CN113052041A - 一种具备智能化教学系统和监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具备智能化教学系统,所述讲台上设置有铰接座,所述弧形齿轮和所述被动齿轮啮合传动,所述讲台上设置有用于控制所述横轴旋转的驱动机构,所述驱动机构和所述横轴连接,所述课桌上设置有用于检测学生是否存在的第一人脸识别装置,所述课桌上设置有用于检测学生是否打瞌睡的眼瞳识别装置,采用合理的翻转结构,老师在面对学生书写文字后或操控平板电脑内教学内容后,能将黑板或者平板电脑等进行翻转,防止采用传统上翻的翻转方式翻转后内容倒转,能面对学生进行书写后,快速的将内容翻转,并且保证内容不倒转,同时通过各种监控设备能监控学生是否存在,学生是否打瞌睡的优点,大大的提高了教学的质量。
Description
技术领域
本发明涉及智能教学系统,特别涉及一种具备智能化教学系统和监测方法。
背景技术
随着教学手段的丰富多样,多媒体教学的效果远比一般讲学的效果好,获得大范围的推广,随着科技的发展及人民生活水平的不断提高,家长对子女的幼儿教育问题越来越重视,采用科技教学时发展的必经之路,但是由于现有的教学手段较为单一,而且教学设备结构的设计存在不合理的情况,大大的降低了教学质量,同时不能监控学生在课堂上的状态,导致老师时刻监视每位学生,增加老师的疲劳程度。
故此,现有的教学设备及方法需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种具备智能化教学系统,能改变现有教学设备的设计不合理,同时能监控学生状态,提高教学质量。
为了达到上述目的,本发明采用以下方案:
一种具备智能化教学系统,包括讲台和多个课桌,所述讲台上设置有铰接座,所述铰接座上铰接有翻转框架,所述翻转框架上设置有转轴座,所述转轴座内转动设置有竖轴,所述竖轴端部设置有教学面板固定架,所述翻转框架上设置有横轴座,所述横轴座内转动设置有横轴,所述横轴和所述竖轴之间设置有传动结构,所述铰接座上围绕所述铰接座轴心设置有弧形齿轮,所述横轴靠近所述弧形齿轮一端设置有被动齿轮,所述弧形齿轮和所述被动齿轮啮合传动,所述讲台上设置有用于控制所述横轴旋转的驱动机构,所述驱动机构和所述横轴连接,所述课桌上设置有用于检测学生是否存在的第一人脸识别装置,所述课桌上设置有用于检测学生是否打瞌睡的眼瞳识别装置。
进一步地,所述课桌上设置有微处理器,所述微处理器通讯连接于所述第一人脸识别装置和眼瞳识别装置,所述微处理器通讯连接有显示器;
所述眼瞳识别装置采用虹膜识别技术用于检测学生是否闭眼并发出信号给所述微处理器;
所述第一人脸识别装置用于检测并确定学生身份并将信号发送给所述微处理器;
所述显示器将微处理器处理后的结果进行显示。
进一步地,所述课桌上设置有图像捕捉器,所述课桌上设置有用于检测前方学生人脸的第二人脸识别装置,所述图像捕捉器通讯连接于所述微处理器,所述第二人脸识别装置通讯连接于所述微处理器。
进一步地,所述课桌上设置有信号发射器,所述信号发射器通讯连接于所述微处理器,所述信号发射器通讯连接有移动终端。
进一步地,所述转轴座设置在所述翻转框架的中心,所述翻转框架为方形设置,所述教学面板固定架和所述翻转框架外边缘形状相同。
进一步地,所述教学面板固定架上设置有平板电脑或教学黑板。
进一步地,所述传动结构包括有设置在所述横轴端部的第一锥形齿轮,设置在所述竖轴端部的第二锥形齿轮,所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合传动。
进一步地,所述弧形齿轮的弧形圆心位置和所述铰接座圆心位置相同。
进一步地,所述驱动机构包括有设置在所述铰接座侧壁的伺服电机,所述伺服电机的输出端设置有第一传动齿轮,所述翻转框架包括有穿插在所述铰接座内旋转的轴体,轴体外端设置有第二传动齿轮,所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮啮合传动。
本发明的目的是为了提供一种监测方法,能实时监控学生状态,并将学生状态进行展示,提高学生课堂上的纪律。
一种监测方法,包括步骤一、所述微处理器采用可编辑控制器,应用于判断所述第一人脸识别装置、眼瞳识别装置、图像捕捉器和第二人脸识别装置的信息;
步骤二、预先在所述第一人脸识别装置录入对应学生的人脸信息,可编辑控制器接收并判断人脸信息是否匹配,接着将判断信息传输给所述显示器进行显示;
步骤三、预先在所述第二人脸识别装置录入前方课桌对应学生的人脸信息,当第二人脸识别装置检测到前方学生转头后,将信号传输给可编辑控制器,可编辑控制器将信息从所述显示器上进行显示;
步骤四、预先在所述眼瞳识别装置上录入对应学生的眼瞳信息,所述眼瞳识别装置用于检测学生是否闭眼打瞌睡,将所检测信号发送给可编辑控制器,可编辑控制器将信息传输给所述显示器进行显示;
步骤五、图像捕捉器通讯连接有对比模块,所述对比模块通讯连接有数据库,所述对比模块通讯连接于可编辑控制器;
步骤六、数据库预先存放学生不专心上课的各种姿势图片,所述图像捕捉器实时捕捉学生图像,对比模块将所捕捉的实时图片和数据库图像进行对比,对比模块将对比信息传输给所述可编辑控制器进行处理,在所述显示器上进行显示。
综上所述,本发明相对于现有技术其有益效果是:
本发明解决了现有智能教学系统及设备中存在的不足,具备以下的优点,通过本发明的结构能解决教师采用背对的方式书写黑板导致无法观察台下学生状态的问题,采用合理的翻转结构,老师在面对学生书写文字后或操控平板电脑内教学内容后,能将黑板或者平板电脑等进行翻转,防止采用传统上翻的翻转方式翻转后内容倒转,能面对学生进行书写后,快速的将内容翻转,并且保证内容不倒转,同时通过各种监控设备能监控学生是否存在,学生是否打瞌睡的优点,大大的提高了教学的质量,且结构简单,使用方便。
附图说明
图1为本发明的使用状态立体图之一;
图2为本发明的使用状态立体图之二;
图3为本发明的使用状态立体图之三;
图4为本发明的后视立体图;
图5为图4的A处局部放大图;
图6为本发明的左视图;
图7为图6的B处局部放大图;
图8为本发明的系统设备布局实施例之一示意图;
图9为本发明的单独传输学生信息给家长终端示意图;
图10为本发明的学生违规动作捕捉示意图;
图11为本发明的监控方法示意图;
图12为本发明的系统连接示意图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-12,本发明提供
一种具备智能化教学系统,包括讲台1和多个课桌13,所述讲台1上设置有铰接座2,所述铰接座2上铰接有翻转框架3,所述翻转框架3上设置有转轴座4,所述转轴座4内转动设置有竖轴8,所述竖轴8端部设置有教学面板固定架5,所述翻转框架3上设置有横轴座6,所述横轴座6内转动设置有横轴7,所述横轴7和所述竖轴 8之间设置有传动结构9,所述铰接座2上围绕所述铰接座2轴心设置有弧形齿轮10,所述横轴7靠近所述弧形齿轮10一端设置有被动齿轮11,所述弧形齿轮10和所述被动齿轮11啮合传动,所述讲台1 上设置有用于控制所述横轴7旋转的驱动机构12,所述驱动机构12 和所述横轴7连接,所述课桌13上设置有用于检测学生是否存在的第一人脸识别装置14,所述课桌13上设置有用于检测学生是否打瞌睡的眼瞳识别装置15;
以上结构的工作原理:
课桌13上设置有控制按钮,控制按钮用于控制驱动机构12的工作,驱动机构12控制翻转框架3正向翻转,在翻转框架3翻转过程中,带动横轴座6上的横轴7进行翻转,横轴7和竖轴8之间设置有弧形齿轮10联动,横轴7外端的被动齿轮11围绕弧形齿轮10的中心旋转,在旋转过程中和弧形齿轮10啮合,此时被动齿轮11带动横轴7进行自转动作,在横轴7旋转时带动竖轴8进行旋转,竖轴8带动翻转框架3横向翻转,将原本翻转后处于倒转状态的平板电脑或教学黑板进行正向翻转,将平板电脑或教学黑板进行摆正,方便学生观看学习,解决了老师背对学生黑板写字无法监控学生状态的问题;
本发明所述课桌13上设置有微处理器100,所述微处理器100 通讯连接于所述第一人脸识别装置14和眼瞳识别装置15,所述微处理器100通讯连接有显示器200;
所述眼瞳识别装置15采用虹膜识别技术用于检测学生是否闭眼并发出信号给所述微处理器100;
所述第一人脸识别装置14用于检测并确定学生身份并将信号发送给所述微处理器100;
所述显示器200将微处理器100处理后的结果进行显示。
本发明所述课桌13上设置有图像捕捉器300,所述课桌13上设置有用于检测前方学生人脸的第二人脸识别装置400,所述图像捕捉器300通讯连接于所述微处理器100,所述第二人脸识别装置400通讯连接于所述微处理器100。
本发明所述课桌13上设置有信号发射器500,所述信号发射器 500通讯连接于所述微处理器100,所述信号发射器500通讯连接有移动终端600。
本发明所述转轴座4设置在所述翻转框架3的中心,所述翻转框架3为方形设置,所述教学面板固定架5和所述翻转框架3外边缘形状相同。
本发明所述教学面板固定架5上设置有平板电脑或教学黑板。
本发明所述传动结构9包括有设置在所述横轴7端部的第一锥形齿轮901,设置在所述竖轴8端部的第二锥形齿轮902,所述第一锥形齿轮901和所述第二锥形齿轮902啮合传动。
本发明所述弧形齿轮10的弧形圆心位置和所述铰接座2圆心位置相同。
本发明所述驱动机构12包括有设置在所述铰接座2侧壁的伺服电机121,所述伺服电机121的输出端设置有第一传动齿轮122,所述翻转框架3包括有穿插在所述铰接座2内旋转的轴体,轴体外端设置有第二传动齿轮123,所述第一传动齿轮122和所述第二传动齿轮123啮合传动。
一种监测方法,
包括步骤一、所述微处理器100采用可编辑控制器,应用于判断所述第一人脸识别装置14、眼瞳识别装置15、图像捕捉器300和第二人脸识别装置400的信息;
步骤二、预先在所述第一人脸识别装置14录入对应学生的人脸信息,可编辑控制器接收并判断人脸信息是否匹配,接着将判断信息传输给所述显示器200进行显示;
步骤三、预先在所述第二人脸识别装置400录入前方课桌13对应学生的人脸信息,当第二人脸识别装置400检测到前方学生转头后,将信号传输给可编辑控制器,可编辑控制器将信息从所述显示器 200上进行显示;
步骤四、预先在所述眼瞳识别装置15上录入对应学生的眼瞳信息,所述眼瞳识别装置15用于检测学生是否闭眼打瞌睡,将所检测信号发送给可编辑控制器,可编辑控制器将信息传输给所述显示器 200进行显示;
步骤五、图像捕捉器300通讯连接有对比模块998,所述对比模块998通讯连接有数据库997,所述对比模块998通讯连接于可编辑控制器;
步骤六、数据库997预先存放学生不专心上课的各种姿势图片,所述图像捕捉器300实时捕捉学生图像,对比模块998将所捕捉的实时图片和数据库997图像进行对比,对比模块998将对比信息传输给所述可编辑控制器进行处理,在所述显示器200上进行显示。
通过以上的方法能够实时的监控学生的状态,同时可以设置有评分系统,根据当前所有总状态进行评分;
方便老师观察学生的得分,从而判断出学生是否处于学习状态、不认真状态等等;
同样也可以得出当前老师教学质量的高低,如学生在每个老师的课堂表现不一,则可以判断出老师的教学质量,用于评定老师的教学效果等等,可以双向评定;
同样以上评分系统或者以上模块检测可以连接信号灯:
信号灯可分为多个等级,如绿灯为优良状态、黄灯为中等状态、红灯为不良状态等等,便于老师观察。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种具备智能化教学系统,包括讲台(1)和多个课桌(13),其特征在于:所述讲台(1)上设置有铰接座(2),所述铰接座(2)上铰接有翻转框架(3),所述翻转框架(3)上设置有转轴座(4),所述转轴座(4)内转动设置有竖轴(8),所述竖轴(8)端部设置有教学面板固定架(5),所述翻转框架(3)上设置有横轴座(6),所述横轴座(6)内转动设置有横轴(7),所述横轴(7)和所述竖轴(8)之间设置有传动结构(9),所述铰接座(2)上围绕所述铰接座(2)轴心设置有弧形齿轮(10),所述横轴(7)靠近所述弧形齿轮(10)一端设置有被动齿轮(11),所述弧形齿轮(10)和所述被动齿轮(11)啮合传动,所述讲台(1)上设置有用于控制所述横轴(7)旋转的驱动机构(12),所述驱动机构(12)和所述横轴(7)连接,所述课桌(13)上设置有用于检测学生是否存在的第一人脸识别装置(14),所述课桌(13)上设置有用于检测学生是否打瞌睡的眼瞳识别装置(15)。
2.根据权利要求1所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述课桌(13)上设置有微处理器(100),所述微处理器(100)通讯连接于所述第一人脸识别装置(14)和眼瞳识别装置(15),所述微处理器(100)通讯连接有显示器(200);
所述眼瞳识别装置(15)采用虹膜识别技术用于检测学生是否闭眼并发出信号给所述微处理器(100);
所述第一人脸识别装置(14)用于检测并确定学生身份并将信号发送给所述微处理器(100);
所述显示器(200)将微处理器(100)处理后的结果进行显示。
3.根据权利要求2所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述课桌(13)上设置有图像捕捉器(300),所述课桌(13)上设置有用于检测前方学生人脸的第二人脸识别装置(400),所述图像捕捉器(300)通讯连接于所述微处理器(100),所述第二人脸识别装置(400)通讯连接于所述微处理器(100)。
4.根据权利要求3所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述课桌(13)上设置有信号发射器(500),所述信号发射器(500)通讯连接于所述微处理器(100),所述信号发射器(500)通讯连接有移动终端(600)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述转轴座(4)设置在所述翻转框架(3)的中心,所述翻转框架(3)为方形设置,所述教学面板固定架(5)和所述翻转框架(3)外边缘形状相同。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述教学面板固定架(5)上设置有平板电脑或教学黑板。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述传动结构(9)包括有设置在所述横轴(7)端部的第一锥形齿轮(901),设置在所述竖轴(8)端部的第二锥形齿轮(902),所述第一锥形齿轮(901)和所述第二锥形齿轮(902)啮合传动。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述弧形齿轮(10)的弧形圆心位置和所述铰接座(2)圆心位置相同。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具备智能化教学系统,其特征在于:所述驱动机构(12)包括有设置在所述铰接座(2)侧壁的伺服电机(121),所述伺服电机(121)的输出端设置有第一传动齿轮(122),所述翻转框架(3)包括有穿插在所述铰接座(2)内旋转的轴体,轴体外端设置有第二传动齿轮(123),所述第一传动齿轮(122)和所述第二传动齿轮(123)啮合传动。
10.一种监测方法,包括权利要求1-9所述,其特征在于:
包括步骤一、所述微处理器(100)采用可编辑控制器,应用于判断所述第一人脸识别装置(14)、眼瞳识别装置(15)、图像捕捉器(300)和第二人脸识别装置(400)的信息;
步骤二、预先在所述第一人脸识别装置(14)录入对应学生的人脸信息,可编辑控制器接收并判断人脸信息是否匹配,接着将判断信息传输给所述显示器(200)进行显示;
步骤三、预先在所述第二人脸识别装置(400)录入前方课桌(13)对应学生的人脸信息,当第二人脸识别装置(400)检测到前方学生转头后,将信号传输给可编辑控制器,可编辑控制器将信息从所述显示器(200)上进行显示;
步骤四、预先在所述眼瞳识别装置(15)上录入对应学生的眼瞳信息,所述眼瞳识别装置(15)用于检测学生是否闭眼打瞌睡,将所检测信号发送给可编辑控制器,可编辑控制器将信息传输给所述显示器(200)进行显示;
步骤五、图像捕捉器(300)通讯连接有对比模块(998),所述对比模块(998)通讯连接有数据库(997),所述对比模块(998)通讯连接于可编辑控制器;
步骤六、数据库(997)预先存放学生不专心上课的各种姿势图片,所述图像捕捉器(300)实时捕捉学生图像,对比模块(998)将所捕捉的实时图片和数据库(997)图像进行对比,对比模块(998)将对比信息传输给所述可编辑控制器进行处理,在所述显示器(200)上进行显示。
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