本发明属于绘图技术领域，特别是涉及到一种基于物联网的人机交互绘图系统及其操作方法。
背景技术：
随着电子信息技术的飞速发展，计算机辅助设计逐渐成为当代工业设计的主流，但草图绘制仍然有其无法取代的作用。尤其教学、产品设计、艺术设计等领域的用户群体仍然需要草图绘制来掌握基本技巧或者第一时间记录灵感，在飞行器设计或车辆设计等领域，仍需要纸质草图参与空气动力学模型制作。新时期的教学与设计对其主要设备提出了新的要求：
1、能够实现人与计算机的交互，需要将实体的绘图笔与虚拟的计算机模型有机融合，在高度自由的环境下实现计算机与人的互补。
2、能够实现人与人之间的交互，依托计算机技术将人与人之间设计上的抽象思维有机融合，实现人与人的互补。
3、能够实现总设计师与各个设计人员的交互，将群体的设计能力凝结在一起，实现个人与群体的互补。
因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来满足这些要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于物联网的人机交互绘图系统及其操作方法用来解决现有技术中缺乏人与计算机交互的绘图设备的技术问题。
基于物联网的人机交互绘图系统，包括若干台绘图终端设备，其中一台绘图终端设备为主机，其余的为分机；所述主机通过物联网与分机连接；
所述绘图终端设备包括玻璃板桌面、挡板、投影装置、摄像装置、led照明装置、拉杆、转轴、下底座、上支架、紧固旋钮、横向导轨、纵向导轨、翻转支架、键盘鼠标一体化功能板、滑轮和交互式智能平板；
所述玻璃板桌面的一侧设置有交互式智能平板；所述交互式智能平板的侧部设置有电源充电接口、usb接口以及以太网网口，交互式智能平板内部设置有无线通信模块；所述挡板固定安装在玻璃板桌面的下方，挡板与玻璃板桌面密封连接并且在挡板与玻璃板桌面之间形成倒四棱台结构的光学密封舱；所述投影装置、摄像装置均固定安装在挡板的上部，并且投影装置、摄像装置分别与交互式智能平板连接；所述led照明装置通过拉杆以及转轴固定安装在玻璃板桌面上部的一侧；所述下底座放置于地面；所述上支架的下部套装在下底座的上部，并且通过紧固旋钮与下底座连接，上支架的上部分别与横向导轨以及纵向导轨连接；所述翻转支架的一端设置有滑轮并且通过滑轮与横向导轨活动连接，翻转支架的另一端通过紧固旋钮与纵向导轨固定连接，翻转支架的上部与玻璃板桌面的下部固定连接；所述键盘鼠标一体化功能板通过转轴与横向导轨的上部固定连接，键盘鼠标一体化功能板通过usb接口与交互式智能平板连接。
所述玻璃板桌面为偏光玻璃桌面。
所述玻璃板桌面与交互式智能平板为一体式结构。
基于物联网的人机交互绘图系统的操作方法，包括以下步骤并且以下步骤顺次进行，
步骤一、在作为主机的绘图终端设备进行任务分配，将主机的玻璃板桌面平放，led照明装置关闭，将设计草图的正面面向玻璃板桌面展平放置或将预绘图零件直接放置在玻璃板桌面上，启动摄像装置，摄像装置拍摄设计草图或零件投影，并将拍摄后的图片通过物联网传输至作为分机的绘图终端设备；
步骤二、将分机的玻璃板桌面平放，打开投影装置将接收到的图片投影至玻璃板桌面，学生或者设计人员按照投影出的影像描图；
步骤三、启动摄像装置，拍摄所述步骤二中的描图，并将描图通过物联网实时传输至选定的绘图终端设备；
所述选定的绘图终端设备包括主机和分机；
步骤四、在绘图终端设备上选择视频投影输出模式，将玻璃板桌面立起至垂直状态，led照明装置关闭，投影装置向玻璃板桌面上的投影纸投射连续视频影像。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
1、本发明公开的基于物联网的人机交互绘图系统是一种人机交互设备。该系统通过光学手段输出和采集图像信息，通过网络技术汇总和分发设计任务。该设备主要由交互式智能平板、投影装置、摄像装置和玻璃板桌面组成，辅以led照明装置和键盘鼠标一体化功能板，以人机工程学为导向在多种工作中实现实用性。例如在教学领域中分发制图任务，统一评估绘图水平；在设计领域中统筹设计团队，交互研讨设计方案；在动漫及艺术领域切割草图，由多人分块完成等。该系统是传统的大投影仪配合传统图纸或数位板工作模式的延伸，使教学或设计不再拘泥于设备环境，充分发挥人员的学习能力和设计能力。
2、本发明将信息技术和电子技术应用到绘图桌上。打破国内传统绘图桌功能单一只能用于绘图的现状。本发明可以应用于教学，通过一根网线即可将学生终端与教师终端即时链接，采用先进的机电一体化理念，实现了数字化、信息化、高科技现代化课堂教学。
3、本发明中的绘图桌面为玻璃板桌面与交互式智能平板一体化结构的设计，除具有传统绘图桌功能外，还可以通过打开交互式智能平板，连接键盘鼠标一体化功能板，实现与教务等管理系统的连接。并且在机械设计、绘制图纸、考试、教学等方面实现信息查询与资源共享，使教学与设计管理更加信息化。
4、本发明填补了数位板无纸化设计办公与图纸办公之间的空白，一举解决设计团队内部各部分设计的协调兼容问题。总设计师可以实时掌握各局部设计师的设计进度与草图方案，除主机绘图终端设备与分机绘图终端设备的链接，分机绘图终端设备与分机绘图终端设备也可建立连接。总设计师可即时将部分设计师的图稿投射至其他部分设计师，从草图初期就避免各个局部设计尺寸配合冲突，大大提高设计效率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明中绘图终端设备的结构示意图。
图2为本发明中绘图终端设备的后视结构示意图。
图3为本发明中绘图终端设备的侧视结构示意图。
图4为本发明中绘图终端设备的俯视结构示意图。
图5为本发明中玻璃板桌面平放时翻转支架的状态示意图。
图6为本发明中玻璃板桌面垂直时翻转支架的状态示意图。
图7为本发明中挡板的结构示意图。
图8为本发明中挡板的内部结构示意图。
图9为本发明中绘图桌面的结构俯视结构示意图。
图10为本发明中绘图桌面的右侧结构示意图。
图中1-玻璃板桌面、2-挡板、3-投影装置、4-摄像装置、5-led照明装置、6-拉杆、7-转轴、8-下底座、9-上支架、10-紧固旋钮、11-横向导轨、12-纵向导轨、13-翻转支架、14-键盘鼠标一体化功能板、15-滑轮、16-交互式智能平板、1601-电源充电接口、1602-usb接口、1603-以太网网口。
具体实施方式
如图所示，基于物联网的人机交互绘图系统，包括若干台绘图终端设备，其中一台绘图终端设备为主机，其余的为分机；所述主机通过物联网与分机连接与通讯；
所述绘图终端设备包括玻璃板桌面1、挡板2、投影装置3、摄像装置4、led照明装置5、拉杆6、转轴7、下底座8、上支架9、紧固旋钮10、横向导轨11、纵向导轨12、翻转支架13、键盘鼠标一体化功能板14、滑轮15和交互式智能平板16。
所述玻璃板桌面1和交互式智能平板16为一体化设计结构，作为绘图终端设备的绘图桌面，绘图桌面的左侧区域为玻璃板桌面1，用于草图的投影与摄像使用；绘图桌面右侧区域为交互式智能平板16，用于处理信息化操作比如指定一台绘图终端设备为主机。交互式智能平板16的右侧面设置有电源充电接口1601、usb接口1602以及以太网网口1603，绘图终端设备可通过有线或者无线的方式连接到整个绘图系统的物联网环境中；usb接口1602可用于连接键盘鼠标一体化功能板、投影装置以及摄像装置。
所述挡板2固定安装在玻璃板桌面1的下方，挡板2与玻璃板桌面1密封连接并且在挡板2与玻璃板桌面1之间形成倒四棱台结构的光学密封舱。所述投影装置3、摄像装置4均固定安装在挡板2的上部，并与交互式智能平板16进行连接；所述led照明装置5通过拉杆6以及转轴7固定安装在玻璃板桌面1上部的一侧，通过拉杆6与转轴7的相互连接，使led照明装置5的灯光可以进行360度旋转，并可以通过拉杆6的伸缩调节投射光与玻璃板桌面1的距离。所述下底座8放置于地面；所述上支架9的下部套装在下底座8的上部，并且通过紧固旋钮10与下底座8连接，使用者可以通过调节桌腿两侧的紧固旋钮10滑动轨道来调节桌腿的整体高度，以满足不同身高需求的使用者。上支架9的上部分别与横向导轨11以及纵向导轨12连接；所述翻转支架13的一端设置有滑轮15并且通过滑轮15与横向导轨11活动连接，翻转支架13的另一端通过紧固旋钮10与纵向导轨12固定连接，翻转支架13的上部与玻璃板桌面1的下部固定连接，借助横向导轨11以及纵向导轨12的双滑轨结构力学特性，玻璃板桌面1可进行非线性阻尼转动，实现垂直或水平两种状态的力学稳定。玻璃板桌面1由竖直旋转至水平时，装在上支架9内的纵向导轨12受力将向下滑动，与此同时连接在翻转支架13上的滑轮15也将沿横向导轨11向外滑动，使个玻璃板桌面1向水平方向放平。拧紧紧固旋钮10将玻璃板桌面1安全锁定在当前角度，如图5所示。
玻璃板桌面1由水平旋转至竖直时，装在上支架9内的纵向导轨12受力将向上滑动，与此同时连接在翻转支架13上的滑轮15也将沿横向导轨11向内滑动，使个玻璃板桌面1向竖直方向竖起。拧紧紧固旋钮10将玻璃板桌面1安全锁定在当前角度，如图6所示。
所述键盘鼠标一体化功能板14通过转轴7与横向导轨11的上部固定连接。玻璃板桌面1在垂直状态时，可将键盘鼠标一体化功能板14沿转轴7逆时针转动至水平位置。并可将键盘鼠标一体化功能板14通过usb接口连接至交互式智能平板16，从而使用者可进行学号、成绩等个人信息的录入和查询。
所述玻璃板桌面1为偏光玻璃桌面。
基于物联网的人机交互绘图系统的操作方法，包括以下步骤并且以下步骤顺次进行，
步骤一、在作为主机的绘图终端设备上，使用交互式智能平板16进行任务分配，将主机的玻璃板桌面1平放，led照明装置5关闭，将设计草图的正面面向绘图桌面左侧区域的玻璃板桌面1上，展平放置，启动摄像装置4，摄像装置4拍摄设计草图，并将拍摄后的图片通过物联网传输至作为分机的绘图终端设备；
步骤二、将分机的玻璃板桌面1平放，打开投影装置3将接收到的图片投影至绘图桌面左侧区域的玻璃板桌面1上，学生或者设计人员按照投影出的影像描图；
步骤三、启动摄像装置4，拍摄所述步骤二中的描图，并将描图通过物联网实时传输至选定的绘图终端设备；
所述选定的绘图终端设备包括主机和分机；
步骤四、在绘图终端设备上选择视频投影输出模式，将玻璃板桌面1立起至垂直状态，led照明装置5关闭，投影装置3向玻璃板桌面1上的投影纸投射连续视频影像。
实施例、以绘图授课为例
当教师授课过程中，整套绘图终端设备的玻璃板桌面1均处于平放状态。此时，教师通过操作主机的绘图终端设备上的交互式智能平板16，摄像装置4关闭，投影装置3打开。投影装置3将教师所讲授的零件直接投影至每名学生所在分机绘图终端设备的玻璃板桌面1上。
当学生自主绘图时，教师通过操作主机的绘图终端设备上的交互式智能平板16，分机绘图终端设备的摄像装置4打开，投影装置3关闭。摄像装置4通过网络即可自动将学生所绘制的图纸传输至教师终端，并且可将学生上课时的状态通过摄像装置4直接进行实时监控。教师可以实时掌握绘图进度。此功能亦可用于考试监考。
当绘图终端设备用于视频投影输出时，将玻璃板桌面1立起，led照明装置5关闭，位于玻璃板桌面1背面的投影装置3向玻璃板桌面1上的投影纸投射影像做到智能化、数字化、一体化。在工业设计、动漫制作、教学环节甚至是工作室内都可以进行使用。