CN103927924B - 一种用于立体模型演示的全方位展示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于立体模型演示的全方位展示装置，属于立体模型展示技术领域。它能有效实现位于载物台上的模型全方位拍摄，能够较为简单地展示模型各个视角。本发明包括载物台、剪叉式升降架、锁定装置和摄像装置；所述的载物台具有台面板上设置的定心轮与轴向定位装置和下方设置皮带轮电机，由电机驱动透明圆盘旋转。所述摄像升降机构包括旋转支杆、蔡氏直线运动机构、摄像机夹具和摄像机。该种模型展示装置可以全方位拍摄位于载物台上的模型，能够较为简单地实现各个视角之间的转换；并能通过摄像设备实时将图像传输至常用电子设备或投影至大屏幕，方便观察。主要用于立体模型的全方位演示。

Description

一种用于立体模型演示的全方位展示装置

技术领域

本发明属于立体模型展示技术领域，特别涉及一种立体模型的全方位演示装置。

背景技术

目前在高校中各类教学场景常使用三维模型进行辅助教学，因为三维模型能够使学生更加直观地了解到某种机构的外部形状、结构组成及其工作原理，便于教师对该机构的讲解并且能加深学生对该机构组成和原理的理解；同时对于以机械类为主的需要绘制和阅读图纸的专业，三维模型的使用能够帮助学生培养对三维形状与相关位置的空间逻辑思维和形象思维能力，加深对投影理论和平面制图的理解。然而由于教学中使用的模型一般较小，常使得教室后排的同学难以清楚地观察到模型；同时由于上课人数较多，而教师还要对模型进行实时讲解，不能将模型传到每个同学手里观察，因为这样既占用很多时间也不方便教师对模型的讲解。这些问题的存在使得模型展示辅助教学变得不易。现有的展示台载物台高度是固定的，不方便老师教学时携带，同时摄像头高度难以调节，不能根据模型的大小对模型进行更为合适的观察，因而不仅不方便教师教学。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于立体模型演示的全方位展示装置，它能有效地全方位拍摄位于载物台上的模型，能够较为简单地实现各个视角之间的转换，并能通过摄像设备实时将图像传输至常用电子设备或投影至大屏幕。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于立体模型演示的全方位展示装置，包括底座、剪叉式升降架、载物台，两条平行的直线导轨与底座固定；剪叉式升降架的下端支点通过滑块与直线导轨连接，顶端支点通过滑块与台面板下方的直线导轨连接；自锁机构的上横杆的两端与剪叉式升降架的第一个中间铰接点铰接，其下横杆与设于底座的铰座铰接，上横杆与下横杆之间设有自锁连杆副和普通连杆副；台面板的底面设有电机，其电机轴穿过台面板与皮带轮相连，皮带通过皮带轮与透明圆盘周边的皮带槽配合；台面板设有两个定心轮，其轮缘嵌入透明圆盘的皮带槽之间；台面板上设有沿透明圆盘的圆周方向均匀分布轴向定位卡座，卡座上端直臂下方设有牛眼万向轮，与之对设的另一个牛眼万向轮与台面板固定，两个牛眼万向轮同轴且分别与透明圆盘顶面、底面相切，将透明圆盘夹于中间。

所述底座的一端设有支撑管，支撑管顶端设有电机，其电机轴的中心与载物台同高；摄像升降机构通过旋转支杆与电机轴相连接。

所述自锁连杆副的上接头与上横杆固定，下接头与下横杆固定，上接头和下接头自由端的轴心均设有盲孔，上旋杆和下旋杆中间铰接，其两端设有与所述盲孔间隙配合轴向凸台，上旋杆中部设有重力球。

所述摄像升降机构具有两套蔡氏直线运动机构，其一端与旋转支杆上部固定，另一端设有摄像机夹具，位于该夹具的摄像头的中心线与透明圆盘的轴向中心线重合，另行配置的摄像机为具有蓝牙功能的摄像机。

所述的电机和电机均与电机驱动控制器相连。

所述台面板对应于透明圆盘的位置开有通孔。

所述剪叉式升降架包括两组升降支架，每组升降支架由多个连杆依次铰接呈剪叉状连接而成。

所述的皮带轮电机和摄像旋转电机均与电机驱动控制器相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可以全方位拍摄位于载物台上的模型，能够较为简单地实现各个视角之间的转换；并能通过摄像设备实时将图像传输至常用电子设备或投影至大屏幕，方便观察；在不使用时可以将该装置折叠，收纳方便，携带性强。

附图说明

图1是本发明的三维图

图2是本发明实施例的左视图

图3是本发明实施例的载物台三维图

图4是本发明台面板的三维图

图5是本发明自锁连杆爆炸图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明:

实施例

本发明包括底座7、剪叉式升降架17，载物台和摄像机，两条平行的下直线导轨8与底座7固定。剪叉式升降架17的底端支点通过下滑块16与下直线导轨8连接，顶端支点通过上滑块19与上直线导轨18连接；两条上直线导轨18平行固定于载物台的台面板21下方；自锁机构的上横杆10的两端与剪叉式升降架17的第一个中间铰接点铰接，其下横杆9与设于底座7的铰座铰接；

所述的自锁机构为一空间变胞机构，包括上横杆10、下横杆9和两个连杆副组成，其中一个为普通连杆副30，其两端分别与上横杆10和下横杆9铰接。另一个自锁连杆副由与上横杆10和下横杆9固定的上接头15、下接头11以及中间铰接的上旋杆13和下旋杆12组成，自锁连杆副的上接头15与上横杆10固定，下接头11与下横杆9固定，上接头15和下接头11自由端的轴心均设有盲孔，上旋杆13和下旋杆12中间铰接，其两端设有与所述盲孔间隙配合轴向凸台，上旋杆13中部安装有重力球14。普通连杆副30的两端分别与上横杆10和下横杆9铰接。

所述剪叉式升降架17为两组，每组升降支架17由多个连杆依次铰接而成。

所述的载物台的电机20固定于台面板21底面，其电机轴24与皮带轮23相连，皮带22通过皮带轮23与透明圆盘28周边的皮带槽配合；台面板21设有两个定心轮25，其轮缘嵌入透明圆盘28的皮带槽之间；轴向定位卡座26共有四个，沿透明圆盘28的圆周方向均匀分布，并固定于台面板21上面；卡座26上端直臂下方设有牛眼万向轮27，与之对设的另一个牛眼万向轮29与台面板固定，两个牛眼万向轮同轴且分别与透明圆盘28顶面和底面相切，将透明圆盘28夹于中间。

支撑管6竖直插于底座7的固定位置，摄像旋转电机4固定于支撑管6顶端，其电机轴5面向载物台且电机轴5中心与载物台同高；摄像升降机构通过旋转支杆3与摄像旋转电机4的电机轴5相连接；

所述摄像升降机构包括两套蔡氏直线运动机构2一端固定于旋转支杆3上部，另一端铰接有摄像机夹具1；所述的摄像机夹具1上固定有摄像机，摄像机的摄像头的中心线与透明圆盘28的轴向中心线重合；所述的摄像机为具有蓝牙功能的摄像机；所述的皮轮电机20和摄像旋转电机4均与电机驱动控制器相连。

本发明的工作过程和原理是：当需要对某一模型进行拍摄时，首先调整载物装置：将载物台往上抬，载物台升起时带动剪叉式升降架17升起，剪叉式升降架17带动自锁机构张开；当载物台到达预定高度时，自锁机构的自锁连杆副和普通连杆副30达到死点位置，此时自锁连杆副的上旋杆13在重力球14的作用下沿自身轴线旋转直至重力球14到最低位置，使得自锁连杆副失去相对转动的自由度，此时载物台的竖直方向运动被自锁机构锁住。

载物台调整完毕之后，通过支撑管6将摄像装置竖直插于底座7的固定位置；然后将需要观察的三维模型放置于载物台的透明圆盘28之上。此时根据模型的大小尺寸，通过调节摄像装置中的蔡氏直线运动机构2，调节摄像机与透明圆盘28之间的垂直距离，蔡氏直线运动机构2设置的摄像机夹具能保证在此位置摄像头焦点始终位于透明圆盘28的轴向轴线上。

上述调节完成之后，便可根据需要对三维模型进行任意方位观察拍摄。通过控制皮带轮电机20和摄像旋转电机4的转动，可实现三维模型的旋转和摄像头的运动，两者配合实现任意方位观察拍摄。

摄像旋转电机4的旋转带动旋转支杆3的旋转，旋转支杆3带动摄像升降机构的旋转，进而实现摄像机旋转。

皮带轮电机20旋转可带动皮带轮23旋转，并通过皮带轮带动透明圆盘28旋转，进而带动透明圆盘28上的三维模型的旋转。由于透明圆盘28受到定心轮25与轴向固定卡座26的限制，使得透明圆盘28在旋转过程中能绕固定转轴旋转，不会出现径向和轴向偏移，保证了拍摄过程中三维模型的平稳旋转。

当模型不旋转，通过摄像机的旋转，能够对模型上、下、左、右面进行连续拍摄。当摄像机旋转至侧面位置时，此时通过模型的旋转，能够对模型前、后、左、右侧面进行连续拍摄。通过模型和摄像机的配合旋转就可实现对模型全方位的观察和摄像。

由于摄像机具备蓝牙功能，当处于无线网络环境下时，可将视频图像通过无线网络实时传输至同一网络覆盖下的计算机或其他常用电子设备，进而可以更加直观、持续地进行教学。

Claims (6)

1.一种用于立体模型演示的全方位展示装置，包括底座(7)、剪叉式升降架(17)、载物台，其特征在于：两条平行的直线导轨与底座(7)固定；剪叉式升降架(17)的下端支点通过下滑块(16)与下直线导轨(8)连接，顶端支点通过上滑块(19)与台面板(21)下方的上直线导轨(18)连接；自锁机构的上横杆(10)的两端与剪叉式升降架(17)的第一个中间铰接点铰接，其下横杆(9)与设于底座(7)的铰座铰接，上横杆(10)与下横杆(9)之间设有自锁连杆副和普通连杆副(30)；台面板(21)的底面设有第一电机(20)，其第一电机轴(24)穿过台面板(21)与皮带轮(23)相连，皮带(22)通过皮带轮(23)与透明圆盘(28)周边的皮带槽配合；台面板(21)设有两个定心轮(25)，其轮缘嵌入透明圆盘(28)的皮带槽之间；台面板(21)上设有沿透明圆盘(28)的圆周方向均匀分布轴向定位卡座(26)，卡座(26)上端直臂下方设有第一牛眼万向轮(27)，与之对设的第二牛眼万向轮(29)与台面板(21)固定；底座(7)的一端设有支撑管(6)，支撑管(6)顶端设有第二电机(4)，其第二电机轴(5)的中心与载物台同高；摄像升降机构通过旋转支杆(3)与第二电机轴(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于立体模型演示的全方位展示装置，其特征在于：所述自锁连杆副的上接头(15)与上横杆(10)固定，下接头(11)与下横杆(9)固定，上接头(15)和下接头(11)自由端的轴心均设有盲孔，上旋杆(13)和下旋杆(12)中间铰接，其两端设有与所述盲孔间隙配合轴向凸台，上旋杆13中部设有重力球(14)。

3.根据权利要求1所述的一种用于立体模型演示的全方位展示装置，其特征在于：所述普通连杆副(30)的两端分别与上横杆(10)和下横杆(9)固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于立体模型演示的全方位展示装置，其特征在于：所述摄像升降机构具有两套蔡氏直线运动机构(2)，其一端与旋转支杆(3)上部固定，另一端设有摄像机夹具(1)。

5.根据权利要求1所述的一种用于立体模型演示的全方位展示装置，其特征在于：所述第一电机(20)和第二电机(4)均与电机驱动控制器相连。

6.根据权利要求1所述的一种用于立体模型演示的全方位展示装置，其特征在于：台面板(21)对应于透明圆盘(28)的位置开有通孔。