一种摇棒成像装置及展示系统的制作方法

本发明涉及显示装置技术领域，更具体地说，它涉及一种摇棒成像装置及展示系统。

背景技术：

人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。

摇棒成像便是利用上述原理制作出来的一种用于显示的装置。如专利公告号为CN204986602U的中国专利，公开了一种基于蓝牙技术的摇摇棒，包括手柄和透明材料制成的棒体，手柄和棒体固定相连，棒体内设置有发光LED灯，利用蓝牙控制LED灯发光，由此实现魔棒成像的效果。在科普展示中，为了很好的解释人体眼睛的“视觉暂留”现象，展厅内也普遍设置如上述专利公开的摇棒成像装置。上述装置实际上并不能形成一个完整的展示过程，因为观众只能看到摇棒静止与摆动两个状态，对于两个状态之间的切换过程，即光影如何形成一个连续的图像还是没有概念的。如何充分地与观众实现互动，并且将上述成像过程清楚有趣的展示出来，对于提升“视觉暂留”现象的科普效果有着十分重要的作用。

技术实现要素：

针对实际运用中的问题，本发明目的在于提出一种摇棒成像装置及包含该装置的摇棒成像展示系统，具体方案如下：

一种摇棒成像装置，包括摇棒、摆动装置以及连接摆动装置与所述摇棒的连接轴，所述摆动装置由外部控制器控制摆动幅度及频率，所述摇棒的数量为多根，且多根所述摇棒沿所述连接轴的长度方向通过连接件活动套设于连接轴上；所述连接件包括套环，所述套环的外侧壁与摇棒固定连接，所述套环的内圈朝向所述连接轴一侧设置有副感应线圈，所述连接轴与所述套环相接的位置处设置有与所述副感应线圈相互感应的主感应线圈；所述主感应线圈与外部控制器电连接，通过改变自身线圈内部的电流方向及强度控制副感应线圈动作。

通过上述技术方案，可以使得原有的单一的摇棒分成多个独立的摇棒，上述设置可以利用各个摇棒展示出摇棒成像各个状态下的像素点位图，使得参观者能够更加清楚直观地看到摇棒成像的原理。由于多个摇棒呈并列放置，使得参观者从各个方向都能看到摇棒上LED灯的闪光变幻，使得摇棒可以呈现出三维动态的图像。

进一步的，所述连接轴上沿其长度方向开设有多个环形槽，所述套环设置于所述环形槽内，所述环形槽内设置有用于限制所述套环转动弧度的限位凸块。

通过上述技术方案，可以避免摇棒摆动幅度过大。

进一步的，所述摇棒由透明材料制成，所述LED灯沿摇棒长度方向均匀设于所述摇棒内部。

通过上述技术方案，使得多个摇棒中的LED灯光线辐射方向更加全面，使得摇棒成像展示系统能够从各个方向上被参观者看到。

进一步的，所述外部控制器包括：

人机交互端，用于显示提示信息并接收用户输入的显示信息；

信息转换模块，与人机交互端信号连接，用于接收用户输入的显示信息并将其转化成可供多个摇棒显示的数字阵列信息；

控制模块，接收所述数字阵列信息，按照设定规则输出一控制信号控制多个摇棒的摆动幅度及频率，并控制各个摇棒中LED灯的显示状态。

通过上述技术方案，可以实现各个摇棒上LED灯发光的控制，从而控制多个摇棒整体的发光效果。

进一步的，所述外部控制器还包括摄像机，所述摄像机与信息转换模块信号连接，摄取参观者的动态或静态图像并将其传输至信息转换模块。

通过上述技术方案，可以将参观者的图像拍摄而后通过摇棒成像的方式呈现出来，使得整个装置充满趣味性。

进一步的，所述控制模块为单片机或者FPGA或PC，所述信息转换模块内置于上述控制模块中。

进一步的，所述人机交互端包括设置于所述展台上的平板电脑或数字按键。

通过上述技术方案，不仅可以实现控制信号的输入，也可以实现拍照或者摄像的功能，能够实现参观者与展示系统的互动。

一种摇棒成像展示系统，包括支架以及设置于支架一端部的球形展示壳，所述展示壳上半部分呈透明设置，所述展示壳内位于上半部分与下半部分的相交平面内设置有展示台，所述展示台上设置有如前所述的摇棒成像装置，所述平板电脑或数字按键设置于展示壳的外部。

通过上述技术方案，可以使得位于展示壳四周的参观者均能看到摇棒成像的图案。

进一步的，所述展示壳包括上壳体与下壳体，所述下壳体的外壁上绕其轴向设置有环形卡槽，所述环形卡槽上滑移连接有一用于搭载平板电脑或是数字按键的支撑板。

通过上述技术方案，可以使得位于展示壳四周的参观者都能够控制上述摇棒成像装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

通过在转轴上套设多个摇棒并且每个摇棒通过感应线圈实现转动的控制，使得多个摇棒均能方便地被控制，通过多个摇棒的有机集合，使得摇棒成像的各个步骤都能够分解并且缓慢地显示，让参观者更加清楚地知晓摇棒成像的原理。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的结构框架示意图（爆炸示意图）；

图3为图1中A部的放大示意图。

附图标志：1、摇棒成像装置；2、摇棒；3、连接轴；4、套环； 6、主感应线圈；7、平板电脑；8、环形槽；9、限位凸块；10、LED灯；11、展示壳；12、上壳体；13、下壳体；14、展示台；15、支撑板；16、环形卡槽；17、支架。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1和图3所示，一种摇棒2成像装置1，包括摇棒2、摆动装置以及连接摆动装置与摇棒2的连接轴3。摆动装置由外部控制器控制摇棒2的摆动幅度及频率。传统的摇棒2成像系统为单根摇棒2设计，通常只能显示出一些平面的字幕或者图片，并且只有当摇棒2的摆动频率达到一定的频率时，才能在参观者的眼中形成“视觉暂留”现象，上述设计使得参观者只能看清楚摇棒2静止时以及以最大频率摆动时所呈现的景象，对于“视觉暂留”现象这一原理实际上无法得到直观地体验。并且由于单根摇棒2的设置，使得参观者只能从特定的角度看摇棒2才能够看清图像，展示面过于狭窄，并且不能很好的呈现动态地或者立体的图像，上述种种原因在一定程度上降低了“视觉暂留”现象的科普程度。本发明中，摇棒2的数量为多根，且多根摇棒2沿连接轴3的长度方向通过连接件活动套设于连接轴3上，每个摇棒2均可自由地绕连接轴3来回摆动，从而形成多样的组合效果。

具体而言，如图3所示，连接件包括套环4，套环4的外侧壁与摇棒2固定连接，套环4的内圈朝向连接轴3一侧设置有副感应线圈，连接轴3与套环4相接的位置处设置有与副感应线圈相互感应的主感应线圈6。上述套环4的外壁优选的与摇棒2一体成型设置，并且在副感应线圈内部设置 有用于增强感应效果的磁芯。上述设置，当连接轴3上的主感应线圈6通电时，相应的在电磁力的作用下会带动副感应线圈运动，由此实现摇棒2的摆动。为了避免摇棒2沿连接轴3轴向运动，并且限定摇棒2的摆动幅度，连接轴3上沿其长度方向开设有多个环形槽8，套环4设置于环形槽8内，环形槽8内设置有用于限制套环4转动弧度的限位凸块9。

基于上述结构以及原理，主感应线圈6与外部控制器电连接，通过改变自身线圈内部的电流方向及强度控制副感应线圈动作。

摇棒2由透明材料制成，LED灯10沿摇棒2长度方向均匀设于摇棒2内部。为了减轻摇棒2的重量，使得摇棒2易于摆动，上述摇棒2主要由轻质塑料制成。

对于外部控制器，包括：人机交互端，信息转换模块以及控制模块。对于人机交互端，主要用于显示提示信息并接收用户输入的显示信息；信息转换模块与人机交互端信号连接，用于接收用户输入的显示信息并将其转化成可供多个摇棒2显示的数字阵列信息；控制模块接收数字阵列信息，按照设定规则输出一控制信号控制多个摇棒2的摆动幅度及频率，并控制各个摇棒2中LED灯10的显示状态。上述人机交互端包括设置于展台上的平板电脑7或数字按键，在本实施例中优选为平板电脑7，利用平板电脑7不仅可以显示展台的相关信息，通过图像或者语音信号向参观者传达相关信息。并且可以通过触屏界面输入控制信息。对于外部控制器，还包括摄像机，摄像机与信息转换模块信号连接，摄取参观者的动态或静态图像并将其传输至信息转换模块。上述摄像机可以直接采用上述平板电脑7实现。对于摄取的静态或者动态图像，首先进行数字化的处理，这个过程在摄像设备中便已经完成，而后将上述数字图像信息传输到信息转换模块，将一张二维或者三维的数字图像信息加上时间维度，使得在不同的时间呈现出不同的像素点，通过摇棒2的摆动使得上述像素点之间的变化在参观者眼中呈现出连续的图像，最终实现魔棒成像。上述增加时间维度的方法在现有摇棒2成像技术中已经有许多公开，在此不再详述。本发明与传统的摇棒2成像装置1的最大区别在于可以利用多层次的摇棒2摆动，呈现出立体的三维效果，例如可以利用摇棒2实现一颗烟花的爆炸显示，并且上述显示使得各个方向的参观者都可以看到，而不仅仅局限于某一方向的参观视角,在展示过程中可以利用多个摇棒分步缓慢显示上述光点变化的过程。

根据不同的控制复杂程度，本发明中控制模块为单片机或者FPGA或PC，在一特定的实施例中，信息转换模块内置于上述控制模块中当然也可以采用外置的处理芯片。上述控制模块与摆动装置电连接。在本发明中，上述摆动装置包括一与上述主感应线圈6电连接的程控电源装置，利用控制模块，如FPGA，将信息转换模块转化后的数字阵列信息赋予时间维度后由控制端输出电平控制信号，给到程控电源装置，由程控电源装置输出对应幅度、方向及频率的电流至主感应线圈6，从而控制副感应线圈运动。

基于上述摇棒2成像装置1，如图1所示，本发明还提出了一种摇棒2成像展示系统，包括支架17以及设置于支架17一端部的球形展示壳11，展示壳11上半部分呈透明设置，展示壳11内位于上半部分与下半部分的相交平面内设置有展示台14，展示台14上设置有如前的摇棒2成像装置1，平板电脑7或数字按键设置于展示壳11的外部。展示壳11包括上壳体12与下壳体13，下壳体13的外壁上绕其轴向设置有环形卡槽16，环形卡槽16上滑移连接有一用于搭载平板电脑7或是数字按键的支撑板15。上壳体12由透明有机玻璃制成。

基于上述展示系统，本发明可以采用下述控制方式展现摇棒2成像原理：首先控制各个摇棒2依次运动，距离参观者最近的摇棒2沿顺时针或者逆时针方向运动，待其运动停止后，与上述摇棒2相邻的摇棒2做相同的动作，依次展示各个摇棒2，而后上述摇棒2依次展开，从连接轴3轴向的方向观察上述摇棒2，多个摇棒2呈现扇形展开，此时，利用正常的LED灯10闪烁便可显示出对应的文字或者图像，类似于LED点阵或者是LED屏成像；待展示完成后，则将所有摇棒2复位，利用一个摇棒2展示之前多根摇棒2展示的图像；当需要展示三维图形时，则利用多根摇棒2公共协作，在X-Y-Z轴上展示出对应的图形，即呈现出一个三维立体的图像，使得参观者从各个角度都能够看到所成图像。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。