一种用于呈现多视角影像的实训类课程教学装置的制作方法

本实用新型属于一种教学装置，尤其涉及一种用于呈现多视角影像的实训类课程的教学装置。

背景技术：

在高校的实训类课程的教学活动中，如服装立体造型设计课、针织服装提花课、箱包饰品制作课、机械操作课、护理包扎课、器乐演奏课等的教学过程，与一般的课堂教学有很大的区别，重点不是教师讲述学生听讲，而是在实训教室由教师进行多工位，多角度的示范操作和同步讲解，学生进行反复学习与练习，来达到熟练掌握工艺和技巧的目的。

目前实验课的教学方式是教师示范操作，学生一般采用“围观”的方式观察教师的动作，这种传统的教学方式，存在以下问题：

(1)“围观”数量有限：无法使全体学生同时观看，总有一部分学生被遮挡无法看清；

(2)观看角度受限：不能全面完整的观看教师示范的细节，教师的操作是全方位的，学生一般只能通过一个角度观看，影响学生学习的完整度；

(3)教师的示范动作无法保存：教师必须一遍又一遍地重复示范，教学效率低；

(4)学生需要走动，影响教学秩序；

(5)教学场景录像难度大，如要对这种教学场景进行录像，形成教学资源，就必须动用多台，摄像机，多位拍摄人员，多角度拍摄，并安排人员按教学进程在现场实时切换才能录成一节课，使常态化的教学场景录制变得不可能。

技术实现要素：

为了便于进行实训类课程操作示范的观摩和学习，本实用新型提供了一种用于呈现多视角影像的实训示教装置，能够多角度实现全景自由拍摄。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括五台可调节摄像机和调节机构，五台可调节摄像机分别为四台特写摄像机和一台全景摄像机，四台特写摄像机分别为布置在教学物体的四周围，全景摄像机安装在教室正前方并朝向教学物体。

五台可调节摄像机均安装在调节机构上，以实现根据教学物体的大小和方位进行角度朝向自由调节；调节机构包括立柱导轨、底板、电机齿轮组件、水平移动组件和相机支架，两根立柱导轨竖直平行布置，两根立柱导轨均通过各自的电机齿轮组件安装到教室房顶，电机齿轮组件包括电机、联轴器、第一齿轮、轴、齿条，电机的输出轴经联轴器和轴的一端同轴连接，第一齿轮同轴固定套在轴上，轴另一端和立柱导轨顶端铰接，第一齿轮与齿条啮合，齿条通过支架水平地固定安装在教室房顶。

两根立柱导轨之间连接有水平移动组件，水平移动组件包括第一导轨、丝杠联轴器、丝杠电机、左右运动固定板和相机支架，两根立柱导轨之间通过水平的底板固定连接形成一体，底板上开有凹槽，凹槽的两侧平行布置有第一导轨和第二导轨，凹槽两端之间支撑安装有丝杠，丝杠与第一导轨、第二导轨平行布置，丝杠电机固定在底板的一端，丝杠电机的输出轴经丝杠联轴器和丝杠同轴固定连接，左右运动固定板一端通过螺纹套装在丝杠上并且嵌装在第一导轨和第二导轨，另一端与相机支架固定连接。

所述的相机支架还包括橡胶垫、球体、锁定球体底座和锁定球体旋钮，锁定球体底座固定连接在左右运动固定板上，左右运动固定板端部开有球槽，球体嵌装在球槽中自由转动，球体连接有延伸出球槽外的杆体，杆体的端部设有用于连接安装摄像机的螺纹，杆体的端部并套有橡胶垫，锁定球体旋钮设置在锁定球体底座侧壁，锁定球体旋钮穿过锁定球体底座侧壁伸入到球槽中。

本实用新型还包括位置传感器和影像合成输出模块，位置传感器布置在教学人员的身上，位置传感器与影像合成输出模块无线连接，五台摄像机与影像合成输出模块有线连接，影像合成输出模块的输出端连接到显示屏。

所述的显示屏采用一块120寸投影幕和高清晰度投影机。

本实用新型输出给显示屏幕实时显示给学员观摩示范教学的多视角操作细节，显示屏显示后传送到录制直播系统进行远程直播和录制。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型能够多角度实现全景自由拍摄，使得利用本实用新型教学装置进行教学较之以往的传统教学模式效果更好。

进一步地，本实用新型可在上课的同时实现完整的教学录像，实现常态化的课堂资源建设，用于分析交流以提高教学质量水平。

附图说明

图1为本实用新型教学装置的总体安装布置位置示意图；

图2为本实用新型调节机构结构图；

图3为本实用新型相机支架结构图。

图中：特写摄像机1、全景摄像机2、教学物体3；1-1电机，1-2联轴器1，1-3第一齿轮，1-4轴，1-5齿条，1-6第一导轨，1-7丝杠联轴器，1-8丝杠电机，1-9底板，1-10左右运动固定板，1-11相机支架，1-12第二导轨，1-13丝杠，1-14凹槽，1-15立柱导轨。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施实例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括五台可调节摄像机和调节机构，五台可调节摄像机分别为四台特写摄像机1和一台全景摄像机2，四台特写摄像机1分别为布置在教学物体3的四周围，全景摄像机2安装在教室正前方并朝向教学物体3；四台特写摄像机用于拍摄教学人员在教学示范时针对教学物体各个角度的操作特写示范画面，一台全景摄像机用于拍摄全景画面。

五台可调节摄像机均安装在调节机构上，以实现根据教学物体3的大小和方位进行角度朝向自由调节；调节机构包括立柱导轨1-15、底板1-9、电机齿轮组件、水平移动组件和相机支架1-11，两根立柱导轨1-15竖直平行布置，两根立柱导轨1-15均通过各自的电机齿轮组件安装到教室房顶，电机齿轮组件包括电机1-1、联轴器1-2、第一齿轮1-3、轴1-4、齿条1-5，电机1-1的输出轴经联轴器1-2和轴1-4的一端同轴连接，第一齿轮1-3同轴固定套在轴1-4上，轴1-4另一端和立柱导轨1-15顶端铰接，第一齿轮1-3与齿条1-5啮合，齿条1-5通过支架水平地固定安装在教室房顶；通过电机1-1运行，带动第一齿轮1-3转动，进而通过齿轮齿条副带动两根立柱导轨1-15整体沿齿条1-5水平移动。

两根立柱导轨1-15之间连接有水平移动组件，水平移动组件包括第一导轨1-6、丝杠联轴器1-7、丝杠电机1-8、左右运动固定板1-10和相机支架1-11，两根立柱导轨1-15之间通过水平的底板1-9固定连接形成一体，底板1-9上开有凹槽1-14，凹槽1-14的两侧平行布置有第一导轨1-6和第二导轨1-12，凹槽1-14两端之间支撑安装有丝杠1-13，丝杠1-13与第一导轨1-6、第二导轨1-12平行布置，丝杠电机1-8固定在底板1-9的一端，丝杠电机1-8的输出轴经丝杠联轴器1-7和丝杠1-13同轴固定连接，左右运动固定板1-10一端通过螺纹套装在丝杠1-13上并且嵌装在第一导轨1-6和第二导轨1-12，另一端与相机支架1-11固定连接。丝杠电机1-8运行带动丝杠1-13转动，通过丝杠螺母副带动左右运动固定板1-10沿两条导轨水平移动，进而带动相机支架1-11水平移动。

相机支架1-11还包括橡胶垫4-2、球体4-3、锁定球体底座4-5和锁定球体旋钮4-4，锁定球体底座4-4固定连接在左右运动固定板1-10上，左右运动固定板1-10端部开有球槽，可灵活旋转的球体4-3嵌装在球槽中自由转动，球体4-3连接有延伸出球槽外的杆体，杆体的端部设有用于连接安装摄像机的螺纹4-1，杆体的端部并套有拧紧用的柔软的橡胶垫4-2，锁定球体旋钮4-4设置在锁定球体底座4-5侧壁，锁定球体旋钮4-4穿过锁定球体底座4-5侧壁伸入到球槽中，用于将球体4-3嵌装在球槽中的位置进行固定。

位置传感器7安装在教学人员的身上，位置传感器经无线通信模块和串行通讯模块后与影像合成输出模块无线连接，五台摄像机与影像合成输出模块有线连接，影像合成输出模块的输出端连接到显示屏。

显示屏采用一块120寸投影幕和高清晰度投影机，把影像合成系统输出的多角度示范视频投影在大屏幕上显示，使整个教室的学员都能看清多角度的实训示范动作画面。

教师在教学过程中，通过控制面板，可以选择五台摄像机进行工作。

若选择四台特写摄像机同时工作，那么视频输入模块接收四路输入视频信号，视频合成模块取四路视频信号合成成一路四画面分割视频，输出给显示屏进行显示教学物体的前面、后面、左面、右面的四个特写合成画面。

若教学人员位置信号遮挡了其中一台特写摄像机，即认为教学人员遮挡了其中一个特写画面，则用全景摄像机的全景画面代替该特写画面，加上剩余三台特写摄像机的输入视频信号合成一路视频信号输出。

如选择单个特写面的工作，则仅仅显示的是其单个特写大画面。

由此可见，根据教师示范操作的进程和位置自动合成最合适、最全面的多视角影像投射在大屏幕显示设备上，使得学生听课时无需“围观”，使每个学生都能全面地、多角度地、清楚地观看教师示范细节和过程，最终使得利用本实用新型教学装置进行教学较之以往的传统教学模式效果更好。