CN108230834A - 一种高等数学概率演示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高等数学概率演示装置，包括：底座、第一伺服电机、第一伺服电机驱动器、第二伺服电机、第二伺服电机驱动器、第三伺服电机、第三伺服电机驱动器、电磁铁、空腔体、光源、光源、摄像机、图像处理器、PLC控制器、显示屏及盒体。因此，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，利用PLC控制器分别控制三个电机，使得电磁铁在电机的控制下完成骰子或硬币的拿取及投掷，图像采集器完成投掷结果的采集，并利用图像处理器及PLC控制器对投掷结果进行分析计算，进一步利用显示屏显示，该装置能够使得整个概率演示实现自动化，且能够使得每位学生清晰的观察演示结果，从而提高了教学效率。

Description

一种高等数学概率演示装置
技术领域
本发明涉及教学教具技术领域，尤其涉及一种高等数学概率演示装置。
背景技术
概率是人们根据随机事件发生的规律定义的概念，在大学的高等数学中，授课老师为了使得学生更加直观的学习到概率方面的知识，往往通过一些实际的概率实验。其中，最常用的是抛硬币及掷骰子的实验。
现有技术中的高等数学概率演示装置，都是利用机械装置，进行硬币或骰子的多个多次投掷。在演示过程中，放置在教师的一定位置，由老师进行操作，并在投掷后，进行结果的统计分析。
然而，现有技术中的高等数学概率演示装置，摆放在讲桌或固定位置，通过老师操作，并在统计分析后，直接为学生展示分析结果。从而使得坐在座位上的学生无法清除的观察该演示过程。
发明内容
本发明实施例提供了一种高等数学概率演示装置，解决了现有技术中射击系统成本高的问题。
本发明实施例提供了一种高等数学概率演示装置，包括：底座、第一伺服电机、第一伺服电机驱动器、第二伺服电机、第二伺服电机驱动器、第三伺服电机、第三伺服电机驱动器、电磁铁、空腔体、光源、光源、摄像机、图像处理器、PLC控制器、显示屏及盒体；所述第一伺服电机、所述第二伺服电机及所述第三伺服电机固定在所述底座上，所述第一伺服电机、所述第二伺服电机及所述第三伺服电机的转轴与所述底座垂直，且所述第二伺服电机位于所述第一伺服电机及所述第三伺服电机中间；所述第一伺服电机的转轴与第一U型连接杆的一端连接，所述电磁铁固定在所述第一U型连接杆的另一端；所述空腔体固定在所述所述第二伺服电机上；所述第三伺服电机的转轴与第二U型连接杆的一端连接，所述摄像机固定在所述第二U型连接杆的另一端；所述光源通过支架固定在所述底座上，且靠近所述空腔体；所述盒体固定在所述底座上，且邻近所述第一伺服电机；所述图像处理器、所述PLC控制器及显示屏固定在所述底座上。
优选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，所述空腔体为透明体。
优选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，所述第一U型连接杆、所述第二U型连接杆及所述支架为可升缩结构。
优选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，所述第一U型连接杆与所述第一伺服电机的转轴通过螺纹连接，所述第二U型连接杆与所述第三伺服电机的转轴通过螺纹连接，所述电磁铁与所述第二伺服电机通过螺纹连接。
综上，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，通过在底座上设置三个电机，在电机转轴上分别设置用于投掷骰子或硬币的电磁铁、用于呈现投掷结果的空腔体及用于采集结果的图像采集器，并在空腔体附近设置光源，且使得图像采集器与图像处理器电联接，三个电机及图像处理器与PLC控制器电联接，并将PLC控制器与显示屏电联接，从而可以利用PLC控制器分别控制三个电机，使得电磁铁在电机的控制下完成骰子或硬币的拿取及投掷，图像采集器完成投掷结果的采集，并利用图像处理器及PLC控制器对投掷结果进行分析计算，进一步利用显示屏显示，该装置能够使得整个概率演示实现自动化，且能够使得每位学生清晰的观察演示结果，从而提高了教学效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高等数学概率演示装置的结构示意图。
附图说明：100-底座，200a-第一伺服电机，200b-第一伺服电机驱动器，201-第一U型连接杆，300a-第二伺服电机，300a-第二伺服电机，300b-第二伺服电机驱动器，400a-第三伺服电机，400b-第三伺服电机驱动器，401-第二U型连接杆，500-电磁铁，501-继电器，600-空腔体，700-光源，701-支架，800a-摄像机，800b-图像处理器，900a-PLC控制器，900b-显示屏，A-盒体。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
为了便于理解和说明，下面通过图1详细阐述本发明实施例的高等数学概率演示装置。如图所示，该高等数学概率演示装置可以包括：
底座100、第一伺服电机200a、第一伺服电机驱动器200b、第二伺服电机300a、第二伺服电机驱动器300b、第三伺服电机400a、第三伺服电机驱动器400b、电磁铁500、空腔体600、光源700、摄像机800a、图像处理器800b、PLC控制器900a、显示屏900b及盒体A；所述第一伺服电机200a、所述第二伺服电机300a及所述第三伺服电机400a固定在所述底座100上，所述第一伺服电机200a、所述第二伺服电机300a及所述第三伺服电机400a的转轴与所述底座100垂直，且所述第二伺服电机300a位于所述第一伺服电机200a及所述第三伺服电机400a中间；所述第一伺服电机200a的转轴与第一U型连接杆201的一端连接，所述电磁铁500固定在所述第一U型连接杆201的另一端，所述电磁铁500通过继电器501导通；所述空腔体600固定在所述所述第二伺服电机300a上；所述第三伺服电机400a的转轴与第二U型连接杆401的一端连接，所述摄像机800a固定在所述第二U型连接杆401的另一端；所述光源700通过支架701固定在所述底座100上，且靠近所述空腔体600；所述盒体A固定在所述底座100上，且邻近所述第一伺服电机200a；所述图像处理器800b、所述PLC控制器900a及显示屏900b固定在所述底座100上。
具体的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，首先可以设置一个底座100，该底座100可以为长方体的平台或圆形的平台。然后在该底座100上依次固定第一伺服电机200a、第二伺服电机300a及第三伺服电机300c。且第一伺服电机200a、第二伺服电机300a及第三伺服电机300c上设置有第一伺服电机驱动器200b、第二伺服电机驱动器300b及第四伺服电机驱动器400b。并使得三个电机的转轴与底座100垂直。然后在第一伺服电机200a的转轴上连接一个第一U型连接杆201，在该第一U型连接杆201的另一端固定电磁铁500，从而可以使得该电磁铁500随着第一伺服电机转动而移动，并在第一伺服电机200a的旁边固定盒体A，应理解，该盒体A中储存有骰子或硬币。
进一步，可以在第二伺服电机300a的转轴上固定空腔体600，为了使得该装置能够实现演示功能，即在电磁铁500以第一伺服电机200a转轴为轴转动时，能够将盒体A中的骰子或硬币吸附在电磁铁500上，并在电磁铁500断电时，投掷在空腔体600中。因此，该电磁铁500能够转动至空腔体600及盒体A的正上方。
进一步，可以在第三伺服电机400a的转轴上固定一个第二U型连接杆401，在该U型连接杆401的另一端固定摄像机800a。并在第二伺服电机300a的附近设置光源700，即可以通过支架701将光源700固定在空腔体600的附近，从而可以为摄像机800a提供充足的亮度。应理解，为了使得摄像机800a能够顺利的采集到每次骰子或硬币的投掷结果，使得摄像机800a在第三伺服电机400a的转轴带动下转动时，可以停在空腔体600的正上方。
进一步，在底座100上固定设置图像处理器800b、PLC控制器900a及显示器900b。应理解，为了使得该装置能够正常运行，该PLC控制器分别与第一伺服电机驱动器200b、第二伺服电机驱动器300b、第四伺服电机驱动器400b电联接、继电器501、图像处理器800b及显示器900b电联接。
在实际应用中，首先可以在盒体A中放置多个骰子或硬币。该骰子可以为铁质或其中心包裹有铁块。并且，在图像处理器800b存储有骰子每个面的图像及硬币每个面的图像。应理解，在实验开始前，可以通过伺服电机的手动按钮，将电磁铁500及摄像机800a手动调节至初始位置。即使得电磁铁500位于盒体A的正上方，且摄像机800a偏离空腔体600一定角度，如90度或60度。
然后开始运行PLC控制器中的程序，即首先PLC控制器控制继电器501导通，即为电磁铁500通电，使得骰子或硬币被吸附在电磁铁500上。然后，PLC控制器向第一伺服电机驱动器200b发送控制指令，使得第一伺服电机200a转动至盒体A的正上方。此时，PLC控制器关断电磁铁500，使得电磁铁500上的骰子或硬币投掷进空腔体600。进一步，PLC控制器控制向第一伺服电机驱动器200b发送控制指令，使得电磁铁500远离空腔体600一定距离，例如可以返回至初始位置等。并且，PLC控制器控制向第二伺服电机驱动器300b及第三伺服电机驱动器400b发送控制指令，使得第二伺服电机300a在快速旋转，以完成摇动其中的骰子或硬币；同时，第三伺服电机400a运行，使得摄像机800a转动至空腔体600的正上方。此时，第二伺服电机300a停止转动，摄像机800a开始采集图片。在采集完成后，则PLC控制器控制第三伺服电机及第一伺服电机，使得摄像机800a远离空腔体600一定距离，例如可以返回至初始位置等。同时，使得电磁铁500返回至空腔体600的正上方，并利用继电器通电，从而可以拿取空腔体600中的骰子或硬币。
应理解，在电磁铁500拿起骰子或硬币后，可以间隔一段时间。PLC控制器继续关断电磁铁500，以进行第二次投掷。进而，PLC控制器继续将电磁铁500撤离，摄像机800a远返回并采集演示结果。还应理解，可以重复上述操作，完成多次的投掷。
可选的，可以根据实际情况，在盒体A中放置一个或多个骰子或硬币，以实现多个骰子或银币的投掷。
进一步，在摄像机800a采集到图片后，可以将图片发送至图像处理器800b进行分析比较。例如，当采集到的图片为硬币的正面，则在图像处理器800b中，将该图片与其存储的图片进行对比，发现对比结果为硬币的正面。进一步将该结果输出到PLC控制器，如输出“1”代表硬币的正面。应理解，在PLC控制器每次接收到图像处理器800b发送的处理结果后，可以进行累加计算。例如，在某次试验中，图像处理器800b可以将每次分析得硬币正面的次数及反面的次数发送至PLC控制器900a，PLC控制器900a可以完成所有正面次数及反面次数的叠加。并将计数结果显示在显示屏。
应理解，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，该显示屏可以与教室配置的多媒体教学设备实现电联接，从而可以将计算结果清晰地展示在投影仪上，以供学生观察。
优选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，为了使得学生能够直观的观察每次投掷后骰子及硬币的运动状态，可以将所述空腔体600设置为透明体。
优选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，为了使得应用更加方便，可以将所述第一U型连接杆201、所述第二U型连接杆401及所述支架701为可升缩结构。
可选的，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，所述第一U型连接杆201与所述第一伺服电机200a的转轴通过螺纹连接，所述第二U型连接杆401与所述第三伺服电机400a的转轴通过螺纹连接，所述电磁铁500与所述第二伺服电机300a通过螺纹连接。
综上所述，本发明实施例提供的高等数学概率演示装置，通过在底座上设置三个电机，在电机转轴上分别设置用于投掷骰子或硬币的电磁铁、用于呈现投掷结果的空腔体及用于采集结果的图像采集器，并在空腔体附近设置光源，且使得图像采集器与图像处理器电联接，三个电机及图像处理器与PLC控制器电联接，并将PLC控制器与显示屏电联接，从而可以利用PLC控制器分别控制三个电机，使得电磁铁在电机的控制下完成骰子或硬币的拿取及投掷，图像采集器完成投掷结果的采集，并利用图像处理器及PLC控制器对投掷结果进行分析计算，进一步利用显示屏显示，该装置能够使得整个概率演示实现自动化，且能够使得每位学生清晰的观察演示结果，从而提高了教学效率。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高等数学概率演示装置，其特征在于，包括：底座(100)、第一伺服电机(200a)、第二伺服电机(300a)、第三伺服电机(400a)、电磁铁(500)、空腔体(600)、光源(700)、摄像机(800a)、图像处理器(800b)、PLC控制器(900a)、显示屏(900b)及盒体(A)；所述第一伺服电机(200a)、所述第二伺服电机(300a)及所述第三伺服电机(400a)固定在所述底座(100)上，所述第一伺服电机(200a)、所述第二伺服电机(300a)及所述第三伺服电机(400a)的转轴与所述底座(100)垂直，且所述第二伺服电机(300a)位于所述第一伺服电机(200a)及所述第三伺服电机(400a)中间；所述第一伺服电机(200a)的转轴与第一U型连接杆(201)的一端连接，所述电磁铁(500)固定在所述第一U型连接杆(201)的另一端，所述电磁铁(500)通过继电器(501)导通；所述空腔体(600)固定在所述所述第二伺服电机(300a)上；所述第三伺服电机(400a)的转轴与第二U型连接杆(401)的一端连接，所述摄像机(800a)固定在所述第二U型连接杆(401)的另一端；所述光源(700)通过支架(701)固定在所述底座(100)上，且靠近所述空腔体(600)；所述盒体(A)固定在所述底座(100)上，且邻近所述第一伺服电机(200a)；所述图像处理器(800b)、所述PLC控制器(900a)及显示屏(900b)固定在所述底座(100)上。
2.根据权利要求1所述的高等数学概率演示装置，其特征在于，所述空腔体(600)为透明体。
3.根据权利要求1所述的高等数学概率演示装置，其特征在于，所述第一U型连接杆(201)、所述第二U型连接杆(401)及所述支架(701)为可升缩结构。
4.根据权利要求1所述的高等数学概率演示装置，其特征在于，所述第一U型连接杆(201)与所述第一伺服电机(200a)的转轴通过螺纹连接，所述第二U型连接杆(401)与所述第三伺服电机(400a)的转轴通过螺纹连接，所述电磁铁(500)与所述第二伺服电机(300a)通过螺纹连接。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180629

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