CN209312314U - 一种基于光影转换的立方体感知装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光影转换的立方体感知装置，包括展示面板、固定结构、驱动结构和光源；展示面板是一个外表面由菱形片拼接的斜方体阵列组成的面板；固定结构用于安装所述的展示面板，所述的展示面板通过固定结构设置在一个展示平台上；运动结构用于驱动所述的展示面板运动；光源发出的光射向所述的展示面板。本实用新型的机械运动属于往复运动，由于光线不断变化，展示面板不断展示不同的观赏效果，即增加了趣味性，又可以对光学物理知识进行科普教学，达到寓教于乐的目的。

Description

一种基于光影转换的立方体感知装置

技术领域

本实用新型涉及一种科普类教学装置，特别是一种通过光影转换来产生视觉错觉从而感知立方体结构的装置。

背景技术

当今社会越来越注重对大众进行科普教育，各地的科技馆不仅免费对公众开放，而且不断推出各种新颖科普装置，试图用各种生动有趣的案例让大家感受物理现象的神奇，同时学习到基础物理知识。而光学现象是即常见又复杂的一种物理现象，特别是对于三维图像的平行透视和成角透视对许多人来说依然难以理解。因此，有必要提供一种科普类教学装置，可以使人们在观赏有趣物理现象的同时学习到透视原理、认识立体几何并增强对光学物理知识的理解。现有装置多是使展示面板固定而通过改变灯光效果来实现动态光影效果，其光影转换效果有限，需要从不同的角度观察才能达到较好的观赏效果，并不能很好的展示透视原理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种科普类教学装置，尤指一种基于光影转换的立方体感知装置，通过改变外表面由菱形片组成的斜方体的展示面板的角度和光线，使人通过透视原理产生视觉错觉，从而看到不同形态的立方体的一种装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于光影转换的立方体感知装置，其包括展示面板、固定结构、驱动结构和光源；

所述的展示面板是一个外表面由菱形片拼接的斜方体阵列组成的面板；

所述的固定结构用于安装所述的展示面板，所述的展示面板通过固定结构设置在一个展示平台上；

所述的驱动结构用于驱动所述的展示面板在一定的范围内做往复运动；

所述的光源发出的光射向所述的展示面板。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的驱动结构包括驱动机构、传动机构；所述的驱动机构通过传动机构驱动所述的展示面板做往复运动。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的驱动机构包括电动机和第一凸轮，所述的电动机驱动第一凸轮旋转。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的传动机构包括导杆、第一从动轮、第二凸轮和顶尖；所述的第一凸轮与第一从动轮接触；所述第一从动轮安装在导杆的一端，导杆的另一端连接一个支撑架，在所述的支撑架上设置有两个第二凸轮，所述顶尖端与第二凸轮的沟槽有效接触，第二凸轮做直线往复运动时可带动顶尖做上下往复运动，所述的顶尖与所述的展示面板相连，进而实现展示面板的上下运动。

本实用新型进一步的技术方案是：在所述的第二凸轮上加工有沟槽，所述顶尖端部与所述的沟槽有效接触。

本实用新型进一步的技术方案是：在所述的导杆上套装有一个弹簧，所述的弹簧的一端连接导向套，另一端连接导向轮；所述的导向套固定于展示平台，导向杆在第一从动轮的带动下相对于导向套运动，且从动轮受推时弹簧受到挤压积蓄势能，以保证导杆能实现往复运动。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的固定结构包括固定支座和弹簧，所述的所述弹簧的一端连接所述的展示平台上，另一端连接所述的展示面板；所述的固定支座设置展示面板的底部，用于支撑展示面板。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的固定支座与所述的展示面板铰接。

本实用新型进一步的技术方案是：所述固定支座设置在靠近展示面板端部的位置；所述的弹簧设置在展示面板的中部。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的从动轮与转动凸轮能有效接触，转动凸轮转动从而使从动轮受推运动。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的第一凸轮与电动机轴接并固定，电动机转动带动第一凸轮转动。

本实用新型与现有观赏装置相比具有如下特点：

1、本实用新型采用光源固定而使展示面板运动的方法，利用机械机构的运动带动展示面板运动，从而实现光影转换，可以更好的利用光影转换来展示透视效果，提高观赏性。

2、本实用新型的机械运动属于往复运动，由于光线不断变化，展示面板不断展示不同的观赏效果，即增加了趣味性，又可以对光学物理知识进行科普教学，达到寓教于乐的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为导杆的结构图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的下视图；

图5为顶尖-凸轮结构示意图；

图中1电动机、2凸轮、3从动轮、4固定端、5弹簧、6导向套、7导杆、8固定支座、9支架、10凸轮、11顶尖、12展示面板、13弹簧和14光源。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，当今社会光学现象是即常见又复杂的一种物理现象，特别是对于三维图像的平行透视和成角透视对许多人来说依然难以理解。因此，有必要提供一种科普类教学装置，可以使人们在观赏有趣物理现象的同时学习到透视原理、认识立体几何并增强对光学物理知识的理解。现有装置多是使展示面板固定而通过改变灯光效果来实现动态光影效果，其光影转换效果有限，需要从不同的角度观察才能达到较好的观赏效果，并不能很好的展示透视原理。

为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于光影转换的立方体感知装置。

实施例1

将本实用新型应用于科技展览馆，将其放置于玻璃罩内部或固定于墙上，主要用于丰富居民的三维几何及物理光学方面的常识，以及通过调控电机往返速率或摆动角度，进而控制面板单元小棱形反光角度，来达到较为新颖的观赏效果。本实用新型内部具体实施例如下:

如图1、图3所示，本新型装置包括电动机1、凸轮2、从动轮3、固定端4、弹簧5、导向套6、导杆7、固定支座8、支架9、凸轮10、顶尖11、展示面板 12、弹簧13和光源14。

凸轮2与电动机1同轴连接，从动轮3随凸轮2转动做上下运动。凸轮2 必须与电动机1同轴相连，其中所述电动机1的转动速度不能过快；通过电动机的缓慢转动带动的凸轮2转动。

所述凸轮2必须与从动轮3表面相互接触，从动轮3通过固定端4与导杆7 相连，导杆7由导向套6限位，使其只能沿着某一方向做直线运动。

从动轮3通过固定端4与导杆7连接，所述导杆7由导向套6确定运动方向，所述导向套6与固定端4之间有弹簧连接，从而使导杆7沿着导向套6的导向孔做往复运动，所述导杆7与支架9连接，导杆7与支架9的两杆共面。

导杆7与支架9的连接结构如图2所示，支架9为一个槽型结构，在所述的槽型结构上设有两个安装副，两个安装副的形状类似于凹槽状，用于安装凸轮 10；优先的，凸轮10相对于支架9对称设置。

展示面板12一端与固定支座8铰接，固定支座8固定在展示平台上。

展示面板12底部安装有顶尖11，所述顶尖11随凸轮10的前后运动做上下运动，凸轮10固定在支架9上；展示面板12通过顶尖11与凸轮10相对位置的变化实现运动方向的改变，结合弹簧13的弹力作用，从而使展示面板12绕支点缓慢往复转动。通过展示面板12位置的变化，改变光照射到菱形斜方上的角度，从而改变光的反射角度以产生不同的视觉效果。

展示面板12底部还连接有弹簧13，弹簧13另一端固定在展示平台上；弹簧13的作用主要是给展示面板12一定的随动力。

电动机1转动带动凸轮2转动，结合弹簧5的作用，使从动轮3和导杆7 做直线往复运动，同时，凸轮10带动顶尖11上下运动，从而使展示面板12做往复式小角度连续缓慢摆动；在展示面板12摆动过程中，由于光线不断相对变化，展示面板12表面的菱形凸起会由于视觉错觉而看起来是立方体，观众看到的是立方体在变化；这样，对观众特别是中小学生起到科普作用，加深对物理现象和三维几何图形的理解。

如图5所示，凸轮10上加工有沟槽，顶尖端部与沟槽有效接触，凸轮做直线往复运动时可带动顶尖做上下往复运动。

本实用新型采用光源固定而使展示面板运动的方法，利用机械机构的运动带动展示面板运动，从而实现光影转换，可以更好的利用光影转换来展示透视效果，提高观赏性。

本实用新型的机械运动属于往复运动，由于光线不断变化，展示面板不断展示不同的观赏效果，即增加了趣味性，又可以对光学物理知识进行科普教学，达到寓教于乐的目的。

实施例2

本实用新型也可应用于中小学立体几何及物理光学等方面的教学工具，因其结构简单，可以将它做成便携式小模型用于课堂用于教学，因其操作简单观测结果明显，有助于学生迅速理解吸收相关知识，其他同实施例1。

本实用新型不局限于以上的具体结构，可根据实际情况作出具体改进，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术发案的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，包括展示面板、固定结构、驱动结构和光源；

所述的展示面板是一个外表面由菱形片拼接的斜方体阵列组成的面板；

所述的固定结构用于安装所述的展示面板，所述的展示面板通过固定结构设置在一个展示平台上；

所述的驱动结构用于驱动所述的展示面板在一定的范围内做往复运动；

所述的光源发出的光射向所述的展示面板。

2.如权利要求1所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述的驱动结构包括驱动机构、传动机构；所述的驱动机构通过传动机构驱动所述的展示面板做往复运动。

3.如权利要求2所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述的驱动机构包括电动机和第一凸轮，所述的电动机驱动第一凸轮旋转。

4.如权利要求3所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述的传动机构包括导杆、第一从动轮、第二凸轮和顶尖；所述的第一凸轮与第一从动轮接触；所述第一从动轮安装在导杆的一端，导杆的另一端连接一个支撑架，在所述的支撑架上设置有两个第二凸轮，所述顶尖端部与第二凸轮接触，沟槽有效接触，第二凸轮做直线往复运动时可带动顶尖做上下往复运动，所述的顶尖与所述的展示面板相连，进而实现展示面板的上下运动。

5.如权利要求4所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，在所述的第二凸轮上加工有沟槽，所述顶尖端部与所述的沟槽有效接触。

6.如权利要求4所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，在所述的导杆上套装有一个弹簧，所述的弹簧的一端连接导向套，另一端连接导向轮；所述的导向套固定于展示平台，导向杆在第一从动轮的带动下相对于导向套运动，且从动轮受推时弹簧受到挤压积蓄势能，以保证导杆能实现往复运动。

7.如权利要求1所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述的固定结构包括固定支座和弹簧，所述弹簧的一端连接所述的展示平台上，另一端连接所述的展示面板；所述的固定支座设置展示面板的底部，用于支撑展示面板。

8.如权利要求7所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述的固定支座与所述的展示面板铰接。

9.如权利要求7所述的基于光影转换的立方体感知装置，其特征在于，所述固定支座设置在靠近展示面板端部的位置；所述的弹簧设置在展示面板的中部。