專利名稱：一種微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱和用于該實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱。
背景技術(shù)：
目前，教學(xué)用的物理、化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)演示設(shè)備，主要是將零散的實(shí)驗(yàn)器件按照教學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求，在實(shí)驗(yàn)臺上擺放，然后在實(shí)驗(yàn)臺上演示實(shí)驗(yàn)。盡管這種模式被大多數(shù)學(xué)校采用，但是在教學(xué)條件不好的偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于地方經(jīng)濟(jì)落后，且教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示設(shè)備的制造成本較高，很多學(xué)校無法給學(xué)生配置實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備，使得教學(xué)資源匱乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué) 生，無法進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)器件是比較零散的，且占用空間較大，移動不便，許多教師在需要連續(xù)做幾個不同的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候，需要搬著沉重的實(shí)驗(yàn)器材奔走于各教學(xué)樓之間；學(xué)生在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候需要用到大量的實(shí)驗(yàn)試劑，做完實(shí)驗(yàn)后這些實(shí)驗(yàn)試劑就被倒掉，造成環(huán)境污染；對于一些比較危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還可能會引起爆炸，造成人員傷亡。

實(shí)用新型內(nèi)容針對背景技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種成本低、便攜、易操控、安全環(huán)保的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供一種微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體、控制系統(tǒng)、安裝在箱體內(nèi)的三維移動調(diào)控平臺、安裝在箱體內(nèi)的用于觀測實(shí)驗(yàn)的攝像頭和用于操控所述三維移動調(diào)控平臺的輸入設(shè)備，所述三維移動調(diào)控平臺上設(shè)有用于安裝微型實(shí)驗(yàn)臺的安裝臺，所述控制系統(tǒng)分別與所述三維移動調(diào)控平臺、攝像頭和輸入設(shè)備電性連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)有用于與顯示裝置連接的影像數(shù)據(jù)輸出端口。上述微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱在使用時與顯示裝置連接并與微型實(shí)驗(yàn)臺配合使用，所述微型實(shí)驗(yàn)臺是將傳統(tǒng)教學(xué)中的物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)臺微型化至一特定尺寸制造，在該微型實(shí)驗(yàn)臺上可進(jìn)行多種不同的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)。將該微型實(shí)驗(yàn)臺安裝在所述安裝臺上，由于所述箱體內(nèi)安裝有用于觀測實(shí)驗(yàn)的攝像頭，操作者可通過觀察顯示裝置，通過與控制系統(tǒng)連接的輸入設(shè)備控制所述三維移動調(diào)控平臺，調(diào)整該微型實(shí)驗(yàn)臺的位置，使其位于所述攝像頭的最佳觀測視角，由于所述攝像頭與控制系統(tǒng)電性連接，所述攝像頭將觀測到的影像數(shù)據(jù)信號傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過影像數(shù)據(jù)輸出端口將影像數(shù)據(jù)輸出到與控制系統(tǒng)電性連接的顯示裝置，所述顯示裝置可以為外置的液晶顯示屏或投影儀，也可以為集成在箱體上的液晶顯示裝置，通過顯示裝置可以觀測到所述微型實(shí)驗(yàn)臺上的實(shí)驗(yàn)演示。這樣可以將傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)縮小并在該微型實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行演示，通過攝像頭和控制系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)放大并在顯示裝置顯示出來，從而節(jié)省實(shí)驗(yàn)器材的制造成本，而且該教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱具有很好的便攜性和操控性，可以推廣到教學(xué)資源較落后的地區(qū)供教師生使用。由于在箱體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)演示過程可以輸出到顯示裝置，使得參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生、老師或研究人員可以直觀方便地看到實(shí)驗(yàn)演示過程，另一方面，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候，有一些較危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，例如爆破實(shí)驗(yàn)，可以通過將實(shí)驗(yàn)微型化后，將實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性降低，還可以減少實(shí)驗(yàn)原料的使用，這樣不僅可以演示更多在課堂上無法演示的危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)，還能減少實(shí)驗(yàn)原料對環(huán)境的污染，因此，本實(shí)用新型具有較高的推廣價(jià)值和社會價(jià)值。具體地，所述安裝臺設(shè)有限位裝置，限位裝置可以為限位槽，將微型實(shí)驗(yàn)臺安裝在限位槽內(nèi)可使該微型實(shí)驗(yàn)臺在移動過程中保持穩(wěn)定，不會與限位槽之間發(fā)生相對移動；所述限位裝置還可以為夾緊機(jī)構(gòu)，所述夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)有彈性夾緊件，通過夾緊件可以將微型實(shí)驗(yàn)臺夾緊安裝在所述安裝臺上，避免該微型實(shí)驗(yàn)臺與安裝臺之間發(fā)生相對位移而影響調(diào)控精度。具體地，所述三維移動調(diào)控平臺包括X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)、Z軸移動機(jī)構(gòu)和基座，所述安裝臺設(shè)于X軸移動機(jī)構(gòu)上，所述X軸移動機(jī)構(gòu)安裝在Y軸移動機(jī)構(gòu)上，所述Y軸移動機(jī)構(gòu)安裝在Z軸移動機(jī)構(gòu)上，所述Z軸移動機(jī)構(gòu)安裝在基座上，所述X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)、Z軸移動機(jī)構(gòu)分別與控制系統(tǒng)電性連接。·[0008]具體地，所述三維移動調(diào)控平臺還包括安裝在Y軸移動機(jī)構(gòu)上的與X軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的X軸激光定位裝置、安裝在Z軸移動機(jī)構(gòu)上的與Y軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的Y軸激光定位裝置和安裝在基座上的與Z軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的Z軸激光定位裝置，所述X軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的X軸刻度條和第一激光頭讀數(shù)組件，所述Y軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的Y軸刻度條和第二激光頭讀數(shù)組件，所述Z軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的Z軸刻度條和第三激光頭讀數(shù)組件，所述第一激光頭讀數(shù)組件、第二激光頭讀數(shù)組件和第三激光頭讀數(shù)組件分別與控制系統(tǒng)電性連接。具體地，所述X軸刻度條外表面設(shè)有沿X軸刻度條長度方向等距排列的多條第一凹槽，所述第一激光頭讀數(shù)組件包括第一激光二極管、第一光檢測器和第一透鏡組件，所述第一透鏡組件用于將所述第一激光二極管發(fā)射的激光束反射到所述X軸刻度條上，所述第一光檢測器用于接收所述X軸刻度條反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號；所述Y軸刻度條外表面設(shè)有沿Y軸刻度條長度方向等距排列的多條第二凹槽，所述第二激光頭讀數(shù)組件包括第二激光二極管、第二光檢測器和第二透鏡組件，所述第二透鏡組件用于將第二激光二極管發(fā)射的激光束反射到所述Y軸刻度條上，所述第二光檢測器用于接收所述Y軸刻度條反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號；所述Z軸刻度條外表面設(shè)有沿Z軸刻度條長度方向等距排列的多條第三凹槽，所述第三激光頭讀數(shù)組件包括第三激光二極管、第三光檢測器和第三透鏡組件，所述第三透鏡組件用于將第三激光二極管發(fā)射的激光束反射到所述Z軸刻度條上，所述第三光檢測器用于接收所述Z軸刻度條反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號；所述第一光檢測器、第二光檢測器和第三光檢測器分別與控制系統(tǒng)電性連接。具體地，所述箱體的外立面安裝有顯示裝置，所述顯示裝置與所述控制系統(tǒng)上的影像輸出端口電性連接；所述顯示裝置為觸摸屏顯示裝置，目前顯示屏技術(shù)已經(jīng)很成熟，而且制造成本會越來越低，制造尺寸越來越薄，更重要的是，觸摸屏顯示裝置可實(shí)現(xiàn)可視化即時操作，使得操作更加方便。綜上所述進(jìn)一步說明本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)來說，具有成本低、便攜、易操控、安全的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型還提供一種用于上述微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)儀器，所述實(shí)驗(yàn)儀器用于安裝在所述安裝臺上進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，所述實(shí)驗(yàn)儀器包括一片狀透明本體，所述片狀透明本體內(nèi)設(shè)有至少一封閉腔體和將所述腔體與外界聯(lián)通的至少三條通道。通過所述通道可以通入化學(xué)試劑，使得化學(xué)試劑進(jìn)入所述腔體進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于所述實(shí)驗(yàn)儀器為片狀，且為透明材料制成，因此通過攝像頭，可以觀測到在所述腔體內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于所述實(shí)驗(yàn)儀器是用于上述微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的，因此，所述腔體體積很小，在所述腔體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的試劑也很少，因此可以減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑的使用，從而減少化學(xué)試劑的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。具體地，所述片狀透明本體由相互扣合的第一半體和第二半體組成，所述第一半體和第二半體扣合后形成所述腔體和所述通道。這樣，當(dāng)做完化學(xué)實(shí)驗(yàn)后可將所述實(shí)驗(yàn)儀器掰開，用水沖洗。具體地，所述腔體為若干個，各所述腔體均設(shè)有至少三條將所述腔體與外界聯(lián)通的通道。這樣的結(jié)構(gòu)使得所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器可以做多個實(shí)驗(yàn)，每一個腔體可以做一個實(shí)驗(yàn)。具體地，各所述通道與外界聯(lián)通的一端均設(shè)有向外凸出的連接部，各所述腔體為橢圓形腔體，所述第一半體和第二半體之間設(shè)有缺口。所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器在使用時，化學(xué)試·劑通過導(dǎo)管與所述通道連接，通過微流控技術(shù)通入一定量的化學(xué)試劑，所述連接部便于所述實(shí)驗(yàn)儀器與化學(xué)試劑的導(dǎo)管連接，便于通入化學(xué)試劑；橢圓形腔體的結(jié)構(gòu)可方便觀看化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時便于清洗化學(xué)試劑；所述缺口便于在實(shí)驗(yàn)完成后將第一半體和第二半體分開。進(jìn)一步地，所述實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)設(shè)有超聲波振動發(fā)生器。這樣便于在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候，對參加反應(yīng)的化學(xué)試劑進(jìn)行振動混合，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加充分和迅速，實(shí)驗(yàn)效果更佳明顯。

圖I所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱使用狀態(tài)的示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的三維移動調(diào)控平臺立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的三維移動調(diào)控平臺X軸移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的三維移動調(diào)控平臺X軸移動機(jī)構(gòu)另一視角結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的三維移動調(diào)控平臺Y軸移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的三維移動調(diào)控平臺Z軸移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示為本實(shí)用新型施例一提供的X軸激光定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖9所示為本實(shí)用新型施例一提供的X軸激光定位裝置工作原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖10所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的微型三棱鏡散射教學(xué)實(shí)驗(yàn)示意圖；圖11所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)示意圖；圖12所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的微型定向爆破教學(xué)實(shí)驗(yàn)示意圖；圖13所述為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的安裝臺立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖14所述為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖15所示為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的實(shí)驗(yàn)儀器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖16所示為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的實(shí)驗(yàn)儀器俯視圖；圖17所示為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的實(shí)驗(yàn)儀器分解圖；圖18所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)儀器使用狀態(tài)示意圖。附圖標(biāo)識1_箱體；3-三維移動調(diào)控平臺；31_安裝臺；311_限位槽；312-夾緊件；32-X軸移動機(jī)構(gòu)；321-X軸滑軌；322-X軸滑塊；323_第一齒輪組；324_第一驅(qū)動電機(jī)；33-Y軸移動機(jī)構(gòu)；331-Υ軸滑軌；332- Y軸滑塊；333_第二齒輪組；334_第二驅(qū)動電機(jī)；34-Ζ軸移動機(jī)構(gòu)；341-Ζ軸滑軌；342-Ζ軸滑塊；343_螺旋傳動機(jī)構(gòu)；3431_螺紋 套；3432_螺桿；344_第三驅(qū)動電機(jī)；35_基座；36_Χ軸激光定位裝置；361_Χ軸刻度條；3611-第一凹槽；362_第一激光頭讀數(shù)組件；3621_第一激光二極管；3622_第一光檢測器；3633-第一透鏡組件；36331_半透鏡；36332_非球面壓膜透鏡；37_Υ軸激光定位裝置；371_Y軸刻度條；372_第二激光頭讀數(shù)組件；38-Ζ軸激光定位裝置；381-Z軸刻度條；382-第三激光頭讀數(shù)組件；4_攝像頭；5_輸入設(shè)備；6_微型光學(xué)實(shí)驗(yàn)臺；61_微型光纖座；611_光纖；62_微型三棱鏡；63_微型半透明成像屏；7_顯示裝置；8_觸摸屏顯示屏；9_微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺；91_凹坑；92_酸試劑；93_堿試劑；94_鹽試劑；95_微型鐵架臺；96_微型試管；97-微型電熱加熱器；10_微型定向爆破實(shí)驗(yàn)臺；101_微型煙囪模型；102_微型炸彈；11_透明片狀本體；111第一半體；112_第二半體；113-缺口 ；12_封閉腔體；13_通道；131_連接部。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的技術(shù)方案、優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一參見圖I至圖9本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體I、控制系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)、安裝在箱體I內(nèi)的三維移動調(diào)控平臺3、安裝在箱體I內(nèi)的用于觀測實(shí)驗(yàn)的攝像頭4和用于操控所述三維移動調(diào)控平臺3的輸入設(shè)備5、所述三維移動調(diào)控平臺3上設(shè)有用于安裝微型實(shí)驗(yàn)臺的安裝臺31，所述控制系統(tǒng)分別與所述三維移動調(diào)控平臺3、攝像頭4和輸入設(shè)備3電性連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)有用于與顯示裝置連接的影像數(shù)據(jù)輸出端口。使用時，控制系統(tǒng)與一外置顯示裝置7連接，然后將微型實(shí)驗(yàn)臺安裝在安裝臺上31上，微型實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)有各種微型實(shí)驗(yàn)器材，箱體內(nèi)的攝像頭4將攝像數(shù)據(jù)傳送給控制系統(tǒng)并通過顯示裝置7顯示出來，通過觀察顯示裝置7可以知曉箱體I內(nèi)的情況，然后通過輸入設(shè)備3對控制系統(tǒng)輸入指令，控制三維調(diào)控平臺3對微型實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行調(diào)整，使得微型實(shí)驗(yàn)臺位于攝像頭4的最佳觀測角度，這樣，微型實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就可以被攝像頭4記錄并通過顯示裝置顯示出來。在微型實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行的微型實(shí)驗(yàn)，由于使用微型實(shí)驗(yàn)器材，因此可以減少實(shí)驗(yàn)器材的制造材料，還可以減少實(shí)驗(yàn)試劑的用量，從而減少實(shí)驗(yàn)試劑的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。具體地，所述安裝臺31設(shè)有限位槽311，將微型實(shí)驗(yàn)臺安裝在限位槽311內(nèi)可使該微型實(shí)驗(yàn)臺在移動過程中保持穩(wěn)定，不會與限位槽311之間發(fā)生相對移動；所述三維移動調(diào)控平臺3包括X軸移動機(jī)構(gòu)32、Y軸移動機(jī)構(gòu)33、Z軸移動機(jī)構(gòu)34和基座35，所述安裝臺31設(shè)于X軸移動機(jī)構(gòu)32上并隨X軸移動機(jī)構(gòu)32 —起移動，所述X軸移動機(jī)構(gòu)32包括X軸滑軌321和依次連接的X軸滑塊322、第一齒輪組323和第一驅(qū)動電機(jī)324，所述X軸滑塊322通過與所述X軸滑軌321配合從而在X軸方向上滑動，第一驅(qū)動電機(jī)324通過驅(qū)動第一齒輪組323從而驅(qū)動X軸滑塊322在X軸滑軌321上滑動；所述Y軸移動機(jī)構(gòu)33包括Y軸滑軌331和依次連接的Y軸滑塊332、第二齒輪組333和第二驅(qū)動電機(jī)334，所述Y軸滑塊332通過與所述Y軸滑軌331配合從而在Y軸方向上滑動，第二驅(qū)動電機(jī)334通過驅(qū)動第二齒輪組333從而驅(qū)動Y軸滑塊332在Y軸滑軌331上滑動；所述X軸移動機(jī)構(gòu)32安裝在所述Y軸滑塊332上并隨Y軸滑塊332在Y軸滑軌331上滑動；所述Z軸移動機(jī)構(gòu)34包括Z軸滑軌341和依次連接的Z軸滑塊342、螺旋傳動機(jī)構(gòu)343和第三驅(qū)動電機(jī)344，所述Z軸滑塊342通過與所述Z軸滑軌341配合從而在Z軸方向上滑動，所述螺旋傳動機(jī)構(gòu)343包括設(shè)于所述Z軸滑塊342上的螺紋套3431和設(shè)于基座35上的螺桿3432，所述螺紋套3431套在所述螺桿3432上，所述螺桿3432與所述第三驅(qū)動電機(jī)344連接，第三驅(qū)動電機(jī)344驅(qū)動螺桿3432轉(zhuǎn)動，由于螺桿3432與螺紋套3431配合，使得螺紋套3431在螺桿3432的傳動下在Z軸方向上移動，從而帶動Z軸滑塊342在Z軸滑軌341上滑動；所述 Y軸移動機(jī)構(gòu)33安裝于所述Z軸滑塊342上并隨Z軸滑塊342在Z軸滑軌341上滑動，這樣，使得安裝臺31可以在X軸、Y軸、Z軸方向上移動，所述第一驅(qū)動電機(jī)324、第二驅(qū)動電機(jī)334和第三驅(qū)動電機(jī)344分別與控制系統(tǒng)電性連接，通過輸入設(shè)備5對控制系統(tǒng)輸入指令，使得控制系統(tǒng)分別控制第一驅(qū)動電機(jī)324、第二驅(qū)動電機(jī)334和第三驅(qū)動電機(jī)344，使安裝臺31分別在X軸、Y軸和Z軸方向上移動。具體地，所述三維移動調(diào)控平臺3還包括安裝在Y軸移動機(jī)構(gòu)33上的與X軸移動機(jī)構(gòu)32對應(yīng)設(shè)置的X軸激光定位裝置36、安裝在Z軸移動機(jī)構(gòu)34上的與Y軸移動機(jī)構(gòu)33對應(yīng)設(shè)置的Y軸激光定位裝置37和安裝在基座35上的與Z軸移動機(jī)構(gòu)34對應(yīng)設(shè)置的Z軸激光定位裝置38，所述X軸激光定位裝置36包括對應(yīng)設(shè)置的X軸刻度條361和第一激光頭讀數(shù)組件362，所述X軸刻度條361設(shè)于X軸滑塊322上，并與X軸滑軌321平行；所述Y軸激光定位裝置37包括對應(yīng)設(shè)置的Y軸刻度條371和第二激光頭讀數(shù)組件372，所述Y軸刻度條371設(shè)于Y軸滑塊332上，并與Y軸滑軌331平行；所述Z軸激光定位裝置38包括對應(yīng)設(shè)置的Z軸刻度條381和第三激光頭讀數(shù)組件382，所述Z軸刻度條381設(shè)于Z軸滑軌341上，并與Z軸滑軌341平行。具體地，所述X軸刻度條361外表面設(shè)有沿X軸刻度條361長度方向等距排列的多條第一凹槽3611，所述第一激光頭讀數(shù)組件362包括第一激光二極管3621、第一光檢測器3622和第一透鏡組件3633，所述第一光檢測器3622與控制系統(tǒng)電性連接，第一透鏡組件3633包括半透鏡36331和非球面壓膜透鏡36332，如圖8和圖9所示，第一激光二極管3621發(fā)出的激光射到半透鏡36331上，半透鏡36331將激光反射至非球面壓膜透鏡36332，一部分激光從非球面壓膜透鏡36332投射出來并聚焦到X軸刻度條361上，X軸刻度條361將光線反射回來，射到第一光檢測器3622上,光檢測器3622會把接收到的光信息轉(zhuǎn)換成電信號，由于X軸刻度條361外表面設(shè)有沿X軸刻度條361長度方向等距排列的多條第一凹槽3611，即X軸刻度條361上有平面和凹面，當(dāng)X軸移動機(jī)構(gòu)在移動時，X軸刻度條361上平面和凹面反射的激光強(qiáng)弱不同，因此第一光檢測器3622接收到的激光強(qiáng)弱也不同，但是平面和第一凹槽3611反射的激光經(jīng)過控制系統(tǒng)分析后可以區(qū)分開來，因此第一凹槽3611可以起到刻度的作用，兩相鄰第一凹槽3611之間的距離即為X軸刻度條的刻度單位，當(dāng)X軸滑塊322在移動時，通過X軸激光定位裝置36對第一凹槽3611反射的光信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，可獲知X軸滑塊322移動了多少個刻度單位，依據(jù)凹槽反射的光信號，并通過控制系統(tǒng)的控制，可以對X軸移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確移動。所述Y軸刻度條371外表面設(shè)有沿Y軸刻度條371長度方向等距排列的多條第二凹槽，所述第二激光頭讀數(shù)組件372包括第二激光二極管、第二光檢測器和第二透鏡組件，所述第二透鏡組件用于將第二激光二極管發(fā)射的激光束反射到所述Y軸刻度條371上，所述第二光檢測器用于接收所述Y軸刻度條371反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號；所述Z軸刻度條381外表面設(shè)有沿Z軸刻度條長度方向等距排列的多條第三凹槽，所述第三激光頭讀數(shù)組件382包括第三激光二極管、第三光檢測器和第三透鏡組件，所述第三透鏡組件用于將第三激光二極管發(fā)射的激光束發(fā)射到所述Z軸刻度條上，所述第三光檢測器用于接收所述Z軸刻度條反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號；第二光檢測器和第三光檢測器分別與控制系統(tǒng)電性連接。由于本實(shí)施例已經(jīng)結(jié)合圖示對X軸激光定位裝置36的結(jié)構(gòu)和工作原理 做了詳細(xì)說明，且所述Y軸激光定位裝置37和Z軸激光定位裝置38的結(jié)構(gòu)與工作原理與X軸激光定位裝置36的工作原理相同，因此本實(shí)施例在此對Y軸激光定位裝置37和Z軸激光定位裝置38的圖示和工作原理不再贅述。如圖10所不為一微型實(shí)驗(yàn)臺6上插設(shè)有微型光纖座61、微型光纖座上安裝有由箱體外引入箱體內(nèi)的光纖611，微型三棱鏡62和微型半透明成像屏63，攝像頭4設(shè)于箱體I側(cè)壁。將微型實(shí)驗(yàn)臺6置入箱體I并放置在安裝臺31上，通過觀察顯示裝置，獲知由攝像頭4傳送出來的影像信息。通過輸入設(shè)備輸入指令，使控制系統(tǒng)通過控制三維移動調(diào)控平臺3，使設(shè)于所述三維移動調(diào)控平臺3上的安裝臺31移動至攝像頭4的最佳觀測視角，并最終使攝像頭4正對微型半透明成像屏63。由光纖611引入的白色光束照射在微型三棱鏡62上，經(jīng)過微型三棱鏡62的散射作用，將白色光束散射成七色光，投射在微型半透明成像屏63上，位于微型半透明成像屏63后方的攝像頭4獲取實(shí)驗(yàn)演示的影像并傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以通過影像數(shù)據(jù)輸出端口，將影像數(shù)據(jù)輸出到與控制系統(tǒng)電性連接的顯示裝置，將實(shí)驗(yàn)演示的過程在顯示裝置上顯示出來供學(xué)生、教師等人員觀看。本實(shí)用新型不僅可用于三棱鏡散射的實(shí)驗(yàn)演示，還可用于演示其他可微型化的光學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和生物實(shí)驗(yàn)。如圖11所示的安裝在安裝臺31上的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺9，在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺9上設(shè)有若干個凹坑91，箱體內(nèi)還設(shè)有酸試劑92、堿試劑93和鹽試劑94，通過微流控技術(shù)分別控制酸試劑92、堿試劑93和鹽試劑94滴入凹坑91進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，例如酸堿中和實(shí)驗(yàn)等。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺9上還設(shè)有微型鐵架臺95和設(shè)在鐵架臺上的微型試管96，微型試管96下方設(shè)有微型電熱加熱器97，可以進(jìn)行有關(guān)加熱分解的實(shí)驗(yàn)等，在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺9上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，均可通過攝像頭4進(jìn)行放大，并輸出到顯示裝置進(jìn)行觀看和操控。通過本實(shí)用新型提供的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，在微型實(shí)驗(yàn)臺9上進(jìn)行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)試劑很少，因此相比于傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型對環(huán)境的污染極小，而且還可以回放實(shí)驗(yàn)過程，多次觀看，避免重復(fù)實(shí)驗(yàn)從而進(jìn)一步減少化學(xué)試劑的使用。如圖12所示，安裝臺31上安裝有微型定向爆破實(shí)驗(yàn)臺10，微型定向爆破實(shí)驗(yàn)臺10上設(shè)有三個微型煙囪模型101，各微型煙囪模型101的不同位置設(shè)有微型炸彈102，可以進(jìn)行微型定向爆破實(shí)驗(yàn)。由于在微型爆破實(shí)驗(yàn)臺10上進(jìn)行的是微型的定向爆破實(shí)驗(yàn)，使用的是微型炸彈或炸藥，因此實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性很小，不會造成人員傷亡，通過攝像頭4對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行放大后輸出到顯示裝置，可以清晰的觀看整個實(shí)驗(yàn)過程，并且可以回放、慢放實(shí)驗(yàn)過程，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí)和分析，使得教學(xué)效果良好。相比于現(xiàn)有技術(shù)來說，本實(shí)用新型可將傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示，具有成本低、便攜、易操控和安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例二 如圖13所示，本實(shí)施例與上一實(shí)施例不同之處在于，安裝臺31上設(shè)有夾緊裝置，所述夾緊裝置設(shè)有用于夾緊微型實(shí)驗(yàn)演示模型的夾緊件312。通過夾緊件312可以將微型實(shí)驗(yàn)演示模型夾緊安裝在所述安裝臺31上便于移動，避免微型實(shí)驗(yàn)臺與安裝臺31之間發(fā)生相對位移而影響調(diào)控精度。 實(shí)施例三如圖14所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述箱體I的外立面安裝有觸摸屏顯示裝置8，目前顯示屏技術(shù)已經(jīng)很成熟，而且制造成本會越來越低，制造尺寸越來越薄，更重要的是，通過觸摸屏顯示裝置8可以輸入指令，操控三維調(diào)控平臺，可實(shí)現(xiàn)可視化即時操作，使得操作更加方便。實(shí)施例四參見圖15至圖18本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種用于上述微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)儀器，所述實(shí)驗(yàn)儀器用于安裝在所述安裝臺上進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，所述實(shí)驗(yàn)儀器包括一片狀透明本體11，所述片狀透明本體11內(nèi)設(shè)有若干個封閉的腔體12，各所述腔體12均設(shè)有將各所述腔體12與外界聯(lián)通的三條通道13。所述通道13還可以為多條，所述片狀透明本體11由相互扣合的第一半體111和第二半體112組成，所述第一半體111和第二半體112扣合后形成所述腔體12和所述通道13，這樣，當(dāng)做完化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候可以將所述實(shí)驗(yàn)儀器掰開，用水沖洗。使用時，通過所述通道13通入化學(xué)試劑，使得化學(xué)試劑進(jìn)入所述腔體12內(nèi)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于所述實(shí)驗(yàn)儀器為片狀，且為透明材料制成，因此通過攝像頭4，可以觀測到在所述腔體12內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于所述實(shí)驗(yàn)儀器是用于上述微型實(shí)驗(yàn)箱的，因此，所述腔體體積很小，在所述腔體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的試劑也很少，因此可以減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑的使用，從而減少化學(xué)試劑的浪費(fèi)和環(huán)境污染。所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器可以做多個實(shí)驗(yàn)，每一個腔體可以做一個化學(xué)實(shí)驗(yàn)。具體地，各所述通道13與外界聯(lián)通的一端均設(shè)有向外凸出的連接部131，各所述腔體12為橢圓形腔體，所述第一半體111和第二半體112之間設(shè)有缺口 113。所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器在使用時，化學(xué)試劑通過導(dǎo)管與所述通道13連接，通過微流控技術(shù)通入一定量的化學(xué)試劑，所述連接部131便于所述實(shí)驗(yàn)儀器與化學(xué)試劑的導(dǎo)管連接，便于通入化學(xué)試劑；橢圓形腔體的結(jié)構(gòu)可方便觀看化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時便于清洗化學(xué)試劑；所述缺口 113便于在實(shí)驗(yàn)完成后將第一半體111和第二半體112分開。所述實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)設(shè)有超聲波振動發(fā)生器(圖中未標(biāo)出)。這樣便于在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時候，對參加反應(yīng)的化學(xué)試劑進(jìn)行振動混合，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加充分和迅速，實(shí)驗(yàn)效果更佳明顯。[0056]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限定本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和 改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于包括箱體、控制系統(tǒng)、安裝在箱體內(nèi)的三維移動調(diào)控平臺、安裝在箱體內(nèi)的用于觀測實(shí)驗(yàn)的攝像頭和用于操控所述三維移動調(diào)控平臺的輸入設(shè)備，所述三維移動調(diào)控平臺上設(shè)有用于安裝微型實(shí)驗(yàn)臺的安裝臺，所述控制系統(tǒng)分別與所述三維移動調(diào)控平臺、攝像頭和輸入設(shè)備電性連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)有用于與顯示裝置連接的影像數(shù)據(jù)輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于所述三維移動調(diào)控平臺包括X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)、Z軸移動機(jī)構(gòu)和基座，所述安裝臺設(shè)于所述X軸移動機(jī)構(gòu)上,所述X軸移動機(jī)構(gòu)安裝在所述Y軸移動機(jī)構(gòu)上，所述Y軸移動機(jī)構(gòu)安裝在所述Z軸移動機(jī)構(gòu)上，所述Z軸移動機(jī)構(gòu)安裝在所述基座上，所述X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)、Z軸移動機(jī)構(gòu)分別與控制系統(tǒng)電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于所述三維移動調(diào)控平臺還包括安裝在所述Y軸移動機(jī)構(gòu)上與所述X軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的X軸激光定位裝置、安裝在所述Z軸移動機(jī)構(gòu)上的與所述Y軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的Y軸激光定位裝置和安裝在所述基座上的與所述Z軸移動機(jī)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的Z軸激光定位裝置，所述X軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的X軸刻度條和第一激光頭讀數(shù)組件，所述Y軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的Y軸刻度條和第二激光頭讀數(shù)組件，所述Z軸激光定位裝置包括對應(yīng)設(shè)置的Z軸刻度條和第三激光頭讀數(shù)組件，所述第一激光頭讀數(shù)組件、第二激光頭讀數(shù)組件和第三激光頭讀數(shù)組件分別與控制系統(tǒng)電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于所述Z軸刻度條外表面設(shè)有沿Z軸刻度條長度方向等距排列的多條第三凹槽，所述第三激光頭讀數(shù)組件包括第三激光二極管、第三光檢測器和第三透鏡組件，所述第三透鏡組件用于將第三激光二極管發(fā)射的激光束反射到所述Z軸刻度條上，所述第三光檢測器用于接收所述Z軸刻度條反射回來的激光并轉(zhuǎn)換為電信號，所述第三光檢測器與所述控制系統(tǒng)電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于所述箱體的外立面安裝有觸摸屏顯示裝置，所述觸摸屏顯示裝置與所述控制系統(tǒng)上的影像輸出端口電性連接。
6.一種用于權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)儀器，所述實(shí)驗(yàn)儀器用于安裝在所述安裝臺上進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其特征在于包括一片狀透明本體，所述片狀透明本體內(nèi)設(shè)有至少一封閉的腔體和將所述腔體與外界聯(lián)通的至少三條通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于所述片狀透明本體由相互扣合連接的第一半體和第二半體組成，所述第一半體和第二半體扣合后形成所述腔體和所述通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于所述腔體為若干個，各所述腔體均設(shè)有至少三條將所述空腔與外界聯(lián)通的通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于各所述通道與外界聯(lián)通的一端均設(shè)有向外凸出的連接部，各所述腔體為橢圓形腔體，所述第一半體和第二半體之間設(shè)有缺口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)設(shè)有超聲波振動發(fā)生器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，提供一種微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體、控制系統(tǒng)、安裝在箱體內(nèi)的三維移動調(diào)控平臺、安裝在箱體內(nèi)的用于觀測實(shí)驗(yàn)的攝像頭和用于操控所述三維移動調(diào)控平臺的輸入設(shè)備，所述三維移動調(diào)控平臺上設(shè)有用于安裝微型實(shí)驗(yàn)臺的安裝臺，所述控制系統(tǒng)分別與所述三維移動調(diào)控平臺、攝像頭和輸入設(shè)備電性連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)有用于與顯示裝置連接的影像數(shù)據(jù)輸出端口。這樣可以將傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)縮小并在該微型實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行演示，通過攝像頭和控制系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)放大并在顯示裝置顯示出來，從而節(jié)省實(shí)驗(yàn)器材的制造成本，減少教學(xué)實(shí)驗(yàn)耗材，具有成本低、便攜、易操控和安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G09B23/22GK202720813SQ20122038312
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者李忠孝, 李姝瓅, 徐健輝 申請人:李忠孝