CN114919312B - 一种光电一体教学多功能教具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光电一体教学多功能教具，属于教学器具装置技术领域。包括固架构件、后连杆组件、前滑杆总成、电控组件、测距反馈板、装夹总成，固架构件为设置基体，固架构件前面的中心位置旋设有后连杆，所述后连杆的前端滑设有可自动伸缩调整的前滑杆，后连杆与前滑杆形成的整体可以画圆的圆心为中心进行自动的360度的环绕式式的旋转；同时在前滑杆的内面还设有用于夹持粉笔的装夹总成，通过在装夹卡簧作用下的动环与固环形成的弹性装夹配合，可实现对粉笔的自动装夹，同时，通过设置可自动移动的随动基板，可以实现在画圆过程中，装夹后的粉笔能时刻与黑板表面保持均匀的受力状态，具有画圆精度高，自动化程度高的优点。

Description

一种光电一体教学多功能教具

技术领域

本发明涉及教学器具装置技术领域，特别涉及一种光电一体教学多功能教具。

背景技术

在数学教学的学习中，圆规、直尺、三角板、量角器等几乎天天用到。这些种类繁多的教具，不但占用空间，携带不方便，而且老师使用起来也很不方便，偶尔还会有圆规尖尖角伤到人的事故发生。

因此需要一种便携式的能替代传统的单一教具的多功能教具，如现有技术(CN113085415A)公开的一种用于教学多功能教具，包括角度尺，角度尺包括直板和安装在直板一侧的弧形板，弧形板上设置有角度刻度线，直板上通过转轴连接有测量尺，测量尺上设置有长度刻度线；该发明中，测量尺主要通过直尺a、直尺b和直尺c组成，且三个直尺的宽度相同，解决了无法在黑板上画出较长的直线的问题；测量尺主要通过直尺a、直尺b和直尺c组成，组装前测量尺的长度较短，三个直尺组装的测量尺的长度为直尺a加上直尺b和直尺c的长度，组装后的测量尺长度较长，且组装前的测量尺的长度不会影响到多功能教具的体积，实际是通过数组各组装的直尺解决测量尺的长度较长不方便携带的问题。

然而在实际的数学教学过程中，绘制直线的难度非常低，一般情况下，采用直尺、三角板等任意的教学器具都能绘制出一条完整的直线；但是，如果在不借助标准教具的情况下，绘制一个标准的圆的难度却非常高，传统的圆规具有危险性高、不方便使用的缺点，同时，采用圆规在黑板上画圆也比较耗时，为此需要一种便于操作的画圆教具。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种光电一体教学多功能教具，包括固架构件、后连杆组件、前滑杆总成、电控组件、测距反馈板和装夹总成，所述固架构件包括真空吸盘，所述后连杆组件包括后连杆，所述前滑杆总成包括前滑杆，所述电控组件包括测距头、控制器、深度测距头，所述装夹总成包括随动基板、固环、动环；

所述固架构件为设置基体，通过后背面设置的数组真空吸盘可吸附安装在黑板表面，所述固架构件前面的中心位置旋设有后连杆，所述后连杆的前端滑设有前滑杆，所述测距反馈板连接在后连杆上端的旋转中心，所述电控组件中的测距头连接在前滑杆的前端上面，且所述测距头与测距反馈板对应，所述前滑杆的前端还安装有控制器，所述控制器的下方设有深度测距头，所述深度测距头与黑板平面正对；

所述前滑杆的前端内面连接有可自动移动的随动基板，所述随动基板的一侧面连固有固环，所述随动基板的另一侧面弹性滑动连接有动环，且所述动环与固环正对。

所述固架构件中的基板为正三角形结构，正三角结构的每个内角出都开设有吸盘安装孔，数组所述真空吸盘的主体分别固定连接在对应的吸盘安装孔中；

所述后连杆组件中的环绕座固定安装在基板外主面的中间位置，所述环绕座中旋转连接有环绕轴，所述后连杆的后端固定安装在环绕轴的轴顶端；

所述环绕轴的轴中位置插接固定有环绕齿轮，所述环绕齿轮的一侧啮合有环绕驱动齿轮，所述环绕驱动齿轮与环绕驱动电机轴连接，所述环绕驱动电机固定安装在基板的外主面；

所述前滑杆总成中的主滑槽横向的开设在后连杆主面的中间位置，所述前滑杆的后端与主滑槽对应的位置上固定安装有滑块，所述滑块滑动连接在主滑槽内；

所述滑块的外面盖设有滑盖板；

所述后连杆的内面一侧与主滑槽开设方向平行的位置上固定连接有变换齿条，所述变换齿条的内侧啮合有变换齿轮，所述变换齿轮与变换电机轴连接，所述变换电机的主体固定安装在滑盖板的外面；

所述电控组件中的前联板固定安装在前滑杆外面的前端，所述测距头固定连接在前联板的内侧面，所述前联板的外侧面固定安装有控制底板，所述控制器固定安装在控制底板的顶面，所述深度测距头固定连接在控制底板的内面；

所述控制器的外主面安装连接有触摸屏；

所述装夹总成还中的两组随动导柱对应的固定连接在前滑杆的前端内面，所述随动基板的主面与两组随动导柱对应的位置上开设有随动导座，所述随动基板通过两组随动导座滑动连接在随动导柱中；

两组所述随动导柱的另一端共同连接固定有下联板，用于保持两组随动导柱的平行度；

所述随动导柱的前端外面固定连接有固环座，所述固环的外端固定连接在固环座的另一端，所述随动基板的后端与动环对应的位置上固定连接有动环后座，所述动环后座中开设有动环导座，所述动环的后端与动环导座对应的位置上连接固定有动环导柱，所述动环导柱滑动连接在动环导座内，仅容动环在前后方向上滑动；

所述动环导柱的外侧套设有装夹卡簧，所述装夹卡簧的一端卡接安装在动环后座的前侧面，所述装夹卡簧的另一端卡接安装在动环的后端；

每组所述随动导柱的外侧都套设有顶簧，所述顶簧的一端卡接安装在前滑杆的内面，另一端卡接安装在随动基板的顶面；

所述随动基板的后端侧壁开设有随动齿条位，所述随动齿条位中固定安装有随动齿条，所述随动齿条的一侧啮合有随动齿轮，所述随动齿轮与随动电机轴连接，所述随动电机固定安装在前滑杆的内面；

所述随动基板主面与固环及动环对应的位置上开设有大于粉笔外径的中心过孔，所述前滑杆的主面与随动齿条对应的位置上开设有齿条过孔。

进一步地，所述真空吸盘为弹性硅胶结构。

进一步地，所述前滑杆的前端内面固定连接有回位限板。

进一步地，所述主滑槽内的左右两端对称的固定有内滑轨，所述滑块的两侧面与内滑轨对应的位置上开设有内滑槽，两组所述内滑槽分别滑动连接在对应的内滑轨中。

进一步地，所述固环及动环为结构一致的弧形结构，共同组成与粉笔外径一致的间断式圆筒结构。

进一步地，所述控制器与环绕驱动电机、变换电机、测距头、深度测距头、随动电机电联。

与现有技术相比，本发明提供的一种光电一体教学多功能教具具有如下优点：

(1).本发明通过在固架构件中设置的正三角形结构数组真空吸盘，可牢固的吸附在黑板的外表面，同时，通过在后连杆组件的前端设置可自动伸缩移动的前滑杆总成，可实现相对于画圆半径的前滑杆及后连杆的尺寸的自动调整，无需人工调节，画圆的精度更高。

(2).进一步的，为了使画圆半径能高精度的变换，本发明设有测距头与测距反馈板，区别于传统的仅能单一伸缩变换的画圆直径调节结构，本发明通过在画圆变换过程中，设置在圆边线路径上的测距头与设置在圆心位置上的测距反馈板，形成的实时测量，可将实际的画圆调节直径与标准直径形成的误差反馈给控制器，并通过控制器对前滑杆相对于后连杆的伸缩尺寸的校正调节，完成最终的画圆直径的变换。

(3).同时，本发明的后连杆的后端自动旋转在基板的中间位置，可实现画圆半径调整完成后，自动的环绕式的转动，无需人工操作画圆，自动化程度更高，更节约时间。

(4).更为具体的，为了保证粉笔画圆的均匀一致性，本发明通过设在前滑杆的前端设置可变换夹持尺寸的装夹总成与实时测量黑板平面与粉笔头当前距离的深度测距头，将当前粉笔头与黑板平面的实际测量数据反馈给控制器，通过控制器控制随动电机，可实现夹持粉笔主体随动基板的深度方向的移动，实现在画圆的整个过程中，粉笔头都能以合适的感力位置与黑板表面贴合，更能保证粉笔画圆完成后的高质量的均匀效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种光电一体教学多功能教具的整体结构示意图；

图2为本发明固架构件的结构示意图；

图3为本发明后连杆组件的结构示意图；

图4为本发明前滑杆总成的结构示意图；

图5为本发明前滑杆总成中内滑槽部分的结构示意图；

图6为本发明电控组件的结构示意图；

图7为本发明装夹总成第一视角的结构示意图；

图8为本发明装夹总成第二视角的结构示意图。

附图标记：1、固架构件；2、后连杆组件；3、前滑杆总成；4、电控组件；5、测距反馈板；6、装夹总成；101、基板；102、吸盘安装孔；103、真空吸盘；201、环绕座；202、环绕轴；203、后连杆；204、环绕齿轮；205、环绕驱动齿轮；206、环绕驱动电机；301、前滑杆；302、主滑槽；303、滑块；304、回位限板；305、滑盖板；306、变换齿条；307、变换齿轮；308、变换电机；309、内滑轨；310、内滑槽；401、前联板；402、测距头；403、控制底板；404、控制器；405、触摸屏；406、深度测距头；601、随动导柱；602、随动基板；603、随动导座；604、下联板；605、固环座；606、固环；607、动环；608、动环后座；609、动环导座；610、动环导柱；611、装夹卡簧；612、顶簧；613、随动齿条位；614、随动齿条；615、随动齿轮；616、随动电机；617、中心过孔；618、齿条过孔。

具体实施方式

下面参照附图对本发明提供的一种光电一体教学多功能教具进行实例描述。

实施例一：

本发明画圆前的准备工的实例如图1、图3、图4、图6、图7和图8所示，固架构件1为设置基体，基板101为正三角形结构，正三角结构的每个内角出都开设有吸盘安装孔102，数组真空吸盘103的主体分别固定连接在对应的吸盘安装孔102中，通过数组真空吸盘103可吸附安装在黑板表面；

基板101主面的中心位置旋设有后连杆203，后连杆203的前端滑设有前滑杆301；

电控组件4中的前联板401固定安装在前滑杆301外面的前端，测距头402固定连接在前联板401的内侧面，前联板401的外侧面固定安装有控制底板403，控制器404固定安装在控制底板403的顶面，深度测距头406固定连接在控制底板403的内面，控制器404的外主面安装连接有触摸屏405；

装夹总成6中的两组随动导柱601对应的固定连接在前滑杆301的前端内面，随动基板602的主面与两组随动导柱601对应的位置上开设有随动导座603，随动基板602通过两组随动导座603滑动连接在随动导柱601中，两组随动导柱601的另一端共同连接固定有下联板604，用于保持两组随动导柱601的平行度；

作为具体的，随动导柱601的前端外面固定连接有固环座605，固环606的外端固定连接在固环座605的另一端，随动基板602的后端与动环607对应的位置上固定连接有动环后座608，动环后座608中开设有动环导座609，动环607的后端与动环导座609对应的位置上连接固定有动环导柱610，动环导柱610滑动连接在动环导座609内，仅容动环607在前后方向上滑动；

作为具体的，动环导柱610的外侧套设有装夹卡簧611，装夹卡簧611的一端卡接安装在动环后座608的前侧面，装夹卡簧611的另一端卡接安装在动环607的后端，使得在自然状态下，动环607处于与固环606夹紧配合的状态，从而实现对放置在动环607与固环606内的粉笔的夹紧，每组随动导柱601的外侧都套设有顶簧612，顶簧612的一端卡接安装在前滑杆301的内面，另一端卡接安装在随动基板602的顶面，使得在自然的状态下，随动基板602处于向外伸出的位置；

作为具体的，随动基板602的后端侧壁开设有随动齿条位613，随动齿条位613中固定安装有随动齿条614，随动齿条614的一侧啮合有随动齿轮615，随动齿轮615与随动电机616轴连接，随动电机616固定安装在前滑杆301的内面；

作为具体的，随动基板602主面与固环606及动环607对应的位置上开设有大于粉笔外径的中心过孔617，前滑杆301的主面与随动齿条614对应的位置上开设有齿条过孔618；

画圆前的准备工作；

将装夹总成6中的动环607手动的一端至最大的开合位置，同时将粉笔置入动环607与固环606内的空间后，松开动环607，使得动环607能在装夹卡簧611弹力下，与固环606共同将粉笔夹紧；

此时，触摸操作触摸屏405，通过控制器404启动装夹总成6中的随动电机616，带动随动齿轮615的转动，使得随动齿轮615与随动齿条614形成配合传动，带动随动基板602向内移动到最大的回收位置，同时保证夹持在动环607与固环606之间的粉笔处于回收的状态。

实施例二：

本发明实现具体画圆教学工作的实例如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，后连杆组件2中的环绕座201固定安装在基板101外主面的中间位置，环绕座201中旋转连接有环绕轴202，后连杆203的后端固定安装在环绕轴202的轴顶端，环绕轴202的轴中位置插接固定有环绕齿轮204，环绕齿轮204的一侧啮合有环绕驱动齿轮205，环绕驱动齿轮205与环绕驱动电机206轴连接，环绕驱动电机206固定安装在基板101的外主面；

前滑杆总成3中的主滑槽302横向的开设在后连杆203主面的中间位置，前滑杆301的后端与主滑槽302对应的位置上固定安装有滑块303，滑块303滑动连接在主滑槽302内，滑块303的外面盖设有滑盖板305，滑盖板305可防止滑块303自主滑槽302内脱落，后连杆203的内面一侧与主滑槽302开设方向平行的位置上固定连接有变换齿条306，变换齿条306的内侧啮合有变换齿轮307，变换齿轮307与变换电机308轴连接，变换电机308的主体固定安装在滑盖板305的外面；

作为具体的，前滑杆301的前端内面固定连接有回位限板304，用于限制前滑杆301在后连杆203上的回收位置，防止超程；

作为具体的，主滑槽302内的左右两端对称的固定有内滑轨309，滑块303的两侧面与内滑轨309对应的位置上开设有内滑槽310，两组内滑槽310分别滑动连接在对应的内滑轨309中，通过内滑槽310与内滑轨309之间的配合，可进一步缩小滑块303的一端晃量，提高滑块303在主滑槽302内滑动的精度；

作为具体的，测距反馈板5连接在后连杆203上端的旋转中心；

不同半径尺寸的画圆教学工作；

通过固架构件1中的正三角形结构的数组真空吸盘103，整体将该教具吸附在黑板需要画圆的中间位置；

通过触摸操作触摸屏405输入需要画圆的半径，控制器404在收到触摸屏405的数据后，启动前滑杆总成3中的变换电机308，变换电机308带动变换齿轮307的转动，使得变换齿轮307与变换齿条306形成配合传动，带动滑块303在主滑槽302内的滑动，从而实现前滑杆301相对于后连杆203的移动；

由于后连杆203的后端的旋转中心位于画圆的圆心正中，前滑杆301前端与固环606内弧圆心正对的位置上处于画圆的边线路径上，通过前滑杆301相对于后连杆203的一端，即可完成对画圆半径的变换调整；

作为具体的，为了使画圆半径能高精度的变换，本发明设有测距头402与测距反馈板5，通过在画圆变换过程中，设置在圆边线路径上的测距头402与设置在圆心位置上的测距反馈板5，形成直径变换的实时测量，可将实际的画圆调节直径与标准直径形成的误差反馈给控制器404，并通过控制器404对前滑杆301相对于后连杆203的伸缩尺寸的校正调节，完成最终的画圆直径的变换，实现画圆半径的高精度的变换；

在画圆半径调整变换完成后，再次启动装夹总成6中的随动电机616，带动随动齿轮615的转动，随动齿轮615与随动齿条614形成配合传动，带动随动基板602内设置的粉笔向内移动到与黑板表面贴合的伸出状态；

此时，触摸操作触摸屏405，通过控制器404启动环绕驱动电机206后，便可完成画圆的教学工作，环绕驱动电机206通过带动环绕驱动齿轮205的转动，环绕驱动齿轮205与环绕齿轮204形成配合传动，可带动环绕轴202的后端以环绕座201为圆心进行环绕式的转动，完成画圆的工作；

作为具体的，为了保证在画圆的过程中，夹持在动环607与固环606之间的粉笔头能时刻与黑板表面保持最佳的受力状态，本发明在触摸屏405的内面设置有测试黑板表面与粉笔头当前距离的深度测距头406，将当前实时的粉笔头与黑板平面的实际测量数据反馈给控制器404，通过控制器404控制随动电机616，可实现夹持粉笔主体随动基板602的深度方向的移动，实现在画圆的整个过程中，粉笔头都能以合适的感力位置与黑板表面贴合。

最后应说明的是：以上列举的实施例仅用以说明本发明提供的一种光电一体教学多功能教具画圆过程的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种光电一体教学多功能教具，包括固架构件(1)，其特征在于：还包括后连杆组件(2)、前滑杆总成(3)、电控组件(4)、测距反馈板(5)、装夹总成(6)；

所述固架构件(1)包括真空吸盘(103)，所述后连杆组件(2)包括后连杆(203)，所述前滑杆总成(3)包括前滑杆(301)，所述电控组件(4)包括测距头(402)、控制器(404)、深度测距头(406)，所述装夹总成(6)包括随动基板(602)、固环(606)、动环(607)；

所述固架构件(1)为设置基体，通过后背面设置的数组真空吸盘(103)可吸附安装在黑板表面，所述固架构件(1)前面的中心位置旋设有后连杆(203)，所述后连杆(203)的前端滑设有前滑杆(301)，所述测距反馈板(5)连接在后连杆(203)上端的旋转中心，所述电控组件(4)中的测距头(402)连接在前滑杆(301)的前端上面，且所述测距头(402)与测距反馈板(5)对应，所述前滑杆(301)的前端还安装有控制器(404)，所述控制器(404)的下方设有深度测距头(406)，所述深度测距头(406)与黑板平面正对；

所述前滑杆(301)的前端内面连接有可自动移动的随动基板(602)，所述随动基板(602)的一侧面连固有固环(606)，所述随动基板(602)的另一侧面弹性滑动连接有动环(607)，且所述动环(607)与固环(606)正对；

所述装夹总成(6)中的两组随动导柱(601)对应的固定连接在前滑杆(301)的前端内面，所述随动基板(602)的主面与两组随动导柱(601)对应的位置上开设有随动导座(603)，所述随动基板(602)通过两组随动导座(603)滑动连接在随动导柱(601)中，两组所述随动导柱(601)的另一端共同连接固定有下联板(604)，所述随动导柱(601)的前端外面固定连接有固环座(605)，所述固环(606)的外端固定连接在固环座(605)的另一端，所述随动基板(602)的后端与动环(607)对应的位置上固定连接有动环后座(608)，所述动环后座(608)中开设有动环导座(609)，所述动环(607)的后端与动环导座(609)对应的位置上连接固定有动环导柱(610)，所述动环导柱(610)滑动连接在动环导座(609)内，仅容动环(607)在前后方向上滑动，所述动环导柱(610)的外侧套设有装夹卡簧(611)，所述装夹卡簧(611)的一端卡接安装在动环后座(608)的前侧面，所述装夹卡簧(611)的另一端卡接安装在动环(607)的后端，每组所述随动导柱(601)的外侧都套设有顶簧(612)，所述顶簧(612)的一端卡接安装在前滑杆(301)的内面，另一端卡接安装在随动基板(602)的顶面，所述随动基板(602)的后端侧壁开设有随动齿条位(613)，所述随动齿条位(613)中固定安装有随动齿条(614)，所述随动齿条(614)的一侧啮合有随动齿轮(615)，所述随动齿轮(615)与随动电机(616)轴连接，所述随动电机(616)固定安装在前滑杆(301)的内面，所述随动基板(602)主面与固环(606)及动环(607)对应的位置上开设有大于粉笔外径的中心过孔(617)，所述前滑杆(301)的主面与随动齿条(614)对应的位置上开设有齿条过孔(618)。

2.根据权利要求1所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述固架构件(1)中的基板(101)为正三角形结构，正三角结构的每个内角出都开设有吸盘安装孔(102)，数组所述真空吸盘(103)的主体分别固定连接在对应的吸盘安装孔(102)中，所述后连杆组件(2)中的环绕座(201)固定安装在基板(101)外主面的中间位置，所述环绕座(201)中旋转连接有环绕轴(202)，所述后连杆(203)的后端固定安装在环绕轴(202)的轴顶端，所述环绕轴(202)的轴中位置插接固定有环绕齿轮(204)，所述环绕齿轮(204)的一侧啮合有环绕驱动齿轮(205)，所述环绕驱动齿轮(205)与环绕驱动电机(206)轴连接，所述环绕驱动电机(206)固定安装在基板(101)的外主面。

3.根据权利要求2所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述前滑杆总成(3)中的主滑槽(302)横向的开设在后连杆(203)主面的中间位置，所述前滑杆(301)的后端与主滑槽(302)对应的位置上固定安装有滑块(303)，所述滑块(303)滑动连接在主滑槽(302)内，所述滑块(303)的外面盖设有滑盖板(305)，所述后连杆(203)的内面一侧与主滑槽(302)开设方向平行的位置上固定连接有变换齿条(306)，所述变换齿条(306)的内侧啮合有变换齿轮(307)，所述变换齿轮(307)与变换电机(308)轴连接，所述变换电机(308)的主体固定安装在滑盖板(305)的外面。

4.根据权利要求3所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述前滑杆(301)的前端内面固定连接有回位限板(304)。

5.根据权利要求3所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述主滑槽(302)内的左右两端对称的固定有内滑轨(309)，所述滑块(303)的两侧面与内滑轨(309)对应的位置上开设有内滑槽(310)，两组所述内滑槽(310)分别滑动连接在对应的内滑轨(309)中。

6.根据权利要求2所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述电控组件(4)中的前联板(401)固定安装在前滑杆(301)外面的前端，所述测距头(402)固定连接在前联板(401)的内侧面，所述前联板(401)的外侧面固定安装有控制底板(403)，所述控制器(404)固定安装在控制底板(403)的顶面，所述深度测距头(406)固定连接在控制底板(403)的内面，所述控制器(404)的外主面安装连接有触摸屏(405)。

7.根据权利要求6所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述固环(606)及动环(607)为结构一致的弧形结构，共同组成与粉笔外径一致的间断式圆筒结构。

8.根据权利要求7所述的一种光电一体教学多功能教具，其特征在于：所述控制器(404)与环绕驱动电机(206)、变换电机(308)、测距头(402)、深度测距头(406)、随动电机(616)电联。