全自动照片放映机.docx

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全自动照片放映机

“动”起来的照片

摘要：

每个家庭都有一定数量的纸质照片，电子照片可以以幻灯片的形式播放，我们能不能将纸质照片也能像幻灯片一样放映呢？

本文通过教师指导学生进行照片放映机的创新设计，阐述了本作品创新的立意、创新的依据、作品的工作原理及设计加工过程，并对学生创新思维、创新能力和本作品的亮点和不足进行了反思。

关键词：

纸质照片、槽轮机构、创新思维

刘宇豪，一个中职机电班的普通学生，文化课的基础较差，但喜欢参加实习，动手能力强。

这一天，他在家帮助妈妈整理家务。

当他收拾爸爸书柜时，看到了两本很厚的相册。

相册记录了他们一家过去近二十年许多难忘的时刻，从爸爸妈妈刚认识时，到自己的出生，再到自己的成长。

本来是收拾家务，可他却与妈妈一起停下来去翻阅这两本相册。

相册很厚，看完一本后，妈妈停了下来，刘宇豪问道：

“妈妈，你累了吗？

”妈妈答道：

“一张一张翻这些老照片，手都有点酸了，还是在电脑里看比较省事。

”刘宇豪想到上次自己在电脑里用幻灯片播放最近两年拍的数码照片给妈妈看，随即他又想到如果这些老的纸质照片也能像数码照片一样播放，那多好。

第二天，他带了一本相册去了爸爸的公司，爸爸的办公室里有一台扫描仪，花了大半天功夫终于他把相册里的照片都扫描到电脑中了。

回到家，他兴奋地打开电脑，在电脑里播放着那些老照片给妈妈看。

妈妈却没有他那么兴奋，刘宇豪问道：

“妈妈，怎么样，这样看不累了吧？

”

妈妈淡淡地道：

“是不累了，但找不到看纸质照片的感觉了。

而且有些照片时间长了，扫描到电脑了反而更不清楚了，还不如看纸质照片。

”

妈妈的话给刘宇豪破了一盆冷水，他陷入了沉思中……

几乎每个人都曾帮人拍过照，我们希望通过手里的相机和自己的拍摄技巧将层峦耸翠的山峰、碧波荡漾的湖水、惟妙惟肖的表情和形形色色的人物记录在照片里。

在数码相机普及的年代之前，几乎每一个家庭都有大量的纸质照片存放家中，相片里不仅有着风景、人物，还记录着我们的过去，对每一个人来说，这些纸质照片和过去的记忆一样都是他们一生很宝贵的东西。

在某些时候，我们因触景而将许多回忆闪于脑海中。

同样我们也会在悠闲之际，翻起过去的照片，就像歌词里描述的：

“我也曾偶尔翻起相片，才想起……”。

如果有一种装置能连续自动放映那些照片，我们可以在一旁一边喝茶一边欣赏这些照片，那是多么惬意的一件事。

刘宇豪把他的想法告诉了我，我觉得他的想法很有创意，于是成立了“照片放映机”设计小组，刘宇豪为组长，还有三位组员，指导老师是我。

一、人们常见的观赏照片的方式

1．手动翻阅照片。

我们采用了问卷调查，调查对象为12级三个机电班的学生共121人，每一个学生都表示自己家庭拥有专门的相册来放置纸质的照片，所有的学生都用手去翻阅照片。

有86人表示用手翻阅很累，希望能有全自动或半自动方式来代替手动翻阅照片，占被调查总数的71.08%。

有44人表示每张相册放置好几张照片，影响视觉的观赏，占被调查总数的36.36%。

有98人希望能有一种装置，像电脑里放幻灯片一样放映数码照片，占被调查总数的80.99%。

2．电脑或手机查阅。

作为数码照片，几乎所有人都有选择电脑等设备观赏。

在电脑上欣赏照片不仅能实现全自动播放，不需要手不停的操作，还可以通过播放软件的设置来控制播放时间和播放音乐，能让人更加舒适的欣赏照片。

在被调查的学生中，有11人表示自己或家庭其他成员曾将旧的纸质照片通过扫描仪扫描到电脑上，既利于照片的保存，又可以像电脑图片一样自由的欣赏，不过受限于家庭的设备条件，仅占总数的9.09%的学生家庭这样查阅照片。

不少人也表示，在手机或电脑里观赏照片容易走马观花，缺乏通过照片回忆幸福时刻的氛围。

二、创新设计的依据

1．国内外的研究趋势

设计小组在互联网上查阅很长时间，没有查阅到有任何有关装置与我们研究的类似，很多软件开发者都在研究用软件上播放图片的效果如何更好。

换而言之，对纸质照片的观赏装置的研究是一块空白。

2．创新设计的意义

（1）提高中职学生创新意识。

传统观念中，我们往往习惯用学历来作为衡量是否是人才的标准。

但随着社会的发展和观念的转变，我们知道人才是品质和素质的综合体，人才的第一素质是创新意识。

因此，提高创新意识是中职学生提高“内功”，提升竞争力的必须具备的基本素质。

为深入学习党的十七大精神，弘扬创、创新、创优的江苏精神，省教育厅、省科协、省文明办、团省委、省知识产权局等五部门联合举办职业学校创新大赛，通过竞赛活动，促进创新教育的开展，培养学生创新意识、增强学生创新能力。

我个人认为，这是一个很有意思、有积极意义的比赛。

（2）增强学生应用专业知识的能力。

学习的目的是将所学理论知识转化成社会价值，而不是将僵硬的将知识理解和消化。

中职专业课程相对于文化课，与生产实践更加紧密相连。

在教学中，我们经常看到不少学生对书本上的齿轮轮系能够正确分析，而对机床里与书本上一样的轮系分析却一筹莫展。

学生对理论知识的理解，不能转化成应用专业知识的能力，我觉得这样的学习是很失败的。

近年来，对口单招的高考更加注重生产实践的知识应用的考核，这也要求我们的学生要能将书本上的知识能在生产实践中合理应用。

本人是一名中职机械专业的教师，长期从事机械基础课程的教学，在课程教学中我很注意要求学生分析生活中实物应用了什么机械传动，并经常引导学生创新传动机构。

（3）加强教师基本素养的培养。

作为一名优秀的教师，必须具备一定教师素养，我认为教师素养不仅包括：

政治思想素质、知识水平和教育理论素养、职业道德素养、教师基本功素养、心理素养，还包括应用专业知识的能力和学生团队合作的能力素养。

一个创新作品的形成，不仅需要教师与被指导学生的互相启发和合作制作，还考察了教师应用专业知识的能力和创新精神。

因此，我认为创新设计作品对教师基本素养的培养有很大的促进作用。

（4）创造一定的社会价值。

作品的创新设计不在乎能值多少钱，更多的希望这个简单装置的设计开发能为有需要的人群提供方便。

由于几乎没有同类作品的开发研究，我希望通过我们不成熟的方案，能够抛砖引玉，吸引部分人来关注同类作品的开发，吸引有更强的专业人士能将我们的作品改良。

三、创新研究的过程

一开始，设计小组希望通过齿轮传动来实现照片的放映。

我从学校模型实验室里找来几个齿轮传动的模型，我让刘宇豪转几圈看看。

刘宇豪依言转动手柄，齿轮传动动了起来。

我笑着问：

“你发现了什么？

”他摇摇头，表示没有发现。

我问道：

“你的照片如果放在齿轮的从动轴上，那你怎么欣赏照片？

照片没有停留过程让人欣赏啊？

”他想了一想，答道:

“可以在主动轴上安装一手柄，手柄转一周就切换一张照片，需要欣赏时手柄就停止转动。

”我问道：

“那你的一直用手转手柄也很累啊，你的装置并没有省力。

”刘宇豪停下来仔细思考我的话，过了一会他说：

“那将动力装置换成电动机能实现全自动，可电动机在工作时两个齿轮一直在动，照片没有停下来的过程如何给人观赏。

”我笑道：

“你也发现这个问题，可我们在学习机械基础这门课时，有没有传动机构能停下来……”设计小组的其他成员急忙回答道：

“棘轮机构、槽轮机构，有些凸轮机构也能实现时动时停。

”

于是我与这位学生经过讨论，我们决定选择槽轮机构作为传动装置。

1．槽轮机构的工作原理

槽轮机构是一种间歇运动机构，其作用是将主动件的连续匀速运动转变为从动件的周期性时动时停的单向运动，满足生产的要求。

槽轮机构广泛应用于机床设备及自动化机械中，如刀架自动转位机构、电影机的卷片机构等。

上图是单圆销外啮合槽轮机构，由带有圆销2的主动拨盘（曲柄）1、具有径向槽的从动槽轮3及机架组成。

其中主动拨盘（曲柄）1上的abc段和槽轮3上的efg段是锁止弧，锁止弧的作用是防逆转和使静止可靠。

主动拨盘作等速连续转动，圆销2未进入槽轮的径向槽，槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧锁住而静止；当圆销2开始进入槽轮的径向槽时（图a）），内外锁止弧脱开，槽轮在圆销2的驱动下顺时针转动；当圆销2开始脱离径向槽时（图b）），槽轮因另一锁止弧又被锁住而静止，直到圆销再次进入下一个径向槽时，锁止弧脱开，槽轮才能继续转动从而实现从动槽轮的单向间歇运动。

由上图工作原理可知，对于上图单销四槽的外啮合槽轮机构，当主动拨盘旋转一周，槽轮转了1/4周，槽轮运动的时间要比静止的时间短，符合照片欣赏需要一定时间，而转动照片需要较快时间。

2．选择槽轮机构的依据

经过认真思考和照片放映功能的考虑，我们决定选择具有间歇运动功能的传动机构，相对于棘轮机构和部分凸轮机构，槽轮机构具有以下优点是我们选择它的考虑：

（1）棘轮机构制作非常困难，凸轮机构精确分析和设计凸轮的轮廓曲线比较困难，而槽轮机构在数控铣床上比较容易加工。

（2）槽轮机构工作可靠，转位方便。

而棘轮机构转位容易卡在齿里面，凸轮机构容易磨损。

（3）棘轮机构收到冲击大，不适合用在速度较高的场合中，传动也不平稳。

槽轮机构虽然也收到冲击，但冲击较小，因此传动较棘轮机构要平稳。

（4）槽轮机构中曲柄转1周槽轮的运动时间和停止时间在中职教材中有专门的计算公式，中职学生能方便的计算出运动和静止的时间，而棘轮的运动和静止时间计算较难。

3．槽轮机构中槽轮静止时间的计算

在机械基础的教材中，有着这么一个公式，其中公式中的T动表示槽

轮运动的时间，T表示主动拨盘转动一周的时间也就是槽轮运动时间和静止时间之和，K表示槽轮圆销的数目，Z表示径向槽的数目。

上图中圆销的数目是1个，无论径向槽选择4个还是6个，槽轮静止的时间总是大于动作的时间。

如果我们需要槽轮静止时间小于动作时间，我们可以选择圆销数目为2个。

根据上面公式，如果主动拨盘转1周的时间为1分钟，我们选择一个圆销和四个径向槽的槽轮机构，那么槽轮运动的时间为1/4个T，也就是15秒，则槽轮静止时间为45秒。

那我们就可以通过槽轮设置照片切换时间为15秒，槽轮静止在相框内供人们观赏的时间为45秒。

剩下的问题是如何控制主动拨盘转1周的时间，也就是槽轮运动时间和静止时间之和如何保证。

在机械基础的教学中，我教过学生转动构件由转速求时间的方法。

假设，已知一个齿轮连续回转，其转速为60r/min。

也就是该齿轮一分钟能转动60转，那么转动一周的时间也就是1/60分钟，也就是1秒钟。

我们可以由

来控制槽轮静止时间。

四、制作加工过程

经过工作原理的讨论，我们初步设计了照片放映机的雏形结构（见下图）。

图中构件1—3分别是槽轮机构中的主动拨盘（曲柄）3、圆销2、槽轮1,物体5是照片，物体4是相

框，物体6是电机轴。

1．制作槽轮机构

由于槽轮机构上槽轮和曲柄都有锁止弧，而槽轮机构锁止弧能使槽轮静止可靠，因此槽轮机构的制造必须精准，经过思考排除了钳工加工方式，选择数控铣来加工。

2．制作相框

在一开始的设计中，我没有设计相框，只把照片塑封起来绕在轴上，槽轮机构运动时，当槽轮动作时，照片会歪掉。

照片没有一个相框固定在一个行道里，照片不容易连续切换成功。

因此，我用45钢加工了一个薄长方体，中间部分在线切割机床上掏空。

可钢材加工的相框有点重，于是我换成了铝材进行加工，为了整体的美观，我在铝制相框外面用涂色的薄木材进行装饰。

3．电动机的选择

选择了12V小型电动机，电机额定转速3.5r/min。

当电机轴转1周时，槽轮运动时间约为4.29秒，槽轮静止时间为12.86秒左右。

也就是当电机轴转1周，相框里只切换一张照片，每张照片的切换时间约为4.29秒，每张照片停留在相框内供人观赏的时间为12.86秒。

主体的槽轮和相框制作好，电动机选择好后，我们在钳工室内将几根轴套上螺纹，槽轮和曲柄上钻孔、攻螺纹，利用螺纹连接将整个传动装置连接起来。

当外框基本完成，于是做了一个支架支承相框，做了一个盒子放槽轮机构，并对其他部分进行美观设计。

当我们沉浸在即将完工的喜悦，我将加工好的槽轮机构进行试验时，发现我们加工的槽轮机构，曲柄上圆销进入径向槽有些困难，好不容易进去后脱离径向槽有些紧。

我们的心一下冷了下来，槽轮机构来实现槽轮的时动时停，进而实现照片的切换动作和停留，主要靠圆销进入和脱离径向槽来实现，现在的情况让我们遇到了难题。

经过反复的观察试验后，我们发现每个径向槽的边上似乎就大一点点，每个径向槽的尺寸似乎都有点紧。

于是我又来到钳工室，我用锉刀将径向槽的边上锉了一点，发现锉后的槽轮机构圆销进入径向槽更加方便了，于是我坚定信心，将每一个径向槽的边上都锉了一个弧形，将径向槽的内部尺寸又修整了。

经过一段时间的锉削修整，圆销终于能连续进入和脱离径向槽了，我心头的大石终于落了下来。

五、创新制作的反思

“科学技术是第一生产力”，这是1988年邓小平在同捷克斯洛伐克总统胡萨克谈话时提出的论断。

此后，中国陆续退出了“科教兴国”、“建设创新型国家”等战略。

可以说，当前中国比历史上任何一个时期都重视“科技创新”。

通过本作品的整个创新过程，我收获颇多，当然回顾整个过程，我也反思了很多。

1．本作品的亮点

全自动照片放映机是一个全新的装置，从互联网及其他各种途径，我们都查不到类似装置或具有同等功能的作品，它的独特性和新颖性是本作品的最大亮点。

2．收获的成果

表面上看我收获了一个还有待进一步完善的创新作品，但实际上作品之外我收获了更多。

从作品的立意、讨论到加工，我与我的学生都加强了创新意识，还增强了动手能力。

我在作品整个的创新设计和加工过程，学生不仅参与讨论，还参与了整个制作，整个制作中，我采用车工、钳工、数控铣、线切割和电焊五个加工方式完成了作品，我与学生分工合作，彼此间既增强师生合作所带来的友谊，又在每一个加工方式学到一些技能的操作，学生更是体会了平时在教室里所学不到的东西，我觉得这个成果比作品本身更有意义。

中职的学生生活和书本的积累很少，在创新中肯定存在很多的不足，但他们肯迈出创新的步子，这是值得肯定的。

全自动照片放映机虽然存在一定局限性，但在一定的范围内，它的创新设计还是有一定的价值的。

我希望在以后的时间内，我和学生组成的团队继续研究，将该作品进一步改良。

主要参考文献：

1．朱明松主编《机械基础》机械工业出版社2012年

2．苏桓、陈作模主编《机械原理》高等教育出版社1998年

附件1：

家庭照片情况问卷调查

1、你家庭的拥有_____________。

A、纸质照片B、数码电子照片C、两样都有D、都没有

2、你家庭的纸质照片放在相册用手翻阅，你感觉____________。

A、用手翻阅很累

B、比较舒服，喜欢用手翻的感觉

C、无所谓

3、相对于纸质照片，更多人宁愿选择数码电子，你觉得为什么？

____________

A、每张相册放置好几张照片，影响视觉的观赏

B、电脑里用幻灯片放映数码照片，不需要用手操作，观赏效果好

C、纸质照片不易保存

D、数码照片环保

4、你的家庭拥有两本及以上的相册放相片吗？

__________

A、是B、不是

5、你为什么还在相册观赏相片？

_______、

A、怀旧B、没有电脑C、纸质找记载许多过去

6、你希望怎么观赏纸质照片？

____________

A、希望能有全自动或半自动方式来代替手动翻阅照片

B、希望能像电脑幻灯片一样有静止一段时间供人欣赏的过程

C、无所谓

D、不喜欢看纸质照片，只希望看数码照片

附件2：

六合中等专业学校创新研究活动日志

研究课题名称

全自动照片放映机

研究者

刘宇豪、郭茜、樊志远

研究日期

2014年10月——2015年1月

研究内容：

1、确定研究目标。

2、研究团队讨论研究意义。

3、家庭照片情况问卷调查。

4、团队部分成员参加数控铣实习。

5、团队部分成员参加线切割实习。

研究反思：

通过问卷调查情况反馈，大部分学生的家庭都有纸质照片，他们希望有一个全自动或

半自动放映照片的装置，能方便他们观赏照片。

因此，该装置研究还是有研究价值的。

通过该创意的形成，我们发现我们的学生对生活观察不够，没有挖掘创意点的能力，创新思维的能力不足，而且我们的学生创新积极性不高，在我组建研究团队时，不少学生不愿意参加。

六合中等专业学校创新研究活动日志

研究课题名称

全自动照片放映机

研究者

刘宇豪、郭茜、樊志远

研究日期

2015年2月——2015年5月

研究内容：

1、团队部分成员参加车工实习。

2、团队部分成员参加钳工实习。

3、选择研究方案。

4、讨论学习槽轮机构的工作原理。

5、做好加工制作的准备工作。

研究反思：

参与研究的几位同学分工去参加几个工种的实习，在我们讨论研究方案，该作品的加工

是需要用到这几个工种的，从情况来看，我们的学生动手能力有待提高，对书本上的知识部分学生不能够灵活应用。

在讨论加工时候，出现了不少困难，因此我们被迫放弃了一些创意点。

六合中等专业学校创新研究活动日志

研究课题名称

全自动照片放映机

研究者

刘宇豪、郭茜、樊志远

研究日期

2015年6月——2015年7月

研究内容：

1、加工槽轮机构。

2、制作相框。

3、团队部分成员参加电焊工实习。

4、美化作品。

研究反思：

通过作品的加工既检验研究学生理论知识，又检验他们之前参与的技能实习的学习。

学生还是有很高的参与热情，在加工中学生能根据实际情况加工，看出来他们为这个创新

研究做了很多研究工作。

但作品在完成后，发现槽轮的传动无法连续传动，在下一个研究周期内，我将重点解决。

六合中等专业学校创新研究活动日志

研究课题名称

全自动照片放映机

研究者

刘宇豪、郭茜、樊志远

研究日期

2015年8月——2015年9月

研究内容：

1、完善作品的美化。

2、解决槽轮机构无法连续传动的问题。

3、团队人员讨论推广价值及进行研究反思。

研究反思：

中职的学生生活和书本的积累很少，在创新中肯定存在很多的不足，但他们肯迈出创新的步子，这是值得肯定的。

全自动照片放映机虽然存在一定局限性，但在一定的范围内，它的创新设计还是有一定的价值的。

我希望在以后的时间内，我和学生组成的团队继续研究，将该作品进一步改良。