CN109910476B - 一种黑板教学辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了黑板教学技术领域的一种黑板教学辅助系统，包括手持绘图器、绘图机构、两个摄像头、两个一字激光投影仪、计算设备和黑板，手持绘图器包括安装在手持绘图器内部的控制电路板和驱动手持绘图器在黑板行走的传动机构，绘图机构组装与手持绘图器的底部，两个摄像头和一字激光投影仪分别安装于黑板的两端，计算设备与控制电路板通过两组无线信号收发器无线连接，计算设备分别与摄像头和一字激光投影仪电性连接，计算设备用于对接收摄像头和一字激光投影仪探测计算设备的位置信息进行处理，并控制计算设备在黑板上进行图形绘制，快速的移动绘图，减少老师的绘图时间，绘图更方便，准确。

Description

一种黑板教学辅助系统

技术领域

本发明涉及黑板教学技术领域，具体为一种黑板教学辅助系统。

背景技术

止前所有的黑板教学辅助器材都是向两个方向发展，一个是抛弃书写黑板，完全使用光影教学，但是限于技术水平，在很长的一段时间内都不会取代黑板，另一种是对现有教具进行电子化升级，加入了激光辅助的直尺、三角板等，但是这些对于黑板教学的作用不但没有提升多少，还是那种全靠老师书绘技术水平来在黑板上进行书画，这对于理工科大学的黑板教学来说，无疑增加了绘图时间，减少了学生每堂课的学习知识的时间。

基于此，本发明设计了一种黑板教学辅助系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以靠人手压在黑板上的夹持粉笔的可自由移动的多轮小工具，可以根据老师在电脑上预先板书的图形，在黑板上进行快速的移动绘图，减少老师的绘图时间的黑板教学辅助系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种黑板教学辅助系统，包括手持绘图器、绘图机构、两个摄像头、两个一字激光投影仪、计算设备和黑板，所述手持绘图器包括安装在手持绘图器内部的控制电路板和驱动手持绘图器在黑板行走的传动机构，所述绘图机构组装于手持绘图器的底部，用于在黑板绘图，两个所述摄像头和一字激光投影仪分别安装于黑板的两端，所述摄像头用于采集手持绘图器的位置，所述一字激光投影仪用于坐标定位，所述计算设备与控制电路板通过两组无线信号收发器无线连接，所述计算设备分别与摄像头和一字激光投影仪电性连接，所述计算设备用于对接收摄像头和一字激光投影仪探测手持绘图器的位置信息进行处理，并控制手持绘图器在黑板上进行图形绘制。

优选的，所述手持绘图器包括旋转轮、手持柄部、充电口、二极管、锂电池和开关，所述旋转轮安装于手持绘图器的底部，所述手持柄部位于手持绘图器的外壁中间位置，所述充电口安装于手持绘图器的顶部，所述二极管、锂电池和开关均位于手持绘图器的内壁上，所述充电口、二极管、锂电池和开关和控制电路板通过电力线连接。

优选的，所述控制电路板包括控制芯片、无线信号收发器、陀螺仪、电机、电流控制器和圈数传感器，所述控制芯片分别与无线信号收发器、陀螺仪、电流控制器和圈数传感器通过数据线连接，所述电流控制器与电机通过电力线连接。

优选的，所述传动机构包括传动齿轮、内齿轮、驱动轴、固定片、固定连接柱、平面轴承、推力弹簧和旋转轴承，所述电机的底部输出端固定插接于传动齿轮的轴心处，所述旋转轴承安装于旋转轮的内腔底部，旋转轴承的内部设有驱动旋转轮转动的内齿轮，所述传动齿轮和内齿轮之间通过两组驱动轴连接，所述固定片和固定连接柱分别套接于两组驱动轴的顶部和底部，所述平面轴承安装于固定连接柱的下方，所述推力弹簧连接于旋转轮和平面轴承之间。

优选的，所述绘图机构包括安装于固定连接柱上的绘图壳体及位于绘图壳体内的细粉笔、轻质弹簧、压力卡柱和卡孔，所述细粉笔活动插接在绘图壳体的内部，所述细粉笔的顶端通过轻质弹簧连接于绘图壳体内腔顶部，所述细粉笔的底端贯穿于绘图壳体的下方，所述绘图壳体的内腔一侧设有卡孔，所述压力卡柱贯穿于卡孔的内部，所述绘图壳体的底部安装有荧光反光圈。

优选的，所述压力卡柱包括位于压力卡柱两端的夹持部和抵接部，所述夹持部贴合于细粉笔的一侧，所述抵接部位于旋转轮的一侧，所述压力卡柱的一端设有夹持弹簧，所述夹持弹簧套接于抵接部和卡孔之间。

优选的，所述一字激光投影仪内部包括电机和一字激光器，所述电机用于驱动一字激光器进行水平旋转和上下抬头。

优选的，所述计算设备包括与控制电路板内的无线信号收发器的另一个无线信号收发器及计算单元、存储单元、数据输入输出接口、电脑数据接口和电源模块，所述计算单元分别与另一个无线信号收发器、存储单元、数据输入输出接口和电脑数据接口通过数据线连接，所述摄像头和一字激光投影仪通过数据线与数据输入输出接口连接，所述电源模块分别与另一个无线信号收发器、计算单元、存储单元、数据输入输出接口和电脑数据接口通过电力线连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设新颖，通过人手压在黑板上的夹持粉笔的可自由移动的多轮小工具，可以根据老师在电脑上预先板书的图形，在黑板上进行快速的移动绘图，减少老师的绘图时间，完全改变了以往黑板教学的随意画图，完全靠教师和学生的思想同步来理解知识，更精确的绘图，可以达到更准确的知识传播，抛弃了大角尺、大圆规、大直尺等工具，结合现代教学体系，与全光影教学相比，成本更低，效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明绘图机构结构示意图；

图3为本发明压力卡柱活动结构示意图；

图4为本发明压力卡柱结构示意图；

图5为本发明黑板和摄像头连接结构示意图；

图6为本发明手持绘图器电路原理图；

图7为本发明计算设备电路原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-手持绘图器，101-旋转轮，102-手持柄部，103-充电口，104-二极管，105-锂电池，106-开关，107-电力线，2-控制电路板，201-控制芯片，202-无线信号收发器，203-陀螺仪，204-电机，205-电流控制器，206-圈数传感器，3-传动机构，301-传动齿轮，303-驱动轴，304-固定片，305-固定连接柱，306-平面轴承，4-绘图机构，401-细粉笔，402-轻质弹簧，403-压力卡柱，4031-夹持部，4032-抵接部，4033-夹持弹簧，404-卡孔，405-荧光反光圈，5-摄像头，501-一字激光投影仪，502-一字激光器，6-计算设备，601-计算单元，602-存储单元，603-数据输入输出接口，604-电脑数据接口，605-电源模块，606-数据线，7-黑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种黑板教学辅助系统，包括手持绘图器1、绘图机构4、两个摄像头5、两个一字激光投影仪501、计算设备6和黑板7，所述手持绘图器1包括安装在手持绘图器1内部的控制电路板2和驱动手持绘图器1在黑板7行走的传动机构3，所述绘图机构4组装于手持绘图器1的底部，用于在黑板7绘图，两个所述摄像头5和一字激光投影仪501分别安装于黑板7的两端，所述摄像头5用于采集手持绘图器1的位置，所述一字激光投影仪501用于坐标定位，所述计算设备6与控制电路板2通过两组无线信号收发器202无线连接，所述计算设备6分别与摄像头5和一字激光投影仪501电性连接，所述计算设备6用于对接收摄像头5和一字激光投影仪501探测手持绘图器1的位置信息进行处理，并控制手持绘图器1在黑板7上进行图形绘制。

其中，所述手持绘图器1包括旋转轮101、手持柄部102、充电口103、二极管104、锂电池105和开关106，所述旋转轮101安装于手持绘图器1的底部，所述手持柄部102位于手持绘图器1的外壁中间位置，所述充电口103安装于手持绘图器1的顶部，所述二极管104、锂电池105和开关106均位于手持绘图器1的内壁上，所述充电口103、二极管104、锂电池105和开关106和控制电路板2通过电力线107连接，旋转轮101，使用软质胶类材质(如橡胶、硅胶)可以保证对黑板7的摩擦力，以使教师在使用时不会出现滑动偏差的后果；手持柄部102，用于教师手持部位；充电口103，用于对手持绘图器1进行充电，可以根据实际生产情况选用不同的充电器；二极管104，用于防止电流回流，使充电口103带电，这是属于现有技术；锂电池105，用于长时间不间断使用；开关106，用于起动和关闭手持绘图器1。

其中，所述控制电路板2包括控制芯片201、无线信号收发器202、陀螺仪203、电机204、电流控制器205和圈数传感器206，所述控制芯片201分别与无线信号收发器202、陀螺仪203、电流控制器205和圈数传感器206通过数据线606连接，所述电流控制器205与电机204通过电力线107连接，控制芯片201，用于将无线信号收发器无线信号收发器202接收到的信号转换成控制信号，和将传感器信号转换成无线电信号；无线信号收发器202，用于接收控制信号，和发送传感信号；陀螺仪203，用于传感绘图器1的运动轨迹；电机204，用于控制转轮运动方向；电流控制器205，用于控制电机电流，属于现有技术；圈数传感器206，通过对电机204的转动圈数进行测量，可以直接计算出旋转轮的转动角度，并且可以根据起始移动的角度来做为这一次使用的原始角度。

其中，所述传动机构3包括传动齿轮301、内齿轮、驱动轴303、固定片304、固定连接柱305、平面轴承306、推力弹簧和旋转轴承，所述电机204的底部输出端固定插接于传动齿轮301的轴心处，所述旋转轴承安装于旋转轮101的内腔底部，旋转轴承的内部设有驱动旋转轮101转动的内齿轮，所述传动齿轮301和内齿轮之间通过两组驱动轴303连接，所述固定片304和固定连接柱305分别套接于两组驱动轴303的顶部和底部，所述平面轴承306安装于固定连接柱305的下方，所述推力弹簧连接于旋转轮101和平面轴承306之间，传动齿轮301，用于传动电机204与旋转轮101的动力；内齿轮，与传动齿轮301配合，使旋转轮101转动；驱动轴303，两个呈对称分布的轴可以使力的传导更均衡，减少扭力对机械的损伤；固定片304，用于对两个驱动轴303进行固定；固定连接柱305，不仅用于固定两个驱动轴303，也用于固定连接绘图机构4，通过和绘图机构4连接，就可以将旋转轮101束缚在两个部件之间；平面轴承306，用于旋转轮101与推力弹簧之间的连接；推力弹簧，用于推动旋转轮101向下的弹簧，力度较大，但不会大到用物按会费劲的地步，这个在于对弹簧的选择；旋转轴承，用于旋转轮101的高效长时间转动。

其中，所述绘图机构4包括安装于固定连接柱305上的绘图壳体及位于绘图壳体内的细粉笔401、轻质弹簧402、压力卡柱403和卡孔404，所述细粉笔401活动插接在绘图壳体的内部，所述细粉笔401的顶端通过轻质弹簧402连接于绘图壳体内腔顶部，所述细粉笔401的底端贯穿于绘图壳体的下方，所述绘图壳体的内腔一侧设有卡孔404，所述压力卡柱403贯穿于卡孔404的内部，所述绘图壳体的底部安装有荧光反光圈405，绘图机构4为后装的部分，分开成型后再组装，不仅可以更好的安装，减少成本，也能快速更换损坏件，方便维修，由于现有的粉笔很粗，不能很好的绘图，因此，使用专用的细粉笔401，不仅方便图，更减少粉尘污染，更环保；轻质弹簧402，用于推出粉笔推力小，行程长，类似于自动圆珠笔内的弹簧；所述压力卡柱403包括位于压力卡柱403两端的夹持部4031和抵接部4032，所述夹持部4031贴合于细粉笔401的一侧，所述抵接部4032位于旋转轮101的一侧，所述压力卡柱403的一端设有夹持弹簧4033，所述夹持弹簧4033套接于抵接部4032和卡孔404之间，当旋转轮101受压向上时，就会使压力卡柱403松开，从而使受到压力而固定的粉笔推出，当拿起手持绘图器1时旋转轮101受到弹力下降，压力卡柱403再次固定粉笔；卡孔404，用于压力卡柱403的进入和固定的孔；荧光反光圈405，用于两侧的摄像头更准确的感应光斑，以定位手持绘图器1。

其中，所述一字激光投影仪501内部包括电机204和一字激光器502，所述电机204用于驱动一字激光器502进行水平旋转和上下抬头，向黑板7表面抽射一字形激光，通过电机204对两个一字激光器502进行水平旋转和上下抬头，就可以在交叉面形成一个移动的十字光坐标，属于现有技术。

其中，所述计算设备6包括与控制电路板2内的无线信号收发器202的另一个无线信号收发器202及计算单元601、存储单元602、数据输入输出接口603、电脑数据接口604和电源模块605，所述计算单元601分别与另一个无线信号收发器202、存储单元602、数据输入输出接口603和电脑数据接口604通过数据线606连接，所述摄像头5和一字激光投影仪501通过数据线606与数据输入输出接口603连接，所述电源模块605分别与另一个无线信号收发器202、计算单元601、存储单元602、数据输入输出接口603和电脑数据接口604通过电力线107连接，计算单元601，用于将电脑的板书图进行计算，从而得出运行轨迹；存储单元602，用于存储电脑和黑板7上的路径信息，以备随时调取；数据输入输出接口603，用于输入摄像头5的信号和输出一字激光投影仪501的控制信号；电脑数据接口604，用于接收电脑数据并反馈信息；电源模块605，用于电源输入，数据线606用户数据的传输。

本实施例的一个具体应用为：当安装好后，使用时，教师先在电脑上通过CAD等软件进行精确板书绘图，然后再导入到计算设备6中，存储在存储单元602当中，而这时计算单元601就会根据图像软件进行标注起始点并通过摄像头5确定黑板范围后，再通过两个一字激光投射仪501对起始点进行标记；

这时教师就可以通过开关106打开手持绘图器1，手持绘图器1在通电后通过自检后先通过无线信号收发器202与计算设备6进行数据连接，这样计算设备6就获取了手持绘图器1的电机204控制权和陀螺仪203、圈数传感器206的数据接收权，并实时的获取数据。

当手持绘图器1点到坐标点时，摄像头5通过荧光反光圈405可以更准确的识别手持绘图器1，并对手持绘图器1的电机204进行控制，使其转动并调整方向，当教师开始移动手持绘图器1时，计算设备6开始控制一字激光投射仪501调整光标向终点移动，也可以按照路径走到终点，当到达终点后停止工固定光标，教师画到终点后，光标再次转移位置到下一个图形起始点，使绘图更方便，准确。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种黑板教学辅助系统，包括手持绘图器（1）、绘图机构（4）、两个摄像头（5）、两个一字激光投影仪（501）、计算设备（6）和黑板（7），其特征在于：所述手持绘图器（1）包括安装在手持绘图器（1）内部的控制电路板（2）和驱动手持绘图器（1）在黑板（7）行走的传动机构（3），所述绘图机构（4）组装于手持绘图器（1）的底部，用于在黑板（7）绘图，两个所述摄像头（5）和一字激光投影仪（501）分别安装于黑板（7）的两端，所述摄像头（5）用于采集手持绘图器（1）的位置，所述一字激光投影仪（501）用于坐标定位，所述计算设备（6）与控制电路板（2）通过两组无线信号收发器（202）无线连接，所述计算设备（6）分别与摄像头（5）和一字激光投影仪（501）电性连接，所述计算设备（6）用于对接收摄像头（5）和一字激光投影仪（501）探测手持绘图器（1）的位置信息进行处理，并控制手持绘图器（1）在黑板（7）上进行图形绘制。

2.根据权利要求1所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述手持绘图器（1）包括旋转轮（101）、手持柄部（102）、充电口（103）、二极管（104）、锂电池（105）和开关（106），所述旋转轮（101）安装于手持绘图器（1）的底部，所述手持柄部（102）位于手持绘图器（1）的外壁中间位置，所述充电口（103）安装于手持绘图器（1）的顶部，所述二极管（104）、锂电池（105）和开关（106）均位于手持绘图器（1）的内壁上，所述充电口（103）、二极管（104）、锂电池（105）和开关（106）和控制电路板（2）通过电力线（107）连接。

3.根据权利要求2所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述控制电路板（2）包括控制芯片（201）、无线信号收发器（202）、陀螺仪（203）、电机（204）、电流控制器（205）和圈数传感器（206），所述控制芯片（201）分别与无线信号收发器（202）、陀螺仪（203）、电流控制器（205）和圈数传感器（206）通过数据线（606）连接，所述电流控制器（205）与电机（204）通过电力线（107）连接。

4.根据权利要求1所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述绘图机构（4）包括绘图壳体及位于绘图壳体内的细粉笔（401）、轻质弹簧（402）、压力卡柱（403）和卡孔（404），所述细粉笔（401）活动插接在绘图壳体的内部，所述细粉笔（401）的顶端通过轻质弹簧（402）连接于绘图壳体内腔顶部，所述细粉笔（401）的底端贯穿于绘图壳体的下方，所述绘图壳体的内腔一侧设有卡孔（404），所述压力卡柱（403）贯穿于卡孔（404）的内部，所述绘图壳体的底部安装有荧光反光圈（405）。

5.根据权利要求4所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述压力卡柱（403）包括位于压力卡柱（403）两端的夹持部（4031）和抵接部（4032），所述夹持部（4031）贴合于细粉笔（401）的一侧，所述抵接部（4032）位于旋转轮（101）的一侧，所述压力卡柱（403）的一端设有夹持弹簧（4033），所述夹持弹簧（4033）套接于抵接部（4032）和卡孔（404）之间。

6.根据权利要求1所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述一字激光投影仪（501）内部包括电机（204）和一字激光器（502），所述电机（204）用于驱动一字激光器（502）进行水平旋转和上下抬头。

7.根据权利要求1所述的一种黑板教学辅助系统，其特征在于：所述计算设备（6）包括与控制电路板（2）内的无线信号收发器（202）的另一个无线信号收发器（202）及计算单元（601）、存储单元（602）、数据输入输出接口（603）、电脑数据接口（604）和电源模块（605），所述计算单元（601）分别与另一个无线信号收发器（202）、存储单元（602）、数据输入输出接口（603）和电脑数据接口（604）通过数据线（606）连接，所述摄像头（5）和一字激光投影仪（501）通过数据线（606）与数据输入输出接口（603）连接，所述电源模块（605）分别与另一个无线信号收发器（202）、计算单元（601）、存储单元（602）、数据输入输出接口（603）和电脑数据接口（604）通过电力线（107）连接。

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