高中生学习投影互动教学装置的制作方法

本发明涉及教学设备领域，具体的说是高中生学习投影互动教学装置。

背景技术：

全息投影技术也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

目前，全息投影技术已在展览、广告、教学等领域得到初步运用，该技术的主要优点是能够将三维影像悬浮呈现于半空中，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特，具有强烈的纵深感，真假难辩。随着教育系统对计算机多媒体教学系统技术的普遍需要，多媒体教学系统研发就显得尤其重要，将全息投影技术运用于教学领域可以很好地解决空间结构难以理解，立体视图难以弄清，繁琐复杂的运动难以全方位研究等问题，以便于学生对教学对象空间结构的理解，加深对教学对象的认识。

中国专利公告号CN204557823U公开了一种全息展示教学系统，包括展示机构和旋转平台，所述旋转平台可带动展示机构旋转展示全息投影或实物展品。另外还可在旋转平台的下部和外侧分别引入升降机构和摄影机构，分别起到调节展示机构高度和拍摄全息影像或实物展品以放大显示的作用。为了使得全息投影的效果更好，在观看全息投影的展示时，都会将其他灯光关上，然而，这样人们在操作全息投影的支撑架，使全息投影平台进行升降时，无法准确看到手动开关的位置，从而延长了操作时间，对教师使用带来了不便，不能够实现互联或实时控制互动，虽能增加学生对内容的理解，但具有一定的局限性。

中国专利公告号CN105513436A公开了一种交互式全息幻象教学系统及方法，该系统包括：服务器；包括第一体感控制器、方向照明灯、第二黑幕布的第一装置；包括投影仪、全息膜、第一黑幕布的第二装置；包括摄像头、第二体感控制器、第一处理器的第三装置；包括摄像机、第二处理器、显示器的第四装置；按照序号依次设置该四个装置；服务器分别与摄像头、第一体感控制器、投影仪、通过第一处理器与第二体感控制器连接；第一装置、第二装置处于黑暗环境中。为了投影效果，一般处于黑暗环境中，而且该系统占用空间大，虽能实时的进行虚实交互，增添课堂的趣味性和互动性，并不能对教师使用带来方便。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是克服上述现有技术的不足，提供一种能够远程操控，可实时互动，使用方便、节约环保的高中生学习投影互动教学装置。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

高中生学习投影互动教学装置，包括讲桌，讲桌的上方安装有用于投影的全息投影装置，讲桌内安装有与全息投影装置相连接的投影教学设备，全息投影装置将投影教学设备输入的全息图片或视频投射出立体影像，立体影像可由使用者在使用时进行控制，讲桌内设置有控制投影教学设备和全息投影装置的总控制器；

所述全息投影装置包括安装在墙壁上可转动收放的全息投影膜，全息投影膜的一侧安装有用于投影教学内容的3D投影仪。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

所述讲桌内位于显示屏下方的位置设置有用于获取操作者图像的摄像机，摄像机的下方设置有用于捕捉操作者动作的体感控制器。

进一步优化： 所述摄像机将操作者的图像输送给数据设备处理器，将图像进行背景分离处理获得操作者的人物图像，并将该图像融入到数据设备处理器内所要投影的影像中，通过体感控制器捕捉到的动作与投影的影像结合实现操作者的实时交互。

进一步优化： 所述讲桌内靠近总控制器的位置安装有用于识别操作者动作的手势识别处理器，讲桌内位于音响装置上方的位置设置有用于人机语音交互的语音交互模块。

进一步优化： 语音交互模块通过网络通讯器下载相关的常用操作及知识信息，语音交互模块录入操作者的语音，将其转化为音频信号进行匹配，并一一回答，实现实时语音交互。

进一步优化： 所述总控制器连接有太阳能蓄电装置和室内环境控制装置。

进一步优化： 室内环境控制装置包括安装有用于提高室内温度的太阳能集热装置和用于进行空气置换净化的空气转换净化器，总控制器还连接有随时监控室内温度、空气质量的内置传感器。

进一步优化： 所述太阳能蓄电装置包括太阳能发电器，太阳能发电器为太阳能光伏发电板和太阳能卷帘，并电连接有蓄电池。

进一步优化： 蓄电池与全息投影教学装置、空气转换净化器分别电连接，当发生意外断电时，太阳能蓄电装置能够保证全息投影教学装置的用电，保护全息投影教学装置的正常使用。

进一步优化： 当内置传感器检测到室内的空气质量下降到一定数值时，总控制器控制空气转换净化器自动开启并通过AAP通知使用者，当达到适宜数值时，空气转换净化器自动关闭，蓄电通过太阳能发电器继续蓄电，为下次使用做好准备，使用者可通过APP随时监测室内的空气质量。

进一步优化： 所述太阳能集热装置包括太阳能集热器和空气换热器，太阳能集热器和空气换热器之间通过两条循环管路连通成密闭系统，在密闭系统内部充注可以液相和气相相互转化的相变流体作为热量的传输介质。

本发明通过全息投影装置和投影教学设备能够满足教学内容3D全息的全面展示，并可记录储存上传，实现资源整合，便于教师上课使用，通过互联实现了远程控制，通过控制器可实现全息投影的动静结合，满足讲课需要，实现互动学习与交流，提高教学效率和质量，增加了课堂的趣味性和学生的学习积极性,通过太阳能集热和发电装置能够实现能源高效利用，节约资源，保护环境。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明实施例1的全息投影教学装置结构示意图；

附图2是本发明实施例全息投影膜的收起状态图；

附图3是本发明实施例投影教学设备的系统结构示意图；

附图4是本发明实施例投影教学设备的使用流程示意图；

附图5是本发明实施例2全息投影教学装置结构示意图；

附图6是本发明实施例3全息投影教学装置结构示意图；

附图7是本发明实施例中太阳能装置的结构示意图；

图中：1-讲桌；2-全息投影膜；3-伸缩支架；4-电动滑块；5-滑道；6-3D投影仪；7-显示屏；8-投影键盘；9-投影介质；10-电脑主机；11-图形分析控制主机；12-总控制器；13-音响装置；14-数据设备处理器；15-记录存储器；16-功能控制器；17-信号接收处理器；18-播放控制器；19-网络通讯器；20-三维立体扫描器；21-旋转座；22-数据库；23-太阳能集热器；24-太阳能发电器；25-循环管路；26-空气换热器；27-储热器；28-循环泵；29-蓄热器；30-阀门；31-蓄电池；32-空气转换净化器；33-动作捕捉器；34-摄像机；35-体感控制器；36-手势识别处理器；37-语音交互模块。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2、图3、图4所示，高中生学习投影互动教学装置，包括讲桌1，讲桌1的上方安装有用于投影的全息投影装置，讲桌1内安装有与全息投影装置相连接的投影教学设备，全息投影装置将投影教学设备输入的全息图片或视频投射出3D全息影像，3D全息影像可由使用者在使用时进行控制。

所述讲桌1内设置有控制投影教学设备和全息投影装置的总控制器12。

所述全息投影装置包括安装在墙壁上可转动收放的全息投影膜2，全息投影膜2的一侧安装有用于投影教学内容的3D投影仪6。

所述全息投影膜2的顶部转动连接有电动滑块4，墙壁上安装有与滑块4配合的滑道5，全息投影膜2两侧的位置分别通过伸缩支架3与墙壁转动连接。

当使用全息投影装置时，首先全息投影膜2位于水平位置，伸缩支架3伸出，同时电动滑块4启动向伸缩支架3一侧移动，带动全息投影膜2转动，相互配合使全息投影膜2位于竖直位置；使用完毕，电动滑块4启动向另一侧移动，伸缩支架3收缩，带动全息投影膜2转动，使全息投影膜2位于水平状态。

所述投影教学设备包括图形分析控制主机11，图形分析控制主机11内设置有可将图片或视频处理成静态和动态全息图片或视频的数据设备处理器14，图形分析控制主机11内设置有可将静态和动态全息图片或视频进行转换播放和停止的功能控制器16。

所述图形分析控制主机11内还设置有用于接收控制信号的信号接收处理器17和用于存储的记录存储器15。

所述讲桌1内还设置有电脑主机10和音响装置13，图形分析控制主机11与3D投影仪、电脑主机10分别连接，总控制器12和电脑主机10分别与网络通讯器19连接。

当使用者在使用时，将通过数据设备处理器14处理好的全息图片或视频进行投影时，所投影的内容通过记录存储器15进行储存并通过网络通讯器19进行上传数据库22，并搜索与之相似的内容进行对比，系统自动提醒使用者，如需要，进行下载，丰富教学内容。

所述讲桌1的上部设置有显示屏7，显示屏7下端的下方安装有投影键盘8，讲桌1上靠近显示屏7下端的位置设置有投影介质9，投影键盘8用内置的红色激光发射器将3D键盘的轮廓投影到投影介质9上，并通过红外线捕捉手势动作，完成输入信息。

所述总控制器12通过网络通讯器19与内部网络连接，并设置有可实现互联控制的手机端APP或PC端APP。

当使用者使用时，可通过手机端APP或PC端APP将全息投影装置和投影教学设备提前打开，并可通过互联将所需内容传输到投影教学设备上并进行全息制作，为教学做好准备。

所述功能控制器16通过信号传输连接的播放控制器18，播放控制器18为穿戴式控制器、手持式移动控制器或投影式控制器，并对所讲内容进行实时控制及转换，实现静态和动态全息图片或视频之间的转换播放和停止，实现互动学习与交流。

所述讲桌1内设置有用于对实物进行全息成像的三维立体扫描器20，三维立体扫描器20上安装有高清扫描仪，可对实物进行高清扫描，三维立体扫描器20的下方安装有辅助扫描的旋转座21。

当需要对实物进行全息投影时，可将实物放置在旋转座21上，通过三维立体扫描器20对此实物进行扫描，再通过图形分析控制主机对扫描后的影像进行处理分析并记录存储，通过3D投影仪6进行投影即可。

实施例2，如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述讲桌1上位于显示屏7的一侧设置有无需全息投影膜2的3D投影仪6，3D投影仪6通过安装在内部的投影芯片，通过光学透镜组的折射，投射出具有一定尺寸的全息投影。

所述该3D投影仪6投影的图像由高清的图片或视频处理而成，使用者将高清图片或视频通过APP传输至电脑，或通过三维立体扫描器20对实物进行高清扫描，再通过数据设备处理器14对数据进行处理分析，最后通过3D投影仪6进行投影。

所述投影介质9的一侧设置有用于捕捉手势动作的动作捕捉器33，动作捕捉器33为体感捕捉，使用时，将手放在动作捕捉器33的上方，通过捕捉手势的动作，通过功能控制器16根据信号命令进行实时投影反馈实现实时互动。

实施例3，如图6所示，本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于：

所述讲桌1内位于显示屏7下方的位置设置有用于获取操作者图像的摄像机34，摄像机34的下方设置有用于捕捉操作者动作的体感控制器35。

所述讲桌1内靠近总控制器12的位置安装有用于识别操作者动作的手势识别处理器36，讲桌1内位于音响装置13上方的位置设置有用于人机语音交互的语音交互模块37。

当操作者需要参与投影交互时，摄像机34将操作者的图像输送给数据设备处理器14，将图像进行背景分离处理获得操作者的人物图像，并将该图像融入到数据设备处理器14内所要投影的影像中，通过体感控制器35捕捉到的动作与投影的影像结合实现操作者的实时交互；当进行语音交互时，语音交互模块37通过网络通讯器19下载相关的常用操作及知识信息，语音交互模块37录入操作者的语音，将其转化为音频信号进行匹配，并一一回答，实现实时语音交互。

实施例4，如图7所示，本实施例与实施例1、实施例2和实施例3的不同之处在于：所述总控制器12连接有太阳能蓄电装置和室内环境控制装置，室内环境控制装置包括安装有用于提高室内温度的太阳能集热装置和用于进行空气置换净化的空气转换净化器32，总控制器12还连接有随时监控室内温度、空气质量的内置传感器。

所述太阳能蓄电装置包括太阳能发电器24，太阳能发电器24为太阳能光伏发电板和太阳能卷帘，并电连接有蓄电池31，蓄电池31与全息投影教学装置、空气转换净化器32分别电连接，当发生意外断电时，太阳能蓄电装置能够保证全息投影教学装置的用电，保护全息投影教学装置的正常使用。

当内置传感器检测到室内的空气质量下降到一定数值时，总控制器12控制空气转换净化器32自动开启并通过AAP通知使用者，当达到适宜数值时，空气转换净化器32自动关闭，蓄电池31通过太阳能发电器24继续蓄电，为下次使用做好准备，使用者可通过APP随时监测室内的空气质量。

所述太阳能集热装置包括太阳能集热器23和空气换热器26，太阳能集热器23和空气换热器26之间通过两条循环管路25连通成密闭系统，在密闭系统内部充注可以液相和气相相互转化的相变流体作为热量的传输介质。

所述其中一条循环管路上安装有循环泵28和储液器27，另一条循环管路上安装蓄热器29，蓄热器29与太阳能集热器23之间安装有阀门30, 蓄热器29的一侧并联连接有蓄热器旁通管路，该管路上安装有蓄热器旁通管路阀门。

当内置传感器检测到室内温度较低时，有太阳光照时，总控制器12控制循环泵28开启工作，进入太阳能采暖模式，此时蓄热器29的阀门30关闭，蓄热器旁通管阀门打开，当空气温度加热到设定值时，进入蓄热模式，蓄热器29的阀门30打开，蓄热器旁通管阀门关闭，循环泵28推动液态的相变介质通过管道进入太阳能集热器23，太阳能集热器23通过传热加热相变介质使其汽化变成气体，该气体通过管道进入蓄热器29，与蓄热器29的储热介质换热放出热量液化为液体，该液体通过空气换热器26再进入循环泵28完成一个循环。

白天通过一段时间的蓄热，在晚间或是没有阳光时，进入蓄热采暖模式，蓄热器29的阀门30打开，蓄热器旁通管路阀门关闭，循环泵12推动液态的相变介质通过管道进入蓄热器29，蓄热器29内的储热介质放出热能，热能通过传热加热相变介质使其汽化变成气体。

该气体通过管道进入空气换热器26，与翅片管外的空气强制换热放出热量液化为液体，该液体通过储液器27再进入循环泵28完成一个循环，实现采暖功能。

本发明通过全息投影装置和投影教学设备能够满足教学内容3D全息的全面展示，并可记录储存上传，实现资源整合，便于教师上课使用，通过互联实现了远程控制，通过控制器可实现全息投影的动静结合，满足讲课需要，实现互动学习与交流，提高教学效率和质量，增加了课堂的趣味性和学生的学习积极性,通过太阳能集热和发电装置能够实现能源高效利用，节约资源，保护环境。