、載物臺(tái)電機(jī)固定件13、攝像頭支架電機(jī)固定件14和L形的支架腹板17，其中載物臺(tái)15的邊緣加工為齒輪形狀，并均布有位于同一個(gè)圓上的72個(gè)圓形孔，載物臺(tái)15的邊緣均勻分布三個(gè)水平放置的凹輪，其中一個(gè)凹輪為驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪安裝于支架腹板17上，支架腹板17通過(guò)徑向的彈簧18連接于載物臺(tái)15，且支架腹板17上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的輸出軸連接一個(gè)與載物臺(tái)15的邊緣咬合的傳動(dòng)齒輪，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)載物臺(tái)15轉(zhuǎn)動(dòng)，另外兩個(gè)凹輪為從動(dòng)輪凹輪4，分別安裝在一個(gè)與凹輪直角架2連接的凹輪支架3上，攝像頭直角架12上有L形的攝像頭主支架10，俯照攝像頭9懸掛在攝像頭主支架10的水平梁上，鏡頭朝向位于其下方的載物臺(tái)15，平照攝像頭11安裝于攝像頭主支架10的豎直柱上，鏡頭水平朝向載物臺(tái)15所在一側(cè)，攝像頭副支架5上設(shè)置有主攝像頭6，主攝像頭6的鏡頭方向水平，且與平照攝像頭11的鏡頭方向垂直。
[0008]所述攝像頭支架電機(jī)固定件14上有攝像頭支架電機(jī)19，所述攝像頭副支架5和攝像頭直角架12上均配置有豎直的絲杠7，攝像頭支架電機(jī)19連接絲杠7帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攝像頭直角架12上還配置有與絲杠7配合的螺母20。
[0009]所述絲杠7位于兩個(gè)固定光桿8之間。
[0010]在所述載物臺(tái)15上下兩側(cè)對(duì)應(yīng)圓形孔的位置布置有光柵傳感器。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可在教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)零件的三維圖像采集與展示，符合國(guó)標(biāo)三視圖位置的要求，將機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電子投影相結(jié)合，多采像點(diǎn)的加入，使取像和投影更加自由，通過(guò)對(duì)實(shí)物的全方位投影，將原本抽象性的教學(xué)可視化，較好的解決了部分學(xué)生缺乏空間想象力的問(wèn)題，改善教學(xué)效果，提高課堂質(zhì)量，使同學(xué)更清晰的觀察隨著主視圖的角度變化，其它兩視圖的變化規(guī)律。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的載物臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型兩攝像頭支架的內(nèi)部剖視圖
[0014]圖3是本實(shí)用新型的總裝主視圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型的總裝俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0017]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，包括機(jī)架1，機(jī)架I上設(shè)置有載物臺(tái)15、凹輪直角架2、攝像頭直角架12、攝像頭副支架5、載物臺(tái)電機(jī)固定件13、攝像頭支架電機(jī)固定件14和L形的支架腹板17，其中載物臺(tái)15上下兩側(cè)對(duì)應(yīng)圓形孔的位置布置有光柵傳感器。攝像頭直角架12上有L形的攝像頭主支架10，俯照攝像頭9懸掛在攝像頭主支架10的水平梁上，鏡頭朝向位于其下方的載物臺(tái)15，平照攝像頭11安裝于攝像頭主支架10的豎直柱上，鏡頭水平朝向載物臺(tái)15所在一側(cè)，攝像頭副支架5上設(shè)置有主攝像頭6，主攝像頭6的鏡頭方向水平，且與平照攝像頭11的鏡頭方向垂直。攝像頭支架電機(jī)固定件14上有攝像頭支架電機(jī)19，所述攝像頭副支架5和攝像頭直角架12上均配置有豎直的絲杠7，攝像頭支架電機(jī)19連接絲杠7帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整主攝像頭6、俯照攝像頭9和平照攝像頭11的高度。絲杠7位于兩個(gè)固定光桿8之間，攝像頭直角架12上還配置有與絲杠7配合的螺母20。
[0018]本實(shí)用新型載物臺(tái)15為圓形，由厚度為5_的有機(jī)玻璃加工而成，邊緣加工為齒輪形狀，并均布有位于同一個(gè)圓上的72個(gè)圓形孔。圓形小孔用以使得光柵傳感器采集位置信息，每當(dāng)小孔從光柵傳感器中間穿過(guò)，光柵傳感器就能采集到一個(gè)位置信息。因此72個(gè)孔就能最多產(chǎn)生72個(gè)位置信息，所以本設(shè)計(jì)對(duì)于圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)精度為5° = 360° /72。對(duì)于一個(gè)模型的展示，這個(gè)精度可以滿足要求。小圓孔的大小也滿足了采集信號(hào)要求的暫通比1:1的要求。
[0019]載物臺(tái)15的安裝采取三點(diǎn)支承的方法，載物臺(tái)15的邊緣均勻分布三個(gè)水平放置的凹輪，其中一個(gè)凹輪為驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪安裝于支架腹板17上，支架腹板17通過(guò)徑向的彈簧18連接于載物臺(tái)15，且支架腹板17上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的輸出軸連接一個(gè)與載物臺(tái)15的邊緣咬合的傳動(dòng)齒輪，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)載物臺(tái)15轉(zhuǎn)動(dòng)，另外兩個(gè)凹輪為從動(dòng)輪凹輪4，分別安裝在一個(gè)與凹輪直角架2連接的凹輪支架3上，驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)受到彈簧18的作用沿徑向有一個(gè)預(yù)緊力，這個(gè)力能使凹輪將載物臺(tái)15被夾緊。
[0020]載物臺(tái)15的傳動(dòng)方式是齒輪傳動(dòng)，采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這個(gè)電機(jī)本身就自帶制動(dòng)功能。齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。通過(guò)多次調(diào)試，最終采用的是12V，40rod/m。采用這個(gè)型號(hào)的電機(jī)需要盡量滿足下面兩點(diǎn):
[0021]1、使圖形在隨著載物臺(tái)15轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中更易于與觀看者的思路產(chǎn)生同步。
[0022]2、使放在載物臺(tái)15上的模型避免由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣性而產(chǎn)生的側(cè)移。
[0023]攝像頭方面:
[0024]攝像頭工作部分:攝像頭是通過(guò)攝像頭主支架10和攝像頭副支架5支撐的。主攝像頭6、平照攝像頭11和俯照攝像頭9分別朝向載物臺(tái)15的正面、左面和上面。其中，平照攝像頭11通過(guò)螺母20與和絲杠7配合，并通過(guò)光桿8以及安裝在外部的限位開(kāi)關(guān)21限制其豎直方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使平照攝像頭11只能沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。主攝像頭6與平照攝像頭11類似，水平布置在攝像頭副支架5上，只能夠上下升降。同時(shí)在倒“L”型的攝像頭主支架10上端，即載物臺(tái)15中心的正上方布置有俯照攝像頭9。
[0025]攝像頭支架電機(jī)19分別接線單獨(dú)控制兩個(gè)絲杠7，并通過(guò)攝像頭的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小的零件形心位置高低不同的捕捉，使主、左、俯視圖實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)對(duì)正、高平齊、寬相等”。
[0026]本實(shí)用新型給予攝像頭沿垂直方向上的一個(gè)自由度，并且以絲杠傳動(dòng)控制，由攝像頭支架電機(jī)19帶動(dòng)絲杠7轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母20與絲杠7配合，并且與光桿8相配合，因此螺母20只能在絲杠7轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中沿光桿8方向做直線移動(dòng)。攝像頭支架電機(jī)19應(yīng)用的是12V，300rod/m直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0027]為了避免絲杠7在傳動(dòng)過(guò)程中沖出頂蓋以及光桿8下方的面板，在螺母20運(yùn)動(dòng)的最上端和最下端分別安裝了行程開(kāi)關(guān)21，當(dāng)螺母20運(yùn)動(dòng)到上下極限的時(shí)候都會(huì)觸碰到行程開(kāi)關(guān)21，從而關(guān)閉攝像頭支架電機(jī)19，使得絲杠螺母停止直線移動(dòng)，避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞。
[0028]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是，發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)信息后使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)光柵傳感器采集載物臺(tái)的位置信息并將采集到的信息發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)分析判斷載物臺(tái)是否轉(zhuǎn)到指定位置，如果已經(jīng)到達(dá)指定位置，則由控制系統(tǒng)向電動(dòng)機(jī)發(fā)出制動(dòng)指令，從而完成本次操作。
[0029]在控制轉(zhuǎn)盤工作的同時(shí)，可以根據(jù)觀察教具的形狀調(diào)節(jié)攝像頭位置。攝像頭位置可通過(guò)主控芯片控制，異步全雙工工作，可與裝盤同步控制。
[0030]本實(shí)用新型依據(jù)二極管發(fā)光及邏輯門的原理，采用光柵傳感器，根據(jù)光柵中間的通斷情況，產(chǎn)生可以被識(shí)別的TTL電信號(hào)。
[0031]電信號(hào)進(jìn)入發(fā)光二極管，根據(jù)光柵有無(wú)遮斷而是的光柵三極管基極電位變化而改變通流能力，再由上拉和保護(hù)電阻傳至9013基極，最后經(jīng)三極管9013放大，進(jìn)入主控制部分檢測(cè)引腳。
【權(quán)利要求】
1.一種教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，其特征在于，包括機(jī)架(1)，機(jī)架(I)上設(shè)置有載物臺(tái)(15)、凹輪直角架(2)、攝像頭直角架(12)、攝像頭副支架(5)、載物臺(tái)電機(jī)固定件(13)、攝像頭支架電機(jī)固定件(14)和L形的支架腹板(17)，其中載物臺(tái)(15)的邊緣加工為齒輪形狀，并均布有位于同一個(gè)圓上的72個(gè)圓形孔，載物臺(tái)(15)的邊緣均勻分布三個(gè)水平放置的凹輪，其中一個(gè)凹輪為驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪安裝于支架腹板(17)上，支架腹板(17)通過(guò)徑向的彈簧(18)連接于載物臺(tái)(15)，且支架腹板(17)上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)的輸出軸連接一個(gè)與載物臺(tái)(15)的邊緣咬合的傳動(dòng)齒輪，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)載物臺(tái)(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，另外兩個(gè)凹輪為從動(dòng)輪凹輪(4)，分別安裝在一個(gè)與凹輪直角架(2)連接的凹輪支架(3)上，攝像頭直角架(12)上有L形的攝像頭主支架(10)，俯照攝像頭(9)懸掛在攝像頭主支架(10)的水平梁上，鏡頭朝向位于其下方的載物臺(tái)(15)，平照攝像頭(11)安裝于攝像頭主支架(10)的豎直柱上，鏡頭水平朝向載物臺(tái)(15)所在一側(cè)，攝像頭副支架(5)上設(shè)置有主攝像頭(6)，主攝像頭(6)的鏡頭方向水平，且與平照攝像頭(11)的鏡頭方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，其特征在于，所述攝像頭支架電機(jī)固定件(14)上有攝像頭支架電機(jī)(19)，所述攝像頭副支架(5)和攝像頭直角架(12)上均配置有豎直的絲杠(7)，攝像頭支架電機(jī)(19)連接絲杠(7)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攝像頭直角架(12)上還配置有與絲杠(7)配合的螺母(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，其特征在于，所述絲杠(7)位于兩個(gè)固定光桿⑶之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述教學(xué)用現(xiàn)場(chǎng)演示教具，其特征在于，在所述載物臺(tái)(15)上下兩側(cè)對(duì)應(yīng)圓形孔的位置布置有光柵傳感器。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK204204324SQ201420700781
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】陸佐偉, 馬慧敏, 鄭英奔, 吳禹錕, 楊虎軍, 律昌碩, 胡藝?yán)? 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)城市學(xué)院