CN209070823U - 凸透镜成像规律实验装置及实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种凸透镜成像规律实验装置及实验设备，涉及实验装置技术领域，为便于减轻老师的工作量而发明。所述凸透镜成像规律实验装置包括：包括：导轨支架，在所述导轨支架上设有导轨，在所述导轨上依次设置有光源基座、凸透镜和光屏；其中，所述凸透镜通过凸透镜基座设在所述导轨上，所述光屏通过光屏基座设在所述导轨上；所述光源基座上设有第一检测标志，所述凸透镜基座上设有第二检测标志，所述光屏基座上设有第三检测标志，所述光屏的中心区域设有第四检测标志。本实用新型适用于对凸透镜成像规律实验的考核或评价。

Description

凸透镜成像规律实验装置及实验设备

技术领域

本实用新型涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种凸透镜成像规律实验装置及实验设备。

背景技术

凸透镜成像规律是一种光学定律。在光学中，由实际光线会聚而成，且能在光屏上呈现的像称为实像；由光线的反向延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像。物距大于2倍焦距成倒立缩小的实像；物距在1倍与2倍焦距之间成倒立放大的实像。

为了使学生掌握凸透镜成像规律，学生可采用凸透镜成像规律实验装置进行实验。目前，在对学生进行凸透镜成像规律实验进行考核时，需要老师在实验现场依次对每个学生的实验操作进行评分，老师的工作量较大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种凸透镜成像规律实验装置及实验设备，便于减轻老师的工作量。

第一方面，本实用新型实施例提供一种凸透镜成像规律实验装置，包括：导轨支架，在所述导轨支架上设有导轨，在所述导轨上依次设置有光源基座、凸透镜和光屏；其中，所述凸透镜通过凸透镜基座设在所述导轨上，所述光屏通过光屏基座设在所述导轨上；所述光源基座上设有第一检测标志，所述凸透镜基座上设有第二检测标志，所述光屏基座上设有第三检测标志，所述光屏的中心区域设有第四检测标志。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第四检测标志为片状检测区域或环状检测区域，所述片状检测区域或环状检测区域的颜色，不同于所述光屏的颜色。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述片状检测区域为黑色圆形区域，或者所述环状检测区域为黑色环形区域。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述导轨的两端分别设有第五检测标志。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志上分别具有不同的文字标识。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有相同的外部形状。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的外部形状；和/或，

所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的颜色；和/或，

所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的图案。

第二方面，本实用新型实施例提供一种实验设备，包括实验台，在所述实验台上设有前述任一实现方式所述的凸透镜成像规律实验装置；在所述实验台上还设有摄像机支架，在所述摄像机支架上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述摄像机支架包括：支架本体和定型管，所述定型管的一端连接在所述支架本体上，另一端设有摄像装置安装部，所述摄像机安装在摄像装置安装部上。

本实用新型实施例凸透镜成像规律实验装置及实验设备，通过在光源基座上设置第一检测标志，在凸透镜基座上设置第二检测标志，在光屏基座上设置第三检测标志，这样，在通过录像装置对学生做凸透镜成像规律实验的过程进行录像后，根据所录制的视频图像，便于检测有关部件的相对位置，如便于检测光源基座、凸透镜基座和光屏基座的相对位置，由此可判断凸透镜的位置是否处在光屏和光源之间；此外，在所述光屏的中心区域设置第四检测标志，也便于检测光源、光屏与凸透镜的中心是否在同一高度上；根据上述检测结果，便于智能评分系统对学生的实验操作进行自动评分，不需要老师在实验现场依次对每个学生的实验操作进行评分，由此便于减轻老师的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例凸透镜成像规律实验装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例凸透镜成像规律实验装置的主视图；

图3至图7分别为图2中A、B、C、D、E处的局部放大图；

图8为本实用新型实施例实验设备的立体结构示意图；

图9为本实用新型一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图10为本实用新型另一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图11为本实用新型又一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图12为本实用新型再一实施例中摄像机支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参看图1及图2，本实用新型实施例提供一种凸透镜成像规律实验装置，包括：导轨支架1，在所述导轨支架1上设有导轨2，在所述导轨2上依次设置有光源基座3、凸透镜4和光屏5；其中，所述凸透镜4通过凸透镜基座6设在所述导轨上，所述光屏5通过光屏基座7设在所述导轨2上；所述光源基座3上设有第一检测标志8，所述凸透镜基座6上设有第二检测标志9，所述光屏基座7上设有第三检测标志10，所述光屏的中心区域设有第四检测标志11。

所述导轨支架1支撑在导轨2的两端。光源基座3、凸透镜4和光屏5可沿导轨2移动。在进行具体实验时，光源基座3上设有光源，光源可为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源，也可为蜡烛，本实施例中采用蜡烛作为光源。

本实施例中，通过在所述光源基座3上设置第一检测标志8，在所述凸透镜基座6上设置第二检测标志9，在所述光屏基座7上设置第三检测标志10，这样，在通过录像装置对学生做凸透镜成像规律实验的过程进行录像后，根据所录制的视频图像，便于检测有关部件的相对位置，如便于检测光源基座3、凸透镜基座6和光屏基座7的相对位置，由此可判断凸透镜的位置是否处在光屏和光源之间；此外，在所述光屏的中心区域设置第四检测标志11，也便于检测光源、光屏与凸透镜的中心是否在同一高度上；根据上述检测结果，便于智能评分系统根据录像装置所录制的实验过程对学生的实验操作进行自动评分，不需要老师在实验现场依次对每个学生的实验操作进行评分，由此便于减轻老师的工作量。此外，由于在一个学生实验完毕后不用等待老师打分，下一个学生即可使用该实验装置进行凸透镜成像规律实验，节省了等待的时间，便于提高实验装置的利用率。本实施例的凸透镜成像规律实验装置，可为智能评分提供基础。

在本实用新型一实施例中，所述第四检测标志11可为片状检测区域，所述片状检测区域的颜色不同于所述光屏的颜色。由于光屏的颜色通常采用白色的，本实施例中，所述片状检测区域的颜色优选为黑色，这样能够增强片状检测区域与光屏主体颜色的对比度，便于智能评分系统从视频图像中更准确快捷地检测到光屏的中心区域。所述片状检测区域可为三角形检测区域、四边形检测区域或五边形检测区域等，本实施例中，所述片状检测区域为黑色圆形区域，黑色圆形区域的圆心即为光屏的中心。所述片状检测区域为黑色圆形区域，也可更好地显示光源在光屏中的成像。

在本实用新型另一实施例中，所述第四检测标志11可为环状检测区域，所述环状检测区域的颜色不同于所述光屏的颜色。由于光屏的颜色通常采用白色的，本实施例中，所述环状检测区域的颜色优选为黑色，这样能够增强环状检测区域与光屏主体颜色的对比度，便于智能评分系统从录制的视频图像中更准确快捷地检测到光屏的中心区域。

为了在录制的视频中便于检测到导轨2，然后根据导轨2的实际长度计算出一个像素对应的实际长度，为后续根据物距与焦距的关系对光屏5上成倒立缩小或倒立放大的实像的判断提供判断基础，在本实用新型一实施例中，所述导轨2的两端分别设有第五检测标志12。所述第五检测标志12可具体设在导轨2的两端的导轨支架上。所述第五检测标志12可为特定的颜色标志、特定的图案标志或特定的形状标志。

在本实用新型一实施例中，所述第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12上分别具有不同的文字标识。这样，便于根据录制的视频图像，只需通过文字识别技术来识别出不同的文字，即可区分出不同的部件。

所述文字标识可以是英文标识，也可以是中文标识等。参看图1至图7，本实施例中，所述文字标识采用英文字母标识，第一检测标志8为英文字母“L”，第二检测标志9为英文字母“C”，第三检测标志10为英文字母“S”，第五检测标志12为英文字母“E”。

通过文字识别技术，若识别出英文字母“L”，则表明对应的部件为光源基座3，若识别出英文字母“E”，则表明对应的部件为导轨的端部或导轨支架1。

本实施例中，在识别出对应的部件为导轨两端的导轨支架1时，可根据图像中两个导轨支架1之间的像素距离以及导轨的实际长度，计算出一个像素对应的实际长度，为根据物距与焦距的关系判断是成立倒立缩小的实像还是成立倒立放大的实像提供判断基础。

本实施例中，通过检测光源基座3、凸透镜基座6和光屏基座7在导轨2上的相对位置，即可判断凸透镜4的位置是否处在光屏5和光源之间。进一步地，可基于一个像素所代表的实际长度得到当前的物距，根据凸透镜4焦距的实际长度，结合光屏5上的成像就能判断学生的实验操作是否满足实验要求，即是否满足若物距大于两倍焦距则成倒立缩小的实像，若物距在一倍焦距与两倍焦距之间则成倒立放大的实像。

在该实施例中，在进行文字识别之前，为了便于较快地定位文字标识的大体位置，在本实用新型一实施例中，所述第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12具有相同的外部形状，参看图3至图7，本实施例中，第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12的外部形状均为五边形，通过检测所述外部形状，即可快速地确定所述文字标识的大体位置。

在本实用新型一实施例中，所述第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12具有不同的外部形状，比如第一检测标志8为三角形，第二检测标志9为四边形，第三检测标志10为五边形，第五检测标志12为六边形。

在本实用新型另一实施例中，所述第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12具有不同的颜色，比如第一检测标志8为红色，第二检测标志9为红色，第三检测标志10为蓝色，第五检测标志12为黑色。

在本实用新型又一实施例中，所述第一检测标志8、第二检测标志9、第三检测标志10和第五检测标志12具有不同的图案，比如第一检测标志8具有三角形图案，第二检测标志9具有星形图案，第三检测标志10具有菱形图案，第五检测标志12具有五边形图案。

上述的颜色、图案和形状也可以相互组合，比如，在本实用新型又一实施例中，第一检测标志8为红色的三角形图案，第二检测标志9为黄色的星形图案，第三检测标志10为蓝色的菱形图案。

为了便于学生的操作，在本实用新型一实施例中，在所述导轨支架1上沿所述导轨2的长度方向设置有标尺13，学生在进行实验操作时，可根据该标尺13了解光源基座3、凸透镜4和光屏5之间的相对位置和相对距离。

参看图8，本实用新型实施例还提供一种实验设备，包括实验台17，在所述实验台17上设有前述任一实施例所述的凸透镜成像规律实验装置；在所述实验台17上还设有摄像机支架18，在所述摄像机支架18上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机19。

所述摄像机19包括机壳，在所述机壳内设有图像传感器，在所述图像传感器前方设有镜头。其中镜头由若干组透镜组成的，其主要功能是将被摄体反射过来的光汇聚在图像传感器上。

为了便于较好地对实验过程进行录像，在本实用新型一实施例中，所述摄像机19设置在所述导轨2的一侧且正对所述导轨2的中间位置处；所述摄像机19可为用于拍摄近景的摄像机。

根据本实用新型一实施例，参看图9，可选地，所述摄像机支架18可包括：支架本体21和定型管22，所述定型管22的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有摄像装置安装部23，所述摄像机19安装在摄像装置安装部23上。

所述定型管22是由金属弹簧钢线和镀锌铁线或者其他金属线材旋绕包覆而成的复合型金属管，中空外有螺旋纹，管孔内可以穿过一定大小的电线，是一种可以在立体空间中任意弯曲成一定形状并能保持其形状的软管。

此外，本实施例中，在支架本体21不需移动的情况下，通过弯曲定型管22即可调整摄像机19的位置，结构相对简单，成本较低。

所述支架本体21可采用多种结构形式，比如可采用一能直接与试验台进行固定连接的支撑杆、支撑板或支撑架的形式。为了使得支架本体21既能为摄像机19提供稳定的支撑，又便于能够根据需要进行灵活的位置移动，比如在同一试验台上从一个位置移动到另一个位置，以使摄像机19处于较佳的拍摄位置或拍摄角度，或者，可以放置到不同的试验台上，参看图10，在本实用新型一实施例中，所述支架本体21可包括底座25和与所述底座25相连的支撑杆或支撑板6；所述定型管22的一端连接在所述支撑杆或支撑板26上。支架本体21通过所述底座25放置在实验台17上，利用所述底座25提供稳定的支撑，同时，所述底座25可与实验台17进行方便地分离，从而便于支架本体21在需要时进行灵活的位置移动。所述底座25可为金属底座，比如可采用成本较低铁板制成，以增强支架本体21整体上的稳定性；所述支撑板26可为条状。

参看图11，为了充分利用所述支架本体21，可在所述支撑杆或支撑板26上设置一个或多个隔板28，便于在所述隔板28上放置实验用的物品(比如物理实验时所可能用到的电子元器件等)，或放置实验人员随身携带的小物件(比如证件、钥匙或手机等)，以节省对实验台17上的空间的占用。

采用单一的摄像装置对实验过程进行拍摄录像，可能会因拍摄角度单一或实验人员的手臂遮挡等原因导致拍摄效果不佳的情况，为此，可在所述支架本体21上设置两个或两个以上的摄像装置，以从不同的角度对同一实验过程进行拍摄，以获得较佳的录像效果。

具体地，参看图12，在本实用新型一实施例中，所述定型管22可包括第一定型管29和第二定型管30；第一定型管29的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有第一摄像装置安装部31；第二定型管30的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有第二摄像装置安装部32；第二定型管30位于第一定型管29的上方。

根据本实施例，可在第一摄像装置安装部31安装第一摄像装置33，在第二摄像装置安装部32安装第二摄像装置34，便于通过第一摄像装置33和第二摄像装置34从不同的拍摄角度对同一实验过程进行拍摄录像，比如，对于同一实验过程，可通过第一摄像装置33从水平角度进行拍摄，通过第二摄像装置34从俯视的角度进行拍摄，这样，能够较为全面地对实验过程进行录像，获得较好的录像效果。

在本实用新型一实施例中，所述定型管22具有波纹伸缩节或套筒伸缩节(图中未示出)。通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节可调节定型管22的长度，比如，在实验开始前，可通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节将定型管22拉伸至合适的位置，在实验结束后，可通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节将定型管22进行压缩收拢，减少其占有的空间，这样也便于对支架本体21进行收纳。

所述摄像装置安装部，为摄像装置在所述定型管22端部的安装提供了便利。该安装部也可有多种形式，比如可为卡座形式，也可为具有螺纹孔的安装座形式，等等。在本实用新型一实施例中，所述摄像装置安装部为吸盘。通过摄像装置上的一平面(比如摄像装置的背部平面)，与所述吸盘的吸附面相贴合，可快速方便地将摄像装置吸附在定型管22的端部，同时，吸盘通常由橡胶制成，其不会产生电磁等干扰信号，由此不易对摄像装置产生物理上的损伤和信号上的干扰。

为了便于对定型管22在支架本体21上的连接位置进行调整，在本实用新型一实施例中，所述定型管22的所述一端可上下调整地和/或可转动调整地连接在所述支架本体21上。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种凸透镜成像规律实验装置，其特征在于，包括：导轨支架，在所述导轨支架上设有导轨，在所述导轨上依次设置有光源基座、凸透镜和光屏；其中，

所述凸透镜通过凸透镜基座设在所述导轨上，所述光屏通过光屏基座设在所述导轨上；

所述光源基座上设有第一检测标志，所述凸透镜基座上设有第二检测标志，所述光屏基座上设有第三检测标志，所述光屏的中心区域设有第四检测标志。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述第四检测标志为片状检测区域或环状检测区域，所述片状检测区域或环状检测区域的颜色，不同于所述光屏的颜色。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述片状检测区域为黑色圆形区域，或者所述环状检测区域为黑色环形区域。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述导轨的两端分别设有第五检测标志。

5.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志上分别具有不同的文字标识。

6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有相同的外部形状。

7.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的外部形状；和/或，

所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的颜色；和/或，

所述第一检测标志、第二检测标志、第三检测标志和第五检测标志具有不同的图案。

8.一种实验设备，包括实验台，其特征在于，在所述实验台上设有权利要求1-7任一项所述的凸透镜成像规律实验装置；

在所述实验台上还设有摄像机支架，在所述摄像机支架上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机。

9.根据权利要求8所述的实验设备，其特征在于，所述摄像机支架包括：支架本体和定型管，所述定型管的一端连接在所述支架本体上，另一端设有摄像装置安装部，所述摄像机安装在摄像装置安装部上。