CN106781936A - 平面镜成像原理展示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面镜成像原理展示装置，包括架体，所述架体上设置有呈几何形状设置的平面镜，所述平面镜被分割成多个相互独立的镜面单元，所述架体上设置带有开口的展示区，所述平面镜嵌设于展示区的开口处且覆盖该开口，所述平面镜与架体底面之间设置有位移组件，所述镜面单元固定于位移组件上且所述位移组件带动镜面单元从整体的平面状态移动至凹面状态，当处于凹面状态时，所有所述镜面单元的轴心线的延长线相交于一点，本发明的目的是提供一种平面镜成像原理展示装置，在视觉上给参观者带来更强的震撼和享受，提高了娱乐性的同时，也激发人们探究原理的冲动。

Description

平面镜成像原理展示装置

技术领域

本发明涉及光学原理展示装置领域，特别涉及一种平面镜成像原理展示装置。

背景技术

在课堂上的总是以一种枯燥的形式传递光学原理，所以现在社会上成立了很多光学博物馆，在光学博物馆里面都会放置很多以较于趣味的方式展示光学原理的设备，该类设备通过简单的光学原理给参观者带来比较炫酷的视觉享受，从而激发人们探究该设备背后的光学原来，从而给参观者带来视觉与知识方面的双丰收。

平面镜成像原理是基础的光学原理，即光线进入平面镜后由于光的发射而形成的与实物相同的像的原理，由于平面镜成像原理非常简单，所以现有的用于展示平面镜成像原理的设备都较为普通，并不能在视觉上给参观者带来震撼，从而降低了参观性。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面镜成像原理展示装置，在视觉上给参观者带来更强的震撼和享受，提高了娱乐性的同时，也激发人们探究原理的冲动。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种平面镜成像原理展示装置，包括架体，所述架体上设置有呈几何形状设置的平面镜，所述平面镜被分割成多个相互独立的镜面单元，所述架体上设置带有开口的展示区，所述平面镜嵌设于展示区的开口处且覆盖该开口，所述平面镜与架体底面之间设置有位移组件，所述镜面单元固定于位移组件上且所述位移组件带动镜面单元从整体的平面状态移动至凹面状态，当处于凹面状态时，所有所述镜面单元的轴心线的延长线相交于一点。

通过采用上述技术方案，一块完整的且尺寸比较大的平面镜通过位移组件使得其被拆分成多块凹面状态，在凹面状态下时，所有的镜面单元的轴心线的延长线相交于一点，简单来说，即所有的镜面单元的镜面均朝向位于平面镜前的人或者物设置，当所有镜面单元组合成完整的平面镜的时候，这个时候类似于普通的镜子，人在平面镜前仅呈一个大小与自己相同的像，当所有镜面单元分开的时候，由于此时每一个镜面单元的镜面都是朝向照镜子的人，人可以通人眼从每一个镜面单元中获取自己在镜子中的像，即在平面镜前的人会看到在该装置上呈现出与镜面单元数量相同的像，这样是实现了从一个像瞬间幻化多个像的视觉效果，而且根据平面镜成像的原理，每一个像由于镜面单元的角度不同，所看到自己的视角也相应的会有区别，所以当镜面单元的数量达到一定量之后，可以给参观者带来震撼的视觉效果，提高了参观者的兴趣。

较佳的，所述位移组件设置为三自由度机械手，对应于每一个所述镜面单元均设置有相应的位移组件。

通过采用上述技术方案，每一个镜面单元从平面状态变成倾斜状态通过上下、左右以及前后的三个自由度的运动即可以实现，每一个镜面单元独立配置有一三自由度机械手，对每一个镜面单元进行独立控制，通过既定的位移路径控制镜面单元，控制简单精准，相应的在装置的组装上也比较简单方便。

较佳的，所述三自由度机械手包括有底座以及设置为底座上的大臂和小臂，所述大臂铰接于底座上，所述小臂铰接于大臂上，所述架体于展示区的底部设置有水平设置的导轨，所述底座滑移连接于相应的导轨上。

通过采用上述技术方案，小臂和大臂之间的铰接旋转调节镜面单元的上下方向，小臂与底座的铰接旋转调节镜面单元的前后方向，底座与导轨之间的滑移连接调节镜面单元左右方向，通过简单的方式即可实现，同一导轨上可以安装多个三自由度机械手，每一个镜面单元之间运动区域有限，所以不会带来干涉。

较佳的，所述展示区的底部呈球面设置，所述位移组件包括有形变块以及控制形变块形变的动力件，自然状态下所述形变块沿展示区的深度方向上的两个端面均为水平面，所述平面镜固定于形变块朝向外侧的端面上，所述动力件固定于形变块的另一侧端面且所述动力件驱动形变块充分贴合于展示区的底部。

通过采用上述技术方案，形变块在自然状态下使得所有的镜面单元呈平面状态，即此时镜面单元组成了一个完整的平面镜，动力件控制形变块充分贴合于呈球面凹陷的展示区内，弹性块发生形变，带动位于弹性块上的镜面单元也发生位置的变化，实现由一至多的变化，该结构可以通过一个动力源控制所有的控制镜面单元变化，结构简单，成本也比较低。

较佳的，所述架体包括有相互分离的前面板和后壳体，所述展示区位于后壳体上，所述前板面包括有翻边且所述形变块嵌设于翻边所形成的区域内，所述形变块位于前板面和后壳体之间，所述前面板和后壳体之间设置有让前面板和后壳体之间形成沿球面轴向方向挤压力的定位件。

通过采用上述技术方案，定位件使得形变块被压紧于前面板和后壳体之间，当动力件驱动其形变的时候，其边缘部分依旧定位于前面板和后壳体之间，其中间部位通过动力件带动其贴合于展示区内，通过简单的结构实现了对于弹性块的定位。

较佳的，所述的镜面单元设置为正方形，所有的所述镜面单元呈矩形阵列布置。

通过采用上述技术方案，每一块镜面单元大小形状相同且所述平面镜由镜面单元组合呈矩形形状，保证了该整体结构的美观性。

较佳的，所述平面镜的长度至少大于1.7米，所述平面镜的宽度至少大于1.2米。

通过采用上述技术方案，由于大部分人的身高在1.7米左右，将平面镜的长度设置为大于1.7米，保证了可以使得平面镜可以找到全身的像，当镜面单元分散的时候，也可以找到整个人体的全身像，进一步提高了该装置在展示时的视觉效果。

附图说明

图1是实施例一整体结构示意图；

图2是实施例一移去平面镜的结构示意图；

图3是A部放大结构示意图；

图4是实施例二整体结构示意图；

图5是实施例二爆炸结构示意图；

图6是实施例二后壳体结构示意图。

图中，1、架体；11、后壳体；111、展示区；112、通孔；12、前面板；121、翻边；2、平面镜；21、镜面单元；3、位移组件；4、导轨；5、三自由度机械手；51、小臂；52、底座；53、大臂；54、吸盘；6、动力件；7、形变块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一，如图1所示，一种平面镜成像原理展示装置，包括架体1，所述架体1从一侧端面向其内部设置有展示区111，所述展示区111的开口设置为矩形，所述展示区111的开口处设置有呈几何形状设置的平面镜2，在实施例中优选采用矩形平面镜2，所述平面镜2被均匀切割为多块形状相同的镜面单元21，本实施例中优选设置为呈正方形截面的镜面单元21，所述平面镜2的总长度为1.75米，总宽度为1.55米，每一块镜面单元21的长宽为19.5厘米，这样子的数据设置可以将整块平面镜2分成72块小的镜面单元21，所述平面镜2由为镜面单元21按照9*8的矩阵排列形成，所述平面镜2封闭所述展示区111的开口处，且镜面与架体1外表面形成小间隙的保护距离，大约为10mm。

如图2-图3所示，所述的展示区111底面为水平面，对应于72块镜面单元21，所述展示区111底面设置有72个位移组件3，每一个位移组件3均采用三自由度机械手5，所述三自由度机械手5用于实现每一个镜面单元21独立的前后、左右、上下三个自由度的运动，所述三自由度机械手5包括有底座52、铰接于底座52上的大臂53、铰接于大臂53上的小臂51，所述小臂51上设置有与镜面单元21连接的吸盘54，镜面单元21通过真空吸附的形式定位于吸盘54上，所述展示区111沿其长度方向设置有9根导轨4，所述导轨4沿展示区111的宽度方向延伸，每行上的8个三自由度机械手5的底座52均定位于导轨4上，通过在导轨4上位移实现左右方向的位移，通过大臂53与底座52的转动实现在上下方向的位移，通过小臂51与大臂53的转动实现前后的位移。

在实施例一中，所述三自由度机械手5均受控于一控制中心，控制中心控制每一个三自由度机械手5的运动，通过控制中心的控制作用，使得位移组件3带动所有的镜面单元21可以排列成9*8的矩阵平面，也可以完全散开形成凹面，当其所有的镜面单元21形成凹面的时候，所有的所述镜面单元21的轴心线的延长线相交于一点上，这里说的凹面，可以优选让所有的镜面单元21排成球形凹面，对于镜面单元21形成9*8的矩形平面或者形成球形凹面的切换，可以通过在架体1上设置有一开关按钮，通过参观者人为的形式去触碰该开关切换，或者在控制中心内部配置延时电路作为开关，每隔一段时间自动进行切换。

通过上述的结构，当镜面单元21形成9*8的矩阵平面时，参观者在该平面镜2上形成与自己大小相同的像，当镜面单元21切换成球形凹面时，72个所述的镜面单元21均位移至既定的位置，这样每一个镜面单元21上形成一个独立的其镜面单元21所在角度上的像，即面前呈现出72个不同形态下的自己，以此带来视觉上的震撼，另外从1个人形瞬间幻化成72个人形也可以寓意为名著西游记中“72变”，从而给孩子带来更深的印象。

实施例二：如图4-图6所示，所述位移组件3与实施例一中有所区别，实施例二中的位移组件3为具有弹性复位能力的形变块7，在实施例二所述的架体1包括有相互分离的前面板12和后壳体11，所述前面板12的四周设置有翻边121，所述翻边121所围成的空间大小与形变块7相同且该空间大于平面镜2的面积，所述形变块7嵌设于该翻边121所围成的空间内，所述展示区111位于后壳体11上，所述展示区111呈凹形球面，该凹形球面的尺寸与形变块7尺寸相同，所述展示区111的中心位置处设置有通孔112，所述后壳体11相对于前面板12的另一侧设置有用于驱动形变块7贴合于展示区111的凹形球面的动力件6，所述动力件6优选设置为气缸，所述气缸的伸缩端穿过通孔112固定于所述形变块7上，所述后壳体11与前面板12之间设置有让前面板12和后壳体11之间形成沿球面轴向方向挤压力的定位件，所述定位件优选采用位于后壳体11四个角的位置处的螺栓，通过螺栓与前面板12上的螺纹孔配合实现前面板12和后壳体11之间的挤压。

所述形变块7相对于与气缸连接的另一侧端面通过黏贴的形式固定有9*8矩阵排列的镜面单元21，气缸伸出状态时，所述的镜面单元21形成平面镜2，而气缸缩回，带动形变块7随着展示区111的凹形球面进行形变，此时位于形变块7上的镜面单元21自然形成凹面状态，且此时所有的镜面单元21的轴心线的延长线相交于一点，即同样可以完成从在平面镜2的一个像突变成在72个镜面单元21中独立的像。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种平面镜成像原理展示装置，包括架体（1），其特征是，所述架体（1）上设置有呈几何形状设置的平面镜（2），所述平面镜（2）被分割成多个相互独立的镜面单元（21），所述架体（1）上设置带有开口的展示区（111），所述平面镜（2）嵌设于展示区（111）的开口处且覆盖该开口，所述平面镜（2）与架体（1）底面之间设置有位移组件（3），所述镜面单元（21）固定于位移组件（3）上且所述位移组件（3）带动镜面单元（21）从整体的平面状态移动至凹面状态，当处于凹面状态时，所有所述镜面单元（21）的轴心线的延长线相交于一点。

2.根据权利要求1所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述位移组件（3）设置为三自由度机械手（5），对应于每一个所述镜面单元（21）均设置有相应的位移组件（3）。

3.根据权利要求2所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述三自由度机械手（5）包括有底座（52）以及设置为底座（52）上的大臂（53）和小臂（51），所述大臂（53）铰接于底座（52）上，所述小臂（51）铰接于大臂（53）上，所述架体（1）于展示区（111）的底部设置有水平设置的导轨（4），所述底座（52）滑移连接于相应的导轨（4）上。

4.根据权利要求1所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述展示区（111）的底部呈球面设置，所述位移组件（3）包括有形变块（7）以及控制形变块（7）形变的动力件（6），自然状态下所述形变块（7）沿展示区（111）的深度方向上的两个端面均为水平面，所述平面镜（2）固定于形变块（7）朝向外侧的端面上，所述动力件（6）固定于形变块（7）的另一侧端面且所述动力件（6）驱动形变块（7）充分贴合于展示区（111）的底部。

5.根据权利要求4所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述架体（1）包括有相互分离的前面板（12）和后壳体（11），所述展示区（111）位于后壳体（11）上，所述前板面包括有翻边（121）且所述形变块（7）嵌设于翻边（121）所形成的区域内，所述形变块（7）位于前板面和后壳体（11）之间，所述前面板（12）和后壳体（11）之间设置有让前面板（12）和后壳体（11）之间形成沿球面轴向方向挤压力的定位件。

6.根据权利要求1所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述的镜面单元（21）设置为正方形，所有的所述镜面单元（21）呈矩形阵列布置。

7.根据权利要求1所述的平面镜成像原理展示装置，其特征是，所述平面镜（2）的长度至少大于1.7米，所述平面镜（2）的宽度至少大于1.2米。