CN109866531B - 一种粉笔字迹的擦除装置以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粉笔字迹的擦除装置以及应用，属教学用具领域，其包括粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元和粉尘收集单元，粉笔字迹探测及控制单元包括广角成像镜头、CCD相机和工控机，广角成像镜头设置在CCD相机上，CCD相机与工控机相连接，激光擦除单元包括激光器、扩束镜、控制器、x方向和y方向扫描振镜，激光器与工控机相连，激光器的出射方向上设置有扩束镜，扩束镜出射方向上同时设置有x、y方向扫描振镜，控制器同时与x、y方向扫描振镜相连，控制器还与工控机相连，经x方向扫描振镜或/和y方向扫描振镜出射的激光受控发射至待擦除的字迹上，粉尘收集单元包括粉尘吹除器和粉尘收集器。本发明装置不污染环境、不损坏健康。

Description

一种粉笔字迹的擦除装置以及应用

技术领域

本发明属于教学用具领域，更具体地，涉及一种使用光致超声技术的粉笔字迹擦除装置以及应用。

背景技术

尽管现在的各种多媒体教学用具较为发达，但是，传统的在黑板上采用粉笔进行书写的教学方式仍然被大家所沿用，这样的教学方式沿用了数十年甚至是上百年，具有相对于多媒体独有的优势。

然而，采用粉笔进行板书的教学模式一直存在了擦除粉笔字的问题，采用传统的粉笔擦擦除方式，存在灰尘大而有损师生健康的问题。为此，人们发明了多种粉笔擦除装置。

申请号为201710604215.8、名称为一种粉笔擦装置的专利申请公开了一种新型的粉笔擦，通过设置擦板和放置擦板的底座盒，能够有效解决擦除黑板上的书写痕迹时产生的灰尘问题。其包括多个紧密连接的机械结构，结构较为精细复杂。

申请号为201810702308.9、名称为一种设有吸附粉笔灰尘的黑板公开了一种结构简单、使用方便的黑板，通过拉动清洁机构对黑板进行清洁时，本来与黑板形成一个平面的吸尘机构通过驱动机构向后移动，然后吸尘机构向后移动后，会通过黑板上的小孔进行吸尘。其结构较为庞大，不适用大幅面黑板。

因此，需要开发一种结构简单、使用方便、解放人力、避免扬尘的黑板粉笔字迹的擦出装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种粉笔字迹的擦除装置以及应用，其目的在于,采用光致超声技术，使激光在黑板表面产生光致超声，超声波振动来除去黑板表面粉笔字迹以及粉尘，实现高效、快速擦除粉笔字迹，其结构简单、使用方便、不污染环境、不损坏健康。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种粉笔字迹的擦除装置，其包括粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元以及粉尘收集单元，其中，

粉笔字迹探测及控制单元包括广角成像镜头、CCD相机和工控机，广角成像镜头设置在CCD相机上，CCD相机与工控机相连接，

激光擦除单元包括激光器、扩束镜、控制器、x方向扫描振镜、y方向扫描振镜，激光器与工控机相连，激光器的出射方向上设置有扩束镜，扩束镜出射方向上同时设置有x方向扫描振镜和y方向扫描振镜，控制器同时与x方向扫描振镜和y方向扫描振镜相连，同时，控制器还与工控机相连，在工控机的控制下能通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照设定改变角度，经x方向扫描振镜或/和y方向扫描振镜出射的激光受控发射至需要进行擦除的字迹上，

粉尘收集单元包括粉尘吹除器和粉尘收集器，粉尘吹除器设置在黑板顶部，用于吹除粉笔粉尘，粉尘收集器设置在黑板最底部，其包括一个长槽口，长槽口用于收集粉笔粉尘。

进一步的，工作时，CCD相机透过广角成像镜头拍摄黑板字迹，由与CCD相机相连的工控机采集黑板字迹的图像，工控机对黑板字迹的图像执行图像处理，获取黑板上需要进行字迹擦除的区域，并进一步通过坐标变换将需要进行字迹擦除的区域变换成激光扫描点的坐标，

一方面，工控机控制激光器按照设定进行发射，另一方面，工控机还通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照指令工作，经x方向扫描振镜或者y方向扫描振镜出射的激光受控发射至激光扫描点坐标上，激光在黑板表面产生光致超声，超声波引起的振动使黑板表面字迹脱落，实现小范围粉笔字迹的擦除，

在工控机控制下，通过激光的不断扫描，改变激光入射至黑板表面的位置，实现对整个黑板区域上需要擦出字迹区域的全面擦除。

进一步的，所述粉尘吹除器包括一个贯穿整个黑板长度的出风口，该出风口用于产生向下的气流，该气流贴近黑板板面并且流向正对粉尘收集器的长槽口。

进一步的，所述粉尘收集器为真空吸尘装置，真空吸尘装置产生负压，以能有效和彻底收集出风口气流带来的粉尘。

进一步的，粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元两者集成为整体，该整体设置在黑板顶部正中央处。

进一步的，其还包括遥控器，所述遥控器与所述工控机以无线信号连接，以能方便使用者在教室任何地方遥控擦除黑板上粉笔字迹。

按照本发明的另一方面，提供了一种如上所述粉笔字迹的擦除装置的应用，其用于对老旧黑板中除尘改造。

本发明中，使用特定波长的对人眼相对安全的激光器，从而避免了对人体的伤害。激光器能量经过精密计算和设计，在保证对粉笔字迹进行有效去除的同时，不会对黑板表面产生破坏。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明的一种粉笔字迹的擦除装置在原理上利用了光致超声技术，利用激光产生超声波，利用超声波的振动擦除粉笔字迹。

具体的，利用CCD相机配合广角成像镜头对黑板区域成像，配合机器视觉图像处理方法，对粉笔字迹进行智能分析，自动识别待擦除的区域。利用激光在黑板表面产生光致超声，超声波振动以除去黑板表面小范围内的粉笔粉尘，配合振镜扫描装置，按照机器视觉探测获得的待擦除区域位置进行逐点擦除，实现高效、快速擦除粉笔字迹。粉尘吹除器与粉尘收集器配合，在黑板表面形成一层快速流动的空气流动层，带动被超声振动除去的粉笔笔迹粉尘，最终被粉尘收集器高效回收，不污染环境。总的说来，本发明装置结构简单，安装简便，操作简单，可以实现对现有教育系统中老旧黑板的低成本改造。

附图说明

图1a替和图1b是本发明实施例中粉笔字迹的擦除装置设置在黑板上的结构示意图，其中图1a为主视图，图1b为侧视图。

图2是本发明实施例中粉笔字迹探测及控制单元和激光擦除单元两者集成为整体后各个部件间的连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1a替和图1b是本发明实施例中粉笔字迹的擦除装置设置在黑板上的结构示意图，其中图1a为主视图，图1b为侧视图，由图可知，本发明提供的一种粉笔字迹的擦除装置，其包括粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元以及粉尘收集单元，其中，粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元两者集成为整体2，该整体2设置在黑板1顶部正中央处。粉尘收集单元包括粉尘吹除器3和粉尘收集器4，粉尘吹除器3设置在黑板顶部，用于吹除粉笔粉尘，粉尘收集器4设置在黑板最底部，其包括一个长槽口，长槽口用于收集粉笔粉尘。

图2是本发明实施例中粉笔字迹探测及控制单元和激光擦除单元两者集成为整体2后各个部件间的连接关系示意图，由图可知，粉笔字迹探测及控制单元包括广角成像镜头、CCD相机和工控机，广角成像镜头设置在CCD相机上，CCD相机与工控机相连接。激光擦除单元包括激光器、扩束镜、控制器、x方向扫描振镜、y方向扫描振镜，激光器与工控机相连，激光器的出射方向上设置有扩束镜，扩束镜出射方向上同时设置有x方向扫描振镜和y方向扫描振镜，控制器同时与x方向扫描振镜和y方向扫描振镜相连，同时，控制器还与工控机相连，在工控机的控制下能通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照设定改变角度，经x方向扫描振镜或/和y方向扫描振镜出射的激光受控发射至需要进行擦除的字迹上。

工作时，CCD相机透过广角成像镜头拍摄黑板字迹，由与CCD相机相连的工控机采集黑板字迹的图像，工控机对黑板字迹的图像执行图像处理，获取黑板上需要进行字迹擦除的区域，并进一步通过坐标变换将需要进行字迹擦除的区域变换成激光扫描点的坐标，一方面，工控机控制激光器按照设定进行发射，另一方面，工控机还通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照指令工作，经x方向扫描振镜或者y方向扫描振镜出射的激光受控发射至激光扫描点坐标上，激光在黑板表面产生光致超声，超声波引起的振动使黑板表面字迹脱落，实现小范围粉笔字迹的擦除，在工控机控制下，通过激光的不断扫描，改变激光入射至黑板表面的位置，实现对整个黑板区域上需要擦出字迹区域的全面擦除。

在本发明的一个实施例中，所述粉尘吹除器包括一个贯穿整个黑板长度的出风口，该出风口用于产生向下的气流，该气流贴近黑板板面并且流向正对粉尘收集器的长槽口。所述粉尘收集器为真空吸尘装置，真空吸尘装置产生负压，以能有效和彻底收集出风口气流带来的粉尘。

在本发明的又一个实施例中，其还包括遥控器，所述遥控器与所述工控机以无线信号连接，以能方便使用者在教室任何地方遥控擦除黑板上粉笔字迹。

本发明提供的一种如上所述粉笔字迹的擦除装置的应用，其用于对老旧黑板中除尘改造。

本发明装置的工作过程为：

当需要擦除黑板上的字迹时，按下遥控器的除尘按钮，系统开始工作，首先，由CCD相机透过广角成像镜头拍摄黑板上的字迹，由工控机采集图像，经过图像处理后，获取黑板上需要进行字迹擦出的区域，通过坐标转换算法将其换算为激光扫描点的坐标。

随后，由工控机控制激光器发出激光，并通过x方向的扫描振镜、y方向的振镜将激光引导至需要除尘的位置，通过在黑板表面产生光致超声，超声波引起的振动使黑板表面字迹脱落，实现小范围粉笔字迹的擦除。通过激光扫描系统的不断扫描，改变激光打在黑板表面的位置，实现对整个黑板区域上需要擦出字迹区域的全面擦除。

为了减少粉尘的飞扬对环境的污染和对健康的威胁，本装置还设计了粉尘回收的部件，擦除字迹形成的粉尘由黑板上沿的粉尘吹除器产生向下的气流所带动，到达黑板下沿的粉尘收集器，粉尘收集器为真空吸尘装置，真空吸尘装置产生负压，实现对粉尘的有效回收。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种粉笔字迹的擦除装置，其特征在于，其由粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元以及粉尘收集单元组成，其中，

粉笔字迹探测及控制单元包括广角成像镜头、CCD相机和工控机，广角成像镜头设置在CCD相机上，CCD相机与工控机相连接，

激光擦除单元包括激光器、扩束镜、控制器、x方向扫描振镜、y方向扫描振镜，激光器与工控机相连，激光器的出射方向上设置有扩束镜，扩束镜出射方向上同时设置有x方向扫描振镜和y方向扫描振镜，控制器同时与x方向扫描振镜和y方向扫描振镜相连，同时，控制器还与工控机相连，在工控机的控制下能通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照设定改变角度，经x方向扫描振镜或/和y方向扫描振镜出射的激光受控发射至需要进行擦除的字迹上，激光在黑板表面产生光致超声，超声波引起的振动使黑板表面字迹脱落，实现小范围粉笔字迹的擦除，

粉尘收集单元包括粉尘吹除器和粉尘收集器，粉尘吹除器设置在黑板顶部，用于吹除粉笔粉尘，粉尘收集器设置在黑板最底部，其包括一个长槽口，长槽口用于收集粉笔粉尘，

工作时，CCD相机透过广角成像镜头拍摄黑板字迹，由与CCD相机相连的工控机采集黑板字迹的图像，工控机对黑板字迹的图像执行图像处理，获取黑板上需要进行字迹擦除的区域，并进一步通过坐标变换将需要进行字迹擦除的区域变换成激光扫描点的坐标，进行逐点擦除，利用激光产生超声波，利用超声波的振动擦除粉笔字迹，

一方面，工控机控制激光器按照设定进行发射，另一方面，工控机还通过控制器控制x方向扫描振镜和y方向扫描振镜按照指令工作，经x方向扫描振镜或/和y方向扫描振镜出射的激光受控发射至激光扫描点坐标上，在工控机控制下，通过激光的不断扫描，改变激光入射至黑板表面的位置，实现对整个黑板区域上需要擦除字迹区域的全面擦除，

激光器的波长为特定值以对人眼无伤害，激光器能量经过设计，在保证对粉笔字迹进行有效去除的同时，不会对黑板表面产生破坏。

2.如权利要求1所述的粉笔字迹的擦除装置，其特征在于，所述粉尘吹除器包括一个贯穿整个黑板长度的出风口，该出风口用于产生向下的气流，该气流贴近黑板板面并且流向正对粉尘收集器的长槽口。

3.如权利要求2所述的粉笔字迹的擦除装置，其特征在于，所述粉尘收集器为真空吸尘装置，真空吸尘装置产生负压，以能有效和彻底收集出风口气流带来的粉尘。

4.如权利要求3所述的粉笔字迹的擦除装置，其特征在于，粉笔字迹探测及控制单元、激光擦除单元两者集成为整体，该整体设置在黑板顶部正中央处。

5.如权利要求4所述的粉笔字迹的擦除装置，其特征在于，其还包括遥控器，所述遥控器与所述工控机以无线信号连接，以能方便使用者在教室任何地方遥控擦除黑板上粉笔字迹。

6.如权利要求1-5之一所述粉笔字迹的擦除装置的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，其用于对老旧黑板中除尘改造。

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