本发明涉及一种多功能，立体效果，人机互动的三维交互识别平台装置。
背景技术：
随着社会科技的发展，数字化教学设备不断走入课堂，现有的教学模型要么是缺乏生动的表现力，而影像内容则是只能观看，却无法动手操作，缺乏实际操作感受，形象生动的教学内容，和切实操作的直观感受，可以更加生动直观的传达教学内容，弥补传统教学的不足。
本着多用，新颖，人机互动等方面发明设计了三维交互识别平台。整个平台就可以实现空间上的互动，再配以教学课件可以实现三维互动教学模式，不仅可以弥补传统教学不能可视化，直观地表现现象，还能让学生切实的操控整个学习的过程，比三维动画教学更胜一筹。可以从以下教学思路简单讲解：地理教学课程，智慧城市和城市的发展，模型可以制作一些城市的必要元素如化工厂，学校，公园，住宅区，食品厂，山地等。触摸桌面上显示一片平原带河流的地段，放置模型于平台上可以逐步细致的讲解城市的发展和对环境的影响。可以让学生动手放置不同的模型于合适的地理位置实现人与自然的和谐发展以及错误的建设导致的环境恶化等问题。
技术实现要素：
本发明目的是：提供一种利用投影，模型和触摸显示相结合来呈现生动的视觉感受，实际配合动手操作，增强互动性，更加生动真实的展现展示内容的三维交互识别平台装置。
本发明的技术方案是：一种三维交互识别平台装置，包括投影机构、触摸平台机构和3d模型机构；所述触摸平台机构包括触摸屏显示区、模型复位充电区、模型储存区和计算机放置区；所述触摸平台机构的台面上设置触摸屏显示区；所述触摸屏显示区21的侧边设置有模型复位充电区；所述触摸平台机构的台面下部设置有自动升降支脚；所述所述触摸平台机构的台面下设置有模型储存区域；所述3d模型机构放置在触摸屏显示区；所述影机构投影到触摸屏显示区呈现三维空间上的互动；所述3d模型机构内部中空并设置有主控制器；所述3d模型机构内部中空表面设置有导电薄膜层；所述主控制器底部设置有触摸笔头和定位孔；所述导电薄膜层与触摸笔头连接。
优选的，所述主控制器包括无线通讯模块、锂电池、无线充电模块、高精度角度传感器模块、电容触摸检测模块和单片机系统模块；所述高精度角度传感器模块识别3d模型机构的角度和位置；所述电容触摸检测模块与触摸笔头连接；所述无线充电模块给锂电池充电；所述无线通讯模块传递3d模型机构的信息。
优选的，所述高精度角度传感器模块采用z轴航向角度传感器，卡尔曼滤波算法。
优选的，所述模型复位充电区上有无线充电发射线圈和凸起定位柱；所述3d模型机构放置在定位柱上进行定位和充电；所述所述模型复位充电区上有复位区氛围灯。
优选的，所述模型储存区域为抽屉式存储区域。
优选的，所述投影机构连接也有自动升降机构，调节投影机构的高度。
优选的，所述投影机构通过计算机处理精准投射画面与凹凸的3d模型机构的表面。
优选的，所述触摸屏显示区为电容触摸显示区。
优选的，所述触摸笔头为导电纤维笔头。
优选的，所述主控制器与3d模型机构采用卡扣连接；主控制器可以拆卸用于更多的模型使用。
本发明的优点是：
1．利用模型和投影可以呈现3d立体的效果，增强视觉感受；
2.增强实践操作的真实感受，感受更加直观；
3.实现了三维空间上面的互动，生动形象。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本案所述的一种三维交互识别平台装置的主要结构示意图；
图2为本案所述的一种三维交互识别平台装置的3d模型机构的主要结构示意图；
图3为本案所述的一种三维交互识别平台装置的主控制器的主要结构示意图。
具体实施方式
实施例：
如图1-3所示，一种三维交互识别平台装置，包括投影机构1、触摸平台机构2和3d模型机构3；所述触摸平台机构2包括触摸屏显示区21、模型复位充电区22、模型储存区23和计算机放置区；所述触摸平台机构2的台面上设置触摸屏显示区21；所述触摸屏显示区21为电容触摸显示区；所述触摸屏显示区21的侧边设置有模型复位充电区22；所述触摸平台机构2的台面下部设置有自动升降支脚24；所述触摸平台机构2的台面下设置有模型储存区23；所述模型储存区23为抽屉式存储区；所述3d模型机构3放置在触摸屏显示区21；所述计算机放置区为放置计算机所用；所述影机构1投影到触摸屏显示区21呈现三维空间上的互动；所述投影机构1连接有自动升降机构，调节投影机构的高度；所述3d模型机构3内部中空并设置有主控制器31；所述主控制器31与3d模型机构3采用卡扣34连接，主控制器可以拆卸用于更多的模型使用；所述3d模型机构3内部中空表面设置有导电薄膜层；所述主控制器31底部设置有触摸笔头32和三个定位孔33；所述导电薄膜层与触摸笔头32连接，当手放置于3d模型机构3上面就可以对触摸屏显示区21进行触摸，3d模型机构内部有嵌入式主控制器，也通过3d模型机构3表面电容检测人手是否在操作模型，在操作时就通过无线方式发送3d模型机构3名称，当前旋转角度信息给电脑；所述触摸笔32头为导电纤维笔头。所述触摸屏显示区21感应到3d模型机构3的触摸信号，会根据此触摸点为坐标，结合计算机接收到的3d模型机构3的角度、种类、电量等信息，绘出3d模型机构3底部的轮廓图，并在轮廓图周边的触摸屏显示区21上扩展显示出3d模型机构的基本信息，如名称，电量，角度等，和对模型的详细介绍（如3d模型机构的作用），若需要手动关闭，可以在设置界面可以设置3d模型机构3的信息是否弹出，以便于做互动时干扰效果。
所述主控制器31包括无线通讯模块、锂电池、无线充电模块、高精度角度传感器模块、电容触摸检测模块和单片机系统模块；所述高精度角度传感器模块识别3d模型机构3的角度和位置；所述电容触摸检测模块与触摸笔头连接；所述无线充电模块给锂电池充电；所述无线通讯模块传递3d模型机构的信息；主控制器检测到人手触摸信号就通过无线通讯模块发送当前的角度、3d模型机构种类、电量等信息传递给计算机，由计算机进行处理。
所述模型复位充电区22上有无线充电发射线圈和凸起定位柱；所述3d模型机构3放置在定位柱上进行定位和充电；我们设置有有十个模型0交底复位区，每个复位区有无线充电发射线圈和三个凸起定位柱；所述模型复位充电区上有复位区氛围灯，充电时控制器自动复位角度传感器为0度，且为红色，充满为绿色。
所述投影机构采用双节摄像机镜头外壳结构，投影机可以像相机镜头一样自动升降，配合投影机自己的调校焦距功能，适合大部分学校的应用，也能应对触摸平台机构的台面的高度调节，自动联动调节，这样在适用于不同学生时可以不用二次对焦，始终保持投影机和桌面的高度一致，保持调校的参数固定化。所述投影机构通过计算机软件算法精准投射画面与凹凸的3d模型机构的表面，因为投影机是伞形投影，3d模型机构在桌面的不同位置会带来阴影以及画面畸形以及大小变化，凹凸表面投影技术，例如一座山为模型，山体为不规则凹凸表面，投影机可以投射山体的所有部位，计算机处理涉及图像畸形变化，大小变化，以及投射角度补偿等等，实时根据3d模型机构的位置的变化进行调整，投影机构可以精准给3d模型机构表面上色，才能准确的进行模型凹凸表面的投影。所述所述投影机构外部可加装保护外壳。
3d模型机构表面为易于投影的材料，高精度角度传感器模块epson进口专用z轴航向角度传感器，卡尔曼滤波算法，几乎没有漂移，动态精度0.1°。陀螺仪用于辨别模型z轴旋转角度，当模型被手拿放到触摸桌面后，z轴角度传感器就会自动识别模型的角度，控制器将数据处理后发送给计算机，计算机就可以计算出相应数据，控制触摸平台机构与投影机与模型互动；主控制器有自己独立的外壳，底部安装导电纤维笔头和无线充电模块的接收线圈，外加三个定位孔，电容触摸检测模块与触摸笔头相连接并且和顶部是一块直径3mm圆形铜片相连接，当主控制器卡入模型时，圆形铜片和3d模型机构内部设置的弹簧接触使得导电纤维笔头可以和3d模型机构的内部的导电薄膜相连接，传导人手的触摸信号给单片机系统模块和触摸屏显示区。3d模型机构可以根据不同主题内容为不同仿真模型，如如化工厂，学校，公园，住宅区，食品厂，山地，花草树木等，搭配不同的课件展现出不同立体效果，如触摸屏显示区显示有一道河流，当我们放置一座山的模型于河流中心时，水流会就被山的模型分隔开，随着山体角度的转变，河流也会改变流向，同时由于山被水漫过的部分由投影机构投射水纹于漫过的山体上，其余部分保持树木花草投影；可以让学生动手放置不同的模型于合适的地理位置实现人与自然的和谐发展以及错误的建设导致的环境恶化等问问题，既有操作上的感受，又有实际视觉的感官，使得教学内容更加生动形象，也就是说互动课件不仅仅能进行基本触摸互动，还能对放置于桌面上模型统一纳入，实现了实物和软件课件的互动，配合投影的效果实现了三维教学模式，其教学思路广阔，有着重大的教学意思。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
1.一种三维交互识别平台装置，其特征在于：包括投影机构、触摸平台机构和3d模型机构；所述触摸平台机构包括触摸屏显示区、模型复位充电区、模型储存区和计算机放置区；所述触摸平台机构的台面上设置触摸屏显示区；所述触摸屏显示区21的侧边设置有模型复位充电区；所述触摸平台机构的台面下部设置有自动升降支脚；所述所述触摸平台机构的台面下设置有模型储存区域；所述3d模型机构放置在触摸屏显示区；所述影机构投影到触摸屏显示区呈现三维空间上的互动；所述3d模型机构内部中空并设置有主控制器；所述3d模型机构内部中空表面设置有导电薄膜层；所述主控制器底部设置有触摸笔头和定位孔；所述导电薄膜层与触摸笔头连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述主控制器包括无线通讯模块、锂电池、无线充电模块、高精度角度传感器模块、电容触摸检测模块和单片机系统模块；所述高精度角度传感器模块识别3d模型机构的角度和位置；所述电容触摸检测模块与触摸笔头连接；所述无线充电模块给锂电池充电；所述无线通讯模块传递3d模型机构的信息。
3.根据权利要求2所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述高精度角度传感器模块采用z轴航向角度传感器，卡尔曼滤波算法。
4.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述模型复位充电区上有无线充电发射线圈和凸起定位柱；所述3d模型机构放置在定位柱上进行定位和充电；所述所述模型复位充电区上有复位区氛围灯。
5.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述触摸平台机构的台面下设置有模型储存区域；所述模型储存区域为抽屉式存储区域。
6.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述投影机构连接有自动升降机构，调节投影机构的高度。
7.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述投影机构通过计算机处理精准投射画面与凹凸的3d模型机构的表面。
8.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述触摸屏显示区为电容触摸显示区。
9.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述触摸笔头为导电纤维笔头。
10.根据权利要求1所述的一种三维交互识别平台装置，其特征在于：所述主控制器与3d模型机构采用卡扣连接。
技术总结