一种防错式教学实验平台的制作方法

本发明涉教学实验装置领域，具体地说是一种防错式教学实验平台。

背景技术：

在化学实验教学过程中，化学试剂的添加顺序，往往对化学实验结果起到关键作用。如果化学试剂添加顺序错误，不仅达不到实验效果，甚至有可能发生危险后果，威胁学生安全。目前情况来看，大多通过老师讲授，学生按照老师讲授的内容按照国定试剂添加顺序操作，可是有些学生大意或者分不清化学试剂，极有可能错误顺序添加试剂。

因此，需要提供一种技术方案，来解决目前存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防错式教学实验平台，解决化学实验教学过程中，学生错误顺序添加化学试剂的技术问题，能够纠正学生按照正确顺序拿取试剂。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种防错式教学实验平台，包括载料系统、牵引系统、识别系统和控制系统；

所述的载料系统包括车体和试剂托盘，所述的试剂托盘可拆装的安装在车体上端，试剂托盘上分为多个试剂区，所述试剂区内分别设置有试剂槽；牵引系统包括行车轮，行车轮可转动的安装在车体的下端；所述的识别系统包括识别装置、二维移动认址驱动平台，所述二维移动认址驱动平台安装在车体的前端，所述的识别装置通过认址安装架安装在二维移动认址驱动平台的上端；所述的控制系统包括控制器和实验类别调控板，所述的识别系统和实验类别调控板分别与所述的控制器连接；所述的控制系统连接有报警装置，所述的报警装置安装在所述的车体上。

进一步的包括无线发射器，无线发射器安装在所述的车体内，所述无线发射器的信号输入端与所述的控制器的信号输出端电连接。

所述的二维移动认址驱动平台包括X轴螺杆螺母移动机构和Y轴螺杆螺母移动机构，所述的Y轴螺杆螺母移动机构的底端可移动的安装在X轴螺杆螺母移动机构上；所述Y轴螺杆螺母移动机构的螺母上可滑动的安装有Y轴滑块，所述认址安装架的底端连接在Y轴滑块上。

所述识别系统包括认址卡；所述的识别装置包括认址器；所述试剂槽的底端设有认址安置槽；记录不同地址的所述认址卡分别安装在不同试剂区的所述认址安置槽内。

所述的识别系统包括触发光源；所述的识别装置包括波长检测相机；所述试剂槽的底端设有光源安置槽；发出不同波长的所述触发光源分别安装在不同试剂区的光源安置槽内。

所述的识别系统包括探测光源，所述的识别装置包括探测识别相机；所述的探测光源和探测识别相机分别安装在所述认址安装架的上端，所述试剂托盘的上表面使用非反光材质。

所述识别系统包括光敏电阻和光敏电阻激发光源，所述的试剂槽的底端设有光敏电阻安置槽；光敏电阻分别安装在不同试剂区的所述的光敏电阻安置槽内，所述的光敏电阻激发光源通过光源安装架安装车体上，所述的光敏电阻激发光源位于试剂托盘的上方；所述光敏电阻的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端电连接；

所述的识别装置包括指引棒，指引棒竖直安装在所述认址安装架的上端。

所述的牵引系统包括牵引电机、传动机构和操控板，所述的牵引电机安装在所述车体前端的下部，牵引电机通过传动机构与所述的行车轮连接，所述的操控板安装在所述的牵引头上；所述操控板的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，控制器的信号输出端与所述的牵引电机电连接。

所说的报警装置包括报警灯和显示器，所述的报警灯和显示器安装在车体后部的上端，报警灯和显示器的信号输入端与所述控制器的信号输出端电连接。

进一步，所述的车体包括辅助工具抽屉和存储箱，所述的辅助工具抽屉包括多个，多个辅助工具抽屉上下均匀安装在车体的左部；所述的存储箱位于车体的右部，所述存储箱的前后两侧各设有与存储箱铰接的箱门。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用识别系统能够监测学生在化学实验过程中，获取试剂的拿取顺序，保证操作者按指定顺序正确使用拿取试剂添加试剂，防止错误顺序添加试剂的发生，并能利用报警装置及时纠正错误；保证了教学过程的安全。

2、本发明设有无线发生器，能够将试剂拿取信息实时传输至教师管理平台，方便教师及时掌握学生的实验动态过程。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为图1的正视示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图1中认址驱动平台结构示意图；

图5为图1中试剂槽处局部剖视示意图；

图6为本发明实施例2的整体结构示意图；

图7为本发明实施例4的整体结构示意图；

图中；1.车体；2.试剂托盘；3.辅助工具抽屉；4.存储箱；5.试剂槽；6.定位座；7.认址卡；8.认址器；9.X轴移动机构；10.Y轴移动机构；11.认址安装架；12.底盘；13.X轴驱动模块；14.X轴导轨；15.X轴丝杆；16.X轴螺母；17.Y轴移动连接板；18.Y轴驱动模块；19.Y轴导轨；20.Y轴丝杆；21.Y轴螺母；22.Y轴滑块；23.立架；24.平架；25.识别安装板；26.认址安置槽；28.实验类别调控板；29.报警灯；30.显示器；31.牵引头；32.行车轮；33.波长检测相机；34.牵引电机；35.操控板；36.光敏电阻激发光源；37.指引棒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细阐述。

实施例1

如图1至5所示，一种防错式教学实验平台，主要用于学生学习开展化学实验工作，包括载料系统、牵引系统、识别系统和控制系统。

所述的载料系统包括车体1和试剂托盘2，所述的试剂托盘2可拆装的安装在车体1上端，根据不同的实验调换不同的试剂托盘2，每种模式的实验类别均对应特定的试剂托盘2。所述的车体1包括辅助工具抽屉3和存储箱4，所述的辅助工具抽屉3用于放置化学实验中所需的打火机、橡胶手套、记录本等辅助工具，存储箱4用于放置化学试剂等；所述的辅助工具抽屉3包括多个，多个辅助工具抽屉3上下均匀安装在车体1的左部；所述的存储箱4位于车体1的右部，所述存储箱4的前后两侧各设有与其铰接的箱门，可选择的从存储箱4的前方或后方拿取试剂。

所述车体1的顶端设有定位导向机构，所述的定位导向机构包括多个定位槽，所述的定位槽用于对试剂托盘2的定位，防止试剂托盘2在车体1上移动。

所述试剂托盘2根据不同实验使用试剂种类的不同，试剂托盘2上分为多个试剂区，每个试剂区内根据所盛放试剂容器的形状，分别设置试剂槽5，所述的试剂槽5方便对试剂容器的定位安置。所述试剂托盘2的底端设有多个定位座6，所述的定位座6与车体1上端的定位槽对应设置，当试剂托盘2安装在车体1上端时，所述的定位座6位于所述的定位槽内；所述的定位座6之间留有搬运留置空间，所述的搬运留置空间用于方便对试剂托盘2的搬运拆装。

所述的识别系统，用于识别从试剂托盘2上拿取的试剂，并将拿取的试剂识别信号传输给控制系统。识别系统包括认址卡7、认址器8和认址驱动平台，所述认址驱动平台包括X轴移动机构9、Y轴移动机构10、认址安装架11和底盘12；所述的底盘12固定安装在所述车体1上端的前部。

所述的X轴移动机构9包括X轴驱动模块13、X轴导轨14、X轴丝杆15、X轴螺母16和X轴滑块，所述的X轴驱动模块13通过X轴驱动模块13的固定座固定安装在底盘12上，X轴驱动模块13包括X轴驱动步进电机，所述X轴驱动步进电机的输出轴与所述X轴丝杆15的一端固定连接；所述的X轴螺母16螺接在所述的X轴丝杆15上；所述的X轴滑块固定连接在X轴螺母16的上端；所述的X轴导轨14对称固定在所述底盘12上端，所述的X轴滑块的两端底部可滑动的套装在所述的X轴导轨14上。

所述的Y轴移动机构10包括Y轴移动连接板17、Y轴驱动模块18、Y轴导轨19、Y轴丝杆20、Y轴螺母21和Y轴滑块22，所述Y轴移动连接板17固定安装在所述X轴滑块的顶端；所述Y轴驱动模块18固定在Y轴移动连接板17的外侧端，Y轴驱动模块18包括Y轴驱动步进电机，所述Y轴驱动步进电机的输出轴与所述Y轴丝杆20的一端固定连接；所述的Y轴螺母21螺接在所述的Y轴丝杆20上；所述的Y轴滑块22固定连接在Y轴螺母21的上端；Y轴滑块22两侧的底部可滑动的套装在Y轴导轨19上；所述的Y轴导轨19与所述的X轴导轨14垂直安装，所述Y轴导轨19的底端固定在所述的Y轴移动连接板17上。所述的X轴移动机构9可通过Y轴移动连接板17带动Y轴移动机构10移动。

所述的认址安装架11包括立架23、平架24和识别安装板25，所述立架23的底端固定在所述的Y轴滑块22上，平架24水平安装在立架23的上端，平架24与所述的立架23铰接，即平架24可沿立架23在水平方向上转动，以方便对认址器8位置的调整；所述的识别安装板25水平安装在所述平架24的前端，所述的认址器8安装在识别安装板25的中间位置。

所述的试剂槽5的底端设有认址安置槽26；记录不同地址的所述认址卡7分别安装在不同试剂区的所述的认址安置槽26内；所述的认址器8通过所述的认址安装架11安装在试剂托盘2的上方。

本发明还设有报警装置，所述的报警装置用于提示试剂托盘2上试剂拿取顺序的错误。报警装置包括报警灯29和显示器30，所述的报警灯29和显示器30安装在车体1后部上端的一侧。

所述的控制系统包括控制器、实验类别调控板28和无线发射器，控制器和无线发射器安装在车体1内，所述的控制器采用工控机或PLC，所述控制器的信号输入端分别与所述认址器8的信号输出端连接、实验类别调控板28电连接，所述控制器的信号输出端分别与所述的无线发射器的信号输入端电连接、报警灯29的信号输入端电连接、显示器30的信号输入端电连接、X轴驱动步进电机电连接、Y轴驱动步进电机电连接；无线发射器与教学管理平台的无线接收器无线连接。所述实验类别调控板28上设有多个不同类别实验相应的选择按键。

所述的牵引系统包括牵引头31和行车轮32，所述的牵引头31包括牵引把和牵引臂，所述的牵引把固定安装在牵引臂的前端，所述牵引臂的后端铰接在所述车体1的前部；所述的行车轮32可转动的安装在所述车体1的底部。所述的实验类别调控板28安装在所述的牵引臂上。

本实施例的工作原理为：

试剂配送人员根据试剂槽5将试剂摆放到试剂托盘2上的相应区域，然后将试剂托盘2放置到车体1上；现场实验操作人员将车体1移动到相应的实验台处；实验操作人员通过实验类别调控板28，调节到所做实验的模式，这时认址驱动平台将带动认址器8移动到需要拿取的第一种试剂的相应区域的上方；

第一种试剂相应认址安置槽26内的认址卡7在初始状态下受到第一种试剂的阻挡；当拿取第一种试剂后，认址卡7被所述的认址器8识别；认址驱动平台根据认址器8读取的第一种试剂相应认址安置槽26内的认址卡7上的信息，带动认址器8移动到需要拿取的第二种试剂的相应区域的上方；依此进行，直到现场实验操作人员根据实验工艺顺序将所有的试剂拿取完毕。

所述的控制器中预先存储指定实验模式的试剂拿取顺序信息，并将实验过程中认址器8识别的信号顺序做比较。如果试剂拿取顺序正确，报警灯29亮绿色，不正确亮红色，显示器30上同时给出错误提示。无线发射器实时将信息传输至教学管理平台，以方便教学查看。

实施例2

如图6所示，所述的识别系统包括触发光源和波长检测相机33，所述的触发光源包括多类能发出不同波长的光源；所述的试剂槽5的底端设有光源安置槽；发出不同波长的所述的触发光源分别安装在不同试剂区的所述的光源安置槽内；所述的波长检测相机33通过所述的认址安装架11安装在试剂托盘2的上方，波长检测相机33用于识别不同试剂区的触发光源。所述波长检测相机33的信号输出端与所述控制器的信号输入端电连接。

所述的牵引系统包括牵引电机34、传动机构和操控板35，所述的牵引电机34安装在所述车体1前端的下部，所述的传动机构包括变速齿轮箱，牵引电机34通过变速齿轮箱等传动机构与所述的行车轮32连接；所述的操控板35安装在所述的牵引臂上，操控板35上设有相应的牵引电机34操控键，如前进键、后退键、停止键等。所述操控板35的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，控制器的信号输出端与所述的牵引电机34电连接。

本实施例的工作原理为，

试剂配送人员根据试剂槽5将试剂摆放到试剂托盘2上的相应区域，然后将试剂托盘2放置到车体1上；现场实验操作人员将车体1移动到相应的实验台处；实验操作人员通过实验类别调控板28，调节到所做实验的模式，这时认址驱动平台将带动波长检测相机33移动到需要拿取的第一种试剂的相应区域的上方；

第一种试剂相应光源安置槽内的触发光源在初始状态下受到第一种试剂的阻挡；当拿取第一种试剂后，触发光源被所述的波长检测相机33识别；认址驱动平台根据波长检测相机33读取的第一种试剂相应光源安置槽内的触发光源波长信息，带动波长检测相机33移动到需要拿取的第二种试剂的相应区域的上方；依此进行，直到现场实验操作人员根据实验工艺顺序将所有的试剂拿取完毕。

所述的控制器中预先存储指定实验模式的试剂拿取顺序信息，并将波长检测相机33识别的波长信号顺序做比较。如果试剂拿取顺序正确，报警灯29亮绿色，不正确亮红色，显示器30上同时给出错误提示。

实施例3

识别系统包括光源和探测识别相机，所述的光源安装在所述识别安装板的周围，所述的探测识别相机安装在识别安装板的中间位置。所述探测识别相机内预置有图像处理模块，所述探测识别相机用于探测在试剂托盘上拿取的是何种试剂容器。所述试剂托盘的上表面使用非反光材质，用于更好地配合探测识别相机识别试剂。

本实施例的工作原理为：

试剂配送人员根据试剂槽将盛装试剂的容器摆放到试剂托盘上的相应区域，然后将试剂托盘放置到车体上；现场实验操作人员将车体移动相应的实验台处；

实验操作人员通过实验类别调控板，调节到所做实验的模式(每种实验模式对应一种认址驱动平台移动轨迹)；这时认址驱动平台将带动探测识别相机移动到需要拿取的第一种试剂的相应区域的上方，探测识别相机对第一试剂容器进行识别；

认址驱动平台根据探测识别相机读取的第一试剂容器信息，带动探测识别相机移动到需要拿取的第二种试剂的相应区域的上方；依此进行，直到现场实验操作人员根据实验工艺顺序将所有的试剂拿取完毕。

现场实验操作人员根据实验工艺顺序拿取试剂；所述的控制器中预先存储指定的试剂拿取顺序信息，并将探测识别相机识别的信号顺序做比较。如果试剂拿取顺序正确，报警灯亮绿色，不正确亮红色，显示器上同时给出错误提示，实验过程数据通过无线发射器传输至教学管理平台。

实施例4

如图7所示，所述识别系统包括光敏电阻和光敏电阻激发光源36，所述的试剂槽的底端设有光敏电阻安置槽；光敏电阻分别安装在不同试剂区的所述的光敏电阻安置槽内，所述的光敏电阻激发光源36通过光源安装架安装在试剂托盘2的上方。所述光敏电阻的信号输出端与所述控制器的信号输入端电连接。

所述的认址驱动平台包括指引棒37，所述的指引棒37竖直安装在所述识别安装板的下方。

本实施例的工作原理为，

试剂配送人员根据试剂槽将盛有试剂的溶剂瓶摆放到试剂托盘上的相应区域，然后将试剂托盘放置到车体上；现场实验操作人员将车体移动到相应的实验台处；实验操作人员通过实验类别调控板，调节到所做实验的模式，这时认址驱动平台将带动指引棒移动到需要拿取的第一种试剂的相应区域的上方；

第一种试剂相应光敏电阻安置槽内的光敏电阻在初始状态下受到第一种试剂容器的阻挡；当拿取第一种试剂后，光敏电阻被所述的光敏电阻激发光源36激发；认址驱动平台根据控制器读取的第一种试剂相应光敏电阻安置槽内的光敏电阻信息，带动指引棒37移动到需要拿取的第二种试剂的相应区域的上方；依此进行，直到现场实验操作人员根据实验工艺顺序将所有的试剂拿取完毕。

所述的控制器中预先存储指定实验模式的试剂拿取顺序信息，并将控制系统检测到的光敏电阻信号顺序做比较。如果试剂拿取顺序正确，报警灯亮绿色，不正确亮红色，显示器上同时给出错误提示。实验过程数据通过无线发射器传输至教学管理平台。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。