一种具有全息投影的多功能讲桌及授课方法

1.本发明涉及教育技术领域，具体而言，涉及一种具有全息投影的多功能讲桌及授课方法。


背景技术：

2.讲桌在我们的日常生活中是经常见到的，一般用于教师的授课使用，以前的讲桌主要起到放置讲师的备课资料；随着多媒体的发展，现有的讲桌还起到多媒体的作用，一般用以充当讲师的多媒体显示屏；随着社会的发展，授课的全方位性越来越重要，比如，现在有很多采用全息投影的技术来实现授课中的3d图像展示，但是现有的全息投影设备都是单独存在的，比如公开号为：cn206711423u的中国专利，其公开了一种立体教学演示柜，专门用以单独显示3d图像，在讲台上本就比较局促的空间(中小学课堂)，就显得更加拥挤了，容易造成人员的碰撞导致受伤等。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种具有全息投影的多功能讲桌及授课方法，其利用升降座和固定座的搭配，将原有的讲桌拆分为可以升降的结构然后提供更多的空间，从而使全息投影设备或者其他设备能够放置进去，提高空间使用率。
4.本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种具有全息投影的多功能讲桌，包括固定座，固定座包括为立方体状的壳体且顶部设有开口；升降座，升降座设置在固定座的内部且从开口处完成升降动作；升降座的顶部设有显示屏，显示屏的一端铰接于升降座的一侧，且在显示屏的摆动下升降座完成升降动作；终端设备，用以根据用户的触发指令向所述显示屏发送图像信息，控制显示屏的显示内容；手势识别组件，所述手势识别组件设置在所述升降座内，且与所述显示器有线或者无线连接，用于接受用户的手势信息，并对手势进行识别，用以控制显示屏的显示内容。
5.进一步的，升降座为框架结构且内部设有呈棱柱状的透光组件，透光组件的高度等于升降座的升降高度差；透光组件的上方设有投影源，在投影源和透光组件的作用下，透光组件内构建3d影像。
6.进一步的，升降座的框架内还设有翻转机构，在翻转机构的作用下显示屏做180
°
的翻转运动，且翻转后的显示屏作为透光组件的上方的投影源。
7.进一步的，升降座的框架上设有开口竖直向上设置的豁口；豁口的两侧壁分布设有第一滑槽和第二滑槽；位于框架内且位于豁口的两侧分布设有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔；翻转机构包括：第一转轴，第一转轴的第一端通过轴承连接第一滑块，第一转轴的第二端通过轴承连接第二滑块，第一滑块在第一滑槽内做竖直方向的滑动，第二滑块在第二滑槽内做竖直方向的滑动；第二转轴，第二转轴的一端铰接在第一转轴的中部，且第二转轴和第一转轴垂直设置；第一转轴内还设有沿第一转轴轴向设置的第一盲孔和第二盲孔，第一盲孔的开口朝向第一空腔设置，第二盲孔的开口朝向第二空腔设置；第一
空腔内设有第一固定块，第一固定块设有第一斜面，第二空腔内设有第二固定块，第二固定块设有第二斜面；第一斜面上设有第一楔形块，第一楔形块沿第一斜面滑动，第二斜面上设有沿第二斜面滑动的第二楔形快；第一楔形块上设有第一环形滑槽，第二楔形块上设有第二环形滑槽，第一盲孔内设有第一连杆，第二盲孔内设有第二连杆，第一滑槽的底部设有第一弧形通孔，第二滑槽的底部设有第二弧形通孔，第一连杆的第一端穿过第一弧形通孔配合设置在第一环形滑槽内；第二连杆的第一端穿过第二弧形通孔配合设置在第二环形滑槽内；第一连杆的第二端设有第一直齿齿条，第二连杆的第二端设有第二直齿齿条，第二转轴上设有圆齿轮，圆齿轮啮合第一直齿齿条，圆齿轮啮合第二直齿齿条；第二转轴连接显示屏。
8.进一步的，第一转轴的外侧还设有棘轮，棘轮和第一转轴同轴；固定座的内部还设有驱动齿轮盘，升降座的底部竖直设有第三直齿齿条，驱动齿轮盘与第三直齿齿条啮合，驱动齿轮盘的转轴处设有抵接结构，抵接机构包括：拉杆和抵接块，抵接块的一端设有凹槽，拉杆的一端通过轴承与凹槽转动连接，拉杆的另一端设置在固定座的外侧；驱动齿轮盘的侧面设有配合凹槽，抵接块的一端设置在配合凹槽内，抵接块和固定座的侧壁之间还设有弹簧，弹簧套设于拉杆，在弹簧的弹力作用下，抵接块和配合凹槽的接触面凹凸配合锁死；棘轮和抵接块通过皮带传动连接。
9.进一步的，棘轮包括轮套、棘齿、第一棘爪和第二棘爪，第一棘爪设置在第二转轴上，第一棘爪固定设置，且第一棘爪和第二棘爪都抵接在棘齿上，棘齿设置在轮套上，轮套与第一转轴同轴设置且转动连接，轮套与抵接块通过皮带传动连接。
10.一种授课方法，包括以下步骤：
11.s1：准备阶段，将显示屏的显示面斜向上设置，用于教师的使用；
12.s2：将显示屏的一端抬起，通过第一转轴将其竖直设置，面向学生，用于学生观察；
13.s3：以第一转轴为轴线反复摆动显示屏，将升降座升起，漏出透光组件；
14.s4：以第二转轴为轴线将显示屏旋转至显示面水平朝下设置，作为透光组件的投影源；构建3d影像；利用终端设备给显示屏发送图像信息，利用终端设备或者手势识别组件控制图像信息的旋转、打开、关闭，便于以学生观察；
15.s5：使用完毕后，拔出拉杆，以第二转轴反向旋转显示屏，然后以第一转轴旋转显示屏使显示面斜向上设置，恢复原位，再手动按压升降座使其下降至固定座的内部。
16.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
17.1：利用升降座和固定座的搭配，将原有的讲桌拆分为可以升降的结构然后提供更多的空间，从而使全息投影设备或者其他设备能够放置进去，提高空间使用率。
18.2：利用显示屏来控制升降座的升起，避免了在原本就紧张的空间设置电机等大体积的设备，进一步的优化了空间，同时升起方式简单可靠。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
20.图1为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌的结构示意图；
21.图2为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中显示屏和投光组件配合的第一状态示意图；
22.图3为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中显示屏和投光组件配合的第二状态示意图；
23.图4为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中显示屏和投光组件配合的第三状态示意图；
24.图5为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中显示屏和投光组件配合的第四状态示意图；
25.图6为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中翻转组件的结构示意图；
26.图7为图4中的a-a剖视图；
27.图8为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌的侧面剖视示意图；
28.图9为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中棘轮的结构示意图；
29.图10为本发明提供的具有全息投影的多功能讲桌中拉杆和抵接块配合的结构示意图；
30.图标：1-固定座，2-升降座，3-显示屏，4-透光组件，5-翻转机构，51-第一转轴，52-第二转轴，53-第一滑槽，54-第一滑块，55-轴承，56-第一连杆，57-第二连杆，58-第一固定块，59-第一楔形块，60-第一空腔，61-第一弧形通孔，7-驱动齿轮盘，71-第三直齿齿条，72-第一直齿齿条，81-轮套，82-棘齿，83-第一棘爪，84-第二棘爪，91-拉杆，92-弹簧，93-抵接块，94-皮带，95-配合凹槽，101-豁口，102-第一盲孔，103-第二盲孔，104-第一斜面，105-第二斜面，106-第一环形滑槽，107-第二环形滑槽，108-第二直齿齿条，109-圆齿轮。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例
37.如图1所示，一种具有全息投影的多功能讲桌，包括固定座1和升降座2，其中固定座1固定在讲台上，这里需要从固定座1和讲台内部设置电线和通讯线来完成整个装置的供电和通讯，当然的在本技术中，还可以采用无线通讯的方式来连接，比如wifi或者蓝牙，皆采用现有技术手段即可。
38.如图1所示，固定座1包括为立方体状的壳体且顶部设有开口；一般的为矩形，也就是长方体；升降座2设置在固定座1的内部且从开口处完成升降动作；升降座2的顶部设有显示屏3，显示屏3的一端铰接于升降座2的一侧，且在显示屏3的摆动下升降座2完成升降动作；利用显示屏3来控制升降座2的升起，避免了在原本就紧张的空间设置电机等大体积的设备，进一步的优化了空间，同时升起方式简单可靠。
39.进一步的，还包括终端设备和手势识别组件，终端设备用以根据用户的触发指令向显示屏发送图像信息，控制显示屏的显示内容；手势识别组件设置在升降座内，且与显示器有线或者无线连接，用于接受用户的手势信息，并对手势进行识别，用以控制显示屏的显示内容；当然在本实施例中采用控制显示屏的手势识别技术方案为现有技术，一般包括：图像获取-手势检测和分割-手势分析-静态手势识别-动态手势识别几个关键技术，都采用现有技术即可。
40.需要说明的是，在本技术中，全息投影的设置方式不做限制，比如：升降座2为框架结构且内部设有呈棱柱状的透光组件4，透光组件4的高度等于升降座2的升降高度差；透光组件4的上方设有投影源，在投影源和透光组件4的作用下，透光组件4内构建3d影像；当升降座2升起的时候，透光组件4就完全展示出来，再通过投影源和透光组件4即可实现3d影像的构件，这里对投影源来透光组件4进行一定的描述，具体的，透光组件4为呈棱柱状的4个透光板，多个透光板将通过投影源投放光线汇集为一个3d图像，如公开号为：cn 106019778 a的中国专利所公开的一种基于全息投影技术的教室模型及应用，与其中四棱台和液晶显示屏3的配合关系一样；在本实施例中也采用类似的技术方案来实现3d图像的构建，这属于现有技术，在此就不展开进行说明了。
41.进一步的，在本实施例中，通过摆动显示屏3完成升降动作的，可以采用摆动的显示屏3反复触发行程开关，然后行程开关触发电子伸缩杆带动升降座2升降或者降低，通过编码实现，如升降座2升到最高的高度后就开始下降；当然在本实施例中，为了减少电器的使用，节约空间，同时避免电器过多导致设备出现故障，所以采用如下设置：升降座2的框架内还设有翻转机构5，在翻转机构5的作用下显示屏3做180
°
的翻转运动，且翻转后的显示屏3作为透光组件4的上方的投影源；当然在其他的实施例中，也可以采用双显示屏3的方式来给透光组件4提供投影源，本实施例以一个显示屏3为例进行结构和功能说明；还需要说明的是当采用一个显示屏的时候，就需要利用手势识别组件和终端设备来对其进行图像控制。
42.如图4所示，升降座2的框架上设有开口竖直向上设置的豁口101；豁口101的两侧
壁分布设有第一滑槽53和第二滑槽；位于框架内且位于豁口101的两侧分布设有第一空腔60和第二空腔。
43.如图4所示，翻转机构5包括：第一转轴51，第一转轴51的第一端通过轴承55连接第一滑块54，第一转轴51的第二端通过轴承55连接第二滑块，第一滑块54在第一滑槽53内做竖直方向的滑动，第二滑块在第二滑槽内做竖直方向的滑动；第二转轴52，第二转轴52的一端铰接在第一转轴51的中部，且第二转轴52和第一转轴51垂直设置；在这里需要说明的是，第一转轴51可以在轴承55的作用下可以绕自身的旋转轴旋转，同时还可以在第一滑块54和第二滑块的作用下完成竖直方向的上下滑动。
44.如图4所示，第一转轴51内还设有沿第一转轴51轴向设置的第一盲孔102和第二盲孔103，第一盲孔102的开口朝向第一空腔60设置，第二盲孔103的开口朝向第二空腔设置；第一空腔60内设有第一固定块58，第一固定块58设有第一斜面104，第二空腔内设有第二固定块，第二固定块设有第二斜面105；第一斜面104上设有第一楔形块59，第一楔形块59沿第一斜面104滑动，第二斜面105上设有沿第二斜面105滑动的第二楔形快；第一楔形块59上设有第一环形滑槽106，第二楔形块上设有第二环形滑槽107，第一盲孔102内设有第一连杆56，第二盲孔103内设有第二连杆57，第一滑槽53的底部设有第一弧形通孔61，第二滑槽的底部设有第二弧形通孔，第一连杆56的第一端穿过第一弧形通孔61配合设置在第一环形滑槽106内；第二连杆57的第一端穿过第二弧形通孔配合设置在第二环形滑槽107内；第一连杆56的第二端设有第一直齿齿条72，第二连杆57的第二端设有第二直齿齿条108，第二转轴52上设有圆齿轮109，圆齿轮109啮合第一直齿齿条72，圆齿轮109啮合第二直齿齿条108；第二转轴52连接显示屏3。
45.在本实施例中，第一固定快58和第二固定块有多种设置方式，一般的如图4所示，第一固定块58和第二固定块上面的第一斜面104和第二斜面105朝向第二转轴52设置，且对称设置；保证第一楔形块59和第二楔形块滑动的时候，第一转轴51能够上升或者下降；这里上升和下降的幅度按照斜面的倾斜角度来定，一般为45
°
，整个过程为：旋转一次第二转轴52，第二转轴52带动第一连杆56和第二连杆57做直线运动，从而导致第一楔形块59和第二楔形块，在第一斜面104或者第二斜面105上滑动，这里需要说明的是，第一楔形块59和第二楔形块只会沿第一斜面104和第二斜面105的表面滑动，其通过凹凸配合的滑槽实现，另外的，第一楔形块59和第二楔形块只会存在两个动作，一个是相向运动，一个是背离运动，当相向运动的时候，由于第一斜面104和第二斜面105存在的关系，所以第一连杆56和第二连杆57会带动第一转轴51实现沿竖直方向下降的结果；反之，如果反向旋转第二转轴52，那么第一楔形块59和第二楔形块就会背离运动，那么就会沿着第一斜面104和第二斜面105上升，从而带动第一转轴51竖直向上运动。还需要说明的是，在本实施例中，之所以设置第一转轴51能在第二转轴52的作用下实现竖直下降或者上升的目的在于，采用一个显示屏3(显示屏3自带重力传感器)的时候，当显示屏3给教师使用的时候，需要将显示屏3的屏幕朝向黑板，也就是老师的方向，所以需要将显示屏3远离老师的一端抬高，如图2-5所示，靠近老师的一端降低，这样的话就能通过重力传感器将显示屏3的屏幕方向调转过来面对老师，同时能够给老师一个较好的角度看显示屏3；避免因为角度的关系，出现反光，导致老师不能直接观看显示屏3，影响教学。之所以要将显示屏3的远离老师的一端降低，其目的在于，当显示屏3作为透光组件4的投影源的时候，需要保证投影源的投影方向的绝对和透光组件4
水平，如图2-5所示，也就是说有一个固定的位置关系，那么就不能采用具有倾斜角度的显示屏3来作为透光组件4的投影源，由此，就必须要保证两者的固定位置，最好为平行；所以在本实施例中，采用旋转第二转轴52的方式来控制驱动第一转轴51的上升和下降，从而实现上述两个目的；具体的，第二转轴52的旋转方式只有顺时针的180
°
或者逆时针的180
°
。
46.进一步的，如图8-10所示，第一转轴51的外侧还设有棘轮，棘轮和第一转轴51同轴；固定座1的内部还设有驱动齿轮盘7，升降座2的底部竖直设有第三直齿齿条71，驱动齿轮盘7与第三直齿齿条71啮合，驱动齿轮盘7的转轴处设有抵接结构，抵接机构包括：拉杆91和抵接块93，抵接块93的一端设有凹槽，拉杆91的一端通过轴承55与凹槽转动连接，拉杆91的另一端设置在固定座1的外侧；驱动齿轮盘7的侧面设有配合凹槽95，抵接块93的一端设置在配合凹槽95内，抵接块93和固定座1的侧壁之间还设有弹簧92，弹簧92套设于拉杆91，在弹簧92的弹力作用下，抵接块93和配合凹槽95的接触面凹凸配合锁死；棘轮和抵接块93通过皮带94传动连接；进一步的，如图7所示，棘轮包括轮套81、棘齿82、第一棘爪83和第二棘爪84，第一棘爪83设置在第二转轴52上，第一棘爪83固定设置，且第一棘爪83和第二棘爪84都抵接在棘齿82上，棘齿82设置在轮套81上，轮套81与第一转轴51同轴设置且转动连接，轮套81与抵接块93通过皮带94传动连接；也就是说以第一转轴51为轴往复摆动第二转轴52(显示屏3)的时候，在第一棘爪83和第二棘爪84的作用下，会导致棘轮(轮套81)做单向旋转运动，具体的，第一棘爪83和第二棘爪84的连接处设有扭簧，第二转轴52在绕第一转轴51向下摆动的时候，第一棘爪83在扭簧的作用下抵接棘齿82，带动棘齿82转动；这时，第一棘爪83和第二棘爪84同旋向设置，所以第二棘爪84不会阻挡棘轮的转动；需要说明的是，如图所示，第二棘爪84在第一棘爪83的上方，所以当第二转轴52带动第一棘爪83向上摆动的时候，第二棘爪84会阻挡棘轮的转动，从而避免轮套81的转动，然后第二转轴52向下摆动，带动棘轮转动，从而带动轮套81转动；轮套81的单向旋转运动带动驱动齿轮盘7转动，驱动齿轮盘7带动第三直齿齿条71运动，从而上升，驱动升降座2上升，实现了升降座2的控制运动；需要说明的是，在下降的过程中，只需要人工将拉杆91拉出，使抵接快和驱动齿轮盘7不接触，从而传动失效，就可以在自重的情况下，升降座2下降，或者人工按压的方式下降，复位。
47.在本实施例中，还包括一种方法，一种授课方法，其目的在于更全面的展示教学成果，比如在机械专业中，为了展示齿轮等一些构件的3d图，能更好的帮助学生理解视图，所以就需要配合展示3d全息投影图，出于这个目的，本实施例给出了一种授课方法；具体如下：
48.s1：准备阶段，将显示屏3(自带重力传感器)的显示面斜向上设置，用于教师的日常使用；
49.s2：将显示屏3的一端抬起，通过第一转轴51将其竖直设置，面向学生，用于学生观察屏幕，同时由于重力传感器，屏幕方向旋转，便于学生观察显示屏3上面的图形，这样就能保证学生和老师看的是同一个屏幕；
50.s3：以第一转轴51为轴线反复摆动显示屏3，将升降座2升起，漏出透光组件4；
51.s4：以第二转轴52为轴线将显示屏3旋转180度，然后以第一转轴51为旋转轴旋转至显示面水平朝下设置，这时候，显示屏3就是水平放置的了，不存在倾斜角度，能完全作为透光组件4的投影源；构建3d影像；利用终端设备给显示屏发送图像信息，利用终端设备或者手势识别组件控制图像信息的旋转、打开、关闭；便于以学生观察，方便学生直接观察出
三维结构，利于授课；
52.s5：使用完毕后，拔出拉杆91，以第二转轴52反向旋转显示屏3，然后以第一转轴51旋转显示屏3使显示面斜向上设置，恢复原位，再手动按压升降座2使其下降至固定座1的内部。
53.在整个过程中，老师能够通过三种方式来使用同一个显示屏3，丰富了授课的维度，提高了授课质量，开拓了学生的视野，增加了学生的想象力。
54.最后需要强调的是，不管是对于显示屏3的数据线还是电源线而言，都采用现有技术连接，并且连线都是柔性连接，完全满足本实施例的结构要求。
55.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。