基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统
阅读说明：本技术 基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统 (Intelligent blackboard light supplementing equipment based on cursor positioning and control system thereof ) 是由 朱玉荣 汤鹏飞 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统,涉及黑板智能补光技术领域。本发明包括水平滑轨上滑动安装滑动装置；滑动装置上安装照明装置以及智能补光终端；智能补光终端分别与图像采集终端以及光标定位终端无线通信连接；智能补光终端用于控制滑动装置滑动。本发明通过光标定位终端控制激光发射模块发射定位光标并传递拍摄指令至图像采集终端；图像采集终端接收到拍摄指令后,控制高清摄像头拍摄黑板图像并传递至智能补光终端；智能补光终端黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标,并根据位置坐标控制正反转伺服电机旋转以移动滑动箱和照明装置,便捷实用的实现黑板补光,提高学生学习效果。(The invention discloses intelligent light supplementing equipment for a blackboard based on cursor positioning and a control system of the intelligent light supplementing equipment, and relates to the technical field of intelligent light supplementing for the blackboard. The invention comprises a sliding device which is arranged on a horizontal sliding rail in a sliding way; the sliding device is provided with a lighting device and an intelligent light supplementing terminal; the intelligent light supplementing terminal is in wireless communication connection with the image acquisition terminal and the cursor positioning terminal respectively; and the intelligent light supplementing terminal is used for controlling the sliding device to slide. The invention controls the laser emission module to emit a positioning cursor and transmits a shooting instruction to the image acquisition terminal through the cursor positioning terminal; after the image acquisition terminal receives the shooting instruction, the high-definition camera is controlled to shoot the blackboard image and transmit the blackboard image to the intelligent light supplementing terminal; the position coordinate of the positioning cursor on the blackboard is obtained through analysis of the blackboard image of the intelligent light supplementing terminal, the positive and negative rotation servo motor is controlled to rotate to move the sliding box and the illuminating device according to the position coordinate, the blackboard is conveniently and practically supplemented, and the learning effect of students is improved.)
技术领域
本发明属于黑板智能补光技术领域，特别是涉及一种基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统。
背景技术
随着多媒体智能教学设备广泛应用到各大中小学校，智能教学设备越来越受到广大师生的欢迎。现有的智能教学设备包括智能广播、投影仪、电子黑板以及用于控制上述设备的多媒体控制台等。
虽然现有的智能设备给予师生教学带来诸多帮助；但在教学过程中仍有一些问题没有被解决；现有智能教学设备中，还没有能够根据教室内光强度情况对电子黑板周围的光照轻度进行补光的情况，这给学生观看电子黑板上内容带来了麻烦。
未解决上述技术问题，本发明提供一种基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供基于光标定位的黑板智能补光设备及其控制系统，用于解决背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于光标定位的黑板智能补光设备，包括安装在教室前墙体侧面的黑板以及水平滑轨；所述水平滑轨位于黑板上方，所述水平滑轨上滑动安装滑动装置；所述滑动装置上安装照明装置以及智能补光终端；所述智能补光终端分别与图像采集终端以及光标定位终端无线通信连接；所述智能补光终端用于控制滑动装置滑动；所述滑动装置包括滑动安装在水平滑轨侧面的滑动箱；所述滑动箱上表面安装照明装置以及智能补光终端；所述照明装置包括转动杆、电动伸缩杆以及补光灯管；所述转动杆与电动伸缩杆均铰接在滑动箱上表面；所述电动伸缩杆的输出端铰接在转动杆侧面；所述补光灯管垂直安装在转动杆末端；所述光标定位终端用于向黑板侧面发射定位光标并传递拍摄指令至图像采集终端；所述图像采集终端接收到拍摄指令后，拍摄包含定位光标的黑板图像并传递至智能补光终端；所述智能补光终端接收到黑板图像后，分析定位光标位置并控制滑动装置滑动以及控制照明装置照明。
作为一种优选的技术方案，所述水平滑轨侧面开设水平槽道；所述水平槽道上下两侧面对称开设第一限位槽以及第二限位槽；位于下侧的所述第一限位槽底面固定齿条。
作为一种优选的技术方案，所述滑动装置包括滑动箱、正反转伺服电机以及转动齿轮；所述正反转伺服电机安装在滑动箱内；所述正反转伺服电机的输出轴伸出滑动箱侧面的一端同轴心安装转动齿轮；所述转动齿轮安装在第一限位槽内且第一限位槽底面的齿条与转动齿轮啮合连接。
作为一种优选的技术方案，所述滑动装置还包括两L型限位滑块；两所述L型限位滑块横块固定在滑动箱侧面；两所述L型限位滑块关于正反转伺服电机输出轴对称；所述L型限位滑块的竖块对应滑动安装在第二限位槽内。
作为一种优选的技术方案，所述光标定位终端包括控制模块、开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块；所述控制模块分别与开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块电信号连接；所述控制模块接收到开关按钮传递的开信号后，控制激光发射模块发射定位光标并通过第一无线传输模块传递拍摄指令至图像采集终端。
作为一种优选的技术方案，所述图像采集终端包括高清摄像头、微处理器以及第二无线传输模块；所述微处理器分别与高清摄像头以及第二无线传输模块电信号连接；所述图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并通过第二无线传输模传递至智能补光终端。
作为一种优选的技术方案，所述智能补光终端包括控制单元、图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块；所述控制单元分别与图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块电信号连接；所述图像分析模块对黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标并传递至控制单元；所述控制单元根据位置坐标控制正反转伺服电机旋转以移动滑动箱和照明装置。
作为一种优选的技术方案，所述控制单元根据位置坐标控制电动伸缩杆伸缩以调整补光灯管与黑板的相对位置。
作为一种优选的技术方案，所述存储模块内存储记录滑动箱的当前位置以及转动杆的当前夹角；所述当前夹角为转动杆与黑板间的夹角。
基于光标定位的黑板智能补光设备的控制系统，包括：智能补光终端、图像采集终端以及光标定位终端；所述所述光标定位终端包括控制模块、开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块；所述控制模块分别与开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块电信号连接；所述控制模块接收到开关按钮传递的开信号后，控制激光发射模块发射定位光标并通过第一无线传输模块传递拍摄指令至图像采集终端；
所述图像采集终端包括高清摄像头、微处理器以及第二无线传输模块；所述微处理器分别与高清摄像头以及第二无线传输模块电信号连接；所述图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并通过第二无线传输模传递至智能补光终端；所述智能补光终端包括控制单元、图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块；所述控制单元分别与图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块电信号连接；所述图像分析模块对黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标并传递至控制单元；所述控制单元根据位置坐标控制正反转伺服电机旋转以移动滑动箱和照明装置；所述存储模块内存储记录滑动箱的当前位置以及转动杆的当前夹角；所述当前夹角为转动杆与黑板间的夹角；所述控制单元根据位置坐标控制电动伸缩杆伸缩以调整补光灯管与黑板的相对位置。
本发明的一个方面具有以下有益效果：
本发明通过光标定位终端控制激光发射模块发射定位光标并传递拍摄指令至图像采集终端；图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并传递至智能补光终端；智能补光终端黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标，并根据位置坐标控制正反转伺服电机旋转以移动滑动箱和照明装置，便捷实用的实现黑板补光，提高学生学习效果。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明基于光标定位的黑板智能补光设备的结构示意图；
图2为图1中A的放大图；
图3为本发明中滑动装置以及照明装置安装到水平滑轨处的竖直剖视图；
图4为本发明中滑动装置以及照明装置的结构示意图；
图5为基于光标定位的黑板智能补光设备的控制系统的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-黑板，2-水平滑轨，21-水平槽道，211-第一限位槽，212-第二限位槽，3-智能补光终端，41-滑动箱，42-正反转伺服电机，43-转动齿轮，44-L型限位滑块，51-转动杆，52-电动伸缩杆，53-补光灯管。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“中”、“长度”、“内”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1-4所示，本发明为基于光标定位的黑板智能补光设备，包括安装在教室前墙体侧面的黑板1以及水平滑轨2；水平滑轨2位于黑板1上方，水平滑轨2上滑动安装滑动装置；具体的，水平滑轨2侧面开设水平槽道21；水平槽道21上下两侧面对称开设第一限位槽211以及第二限位槽212；位于下侧的第一限位槽211底面固定齿条；滑动装置包括滑动箱41、正反转伺服电机42以及转动齿轮43；正反转伺服电机42安装在滑动箱41内；正反转伺服电机42的输出轴伸出滑动箱41侧面的一端同轴心安装转动齿轮43；转动齿轮43安装在第一限位槽211内且第一限位槽211底面的齿条与转动齿轮43啮合连接；另外，滑动装置还包括两L型限位滑块44；两L型限位滑块44横块固定在滑动箱41侧面；两L型限位滑块44关于正反转伺服电机42输出轴对称；L型限位滑块44的竖块对应滑动安装在第二限位槽212内；
滑动装置上安装照明装置以及智能补光终端3；智能补光终端3分别与图像采集终端以及光标定位终端无线通信连接；智能补光终端3用于控制滑动装置滑动；滑动装置包括滑动安装在水平滑轨2侧面的滑动箱41；滑动箱41上表面安装照明装置以及智能补光终端3；照明装置包括转动杆51、电动伸缩杆52以及补光灯管53；转动杆51与电动伸缩杆52均铰接在滑动箱41上表面；电动伸缩杆52的输出端铰接在转动杆51侧面；补光灯管53垂直安装在转动杆51末端；
光标定位终端用于向黑板1侧面发射定位光标并传递拍摄指令至图像采集终端；图像采集终端接收到拍摄指令后，拍摄包含定位光标的黑板图像并传递至智能补光终端3；智能补光终端3接收到黑板图像后，分析定位光标位置并控制滑动装置滑动以及控制照明装置照明。
实际上，光标定位终端包括控制模块、开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块；控制模块分别与开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块电信号连接；控制模块接收到开关按钮传递的开信号后，控制激光发射模块发射定位光标并通过第一无线传输模块传递拍摄指令至图像采集终端；另外，图像采集终端包括高清摄像头、微处理器以及第二无线传输模块；微处理器分别与高清摄像头以及第二无线传输模块电信号连接；图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并通过第二无线传输模传递至智能补光终端3。
具体的，智能补光终端3包括控制单元、图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块；控制单元分别与图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块电信号连接；图像分析模块对黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标并传递至控制单元；控制单元根据位置坐标控制正反转伺服电机42旋转以移动滑动箱41和照明装置；控制单元根据位置坐标控制电动伸缩杆52伸缩以调整补光灯管53与黑板1的相对位置；存储模块内存储记录滑动箱41的当前位置以及转动杆51的当前夹角；当前夹角为转动杆51与黑板1间的夹角。
请参阅图5所示，基于光标定位的黑板智能补光设备的控制系统，包括：智能补光终端3、图像采集终端以及光标定位终端；光标定位终端包括控制模块、开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块；控制模块分别与开关按钮、激光发射模块以及第一无线传输模块电信号连接；控制模块接收到开关按钮传递的开信号后，控制激光发射模块发射定位光标并通过第一无线传输模块传递拍摄指令至图像采集终端；图像采集终端包括高清摄像头、微处理器以及第二无线传输模块；微处理器分别与高清摄像头以及第二无线传输模块电信号连接；图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并通过第二无线传输模传递至智能补光终端3；
智能补光终端3包括控制单元、图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块；控制单元分别与图像分析模块、存储模块以及第三无线传输模块电信号连接；图像分析模块对黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标并传递至控制单元；控制单元根据位置坐标控制正反转伺服电机42旋转以移动滑动箱41和照明装置；存储模块内存储记录滑动箱41的当前位置以及转动杆51的当前夹角；当前夹角为转动杆51与黑板1间的夹角；控制单元根据位置坐标控制电动伸缩杆52伸缩以调整补光灯管53与黑板1的相对位置；
实际上，控制单元根据位置坐标的横坐标以及滑动箱41的当前位置分析计算正反转伺服电机42的旋转方向以及旋转圈数；另外，存储模块内还预存储转动杆51的长度以及灯管高度表；灯管高度表内预先存储定位光标的竖坐标区间及其对应的补光灯管53的灯管高度，定位光标的竖坐标区间与补光灯管53的灯管高度一一对应；控制单元根据转动杆51的当前夹角以及转动杆51的长度计算补光灯管53的高度；控制单元根据位置坐标的竖坐标确定定位光标所在的竖坐标区间；控制单元根据竖坐标区间计算需要调节的补光灯管53的高度；控制单元根据需要调节的补光灯管53的高度、转动杆51的当前夹角以及转动杆51的长度计算电动伸缩杆52伸缩长度。
本发明在实际使用时，通过光标定位终端控制激光发射模块发射定位光标并传递拍摄指令至图像采集终端；图像采集终端接收到拍摄指令后，控制高清摄像头拍摄黑板图像并传递至智能补光终端3；智能补光终端3黑板图像分析获取定位光标在黑板上的位置坐标，并根据位置坐标控制正反转伺服电机42旋转以移动滑动箱41和照明装置，便捷实用的实现黑板1补光，提高学生学习效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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