本實(shí)用新型涉及一種投影演示裝置的組件單元，具體涉及一種工程制圖萬向投影演示裝置的機(jī)械傳動單元。

背景技術(shù)：

我國傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)主要是以板書、紙質(zhì)掛圖和單一實(shí)物模型為主，但以上教具在教學(xué)過程中存在明顯不足。例如板書雖然在教學(xué)中必不可少，但教師黑板作圖會占用較長時間，課堂知識輸出量也因此會相應(yīng)減少；傳統(tǒng)紙質(zhì)掛圖，可以緩解教師教學(xué)過程中板書繪圖帶來的時間壓力，但是紙質(zhì)掛圖例題量有限，不能靈活變化；實(shí)物模型結(jié)構(gòu)單一，每一個模型只能表達(dá)一個知識點(diǎn)，大量模型不便于教師上課攜帶,需要大量的存放場地。目前，市面上雖已出現(xiàn)簡單的綜合型實(shí)物教具，但只是簡單點(diǎn)線面的投影組合，很少演示換面法以及基本形體的投影。同時，這些教具在演示換面法理論時只能通過增加面的個數(shù)來實(shí)現(xiàn)各方向的投影，過多的投影面會占據(jù)很大空間、造成加工成本的浪費(fèi)。而且，市場上的演示教具在投影顯示方面局限于投影面上的LED顯示，尚未見到顯示效果較好的該類型演示教具。

綜上所述，現(xiàn)有的教具存演示內(nèi)容有限，而且投影顯示局限于LED顯示，并不能恰如其分的表達(dá)萬向投影的核心理念，給工程制圖關(guān)于萬向投影方面的授課帶來了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的教具存演示內(nèi)容有限，而且投影顯示局限于LED顯示，并不能恰如其分的表達(dá)萬向投影的核心理念，給工程制圖關(guān)于萬向投影方面的授課帶來了不便的問題。進(jìn)而提供一種工程制圖萬向投影演示裝置的機(jī)械傳動單元。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種工程制圖萬向投影演示裝置的機(jī)械傳動單元包括底板、固定板、投影機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和多個萬向輪，固定板和底板上下平行設(shè)置，固定板和底板之間安裝有投影機(jī)構(gòu)，投影機(jī)構(gòu)的上部通過安裝在固定板下端的多個萬向輪可滑動定位，投影機(jī)構(gòu)的兩側(cè)與安裝在底板上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相接觸，且驅(qū)動機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，投影機(jī)構(gòu)為單向透視空心玻璃球。

進(jìn)一步地，單向透視空心球被平面分別在直徑1/2處和在直徑為2/15處截開，分為三個部分且都通過螺旋擰合為一個完整空心球。

進(jìn)一步地，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動主動聯(lián)軸器、驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪、軸承座、驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪和驅(qū)動橡膠輪，軸承座安裝在底板上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動軸安裝在軸承座上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動軸的外側(cè)端部安裝有驅(qū)動橡膠輪，驅(qū)動橡膠輪與投影機(jī)構(gòu)的外側(cè)壁接觸，第一驅(qū)動電機(jī)安裝在底板上，第一驅(qū)動電機(jī)的輸出端通過驅(qū)動主動聯(lián)軸器與驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動軸連接，驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪套裝在驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動軸上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪與驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪嚙合。

進(jìn)一步地，驅(qū)動橡膠輪與投影機(jī)構(gòu)的接觸面形狀與投影機(jī)構(gòu)的外輪廓形狀相匹配。

進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括手動調(diào)節(jié)部件和轉(zhuǎn)動部件，轉(zhuǎn)動部件與投影機(jī)構(gòu)接觸并單獨(dú)驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，手動調(diào)節(jié)部件與轉(zhuǎn)動部件嚙合連接，在轉(zhuǎn)動部件的傳輸下通過手動間接驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，手動調(diào)節(jié)部件包括手柄、手控機(jī)構(gòu)主動軸、粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪，手控機(jī)構(gòu)主動軸可水平移動在底板上，粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪依次套裝在手控機(jī)構(gòu)主動軸上，且微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪靠近投影機(jī)構(gòu)一側(cè)，手柄安裝在遠(yuǎn)離投影機(jī)構(gòu)一側(cè)的手控機(jī)構(gòu)主動軸上。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)動部件包括第二步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)動部件主動齒輪、手控機(jī)構(gòu)從動軸、粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪、微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪和調(diào)節(jié)橡膠輪，轉(zhuǎn)動部件主動齒輪套裝在第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，手控機(jī)構(gòu)從動軸與第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸平行設(shè)置，粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸的一端并與轉(zhuǎn)動部件主動齒輪嚙合，或粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪與粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪嚙合，微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸的中部，微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪與微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪嚙合，調(diào)節(jié)橡膠輪套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸的另一端，且調(diào)節(jié)橡膠輪與投影機(jī)構(gòu)相接觸。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

1、本實(shí)用新型的工程制圖教具能夠提高大學(xué)生在工程制圖課程的學(xué)習(xí)過程中對課本的理論知識的認(rèn)識，能直觀的認(rèn)知投影的過程；課堂上教師利用該教具能夠?qū)⒒逎y懂的定理進(jìn)行演示，既加強(qiáng)學(xué)生理解，又給同學(xué)們帶來一定的新鮮感，達(dá)到極佳的教學(xué)效果。而且能達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、操作簡單、使用靈活的要求，有效避免了投影顯示局限于LED顯示，并不能恰如其分的表達(dá)萬向投影的核心理念，給工程制圖關(guān)于萬向投影方面的授課帶來了不便的問題。

2、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)通過一對橡膠輪而實(shí)現(xiàn)控制透明球的任意角度旋轉(zhuǎn)，在能找到合適位置的基礎(chǔ)上達(dá)到了萬向換面投影的效果；選用單向透視空心玻璃球，避免了外界光線對投影演示過程的影響；在圖像顯示部分，不僅僅能直觀的觀察到空心玻璃球中投影面上的投影畫面，還能在顯示屏上顯示三個不同方向視圖同時存在的圖像，更有利于理解；三視圖處理成數(shù)字信號，與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，往枯燥的工程制圖學(xué)習(xí)中注入了新的發(fā)展方向，并可以導(dǎo)出打印為紙質(zhì)版，有效的提高了學(xué)生對投影法的理解，且給學(xué)生帶來了學(xué)習(xí)的新鮮感。

3、本申請還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

首先，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一個整體的投影演示系統(tǒng)，固定模型，調(diào)節(jié)好初始位置，通過自動控制完成投影演示，投影面圖像采集顯示等功能，操作簡單，自動化程度高。

再次，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)任意角度的換面投影，投影面隨著玻璃球的運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到物體的任意方向投影；

最后，現(xiàn)有技術(shù)止步于手動換投影面，且僅能一次看一個投影面效果圖，本實(shí)用新型能集成三個投影面效果圖與一個顯示面，方便觀察，教學(xué)效果極佳。

附圖說明

圖1是球形投影教具的正等軸測圖；

圖2是圖1所示球形投影教具的局部主視圖；

圖3是圖1所示球形投影教具的局部剖視圖；

圖4是圖1所示球形投影教具的剖視俯視圖；

圖5是圖1所示球形投影教具的側(cè)視圖；

圖6是圖3所示手柄脫離嚙合狀態(tài)的局部剖視圖；

圖7是投影成像模塊實(shí)現(xiàn)框圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種工程制圖萬向投影演示裝置的機(jī)械傳動單元包括底板18、固定板17、投影機(jī)構(gòu)7、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和多個萬向輪16，固定板17和底板18上下平行設(shè)置，固定板17和底板18之間安裝有投影機(jī)構(gòu)7，投影機(jī)構(gòu)7的上部通過安裝在固定板17下端的多個萬向輪16可滑動定位，投影機(jī)構(gòu)7的兩側(cè)與安裝在底板18上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相接觸，且驅(qū)動機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)7旋轉(zhuǎn)。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的投影機(jī)構(gòu)7為單向透視空心玻璃球。如此設(shè)置，避免了外界光線對投影演示過程的影響。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的單向透視空心球被平面分別在直徑1/2處和在直徑為2/15處截開，分為三個部分且都通過螺旋擰合為一個完整空心球。如此設(shè)置，半徑處拆開是為方便球內(nèi)部件安裝和以后的維修檢查，2/15處拆開方便射燈的安放和操作過程中模型的放置。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1、圖2和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動電機(jī)1、驅(qū)動主動聯(lián)軸器2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪4、軸承座19、驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪6和驅(qū)動橡膠輪13，軸承座19安裝在底板18上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪6通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動軸安裝在軸承座19上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動軸的外側(cè)端部安裝有驅(qū)動橡膠輪13，驅(qū)動橡膠輪13與投影機(jī)構(gòu)7的外側(cè)壁接觸，第一驅(qū)動電機(jī)1安裝在底板18上，第一驅(qū)動電機(jī)1的輸出端通過驅(qū)動主動聯(lián)軸器2與驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動軸連接，驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪4套裝在驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動軸上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪4與驅(qū)動機(jī)構(gòu)從動齒輪6嚙合。如此設(shè)置，便于帶動投影機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的驅(qū)動橡膠輪13與投影機(jī)構(gòu)7的接觸面形狀與投影機(jī)構(gòu)7的外輪廓形狀相匹配。如此設(shè)置，驅(qū)動更加穩(wěn)定可靠。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式四相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括手動調(diào)節(jié)部件和轉(zhuǎn)動部件，轉(zhuǎn)動部件與投影機(jī)構(gòu)7接觸并單獨(dú)驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)7轉(zhuǎn)動，手動調(diào)節(jié)部件與轉(zhuǎn)動部件嚙合連接，在轉(zhuǎn)動部件的傳輸下通過手動間接驅(qū)動投影機(jī)構(gòu)7轉(zhuǎn)動。如此設(shè)置，使用時，現(xiàn)通過手動調(diào)節(jié)部件進(jìn)行粗調(diào)投影機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動方向和角度，然后在通過轉(zhuǎn)動部件進(jìn)行精調(diào)，便于得到精確的投影。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式五相同。

具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖1、圖3和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的手動調(diào)節(jié)部件包括手柄8、手控機(jī)構(gòu)主動軸9、粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10和微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11，手控機(jī)構(gòu)主動軸9可水平移動在底板18上，粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10和微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11依次套裝在手控機(jī)構(gòu)主動軸9上，且微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11靠近投影機(jī)構(gòu)7一側(cè)，手柄8安裝在遠(yuǎn)離投影機(jī)構(gòu)7一側(cè)的手控機(jī)構(gòu)主動軸9上。如此設(shè)置，便于對投影機(jī)構(gòu)進(jìn)行粗調(diào)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一、二、三、四、五或六相同。

具體實(shí)施方式八：結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)動部件包括第二步進(jìn)電機(jī)21、轉(zhuǎn)動部件主動齒輪22、手控機(jī)構(gòu)從動軸15、粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪14、微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪12和調(diào)節(jié)橡膠輪50，轉(zhuǎn)動部件主動齒輪22套裝在第二步進(jìn)電機(jī)21的輸出軸上，手控機(jī)構(gòu)從動軸15與第二步進(jìn)電機(jī)21的輸出軸平行設(shè)置，粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪14套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸15的一端并與轉(zhuǎn)動部件主動齒輪22嚙合，或粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪14與粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10嚙合，微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪12套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸15的中部，微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪12與微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11嚙合，調(diào)節(jié)橡膠輪50套裝在手控機(jī)構(gòu)從動軸15的另一端，且調(diào)節(jié)橡膠輪50與投影機(jī)構(gòu)7相接觸。如此設(shè)置，便于在粗調(diào)后，實(shí)現(xiàn)對投影機(jī)構(gòu)的精調(diào)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七相同。

具體實(shí)施方式九：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)動部件還包括轉(zhuǎn)動軸承座，轉(zhuǎn)動軸承座安裝在底板18上，手控機(jī)構(gòu)從動軸15穿設(shè)在轉(zhuǎn)動軸承座上。如此設(shè)置，使用更加靈活、可靠。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七或八相同。

具體實(shí)施方式十：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的固定板17為矩形固定板。如此設(shè)置，固定板17的底端面上均布三個萬向輪，便于為投影機(jī)構(gòu)提供更加靈活的運(yùn)動環(huán)境。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七、八或九相同。

更進(jìn)一步地，將本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)融入到應(yīng)用于工程制圖教學(xué)的萬向投影演示裝置中，其整體包括被投影物體模型、射燈、投影面、顯示屏、單向透光玻璃球殼、橡膠輪、三軸陀螺儀、步進(jìn)電機(jī)、微型圖像處理系統(tǒng)以及基本線路和機(jī)械框架結(jié)構(gòu)等。投影面和射燈位于球體的內(nèi)部，并且相對平行靜止；被投影物體模型位于球體圓心處，由三軸陀螺儀固定；球殼由2個橡膠輪4個球形滾子支撐，上半部分由4個萬向輪均勻分布限位，下半部分由2個自行設(shè)計的錐形橡膠輪支撐；投影面上的圖像經(jīng)過反光鏡反射，再由鏡頭前凸透鏡聚焦到采集圖像信息的鏡頭中，鏡頭中陣列光學(xué)傳感器，采集信息傳遞給微型圖像處理器進(jìn)行模擬信號處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)字信號處理，進(jìn)而傳遞給儲存器，再到顯示器顯示。球殼選用單向透光玻璃材料，達(dá)到在球的內(nèi)部射燈工作時能從球的外面看清球的內(nèi)部投影面上的陰影成像，減少外部的光照射到球體內(nèi)部對投影成像產(chǎn)生干擾；被投影物體模型利用磁力片或其他可拼接組裝而成的基本圖形框架結(jié)構(gòu)，以保證投影出的是外輪廓線，避免出現(xiàn)是一大片陰影面積而的不到外輪廓線的情況且便于拆卸組裝，具有靈活性高，成本低的特點(diǎn)；橡膠輪選用的原因是因?yàn)橄鹉z摩擦系數(shù)大，旨在當(dāng)橡膠輪在玻璃上產(chǎn)生滑動摩擦也不會產(chǎn)生劃痕導(dǎo)致影響玻璃表面的透明度，并且設(shè)計橡膠輪為錐形垂直放置，并與球體緊密貼合旨在與球體不產(chǎn)生滑動摩擦。

機(jī)械傳動單元主要是控制球體做各方位的旋轉(zhuǎn)，球心處的模型不動以達(dá)到全方位換面投影的效果。機(jī)械傳動控制系統(tǒng)由第一步進(jìn)電機(jī)控制一個橡膠輪的轉(zhuǎn)動，手柄控制與第一步進(jìn)電機(jī)相對的橡膠輪的轉(zhuǎn)動，通過齒輪系中嚙合齒輪的切換，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)與微調(diào)的轉(zhuǎn)換，先提高轉(zhuǎn)速以較高的效率使投影物體處于初始的投影位置，再減小轉(zhuǎn)速以提高橡膠輪的轉(zhuǎn)動精度，使投影物體以較高的精度處于初始的投影位置。與此同時光電轉(zhuǎn)速傳感器采集手動橡膠輪的轉(zhuǎn)速信號，經(jīng)過整形電路形成方波脈沖信號傳遞給第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器則把控制信號處理后輸入電機(jī)繞組，讓第一步進(jìn)電機(jī)以相同的速度正向轉(zhuǎn)動或者將電機(jī)與驅(qū)動器接線的A+和A-(或者B+和B-)設(shè)置對調(diào)按鈕實(shí)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)動。若兩橡膠輪同向轉(zhuǎn)動，則球體豎直方向轉(zhuǎn)動，若兩橡膠輪反向轉(zhuǎn)動，則球水平方向轉(zhuǎn)動，這樣無論要運(yùn)動到球上哪一點(diǎn)，都可以分兩步由橡膠輪同向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動完成運(yùn)動控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)好主視圖位置后有手動和自動兩種控制方式達(dá)到側(cè)視圖和俯視圖要求位置，通過切換不同齒輪嚙合從而切換手動控制與自動控制。手動控制部分，手輪與橡膠輪有固定的傳動比2：1，即手輪轉(zhuǎn)2圈，橡膠輪轉(zhuǎn)1圈，且在橡膠輪與球體的接觸點(diǎn)用平行于橡膠輪軸線的水平平面截球，截面圓的周長是橡膠輪周長的4倍，在不考慮滑動摩擦情況下達(dá)到手輪轉(zhuǎn)2整圈，球體旋轉(zhuǎn)90°；自動控制部分，由單片機(jī)控制第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)，編寫程序，設(shè)置脈沖按鈕，在第一次按下脈沖按鈕，第二步進(jìn)電機(jī)控制手柄橡膠輪的運(yùn)動，例如當(dāng)投影面和光源都處于垂直即分別與兩摩擦輪處于同一平面，第二步進(jìn)電機(jī)和第一步進(jìn)電機(jī)控制摩擦輪反向轉(zhuǎn)兩圈得到側(cè)視圖，在輸入一次脈沖信號，使兩摩擦輪同時同向轉(zhuǎn)動兩圈得到俯視圖。兩種控制方法皆旨在調(diào)整好主視圖后方便精確調(diào)節(jié)俯視圖和側(cè)視圖相對的位置。

本申請的空心球體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是在三軸陀螺儀上安放被投影物體模型。三軸陀螺儀包括兩個框架支撐桿、兩個平衡環(huán)和一個被投影物體支座構(gòu)成。陀螺儀制作材料選擇具有較好透光性、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn)的PMMA材料。三軸陀螺儀框架采用螺紋連接，在球體中心靠光源一點(diǎn)的地方開一對對稱反向螺紋孔，一側(cè)為通孔，一側(cè)不通。安裝時，先施加外力安裝通孔支撐桿，一直旋合至不通的孔的支撐桿進(jìn)入能對齊不通孔螺紋，反向擰和，使超出球面的通孔支撐桿回到球殼內(nèi)部。支撐桿與平衡環(huán)鉸接，包面拋光盡量使鉸接處摩擦力最小。內(nèi)部平衡環(huán)的中下部分安放被投影模型，平衡環(huán)上螺紋連接出支座平臺或支撐架等透明材料制作的物體，使被投影物體重心在下半環(huán)中，在框架隨球體運(yùn)動時，三軸陀螺儀中兩個平衡環(huán)作出相應(yīng)的補(bǔ)償，達(dá)到投影物體模型靜止不動或者小幅度轉(zhuǎn)動后靜止時恢復(fù)初位置的要求。

本實(shí)用新型的投影面成像顯示系統(tǒng)由一套光學(xué)信息采集部分、數(shù)據(jù)處理部分和顯示屏圖像顯示部分組成。冷陰極燈管發(fā)出的平行光照射在被三軸陀螺儀支撐的物體模型上，在投影面上留下陰影輪廓。鑒于需要演示換面投影法，操作過程中會存在投影面上成像不方便人眼直接觀察的問題，并且不能直觀的觀察比較模型的三視圖，所以我們設(shè)計一套投影面成像顯示系統(tǒng)。首先，通過反光鏡和鏡頭的組合，使投影面板的光線繞過陀螺儀和物體模型聚焦透射到CCD光電傳感器上；進(jìn)一步的，當(dāng)CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發(fā)而釋放出電荷，生成感光元件的電信號，CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線路對發(fā)光二極管產(chǎn)生的電流進(jìn)行控制，由電流傳輸電路輸出；進(jìn)一步的，CCD會將一次成像產(chǎn)生的電信號收集起來，統(tǒng)一輸出到放大器，經(jīng)過放大和濾波后的電信號被傳送到A/D轉(zhuǎn)換器上，由A/D轉(zhuǎn)換器將電信號(模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即為圖像的數(shù)據(jù)；進(jìn)一步的，由于這些圖像數(shù)據(jù)還不能直接生成圖像，接著輸出到DSP(數(shù)字信號處理器)中，在DSP中，將會對這些圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)置輝度值，高于設(shè)置點(diǎn)為白色，低于設(shè)置點(diǎn)為黑色，并編碼為機(jī)器所支持的圖像格式、分辨率，存儲在儲存器上；進(jìn)一步的，傳輸?shù)斤@示器中顯示投影面成像。在此成像顯示系統(tǒng)中，采用控制曝光次數(shù)，旨在控制幾次采集圖像數(shù)據(jù)信息，即幾次成像。例如三視圖，需要三次曝光，采集三次圖像數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而顯示器顯示時按照平面三視圖排版，便于觀察成像結(jié)果。并且可導(dǎo)出圖像，用打印設(shè)備進(jìn)行打印，得到紙質(zhì)版三視圖。

本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)框架通過上部分三個滾子正三角形分布與框架固結(jié)與單向透視空心球能產(chǎn)生相對滾動，下部分與有兩個豎直放置錐形橡膠輪和一個滾子正三角分布支撐并控制轉(zhuǎn)向。單向透視空心球的內(nèi)部包括三軸陀螺儀支撐的物體模型、投影面、射燈組成的投影系統(tǒng)以及成像顯示系統(tǒng)中的圖像采集系統(tǒng)。空心球被平面分別在直徑1/2處和在直徑為2/15處截開，分為三個部分且都通過螺旋擰合為一個完整空心球，半徑處拆開是為方便球內(nèi)部件安裝和以后的維修檢查，2/15處拆開方便射燈的安放和操作過程中模型的放置。為闡述方便，本文中稱占13/15的部分稱為大半球，另一部分稱為小半球。小半球與射燈固結(jié)，并在射燈與小半球的夾層里放置軟包鋰電池，在小半球上開個洞口旨在于給電源充電，不用時用橡膠塞堵住，保證球面的形狀。射燈的正對截面為投影面，通過膠合與空心球結(jié)合。在投影面的上方安裝反射鏡，對稱安裝鏡頭在射燈的上部，旨在繞過模型阻擋使反光鏡反射的光進(jìn)入鏡頭中。同時在空心球上開孔作為嵌入式插口，當(dāng)模型位置角度調(diào)節(jié)好之后，與球外部的數(shù)據(jù)處理部分和顯示屏連接。

如圖1所示，固定板17與底板18框架固結(jié)。

如圖3所示，手柄8旋轉(zhuǎn)，通過手控機(jī)構(gòu)主軸9將扭矩傳遞到粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10，粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10作為主動輪與粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪14嚙合，進(jìn)一步的傳遞到橡膠輪13上，帶動橡膠輪13旋轉(zhuǎn)；粗調(diào)完成后，手柄8向里推，粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10和粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪10脫離嚙合，微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11與微調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪12嚙合，改變兩次嚙合的傳動比，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)粗調(diào)微調(diào)的轉(zhuǎn)換，完成被投影物體初始位置的調(diào)節(jié)。進(jìn)一步的，如圖6所示，手柄8向外拉到極限位置，使手控機(jī)構(gòu)主軸上粗調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪10和微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11都與從動輪脫離嚙合；進(jìn)一步的，第二步進(jìn)電機(jī)21往里推，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)主動齒輪22與粗調(diào)機(jī)構(gòu)從動齒輪14嚙合，切換到自動控制投影模式。

如圖2所示，手動調(diào)節(jié)手柄時，關(guān)閉第二步進(jìn)電機(jī)21電源或?qū)⒌诙竭M(jìn)電機(jī)21向外移使之脫離嚙合，由光電轉(zhuǎn)速傳感器檢測手柄的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行信號處理，將脈沖信號發(fā)送給第一步進(jìn)電機(jī)1，進(jìn)一步的控制右側(cè)橡膠輪轉(zhuǎn)動，使兩個橡膠輪能達(dá)到等速同向轉(zhuǎn)動或等速反向轉(zhuǎn)動，如圖6所示，同向轉(zhuǎn)動時投影機(jī)構(gòu)垂直方向上運(yùn)動，如圖4所示，反向轉(zhuǎn)動時投影機(jī)構(gòu)水平方向運(yùn)動。自動控制時，接通第二步進(jìn)電機(jī)21電源或?qū)⒌诙竭M(jìn)電機(jī)21向里移使之與微調(diào)機(jī)構(gòu)主動齒輪11嚙合，單片機(jī)中編程控制第一步進(jìn)電機(jī)1和第二步進(jìn)電機(jī)21，設(shè)置脈沖按鈕，在第一次按下脈沖按鈕，第一步進(jìn)電機(jī)1控制右側(cè)橡膠輪13的運(yùn)動，第二步進(jìn)電機(jī)21控制左側(cè)的調(diào)節(jié)橡膠輪50的運(yùn)動，當(dāng)?shù)诙竭M(jìn)電機(jī)21和第一步進(jìn)電機(jī)1控制調(diào)節(jié)橡膠輪50反向轉(zhuǎn)兩圈得到側(cè)視圖；在輸入一次脈沖，第二步進(jìn)電機(jī)21和第一步進(jìn)電機(jī)1控制橡膠輪同向轉(zhuǎn)動兩圈得到側(cè)視圖。

如圖7所示，進(jìn)一步的闡述圖像采集部分，每給一次脈沖到步進(jìn)電機(jī)的同時單片機(jī)同時發(fā)出中斷給圖像采集系統(tǒng)，讓鏡頭曝光成像，將采集到的圖形信息進(jìn)行處理，以三視圖的排版成像。

雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本實(shí)用新型精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本實(shí)用新型未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本實(shí)用新型精神所做的變化都應(yīng)包含在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。