实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置的制作方法

本发明涉及教学器具技术领域，尤其涉及一种实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置。

背景技术：

在多媒体教学中，通常是在教室的前端安装一个白色的幕布，投影仪将画面投射到白色幕布上。在实际教学过程中，经常需要直接在投影的画面增加一些说明、注解之类的内容，而现有的装置无法满足这一需求，无疑影响了教学效率和质量。且在教学中，可能遇到需要移动黑板的情况，当投影仪的投影画面无法自动跟随黑板移动时，还得要专人手动调整投影仪以实现投影画面与黑板位置相一致，给教学工作带来了不小的麻烦。

技术实现要素：

针对以上不足，本发明提供一种实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置，该装置将投影仪的投影画面与黑板上书写的粉笔字融为一体，且投影画面能与黑板同步移动，实现浸入式显示。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置，包括有黑板和投影仪，所述黑板设置于所述投影仪投影方向前方，所述黑板通过驱动装置来实现上下移动，所述投影仪通过驱动装置来实现水平方向的前后移动以及转动；还设置有光电编码器，所述光电编码器将所述黑板的位置信息传送给黑板上下移动及位置定位控制装置，并通过所述黑板上下移动及位置定位控制装置控制驱动装置来实现所述黑板的上下移动；还包括有投影仪运动控制装置和黑板位置无线收发射模块，所述投影仪运动控制装置控制驱动装置来实现所述投影仪的前后移动以及转动，所述黑板位置无线收发射模块分别与所述投影仪运动控制装置和所述黑板上下移动及位置定位控制装置相连接，通过所述黑板位置无线收发射模块以实现所述投影仪运动控制装置和所述黑板上下移动及位置定位控制装置的信息交互；还包括有人工控制遥控器，所述人工控制遥控器以无线连接的方式与投影仪运动控制装置相连接，并可直接向投影仪运动控制装置发出各类命令，以实现对所述投影仪的人为主动控制。

优选的，实现所述黑板上下移动的驱动装置包括有黑板下固定件、黑板上固定件、链条下转动轮、链条上转动轮、黑板移动用链条和链条转动驱动电机；所述黑板移动用链条为两条，分别位于所述黑板两侧，所述黑板通过所述黑板下固定件和黑板上固定件设置在所述黑板移动用链条上，所述链条下转动轮和链条上转动轮分别设置于所述黑板的上方和下方，所述黑板移动用链条设置在所述链条下转动轮和链条上转动轮上，所述链条转动驱动电机与所述链条下转动轮和/或链条上转动轮相连接，并可驱动所述链条下转动轮和/或链条上转动轮转动以带动所述黑板移动用链条运动来实现所述黑板的上下移动。

优选的，还包括有用以辅助限制所述黑板的最大行程的黑板下定位传感器和黑板上定位传感器，所述黑板下定位传感器和黑板上定位传感器分别位于所述黑板的下方和上方。

优选的，实现所述投影仪水平方向的前后移动以及转动的驱动装置包括有移动轨道、驱动机构、投影仪水平移动平台，所述投影仪托架设置于所述投影仪水平移动平台的底面部，所述投影仪水平移动平台通过投影仪托架和所述投影仪连接，所述投影仪水平移动平台设置于所述移动轨道上，所述驱动机构驱动所述投影仪水平移动平台在所述移动轨道上移动。

优选的，还包括有用以辅助限制所述投影仪的最大行程的水平移动平台前定位传感器和水平移动平台后定位传感器，所述水平移动平台前定位传感器和水平移动平台后定位传感器分别位于所述移动轨道的前方和后方。

优选的，所述驱动机构包括有投影仪转动伺服电机、投影仪托架、水平移动平台驱动电机、水平移动丝杆和水平移动滑块；所述投影仪水平移动平台通过所述水平移动滑块设置于所述水平移动丝杆上，所述水平移动平台驱动电机与所述水平移动丝杆相连接，并可通过所述水平移动丝杆和水平移动滑块带动所述投影仪水平移动平台前后移动，所述投影仪转动伺服电机设置于所述投影仪托架上。

优选的，所述投影仪托架包括有投影仪悬吊固定杆、投影仪固定板、固定板转动轴和投影仪固定支架，所述投影仪悬吊固定杆顶端连接所述投影仪水平移动平台，底端连接呈倒U型的所述投影仪固定支架的顶部，所述投影仪固定支架的底端连接所述固定板转动轴，所述投影仪固定板固定设置于所述固定板转动轴上，所述投影仪转动伺服电机连接所述固定板转动轴，并可带动所述固定板转动轴转动。

优选的，还包括有黑板外框，实现所述黑板上下移动的驱动装置以及所述黑板位于所述黑板外框内部，所述黑板外框面向所述投影仪的一面为敞开式。

优选的，实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置，其特征在于：还包括有小型发电机，所述小型发电机分别与所述光电编码器、黑板下定位传感器、黑板上定位传感器、链条转动驱动电机、黑板位置无线收发射模块和黑板上下移动及位置定位控制装置相连接，并为所述光电编码器、黑板下定位传感器、黑板上定位传感器、链条转动驱动电机、黑板位置无线收发射模块和黑板上下移动及位置定位控制装置提供电力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过传感器来分别测定黑板和投影仪的位置，并通过黑板上下移动及位置定位控制装置和投影仪运动控制装置分别控制黑板和投影仪的位置以及投影仪的投影位置，从而实现了投影仪的投影画面与黑板上书写的粉笔字融为一体，实现了投影画面与黑板的同步移动，实现了浸入式显示，大大提高了课堂教学效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的结构示意图；

图2为投影仪托架的结构示意图；

图3为本发明信号走向示意图。

其中，图中所示标记为：1：黑板外框；2：链条下转动轮；3：光电编码器；4：黑板下定位传感器；5：黑板下固定件；6：黑板；7：投影仪转动伺服电机；8：投影仪托架；9：投影仪；10：投影仪悬吊固定杆；11：投影仪水平移动平台；12：水平移动平台后定位传感器；13：水平移动平台驱动电机；14：固定体；15：水平移动丝杆；16：水平移动滑块；17：水平移动平台前定位传感器；18：投影仪运动控制装置；19：黑板上固定件；20：黑板移动用链条；21：黑板上定位传感器；22：黑板位置无线收发射模块；23：链条转动驱动电机；24：链条上转动轮；25：黑板上下移动及位置定位控制装置；26：小型发电机；27：投影仪固定板；28：固定板转动轴；29：投影仪固定支架；30：人工控制遥控器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1和图2，本发明提供一种实现投影仪浸入式显示及投影画面与黑板同步移动的装置，包括有黑板6、投影仪9、光电编码器3、黑板上下移动及位置定位控制装置25、黑板位置无线收发射模块22、投影仪运动控制装置18、黑板下定位传感器4、黑板上定位传感器21、水平移动平台前定位传感器17、水平移动平台后定位传感器12、黑板外框1、人工控制遥控器30以及实现黑板6上下移动的驱动装置和实现投影仪9水平方向的前后移动以及转动的驱动装置。

请参照图1所示，实现黑板6上下移动的驱动装置包括有黑板下固定件5、黑板上固定件19、链条下转动轮2、链条上转动轮24、黑板移动用链条20和链条转动驱动电机23；黑板移动用链条20为两条，分别位于黑板6两侧，黑板下固定件5和黑板上固定件19各为两个，分别位于黑板6的一个角，黑板6通过黑板下固定件5和黑板上固定件19设置在黑板移动用链条20上，链条下转动轮2和链条上转动轮24分别设置于黑板6的上方和上方，黑板移动用链条20设置在链条下转动轮2和链条上转动轮24上，链条转动驱动电机23与链条上转动轮24相连接，并可驱动链条上转动轮24转动以带动黑板移动用链条20运动来实现黑板6的上下移动。

请参照图1和图2所示，实现投影仪9水平方向的前后移动以及转动的驱动装置包括有投影仪转动伺服电机7、投影仪托架8、投影仪水平移动平台11、水平移动平台驱动电机13、水平移动丝杆15和水平移动滑块16；投影仪水平移动平台11通过水平移动滑块16设置于水平移动丝杆15上，水平移动滑块16上开一个有内螺纹的孔，水平移动滑块16套在水平移动丝杆15上，水平移动平台驱动电机13与水平移动丝杆15相连接，并可通过水平移动丝杆15和水平移动滑块16带动投影仪水平移动平台11前后移动；水平移动平台驱动电机13、水平移动丝杆15和投影仪运动控制装置18设置于固定体14底面，固定体14可以为天花板、支架等装置；投影仪托架8设置于投影仪水平移动平台11的底部，投影仪托架8用以安装、放置投影仪9以及实现投影仪9的转动；投影仪托架8包括有投影仪悬吊固定杆10、投影仪固定板27、固定板转动轴28和投影仪固定支架29，投影仪悬吊固定杆10顶端连接投影仪水平移动平台11，底端连接呈倒U型的投影仪固定支架29的顶部，投影仪固定支架29的底端连接固定板转动轴28，投影仪固定板27固定设置于固定板转动轴28上，投影仪转动伺服电机7连接固定板转动轴28，并可带动固定板转动轴28转动；投影仪9固定安装在投影仪固定板27上，当投影仪转动伺服电机7带动固定板转动轴28转动时，投影仪固定板27以及其上的投影仪9将随之转动。

请参照图1所示，黑板6设置于投影仪9投影方向前方，黑板6通过驱动装置来实现上下移动，黑板6的上方和下方分别设置有黑板上定位传感器21和黑板下定位传感器4以辅助限制黑板6的下移和上移的最大行程，以及为投影仪运动控制装置18控制投影仪9的运动提供控制算法的原点坐标值（如黑板6下行最大行程点）和最大坐标数值（如黑板6上行最大行程点），以保证控制算法的精确；投影仪9通过驱动装置来实现水平方向的前后移动以及转动，并通过水平移动平台前定位传感器17和水平移动平台后定位传感器12以辅助限制投影仪9的水平前移和后移的最大行程，以及为投影仪运动控制装置18控制投影仪9的运动提供控制算法的原点坐标值（如投影仪水平移动平台11后移行最大行程点）和最大坐标数值（如投影仪水平移动平台11前移最大行程点），以保证控制算法的精确，水平移动平台前定位传感器17和水平移动平台后定位传感器12分别位于水平移动丝杆15的两个端部且分别位于投影仪水平移动平台11移动方向的前方和后方；光电编码器3测定黑板6的位置信息并将黑板6的位置信息传送给黑板上下移动及位置定位控制装置25，并通过黑板上下移动及位置定位控制装置25控制驱动装置来实现黑板6的上下移动；投影仪运动控制装置18控制驱动装置来实现投影仪9的前后移动以及转动，黑板位置无线收发射模块22分别与投影仪运动控制装置18和黑板上下移动及位置定位控制装置25相连接，通过黑板位置无线收发射模块22以实现投影仪运动控制装置18和黑板上下移动及位置定位控制装置25的信息交互，黑板位置无线收发射模块22与黑板上下移动及位置定位控制装置25的信息交互通过有线信号方式实现，黑板位置无线收发射模块22与投影仪运动控制装置18的信息交互通过无线信号方式实现；人工控制遥控器30以无线连接的方式与投影仪运动控制装置18相连接，并可直接向投影仪运动控制装置18发出各类命令，以实现对所述投影仪9的人为主动控制。

请参照图1所示，实现黑板6上下移动的驱动装置以及黑板6位于黑板外框1内部，黑板外框1面向投影仪9的一面为敞开式，本处所说的敞开式指黑板外框1该面并无遮挡，至少能够保证投影画面投射到黑板6上。链条下转动轮2和链条上转动轮24分别位于黑板外框1的底部和顶部；光电编码器3位于链条下转动轮2旁；黑板下定位传感器4和黑板上定位传感器21分别位于黑板外框1的底部和顶部；黑板位置无线收发射模块22和黑板上下移动及位置定位控制装置25位于黑板外框1的顶部。

如图1所示，在优选的实施例中，本发明还包括有小型发电机26，小型发电机26设置于黑板外框1的上部，分别与光电编码器3、黑板下定位传感器4、黑板上定位传感器21、链条转动驱动电机23、黑板位置无线收发射模块22和黑板上下移动及位置定位控制装置25相连接，并为光电编码器3、黑板下定位传感器4、黑板上定位传感器21、链条转动驱动电机23、黑板位置无线收发射模块22和黑板上下移动及位置定位控制装置25提供电力。

黑板6的上下移动有两种形式，一种是依靠黑板移动用链条20的移动来实现黑板6的上下移动，另一种是人为手动移动使得黑板6的上下移动，此时黑板6上下移动，带动黑板移动用链条20上下移动，黑板移动用链条20带动链条下转动轮2和链条上转动轮24转动。

图3给出了本发明的信号走向示意图。黑板下定位传感器4、光电编码器3、小型发电机 26和黑板上定位传感器21可向黑板上下移动及位置定位控制装置25发送信号；黑板上下移动及位置定位控制装置25可向链条转动驱动电机23和黑板位置无线收发射模块22发送信号；黑板位置无线收发射模块22可向黑板上下移动及位置定位控制装置25和投影仪运动控制装置18发送信号；水平移动平台前定位传感器 17和水平移动平台后定位传感器12可向投影仪运动控制装置18发送信号；投影仪运动控制装置18发送信号；投影仪运动控制装置18可向黑板位置无线收发射模块22、人工控制遥控器30、投影仪转动伺服电机7和水平移动平台驱动电机13发送信号；人工控制遥控器30可向投影仪运动控制装置18发送信号。

当投影仪运动控制装置18通电后，系统自动启动定位过程。首先投影仪运动控制装置18向黑板位置无线收发射模块22发送一个定位命令，黑板位置无线收发射模块22收到命令后，将命令传送至黑板上下移动及位置定位控制装置25，黑板上下移动及位置定位控制装置25送出驱动信号至链条转动驱动电机23，链条转动驱动电机23转动，带动黑板6上移，直到黑板上定位传感器21检测到黑板6已到达上端，链条转动驱动电机23停止转动，黑板位置无线收发射模块22向投影仪运动控制装置18发送黑板8到达上端信号；投影仪运动控制装置18发送运动信号给水平移动平台驱动电机13，水平移动平台驱动电机13转动，带动投影仪水平移动平台11前移，直到水平移动平台前定位传感器17检测到投影仪水平移动平台11到达最前端的信号，水平移动平台前定位传感器17向投影仪运动控制装置18发送信号，投影仪运动控制装置18发送停止信号给水平移动平台驱动电机13，投影仪水平移动平台11停止移动；投影仪运动控制装置18向投影仪转动伺服电机7发出运动信号，投影仪转动伺服电机7转动，投影仪固定板27随之转动，并带动固定在投影仪固定板27上的投影仪9转动，投影仪9投出的影像也随之转动，直到将投出的影像投在黑板6的适当位置时，人为地从人工控制遥控器30发出控制指令给投影仪运动控制装置18，投影仪运动控制装置18向投影仪转动伺服电机7发出停止转动指令，投影仪转动伺服电机7停止转动。同理，投影仪运动控制装置18也可以向黑板位置无线收发射模块22发送黑板6向下移动的命令，投影仪运动控制装置18向黑板位置无线收发射模块22发送一个定位命令，黑板位置无线收发射模块22收到命令后，将命令传送至黑板上下移动及位置定位控制装置25，黑板上下移动及位置定位控制装置25送出驱动信号至链条转动驱动电机23，链条转动驱动电机23转动，带动黑板6下移，直到黑板下定位传感器4检测到黑板6已到达下端，链条转动驱动电机23停止转动，黑板位置无线收发射模块22向投影仪运动控制装置18发送黑板8到达下端信号；投影仪运动控制装置18发送运动信号给水平移动平台驱动电机13，水平移动平台驱动电机13转动，带动投影仪水平移动平台11前移，直到水平移动平台前定位传感器17检测到投影仪水平移动平台11到达最前端的信号，水平移动平台前定位传感器17向投影仪运动控制装置18发送信号，投影仪运动控制装置18发送停止信号给水平移动平台驱动电机13，投影仪水平移动平台11停止移动；投影仪运动控制装置18向投影仪转动伺服电机7发出运动信号，投影仪转动伺服电机7转动，投影仪固定板27随之转动，并带动固定在投影仪固定板27上的投影仪9转动，投影仪9投出的影像也随之转动，直到将投出的影像投在黑板6的适当位置时，人为地从人工控制遥控器30发出控制指令给投影仪运动控制装置18，投影仪运动控制装置18向投影仪转动伺服电机7发出停止转动指令，投影仪转动伺服电机7停止转动。当然，水平移动平台驱动电机13以及投影仪转动伺服电机7的运动也可以通过人工控制遥控器30控制投影仪运动控制装置18来实现。

当系统定位过程完成后，黑板上下移动及位置定位控制装置25将切断链条转动驱动电机23的电源，使黑板6能在由外部推力推动下自由上下移动。当黑板6移动至某一位置，并停止移动，这时光电编码器3将黑板6的当前位置传送给黑板上下移动及位置定位控制装置25，黑板上下移动及位置定位控制装置25对信息进行必要的处理后传送给黑板位置无线收发射模块22，黑板位置无线收发射模块22再将相关信息发送给投影仪运动控制装置18，投影仪运动控制装置18对信息进行事先计设的数学运算，运算后向水平移动平台驱动电机13和投影仪转动伺服电机7同时发出运动命令，水平移动平台驱动电机13和投影仪转动伺服电机7同时运动，从而保证投影仪9投出的影像与黑板6同步移动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。