CN103280127B - 机床多媒体实景教学平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床多媒体实景教学平台，涉及电化教学技术领域，主要用于解决教学过程中不具备多场景、多角度的实景记录功能和教学者与更多学习者之间的实景互动学习功能的不足。本发明采用的技术方案为：包括置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学演示视频的装置，和置于多媒体教室的用于摄取、显示教学课题视频的装置，摄取装置将其摄取的视频信号经储存装置、传输装置、控制装置并最终在显示装置上显示。本发明能够实现多场景、多角度的实景记录和教学者与学习者之间的实景互动学习功能，具有较高的教学效率和质量。

Description

机床多媒体实景教学平台

技术领域

    本发明涉及电化教学技术领域，具体涉及一种机床多媒体实景教学平台。

背景技术

随着科学技术的不断发展，我国的教育事业也取得巨大成就，各学校也正逐步普及利用摄像机等视频采集装置获取图像的电化教学模式，此种电化教学模式在工科学校的机床的学习、训练所起作用尤为重要。通过图像处理器、控制器等设备实现教学重放，这种教学重放功能使得教学者不必重复数十次同样的教学过程，教学者就能以持续上佳的状态来保证良好的效果。但是，在传统的教学方式中，主要通过老师操作机床，学生围绕机床观摩、学习，由于受机床的空间限制，因此只有前排靠近机床的部分学生才能直接观察机床的整个加工情形，即便部分学校采用电化教学模式，但摄像机、图像处理器、控制器之间需要线缆连接，摄像机的安装位置多为固定状态，因此也不能从多角度、多场景地观察机床的整个加工情形。与此同时，教学者在车间操作机床，学生在多媒体教室观察机床的加工情形，学生与老师之间不能实现很好的互动。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具备多场景、多角度的实景记录功能和教学者与更多学习者之间的实景互动学习功能的机床多媒体实景教学平台。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种机床多媒体实景教学平台，其特征在于：包括置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置，和置于多媒体教室的用于摄取、显示教学视频的装置，摄取装置将其摄取的视频信号经储存装置、传输装置、控制装置并最终在显示装置上显示。

进一步地，置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置为摄像机、控制键盘、主显示器、副显示器、硬盘录像机、多画面处理器，置于多媒体教室的用于摄取、显示教学视频的装置为摄像机、投影机，车间设置的摄像机将其采集的教学演示视频信号传输至硬盘录像机，再分别传输至主显示器和投影机；多媒体教室设置的摄像机将其采集的教学对象视频信号经多画面处理器传输至硬盘录像机和副显示器；控制键盘与车间和多媒体教室里的摄像机连接。

进一步地，还包括无线话筒、双向语音处理系统、扬声器和音频压限器，车间和多媒体教室里均设置无线话筒、扬声器，扬声器与双向语音处理系统连接，双向语音处理系统通过音频压限器与硬盘录像机的录音输入端连接。

进一步地，还包括与硬盘录像机连接的鼠标。

进一步地，所述的控制键盘为三维控制键盘。

进一步地，还包括摄像机、磁力吸附万向支架，所述摄像机通过磁力吸附万向支架安装于机床上。

进一步地，所述摄像机和磁力吸附万向支架至少3对，且分别安装于主轴箱、机罩两侧面上。

进一步地，还包括风幕式摄像机除溅密封罩，摄像机套装于风幕式摄像机除溅密封罩内，风幕式摄像机除溅密封罩与磁力吸附万向支架连接。

进一步地，还包括移动式框架，所述移动式框架放置于机床周围，所述车间里摄像头以及控制键盘、硬盘录像机、主显示器、副显示器、多画面处理器均安装在移动式框架上。

进一步地，还包括移动式控制柜，所述移动式控制柜放置于机床周围，所述车间里摄像头以及控制键盘、硬盘录像机、主显示器、副显示器、多画面处理器均安装在移动式控制柜内。

进一步地，摄像机和硬盘录像机、多画面视频信号处理器之间还分别设置有信号综合远传与控制装置，所述信号综合远传与控制装置包括网线和视频转换器，所述网线两端分别连接视频转换器。

本发明的有益效果在于：

一、多个摄像机从不同角度对教学过程进行实景记录，主、副显示屏分别用于显示教学处和学习处的情形，具备多场景、多角度的实景记录功能和教学者与更多学习者之间的实景互动学习功能，从而克服受机床自身空间限制，积累保存优质教学资源，提高教学效率和质量。除机床教学外，本发明还可满足有类同要求的教学、演播场合实用。

二、摄像机通过磁力吸附万向支架，能够快速实现摄像机在机床上的安装和拆卸，通过调节磁力吸附万向支架中的万向支架构件，实现对摄像机的方位、高度等方面的控制，从而提高更加优质的教学视频。

三、风幕式除溅机以高速气流吹除飞溅在摄像机密封罩镜头防护窗上的切削液和切削屑，实现切削液和切削屑的自动清除，无需人工对其清除，最终提供优质的教学资料。

附图说明

图1为本发明的实施方案图；

图2为本发明的接线示意图；

图3为本发明中磁力吸附万向支架的结构示意图；

图4为本发明中磁力吸附万向支架支承摄像机在机床上安装示意图；

图5为本发明中风幕式摄像机除溅密封罩的结构示意图；

图6为本发明实施例二中移动式框架的主视图；

图7为本发明实施例二中移动式框架的俯视图；

图8为本发明实施例二中移动式框架的左视图；

图9为本发明实施例三中移动式控制柜的结构示意图；

附图中附图标记为：1—摄像机连接部件、2—万向支架结构件、3—磁力吸附部件、4—机罩、5—主轴箱、6—磁力吸附万向支架、7—进风口、8—风幕式除溅机、9—风幕口、10—镜头防护窗、11—摄像机密封罩、12—移动式框架、13—移动式控制柜。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

本发明中的教学视频信号有教学演示视频信号和教学对象视频信号，该教学演示视频信号为车间中摄像机所摄取的视频信号，该教学对象视频信号为多媒体教室中摄像机所摄取的视频信号。

实施例一：

一种机床多媒体实景教学平台，包括置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置，和置于多媒体教室的用于摄取、显示教学课题视频的装置，车间里用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置为摄像机、控制键盘、主显示器、副显示器、硬盘录像机、多画面处理器，该视频信号为教学演示视频信号，多媒体教室里用于摄取、显示教学课题视频的装置为摄像机、投影机，该视频信号为教学对象视频信号。

车间里设置有多台摄像机、控制键盘、鼠标、主显示器、副显示器、硬盘录像机、多画面处理器和鼠标，多媒体教室里设置有多台摄像机、投影机和投影仪。车间和多媒体教室中的摄像机均与控制键盘连接，所述控制键盘优选三维控制键盘，对摄像机的上下左右和变焦进行控制；车间中的多台摄像机安装于车间的不同位置，使得摄像机能够多场景、多角度地拍摄机床的加工情形和教学者的教学情形，所述摄像机与硬盘录像机的视频输入端连接，硬盘录像机长时间对摄像机拍摄的视频信号进行录像、远程监视和控制，硬盘录像机的VGA输出端与主显示器连接、视频输出端与投影机连接，鼠标与硬盘录像机的鼠标输入端连接，鼠标主要用于控制硬盘录像机对摄像机的控制功能，也可以实现三维控制键盘功能；多媒体教室中设置多台摄像机，使得摄像机能够多场景、多角度地拍摄学习者的学习情形，所述摄像机与多画面处理器的视频输入端连接，多画面处理器的两个视频输出端分别与硬盘录像机的视频输入端、副显示器连接；在车间和多媒体教室中还设置有无线话筒和扬声器，该扬声器与车间中的双向语音处理系统连接，所述双向语音处理系统通过专用自动音频压限器与硬盘录像机的录音输入端连接，硬盘录像机对无线话筒采集的语音信号进行录音、远程监视和控制。

其中信号的流向为：控制键盘与车间和多媒体教室中的摄像机连接，控制键盘产生的控制信号通过线缆传输至摄像机，实现对摄像机的上下左右和变焦的控制；车间中的摄像机对机床的加工情形进行实景录制，并将教学演示视频信号通过线缆传输至硬盘录像机，教学演示视频信号经过硬盘录像机后分为两路信号，其中一路信号直接传输至主显示器并在主显示器上选择性地以多/单画面显示，另一路信号传输至投影仪并投影到投影屏上，供学习者观察、学习机床的加工情形；多媒体中的摄像机对学习者的学习情形进行实景录制，并将教学对象视频信号通过线缆传输至多画面处理器，该教学对象视频信号经过多画面处理器后分为两路信号，其中一路信号传输至硬盘录像机并最终在主显示器上选择性地以多/单画面显示，另一路信号传输至副显示器并在副显示器选择性地以多/单画面显示；车间和多媒体教室中的无线话筒分别采集车间、多媒体教室中的语音信号，并将这些语音信号传输至双向语音处理系统，并将其中一路语音信号通过扬声器分别在多媒体教室和车间中播放，另一路语音信号通过专用自动音频压限器传输至硬盘录像机。

车间里的机床上安装有三台摄像机，这三台摄像机套装于风幕式摄像机除溅密封罩内，所述风幕式摄像机除溅密封罩包括摄像机密封罩11和微型静音风幕式除溅机8，该微型静音风幕式除溅机8与摄像机密封罩11连接，微型静音风幕式除溅机8上开设有进风口7、风幕口9，风幕口9旁开设有镜头防护窗10，使得风幕口9处的风向与镜头防护窗10平行，摄像机密封罩11内的摄像机镜头可通过该镜头防护窗10取景拍摄。三台摄像机及摄像机密封罩通过磁力吸附万向支架6固定在机床和机罩4上，其中一台摄像机固定在机床的主轴箱5处，另外两台分别固定在机罩4两侧面，所述磁力吸附万向支架6包括磁力吸附部件3、万向支架结构件2和摄像机连接部件1，所述磁力吸附部件3吸附在机床上，万向支架结构件2两端分别连接磁力吸附部件3和摄像机连接部件1，摄像机连接部件1与摄像机或摄像机密封护罩11连接，调节万向支架结构件2可以实现对摄像机位置的调节。

上述信号传输采用网线传输，所述网线的4对双绞线分别用于传输摄像机中的RS485信号、电源信号、视频信号等其他信号。由于视频信号为高频信号，不能通过网线传输，未解决此问题，在视频信号传输线路中两端增设一个视频变换器，将这类高频信号转换为一种可通过网线传输的信号。网线中，传输RS485信号的一对双绞线与控制键盘连接，用于传输三维控制键盘的控制信号，实现摄像机的上下左右方向与变焦；传输视频信号的一对双绞线与硬盘录像机连接，其传输的视频信号最终将在显示器上显示，传输电源信号的一对双绞线与电源连接，为摄像机及其它电器提供能源。

实施例二：

在机床处设置有一个移动式框架12，该移动式框架12的形状、大小与教学对象相适配，该移动式框架由平台框和万向轮组成，车间中的摄像机、控制键盘、鼠标、主显示器、副显示器、硬盘录像机、多画面处理器和鼠标均安装在移动式框架12上，所述摄像机为至少三台，多台摄像机安装于移动式框架12上的不同位置，使得摄像机能够多场景、多角度地拍摄机床的加工情形。控制键盘优选三维控制键盘，三维控制键盘与摄像机连接，通过三维控制键盘控制各摄像机的变焦与上下左右方向。摄像机与硬盘录像机的视频输入端连接，该硬盘录像机具有多个输入端和输出端，硬盘录像机的VGA输出端与主显示器连接，硬盘录像机的视频输出端与外部视频显示装置连接，所述外部视频显示装置为多媒体教室中设置的投影仪，外部视频信号与多画面处理器的视频输入端连接，所述外部视频信号为多媒体教室中摄像机拍摄的视频信号，所述多画面处理器的两个视频输出端分别与硬盘录像机的视频输入端、副显示器连接。该鼠标与硬盘录像机的鼠标输入端连接，鼠标主要用于控制硬盘录像机对摄像机的控制功能，也可以实现三维控制键盘功能。

实施例三：

    在机床附近放置多台移动式控制柜13，使得移动式控制柜13上的摄像机能够多场景、多角度地拍摄机床的加工情形，该移动式控制柜13底部设置有万向轮，使得移动式控制柜13能够自由的移动。该移动式控制柜分为上、中、下三层，在移动式控制柜13的上层安装有摄像机、主显示器、副显示器和控制键盘，中层安装有硬盘录像机、多画面视频信号处理器和信号综合远传与控制装置，底层放置信号综合远传与控制线绞盘和电源线绞盘。控制键盘优选三维控制键盘，三维控制键盘与摄像机连接，通过三维控制键盘控制各摄像机的变焦与上下左右方向。摄像机与硬盘录像机的视频输入端连接，该硬盘录像机具有多个输入端和输出端，硬盘录像机的VGA输出端与主显示器连接，硬盘录像机的视频输出端与外部视频显示装置连接，所述外部视频显示装置为多媒体教室中设置的投影仪，外部视频信号与多画面处理器的视频输入端连接，所述外部视频信号为多媒体教室中摄像机拍摄的视频信号，所述多画面处理器的两个视频输出端分别与硬盘录像机的视频输入端、副显示器连接。该鼠标与硬盘录像机的鼠标输入端连接，鼠标主要用于控制硬盘录像机对摄像机的控制功能，也可以实现三维控制键盘功能。

Claims (8)

1.一种机床多媒体实景教学平台，其特征在于：包括置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置，和置于多媒体教室的用于摄取、显示教学视频的装置，摄取装置将其摄取的视频信号经储存装置、传输装置、控制装置并最终在显示装置上显示；置于车间的用于摄取、显示、储存、传输、控制教学视频的装置为摄像机、控制键盘、主显示器、副显示器、硬盘录像机、多画面处理器，置于多媒体教室的用于摄取、显示教学视频的装置为摄像机、投影机；车间设置的摄像机将其采集的教学演示视频信号传输至硬盘录像机，再分别传输至主显示器和投影机，多媒体教室设置的摄像机将其采集的教学对象视频信号经多画面处理器传输至硬盘录像机和副显示器，控制键盘与车间和多媒体教室里的摄像机连接；还包括磁力吸附万向支架和风幕式摄像机除溅密封罩，所述摄像机通过磁力吸附万向支架安装于机床上，所述摄像机套装于风幕式摄像机除溅密封罩内，所述风幕式摄像机除溅密封罩与磁力吸附万向支架连接；所述风幕式摄像机除溅密封罩包括摄像机密封罩和微型静音风幕式除溅机，微型静音风幕式除溅机与摄像机密封罩连接，微型静音风幕式除溅机上开设有进风口、风幕口，风幕口旁开设有镜头防护窗，使得风幕口处的风向与镜头防护窗平行，其中，摄像机密封罩内的摄像机镜头通过镜头防护窗取景拍摄；所述磁力吸附万向支架包括磁力吸附部件、万向支架结构件和摄像机连接部件，所述磁力吸附部件吸附在机床上，万向支架结构件两端分别连接磁力吸附部件和摄像机连接部件，摄像机连接部件与摄像机或摄像机密封护罩连接，其中，调节万向支架结构件以实现对摄像机位置的调节。

2. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：还包括无线话筒、双向语音处理系统、扬声器和音频压限器，车间和多媒体教室里均设置无线话筒、扬声器，扬声器与双向语音处理系统连接，双向语音处理系统通过音频压限器与硬盘录像机的录音输入端连接。

3. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：还包括与硬盘录像机连接的鼠标。

4. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：所述的控制键盘为三维控制键盘。

5. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：所述摄像机和磁力吸附万向支架至少3对，且分别安装于主轴箱、机罩两侧面上。

6. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：还包括移动式框架，所述移动式框架放置于机床周围，所述车间里摄像头以及控制键盘、硬盘录像机、主显示器、副显示器、多画面处理器均安装在移动式框架上。

7. 如权利要求1所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：包括移动式控制柜，所述移动式控制柜放置于机床周围，所述车间里摄像头以及控制键盘、硬盘录像机、主显示器、副显示器、多画面处理器均安装在移动式控制柜内。

8. 如权利要求1—7中任一权利要求所述的机床多媒体实景教学平台，其特征在于：摄像机和硬盘录像机、多画面视频信号处理器之间还分别设置有信号综合远传与控制装置，所述信号综合远传与控制装置包括网线和视频转换器，所述网线两端分别连接视频转换器。