CN205194148U - 一种运动知觉错觉演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种运动知觉错觉演示装置，涉及科学演示领域，用于解决现有的教学或科技演示中没有能够演示运动知觉错觉现象的装置的问题，该演示装置包括：水平旋转机构，能在水平面内转动，该机构具有一圆柱形外壁；垂直旋转机构，能在竖直面内转动，安装于所述水平旋转机构的圆柱形外壁内侧，且透过水平旋转机构的圆柱形外壁能看到垂直旋转机构；下支承桌，与水平旋转机构及垂直旋转机构连接，用于在下侧支承所述水平旋转机构及垂直旋转机构。上述方案中，通过向用户提供一个可同时操作转动的水平转轮和垂直转轮，用户通过简单操作该装置，即可立刻看到一些奇妙的现象，让用户切身体会运动知觉错觉现象，弥补了现有的技术空白。

Description

一种运动知觉错觉演示装置

技术领域

本实用新型涉及科学原理演示领域，特别是指一种运动知觉错觉演示装置。

背景技术

视觉是人对外界信息感知的主要途径之一，能够对外界的视觉感知有静态的图形和动态的影像。人对动态图像的感知是一个复杂的过程，物体运动时物体在空间的连续变化，这种变化经过视觉系统的编码，就产生运动知觉。当一个运动着的物体移过网膜时，它将依次刺激网膜上的一系列感受器，并使相邻感受器受到连续的激发，从而提供了运动的信息。

运动知觉直接依赖于对象的运动速度。物体运动的速度太慢，或单位时间内物体位移的距离太小，都不能使人产生运动知觉。例如，人们不能觉察手表上时针的运动，也不能感知花朵开放的细微变化。当人刚刚可以觉察的单位时间内物体运动的最小视角范围，是运动知觉的下阈。低于这个速度，人们只能看到相对静止的物体。同样，物体运动的速度太快，超过一定限度，人们只能看到弥漫性的闪烁。例如，我们看快速转动的飞轮或电扇，就能获得这样的印象。

理论上目标物与参照物的同时运动，会造成视觉阈限的瞬间改变而形成的认知心理现象，即在参照物运动的情况下，会使观察者看到目标物像是在动，又像不动的奇妙现象，但是，目前还没有能够让人们切身感受到这种运动知觉错觉的装置。

实用新型内容

为了解决现有的教学或科技演示中没有能够演示运动知觉错觉现象的装置的问题，本实用新型提供一种运动知觉错觉演示装置，该演示装置向用户提供一个可同时操作转动的水平转轮和垂直转轮，用户通过简单操作该装置，即可立刻看到一些奇妙的现象，让用户切身体会运动知觉错觉现象，弥补了现有的技术空白。

本实用新型提供的一种运动知觉错觉演示装置，包括：

水平旋转机构，能在水平面内转动，所述水平旋转机构具有一圆柱形外壁；

垂直旋转机构，能在竖直面内转动，所述垂直旋转机构安装于所述水平旋转机构的圆柱形外壁内侧，且透过所述水平旋转机构的圆柱形外壁能看到所述垂直旋转机构；

下支承桌，与所述水平旋转机构及垂直旋转机构连接，用于在下侧支承所述水平旋转机构及垂直旋转机构。

其中，所述水平旋转机构包括：

回转支承轴，安装于所述下支承桌上方；

水平圆形转盘，设置在所述回转支承轴的上水平表面上，所述水平圆形转盘能在所述回转支承轴的上水平表面上绕所述水平圆形转盘的中心转动，所述水平圆形转盘的中心具有一用于安装所述垂直旋转机构的开口；

圆柱形外壁，由一环形圈以及若干根相互平行的竖条组成；每根竖条竖直安装且下端固定于所述水平圆形转盘上，上端固定于所述环形圈下表面；任意两根相邻竖条之间具有预定间隔。

其中，所述垂直旋转机构包括转动手柄、传动机构和垂直转盘；所述传动机构底部固定安装于所述下支承桌上，所述传动机构上侧穿过所述水平旋转机构的水平圆形转盘中心开口处；所述传动机构的传动输入端与所述转动手柄连接，所述传动机构的传动输出端与所述垂直转盘连接；所述转动手柄设置于所述水平旋转机构的圆柱形外壁外侧，所述垂直转盘设置于所述水平旋转机构的圆柱形外壁内侧；所述传动机构用于在用户手动操作转动所述转动手柄时，带动所述垂直转盘在竖直面内转动。

其中，所述传动机构包括：

两个在竖直面内相互平行的滚动轴承座，每个所述滚动轴承座底部固定安装于所述下支承桌上；

四个滚动轴承，每个所述滚动轴承座的上侧及下侧分别安装有一个所述滚动轴承，且两个所述滚动轴承座上/下侧的滚动轴承安装位置在水平方向上对齐；

上转轴，一端连接于两个所述滚动轴承座之中一个滚动轴承座上侧的滚动轴承处，另一端穿过两个所述滚动轴承座之中另一个滚动轴承座上侧的滚动轴承后伸出第一预定长度，且伸出的一端与所述垂直转盘的中心固定连接；

下转轴，一端连接于两个所述滚动轴承座之中一个滚动轴承座下侧的滚动轴承处，另一端穿过两个所述滚动轴承座之中另一个滚动轴承座下侧的滚动轴承后伸出第二预定长度，且伸出的一端与所述转动手柄固定连接；

主动链轮，固定套于所述下转轴上，随所述下转轴的转动而转动；

从动链轮，固定套于所述上转轴上；

链条，挂于所述主动链轮和从动链轮外缘，形成一闭合链路。

其中，所述垂直转盘的表面为黑白相间的扇形图形。

其中，所述运动知觉错觉演示装置还包括下端开口的透明罩，所述透明罩的下边缘与所述下支承桌的上表面接触，用于将所述水平旋转机构和垂直旋转机构罩于自身内侧；所述透明罩侧面还具有一开口，用于供所述转动手柄伸出。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过向用户提供一个可同时操作转动的水平转轮和垂直转轮，不用电源作为动力驱动，用户只需通过简单手动操作该装置，即可在一个动态图形作为前景的设置下，将另一个动态图形作为背景，通过前景图形观看背景图形的奇妙变化，让用户能够切身体会运动知觉错觉现象，弥补了现有的技术空白；此外，该装置不用电源作驱动，减少了相应的伺服机构，结构简单，且采用的零部件全部是符合国标的部件，易于采购和展览后续维修。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种运动知觉错觉演示装置的三维结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种运动知觉错觉演示装置的二维结构示意图；

图3为去掉部分部件后的运动知觉错觉演示装置示意图；

图4为去掉水平圆形转盘和圆柱形外壁后的运动知觉错觉演示装置正视图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为垂直转盘23的结构示意图；

图7为具有透明罩的运动知觉错觉演示装置的结构示意图。

[附图标记说明]

1、水平旋转机构；

2、垂直旋转机构；

3、下支承桌；

4、透明罩；

11、圆柱形外壁；

12、回转支承轴；

13、水平圆形转盘；

21、转动手柄；

22、传动机构；

23、垂直转盘；

221、滚动轴承座；

222、滚动轴承；

223、上转轴；

224、下转轴；

225、主动链轮；

226、从动链轮；

227、链条。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为弥补现有技术空白，本实用新型提供的一种运动知觉错觉演示装置，如图1和图2所示，该装置包括：

水平旋转机构1，能在水平面内转动，该水平旋转机构1具有一圆柱形外壁11；

垂直旋转机构2，能在竖直面内转动，该垂直旋转机构2安装于水平旋转机构1的圆柱形外壁11内侧，且透过水平旋转机构1的圆柱形外壁能看到垂直旋转机构2；

下支承桌3，与水平旋转机构1及垂直旋转机构2连接，用于在下侧支承水平旋转机构1及垂直旋转机构2。

图3所示为去掉部分部件后的运动知觉错觉演示装置示意图。如图1至图3所示，水平旋转机构1包括：

回转支承轴12，安装于下支承桌3上方；回转支承轴12解决了水平圆形转盘13支承重量和可以自由转动的目的；

水平圆形转盘13，设置在回转支承轴12的上水平表面上，水平圆形转盘13能在回转支承轴12的上水平表面上绕水平圆形转盘13的中心转动，水平圆形转盘13的中心具有一用于安装垂直旋转机构的开口；

圆柱形外壁11，由一环形圈111以及若干根相互平行的竖条112组成；每根竖条112竖直安装且下端固定于水平圆形转盘13上，上端固定于环形圈111下表面；任意两根相邻竖条112之间具有预定间隔。

如图4所示为去掉水平圆形转盘和圆柱形外壁后的运动知觉错觉演示装置正视图，图5为图4的A-A剖视图。如图4所示，垂直旋转机构2包括转动手柄21、传动机构22和垂直转盘23；传动机构22的底部固定安装于下支承桌3上，传动机构22的上侧穿过水平旋转机构1的水平圆形转盘13的中心开口处；传动机构22的传动输入端与转动手柄21连接，传动机构22的传动输出端与垂直转盘23连接；转动手柄21设置于水平旋转机构1的圆柱形外壁11的外侧，垂直转盘23设置于水平旋转机构1的圆柱形外壁11的内侧；传动机构22用于在用户手动操作转动转动手柄21时，带动垂直转盘23在竖直面内转动。

如图4和图5所示，传动机构22包括：

两个在竖直面内相互平行的滚动轴承座221，每个滚动轴承座221的底部固定安装于下支承桌3上；

四个滚动轴承222，每个滚动轴承座221的上侧及下侧分别安装有一个滚动轴承222，且两个滚动轴承座221上/下侧的滚动轴承222安装位置在水平方向上对齐；

上转轴223，一端连接于两个滚动轴承座221之中一个滚动轴承座221上侧的滚动轴承222处，另一端穿过两个滚动轴承座221之中另一个滚动轴承座221上侧的滚动轴承222后伸出第一预定长度，且伸出的一端与垂直转盘23的中心固定连接；

下转轴224，一端连接于两个滚动轴承座221之中一个滚动轴承座221下侧的滚动轴承222处，另一端穿过两个滚动轴承座221之中另一个滚动轴承座221下侧的滚动轴承222后伸出第二预定长度，且伸出的一端与转动手柄21固定连接；

主动链轮225，固定套于下转轴224上，随下转轴224的转动而转动；

从动链轮226，固定套于上转轴223上；

链条227，挂于主动链轮225和从动链轮226外缘，形成一闭合链路，这样，当用户转动转动手柄21时可通过下转轴224带动主动链轮225转动，主动链轮225转动时通过链条227带动从动链轮226同方向转动，即可实现上转轴223跟随从动链轮226转动从而带动垂直转盘23在竖直面内转动的目的。

本发明的关键点是水平圆形转盘13的固定并能转动，同时与水平圆形转盘13有间隔的垂直转盘23也能同时转动，根据上述设计，当观众通过固定在水平旋转机构1的圆柱形外壁11上间距相等的垂直竖条向里观看时，能够看到垂直竖条背后的垂直转盘23的转动情况。当操作者用转动手柄21转动或者不动该垂直转盘23时，所看到的圆柱形外壁11上的条形图有时是动的，有时是不动的，有时是带有弯曲的形状。即：在一个动态图形作为前景的设置下，将另一个动态图形作为背景，通过前景图形可观看背景图形的奇妙变化，具体变化形状视两图形相对运动(水平圆形转盘13和垂直转盘23相对运动)的速度而定。另外一个关键点是固定垂直转盘23，固定垂直转盘23需要四个滚动轴承222以及与之配套的两个滚动轴承座221。滚动轴承座221的设计要与水平的回转支承轴12及垂直转盘23相协调一致，同时要注意主动、从动链轮及链条的规格，否则无法转动。

优选地，如图6中所示，垂直转盘23的表面为黑白相间的扇形图形。

优选地，为了对水平旋转机构1和垂直旋转机构2进行保护，如图7所示，本发明提供的运动知觉错觉演示装置还包括下端开口的透明罩4(例如为玻璃罩)，透明罩4的下边缘与下支承桌的上表面接触，用于将水平旋转机构1和垂直旋转机构2罩于自身内侧；透明罩4的侧面还具有一开口41，用于供垂直旋转机构2的转动手柄21伸出，以方便用户操作。

上述方案中，通过向用户提供一个可同时操作转动的水平转轮和垂直转轮，不用电源作为动力驱动，用户只需通过简单手动操作该装置，即可在一个动态图形作为前景的设置下，将另一个动态图形作为背景，通过前景图形观看背景图形的奇妙变化，让用户能够切身体会运动知觉错觉现象，弥补了现有的技术空白；此外，该装置不用电源作驱动，减少了相应的伺服机构，结构简单，且采用的零部件全部是符合国标的部件，易于采购和展览后续维修。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种运动知觉错觉演示装置，其特征在于，包括：

水平旋转机构，能在水平面内转动，所述水平旋转机构具有一圆柱形外壁；

垂直旋转机构，能在竖直面内转动，所述垂直旋转机构安装于所述水平旋转机构的圆柱形外壁内侧，且透过所述水平旋转机构的圆柱形外壁能看到所述垂直旋转机构；

下支承桌，与所述水平旋转机构及垂直旋转机构连接，用于在下侧支承所述水平旋转机构及垂直旋转机构。

2.如权利要求1所述的运动知觉错觉演示装置，其特征在于，所述水平旋转机构包括：

回转支承轴，安装于所述下支承桌上方；

水平圆形转盘，设置在所述回转支承轴的上水平表面上，所述水平圆形转盘能在所述回转支承轴的上水平表面上绕所述水平圆形转盘的中心转动，所述水平圆形转盘的中心具有一用于安装所述垂直旋转机构的开口；

圆柱形外壁，由一环形圈以及若干根相互平行的竖条组成；每根竖条竖直安装且下端固定于所述水平圆形转盘上，上端固定于所述环形圈下表面；任意两根相邻竖条之间具有预定间隔。

3.如权利要求2所述的运动知觉错觉演示装置，其特征在于，所述垂直旋转机构包括转动手柄、传动机构和垂直转盘；所述传动机构底部固定安装于所述下支承桌上，所述传动机构上侧穿过所述水平旋转机构的水平圆形转盘中心开口处；所述传动机构的传动输入端与所述转动手柄连接，所述传动机构的传动输出端与所述垂直转盘连接；所述转动手柄设置于所述水平旋转机构的圆柱形外壁外侧，所述垂直转盘设置于所述水平旋转机构的圆柱形外壁内侧；所述传动机构用于在用户手动操作转动所述转动手柄时，带动所述垂直转盘在竖直面内转动。

4.如权利要求3所述的运动知觉错觉演示装置，其特征在于，所述传动机构包括：

两个在竖直面内相互平行的滚动轴承座，每个所述滚动轴承座底部固定安装于所述下支承桌上；

四个滚动轴承，每个所述滚动轴承座的上侧及下侧分别安装有一个所述滚动轴承，且两个所述滚动轴承座上/下侧的滚动轴承安装位置在水平方向上对齐；

上转轴，一端连接于两个所述滚动轴承座之中一个滚动轴承座上侧的滚动轴承处，另一端穿过两个所述滚动轴承座之中另一个滚动轴承座上侧的滚动轴承后伸出第一预定长度，且伸出的一端与所述垂直转盘的中心固定连接；

下转轴，一端连接于两个所述滚动轴承座之中一个滚动轴承座下侧的滚动轴承处，另一端穿过两个所述滚动轴承座之中另一个滚动轴承座下侧的滚动轴承后伸出第二预定长度，且伸出的一端与所述转动手柄固定连接；

主动链轮，固定套于所述下转轴上，随所述下转轴的转动而转动；

从动链轮，固定套于所述上转轴上；

链条，挂于所述主动链轮和从动链轮外缘，形成一闭合链路。

5.如权利要求1至4任一项所述的运动知觉错觉演示装置，其特征在于，所述垂直转盘的表面为黑白相间的扇形图形。

6.如权利要求1至4任一项所述的运动知觉错觉演示装置，其特征在于，所述运动知觉错觉演示装置还包括下端开口的透明罩，所述透明罩的下边缘与所述下支承桌的上表面接触，用于将所述水平旋转机构和垂直旋转机构罩于自身内侧；所述透明罩侧面还具有一开口，用于供所述转动手柄伸出。