一种教学用现场演示教具的制作方法
【专利摘要】一种教学用现场演示教具，包括机架，机架上设置有载物台，载物台的边缘加工为齿轮形状，并均布有位于同一个圆上的圆形孔，摄像头直角架上有L形的摄像头主支架，俯照摄像头悬挂在摄像头主支架的水平梁上，镜头朝向位于其下方的载物台，平照摄像头安装于摄像头主支架的竖直柱上，镜头水平朝向载物台所在一侧，摄像头副支架上设置有主摄像头，主摄像头的镜头方向水平，且与平照摄像头的镜头方向垂直，本实用新型可在教学现场实现零件的三维图像采集与展示，通过对实物的全方位投影，将原本抽象性的教学可视化，较好的解决了部分学生缺乏空间想象力的问题，改善教学效果，提高课堂质量，使同学更清晰的观察随着主视图的角度变化，其它两视图的变化规律。
【专利说明】
一种教学用现场演示教具
【技术领域】
[0001]本实用新型属于教学用具【技术领域】，特别涉及一种教学用现场演示教具。
【背景技术】
[0002]在当前的教学工作中，发现一些课程存在着教学内容抽象、不直观、学生不易理解而导致的课堂教学效果较差的情况。如“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”等课程，即使教师用零件模型在现场展示，也存在模型体积小，后排不易看清、学习效果差等问题。而且，有些精密、贵重零件也不适宜在手上进行展示。
[0003]教具不仅仅是“粉笔加黑板”，也不仅仅是现代化技术设备，它是体现教育目标、教育思想、教学内容和方法的各种不同形式应用于教育教学过程中的实物的总和。
[0004]正所谓“工欲善其事，必先利其器”。教具在教学过程中扮演着至关重要的角色，一个好的教具，不仅可以极大的提高教学质量，活跃课堂气氛，而且能为教学课堂添姿添彩。然而在制图类课程中，目前非常缺少此类产品。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种教学用现场演示教具，用于制图课程，可对教学模型进行全方位的展示，可以有效避免大课堂展示模型不易于学生观察学习，以及有效减小老师的教学压力。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]一种教学用现场演示教具，包括机架1，机架I上设置有载物台15、凹轮直角架2、摄像头直角架12、摄像头副支架5、载物台电机固定件13、摄像头支架电机固定件14和L形的支架腹板17，其中载物台15的边缘加工为齿轮形状，并均布有位于同一个圆上的72个圆形孔，载物台15的边缘均匀分布三个水平放置的凹轮，其中一个凹轮为驱动轮，驱动轮安装于支架腹板17上，支架腹板17通过径向的弹簧18连接于载物台15，且支架腹板17上安装有驱动电机16，驱动电机16的输出轴连接一个与载物台15的边缘咬合的传动齿轮，通过齿轮传动带动载物台15转动，另外两个凹轮为从动轮凹轮4，分别安装在一个与凹轮直角架2连接的凹轮支架3上，摄像头直角架12上有L形的摄像头主支架10，俯照摄像头9悬挂在摄像头主支架10的水平梁上，镜头朝向位于其下方的载物台15，平照摄像头11安装于摄像头主支架10的竖直柱上，镜头水平朝向载物台15所在一侧，摄像头副支架5上设置有主摄像头6，主摄像头6的镜头方向水平，且与平照摄像头11的镜头方向垂直。
[0008]所述摄像头支架电机固定件14上有摄像头支架电机19，所述摄像头副支架5和摄像头直角架12上均配置有竖直的丝杠7，摄像头支架电机19连接丝杠7带动其转动，所述摄像头直角架12上还配置有与丝杠7配合的螺母20。
[0009]所述丝杠7位于两个固定光杆8之间。
[0010]在所述载物台15上下两侧对应圆形孔的位置布置有光栅传感器。
[0011]与现有技术相比，本实用新型可在教学现场实现零件的三维图像采集与展示，符合国标三视图位置的要求，将机械传动机构与电子投影相结合，多采像点的加入，使取像和投影更加自由，通过对实物的全方位投影，将原本抽象性的教学可视化，较好的解决了部分学生缺乏空间想象力的问题，改善教学效果，提高课堂质量，使同学更清晰的观察随着主视图的角度变化，其它两视图的变化规律。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的载物台结构示意图。
[0013]图2是本实用新型两摄像头支架的内部剖视图
[0014]图3是本实用新型的总装主视图。
[0015]图4是本实用新型的总装俯视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0017]如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型一种教学用现场演示教具，包括机架1，机架I上设置有载物台15、凹轮直角架2、摄像头直角架12、摄像头副支架5、载物台电机固定件13、摄像头支架电机固定件14和L形的支架腹板17，其中载物台15上下两侧对应圆形孔的位置布置有光栅传感器。摄像头直角架12上有L形的摄像头主支架10，俯照摄像头9悬挂在摄像头主支架10的水平梁上，镜头朝向位于其下方的载物台15，平照摄像头11安装于摄像头主支架10的竖直柱上，镜头水平朝向载物台15所在一侧，摄像头副支架5上设置有主摄像头6，主摄像头6的镜头方向水平，且与平照摄像头11的镜头方向垂直。摄像头支架电机固定件14上有摄像头支架电机19，所述摄像头副支架5和摄像头直角架12上均配置有竖直的丝杠7，摄像头支架电机19连接丝杠7带动其转动，从而调整主摄像头6、俯照摄像头9和平照摄像头11的高度。丝杠7位于两个固定光杆8之间，摄像头直角架12上还配置有与丝杠7配合的螺母20。
[0018]本实用新型载物台15为圆形，由厚度为5_的有机玻璃加工而成，边缘加工为齿轮形状，并均布有位于同一个圆上的72个圆形孔。圆形小孔用以使得光栅传感器采集位置信息，每当小孔从光栅传感器中间穿过，光栅传感器就能采集到一个位置信息。因此72个孔就能最多产生72个位置信息，所以本设计对于圆盘的转动精度为5° = 360° /72。对于一个模型的展示，这个精度可以满足要求。小圆孔的大小也满足了采集信号要求的暂通比1:1的要求。
[0019]载物台15的安装采取三点支承的方法，载物台15的边缘均匀分布三个水平放置的凹轮，其中一个凹轮为驱动轮，驱动轮安装于支架腹板17上，支架腹板17通过径向的弹簧18连接于载物台15，且支架腹板17上安装有驱动电机16，驱动电机16的输出轴连接一个与载物台15的边缘咬合的传动齿轮，通过齿轮传动带动载物台15转动，另外两个凹轮为从动轮凹轮4，分别安装在一个与凹轮直角架2连接的凹轮支架3上，驱动轮同时受到弹簧18的作用沿径向有一个预紧力，这个力能使凹轮将载物台15被夹紧。
[0020]载物台15的传动方式是齿轮传动，采用直流电机驱动，这个电机本身就自带制动功能。齿轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。通过多次调试，最终采用的是12V，40rod/m。采用这个型号的电机需要尽量满足下面两点:
[0021]1、使图形在随着载物台15转动的过程中更易于与观看者的思路产生同步。
[0022]2、使放在载物台15上的模型避免由于转动惯性而产生的侧移。
[0023]摄像头方面:
[0024]摄像头工作部分:摄像头是通过摄像头主支架10和摄像头副支架5支撑的。主摄像头6、平照摄像头11和俯照摄像头9分别朝向载物台15的正面、左面和上面。其中，平照摄像头11通过螺母20与和丝杠7配合，并通过光杆8以及安装在外部的限位开关21限制其竖直方向上的转动，从而使平照摄像头11只能沿竖直方向运动。主摄像头6与平照摄像头11类似，水平布置在摄像头副支架5上，只能够上下升降。同时在倒“L”型的摄像头主支架10上端，即载物台15中心的正上方布置有俯照摄像头9。
[0025]摄像头支架电机19分别接线单独控制两个丝杠7，并通过摄像头的上下移动实现对不同大小的零件形心位置高低不同的捕捉，使主、左、俯视图实现“长对正、高平齐、宽相等”。
[0026]本实用新型给予摄像头沿垂直方向上的一个自由度，并且以丝杠传动控制，由摄像头支架电机19带动丝杠7转动，螺母20与丝杠7配合，并且与光杆8相配合，因此螺母20只能在丝杠7转动的过程中沿光杆8方向做直线移动。摄像头支架电机19应用的是12V，300rod/m直流电机驱动。
[0027]为了避免丝杠7在传动过程中冲出顶盖以及光杆8下方的面板，在螺母20运动的最上端和最下端分别安装了行程开关21，当螺母20运动到上下极限的时候都会触碰到行程开关21，从而关闭摄像头支架电机19，使得丝杠螺母停止直线移动，避免对设备产生损坏。
[0028]本实用新型的工作过程是，发出转动信息后使得电动机转动，在电动机转动的同时光栅传感器采集载物台的位置信息并将采集到的信息发送给控制系统，控制系统经过分析判断载物台是否转到指定位置，如果已经到达指定位置，则由控制系统向电动机发出制动指令，从而完成本次操作。
[0029]在控制转盘工作的同时，可以根据观察教具的形状调节摄像头位置。摄像头位置可通过主控芯片控制，异步全双工工作，可与装盘同步控制。
[0030]本实用新型依据二极管发光及逻辑门的原理，采用光栅传感器，根据光栅中间的通断情况，产生可以被识别的TTL电信号。
[0031]电信号进入发光二极管，根据光栅有无遮断而是的光栅三极管基极电位变化而改变通流能力，再由上拉和保护电阻传至9013基极，最后经三极管9013放大，进入主控制部分检测引脚。
【权利要求】
1.一种教学用现场演示教具，其特征在于，包括机架(1)，机架(I)上设置有载物台(15)、凹轮直角架(2)、摄像头直角架(12)、摄像头副支架(5)、载物台电机固定件(13)、摄像头支架电机固定件(14)和L形的支架腹板(17)，其中载物台(15)的边缘加工为齿轮形状，并均布有位于同一个圆上的72个圆形孔，载物台(15)的边缘均匀分布三个水平放置的凹轮，其中一个凹轮为驱动轮，驱动轮安装于支架腹板(17)上，支架腹板(17)通过径向的弹簧(18)连接于载物台(15)，且支架腹板(17)上安装有驱动电机(16)，驱动电机(16)的输出轴连接一个与载物台(15)的边缘咬合的传动齿轮，通过齿轮传动带动载物台(15)转动，另外两个凹轮为从动轮凹轮(4)，分别安装在一个与凹轮直角架(2)连接的凹轮支架(3)上，摄像头直角架(12)上有L形的摄像头主支架(10)，俯照摄像头(9)悬挂在摄像头主支架(10)的水平梁上，镜头朝向位于其下方的载物台(15)，平照摄像头(11)安装于摄像头主支架(10)的竖直柱上，镜头水平朝向载物台(15)所在一侧，摄像头副支架(5)上设置有主摄像头(6)，主摄像头(6)的镜头方向水平，且与平照摄像头(11)的镜头方向垂直。
2.根据权利要求1所述教学用现场演示教具，其特征在于，所述摄像头支架电机固定件(14)上有摄像头支架电机(19)，所述摄像头副支架(5)和摄像头直角架(12)上均配置有竖直的丝杠(7)，摄像头支架电机(19)连接丝杠(7)带动其转动，所述摄像头直角架(12)上还配置有与丝杠(7)配合的螺母(20)。
3.根据权利要求1所述教学用现场演示教具，其特征在于，所述丝杠(7)位于两个固定光杆⑶之间。
4.根据权利要求1所述教学用现场演示教具，其特征在于，在所述载物台(15)上下两侧对应圆形孔的位置布置有光栅传感器。
【文档编号】G09B25/02GK204204324SQ201420700781
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】陆佐伟, 马慧敏, 郑英奔, 吴禹锟, 杨虎军, 律昌硕, 胡艺坤 申请人:西安交通大学城市学院