一種數學密碼遊戲體驗設備的製作方法

2023-06-29 02:42:16

本發明涉及數學密碼領域，具體的說是一種數學密碼遊戲體驗設備。

背景技術：

在數學的奧數中，有一種關於數學密碼的趣味動手題，該題目的具體操作步驟是：在一張紙上寫著一段「密碼」。你要翻譯它的話，可以把圖上的字抄在方格紙(如小楷簿等，格子必須是正方形的)上，再照另一張圖畫的方框(要用同樣的方格紙)，挖去一部分，蓋在有字的圖上，這時你就可以在挖去的方孔裡，從左到右，從上到下地念出九個意思連貫的字來。念完了這九個字，再把紙框順時針方向轉90°，繼續念下去。念完再轉90°，36個字都念完了，就明白這句「密碼」的意思了。

該實驗比較簡單，實驗結果也不複雜，可操作性強。通過學生親身做可以更好的體會數學密碼的樂趣，寓教於樂；然而，上述實驗緊緊能給學生帶來數學密碼探索中的樂趣，其作用較為單一；鑑於此，本發明提供了一種不僅能夠讓學生體驗到數學密碼的魅力，且能夠體會到機械創造魅力的設備。

技術實現要素：

為了彌補現有技術的不足，本發明中所述的一種數學密碼遊戲體驗設備，其能夠使學生參與到破解數學密碼的樂趣中，且能夠通過本發明感受到機械結構與創新創造的奧妙。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種數學密碼遊戲體驗設備，包括主架、嵌碼裝置、顯碼裝置和顯碼塊，所述的顯碼裝置位於主架前側，所述的顯碼裝置位於主架前後兩側。

所述的主架包括底板和豎直固連在底板中部的中主板；

所述的中主板前側右部設置有一號定軌和二號定軌，一號定軌與二號定軌的整體結構均為「ㄇ」型，且一號定軌與二號定軌的開口端均朝主架右方，從而嵌碼裝置可以從主架右方滑入中主板內，一號定軌與二號定軌的截面均為「T」型，且二號定軌包繞在一號定軌外側，一號定軌內側形成有一號滑槽，一號定軌與二號定軌之間形成有二號滑槽，且一號滑槽的截面為「口」字型，二號滑槽的截面為「凸」字型；

所述的一號定軌上端面左部固連有四個圓柱形的一號磁鐵；

所述的中主板後側面上均勻固連有一百對嵌塊套，所述的各對嵌塊套由兩個相向布置的嵌套柱組成，所述的嵌套柱截面為「Γ」型，嵌套柱設計為「Γ」型的作用是便於更好的固定好顯碼塊，使顯碼塊不會從各嵌塊套後端面自動滑落出去；

所述的嵌碼裝置包括刻碼板、轉輪、轉動板、轉柱和二號磁鐵，所述的刻碼板整體為扁平立方體結構，刻碼板上下兩端對稱設置有嵌碼滑軌，所述的刻碼板可通過嵌碼滑軌滑入一號定軌的一號滑槽內，刻碼板可滑動嵌入一號滑槽內的作用之一是便於更換不同的刻碼板；所述的刻碼板上均勻設置有一百個矩形密碼格，每個密碼格上均安裝有壓力傳感器(圖中未示出)，且刻碼板右側還伸出有一根接線公接頭，接線公接頭與壓力傳感器電連接，各密碼格上均設置有一個編碼；當需要進行該密碼遊戲時，則手動將刻碼板從主架右方推送至一號定軌的一號滑槽內，並將刻碼板推送至一號定軌最左端。

本發明還設有外部總控制器，外部總控制器內還設有專門控制顯碼裝置工作的控制端，且外部總控制器一端還設有一根接線母接頭，外部總控制器安裝在主架的底板上，且外部總控制器通過蓄電池供電；當刻碼板位於一號定軌最左端時，將外部總控制器的接線母接頭與刻碼板的接線公接頭相連接，使得各壓力傳感器與外部總控制器電連接，接線母接頭與接線公接頭的設計是使得刻碼板的更換不影響電路的布置，同時，專門控制顯碼裝置工作的控制端均通過電線與顯碼裝置電連接，工作時，可通過手動按壓某密碼格，該密碼格的壓力傳感器受到壓力作用而發出信號，將該密碼格所對應的編號發送至外部總控制器，再由外部總控制器反饋到專門控制顯碼裝置工作的控制端，以控制顯碼裝置進行工作；

所述的轉輪嵌入二號滑槽內，從而轉輪可在二號滑槽內進行滑動，滑動的過程中轉輪進行自轉，這樣設計的目的是減小轉輪在二號滑槽內的摩擦力，所述的轉動板整體為扁平立方體結構，轉柱一端與轉輪轉動連接，轉柱另一端與轉動板拐角處相固連，從而轉動板可繞轉輪轉動，所述的轉動板上均勻設置有一百個矩形框格，其中的九個矩形框格為鏤空結構，轉動板的一百個矩形框格與刻碼板的一百個矩形密碼格呈一一對應關係，且轉動板上的一百個矩形框格四個拐角處安裝有四個圓柱形的二號磁鐵，二號磁鐵與一號磁鐵的磁性相異；工作時，當刻碼板嵌入到一號滑槽最左側時，可通過推送轉動板在一號滑槽內運動，使得轉輪位於刻碼板右下角，此時再旋轉轉動板，使得轉動板上的一百個框格與刻碼板上的一百個密碼格位置重合，此時，有九個密碼格在轉動板的鏤空框格內顯示出來，該九個密碼格所顯現出的編碼即為總密碼的組成部分，再將該九個密碼格以從左到右，從上到下的順序依次手動按壓一下，使得九個密碼格的編號信息被發送到總控制器；接著，再推送以及旋轉轉動板，把轉動板順時針方向轉90°，重複上述過程，共旋轉360°，轉動板與刻碼板位置重合四次，共依次按壓到36個密碼格。

當刻碼板在一號定軌內運動到所能運動的最左部時，四個一號磁鐵位於刻碼板的四個拐角處；當轉動板的矩形框格與刻碼板的密碼格完全重合時，轉動板上的四個二號磁鐵與一號定軌上的四個一號磁鐵完全重合；一號電磁鐵與二號電磁鐵能夠相互吸住，從而使得當轉動板與刻碼板完全重合時，轉動板能夠緊固在刻碼板前端，便於後續手動對密碼格的按壓，而不需要人工再扶著刻碼板。

所述的顯碼裝置包括顯碼格體、放塊格、無杆氣缸、支板、運塊螺杆、運塊電機、螺杆座、柱杆和電磁鐵；所述的顯碼格體從左往右水平設置在二號定軌下方的中主板前端面，顯碼格體包括主格體、顯字隔板、鐵粉和玻璃板，所述的顯字隔板將主格體均勻分隔為三十個立方體顯字格，各顯字格內放置有鐵粉，所述的玻璃板固連在主格體前端面且封閉各顯字格，所述的各顯字格內用於按順序顯示出上述密碼中的各編碼；

所述的放塊格從左往右水平設置在顯碼格正後方的中主板後端面，放塊格包括主放格、放塊隔板和擋塊板，所述的放塊隔板將主放格均勻分隔為三十個立方體放塊側格，且各放塊側格上端敞開，三十個放塊側格分別與三十個顯字格位置一一對應，所述的擋塊板固連在主放格後端面；工作時，各顯碼塊可從各放塊側格上端放入放塊側格內；

所述的無杆氣缸豎直固連在中主板後方左右兩側，所述的支板通過一對滑動塊水平安裝在無杆氣缸上，所述的運塊螺杆安裝在一對滑動塊上，運塊電機安裝在支板上，且運塊電機主軸與運塊螺杆通過聯軸器相連接，所述的螺杆座安裝在運塊螺杆上，柱杆水平固連在螺杆座上，且柱杆前端面固連有電磁鐵；工作時，控制顯碼裝置工作的控制端接收到外部總控制器發出的密碼格編號信號後，控制顯碼裝置工作，無杆氣缸帶動一對滑動塊上下運動，進而帶動運塊螺杆與運塊電機上下運動，同時，運塊電機工作帶動運塊螺杆旋轉，進而帶動螺杆座在運塊螺杆上進行左右運動，進而帶動柱杆整體進行上下及左右兩個自由度運動，並且顯碼裝置通過接收到的密碼格編號信號將柱杆運動到指定的顯碼塊處。

所述的顯碼塊整體為立方體結構，顯碼塊數量為一百，各顯碼塊可嵌入中主板後側面的嵌塊套，且各顯碼塊均可嵌入放塊格的放塊側格內，當顯碼塊嵌入嵌套塊內時，顯碼裝置的電磁鐵可以顯碼塊後端面相接觸，所述的顯碼塊為鐵質材質；工作時，當需要將某顯碼塊放置到指定的放塊側格內時，則將柱杆運動到該顯碼塊正後方，此時，電磁鐵與顯碼塊後端面相接觸，接著，外部電磁繼電器受控制端的指令而工作，使得電磁鐵通電，從而電磁鐵產生磁性以吸附住顯碼塊，接著再通過柱杆整體的上下與左右運動，將顯碼塊運送至放塊側格內，接著使電磁鐵斷電，柱杆攜帶電磁鐵以重複下一步的顯碼塊放置作業。

中主板後側面的一百對嵌塊套對應刻碼板的一百個密碼格，各顯碼塊前後兩端面均設置有編碼，且各顯碼塊上的編碼與密碼格上的編碼一一對應相同；工作時，當某人A按壓的密碼格內編碼為X時，壓力傳感器將該密碼格的信息反饋給總控制器，總控制器將該密碼格的信息發送給控制顯碼裝置工作的控制端，顯碼裝置接收控制端的信息後開始工作，柱杆運動以將前後兩面編碼為X的顯碼塊運送到放塊側格內，且按照不同密碼格被按壓的順序，將對應編碼的顯碼塊從左往右依次被放入放塊側格內，顯碼塊前端面的編碼呈凸起狀態，且顯碼塊前端面凸起的各編碼均有磁性，從而當某顯碼塊放入放塊側格後，對應位置的顯字格內的鐵粉受到磁性作用而按顯碼塊的編碼形狀被吸附排列，從而編碼能夠在顯字格內顯現出來，從而一列密碼能夠在顯碼格體內被從左到右依次顯現出來，便於學生觀察。

優選的，所述刻碼板與顯碼塊上的編碼可以是漢字、數字或阿拉伯字母，從而本發明的適用面廣。

有益效果：

本發明所述的一種數學密碼遊戲體驗設備，其能夠將讓學生體會到破解密碼的樂趣，並能夠使被破解的密碼結果自動按順序顯現出來，整個設備改變了傳統用計算機破解以及顯現密碼的方式，而採用手動與機械相結合的方式，使得學生參與到密碼破解過程中的同時，也能夠體會到機械的奧妙和創新的樂趣，使得學生對學習的積極性更高。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。

圖1是本發明的整體示意圖；

圖2是本發明的另一視角示意圖；

圖3是本發明的正視圖；

圖4是本發明主架與刻碼板的連接示意圖；

圖5是圖3的A-A方向剖視圖

圖6是圖5的B處局部放大圖；

圖7是圖5的C處局部放大圖；

圖8是圖5的D處局部放大圖；

圖中：包括主架1、嵌碼裝置2、顯碼裝置3、顯碼塊4、底板11、中主板12、一號定軌121、二號定軌122、一號滑槽123、二號滑槽124、一號磁鐵125、嵌塊套126、嵌套柱127、刻碼板21、轉輪22、轉動板23、轉柱24、二號磁鐵25、嵌碼滑軌211、密碼格212、顯碼格體31、放塊格32、無杆氣缸33、支板34、運塊螺杆35、運塊電機36、螺杆座37、柱杆38、電磁鐵39、主格體311、顯字隔板312、鐵粉313、玻璃板314、顯字格315、主放格321、放塊隔板322、擋塊板323、放塊側格324。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合實施方式，進一步闡述本發明。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8所示，本發明所述的一種數學密碼遊戲體驗設備，包括主架1、嵌碼裝置2、顯碼裝置3和顯碼塊4，所述的顯碼裝置3位於主架1前側，所述的顯碼裝置3位於主架1前後兩側。

所述的主架1包括底板11和豎直固連在底板11中部的中主板12；

所述的中主板12前側右部設置有一號定軌121和二號定軌122，一號定軌121與二號定軌122的整體結構均為「ㄇ」型，且一號定軌121與二號定軌122的開口端均朝主架1右方，從而嵌碼裝置2可以從主架1右方滑入中主板12內，一號定軌121與二號定軌122的截面均為「T」型，且二號定軌122包繞在一號定軌121外側，一號定軌121內側形成有一號滑槽123，一號定軌121與二號定軌122之間形成有二號滑槽124，且一號滑槽123的截面為「口」字型，二號滑槽124的截面為「凸」字型；

所述的一號定軌121上端面左部固連有四個圓柱形的一號磁鐵125；

所述的中主板12後側面上均勻固連有一百對嵌塊套126，所述的各對嵌塊套126由兩個相向布置的嵌套柱127組成，所述的嵌套柱127截面為「Γ」型；

所述的嵌碼裝置2包括刻碼板21、轉輪22、轉動板23、轉柱24和二號磁鐵25，所述的刻碼板21整體為扁平立方體結構，刻碼板21上下兩端對稱設置有嵌碼滑軌211，所述的刻碼板21可通過嵌碼滑軌211滑入一號定軌121的一號滑槽123內；所述的刻碼板21上均勻設置有一百個矩形密碼格212，每個密碼格212內部均安裝有壓力傳感器(圖中未示出)，且刻碼板21右側還伸出有一根接線公接頭，接線公接頭與壓力傳感器電連接，各密碼格212上均設置有一個編碼；當需要進行該密碼遊戲時，則手動將刻碼板21從主架1右方推送至一號定軌121的一號滑槽123內，並將刻碼板21推送至一號定軌121最左端。

本發明還設有外部總控制器，外部總控制器內還設有專門控制顯碼裝置3工作的控制端，且外部總控制器一端還設有一根接線母接頭，外部總控制器安裝在主架1的底板11上，且外部總控制器通過蓄電池供電；當刻碼板21位於一號定軌121最左端時，將外部總控制器的接線母接頭與刻碼板的接線公接頭相連接，使得各壓力傳感器與外部總控制器電連接，接線母接頭與接線公接頭的設計是使得刻碼板21的更換不影響電路的布置，同時，專門控制顯碼裝置3工作的控制端均通過電線與顯碼裝置3電連接，工作時，可通過手動按壓某密碼格212，該密碼格212的壓力傳感器受到壓力作用而發出信號，將該密碼格所對應的編號發送至外部總控制器，再由外部總控制器反饋到專門控制顯碼裝置3工作的控制端，以控制顯碼裝置3進行工作；

所述的轉輪22嵌入二號滑槽124內，從而轉輪22可在二號滑槽124內進行滑動，滑動的過程中轉輪22進行自轉，這樣設計的目的是減小轉輪22在二號滑槽124內的摩擦力，所述的轉動板23整體為扁平立方體結構，轉柱24一端與轉輪22轉動連接，轉柱24另一端與轉動板23拐角處相固連，從而轉動板23可繞轉輪22轉動，所述的轉動板23上均勻設置有一百個矩形框格，其中的九個矩形框格為鏤空結構，轉動板23的一百個矩形框格與刻碼板21的一百個矩形密碼格212呈一一對應關係，且轉動板23上的一百個矩形框格四個拐角處安裝有四個圓柱形的二號磁鐵25，二號磁鐵25與一號磁鐵125的磁性相異；工作時，當刻碼板21嵌入到一號滑槽123最左側時，可通過推送轉動板23在一號滑槽123內運動，使得轉輪22位於刻碼板21右下角，此時再旋轉轉動板23，使得轉動板23上的一百個框格與刻碼板21上的一百個密碼格212位置重合，此時，有九個密碼格212在轉動板23的鏤空框格內顯示出來，該九個密碼格212所顯現出的編碼即為總密碼的組成部分，再將該九個密碼格212以從左到右，從上到下的順序依次手動按壓一下，使得九個密碼格212的編號信息被發送到總控制器；接著，再推送以及旋轉轉動板23，把轉動板23順時針方向轉90°，重複上述過程，共旋轉360°，轉動板23與刻碼板21位置重合四次，共依次按壓到36個密碼格212。

當刻碼板21在一號定軌121內運動到所能運動的最左部時，四個一號磁鐵125位於刻碼板21的四個拐角處；當轉動板23的矩形框格與刻碼板21的密碼格212完全重合時，轉動板23上的四個二號磁鐵25與一號定軌121上的四個一號磁鐵125完全重合；一號電磁鐵125與二號電磁鐵25能夠相互吸住，從而使得當轉動板23與刻碼板21完全重合時，轉動板23能夠緊固在刻碼板21前端，便於後續手動對密碼格212的按壓，而不需要人工再扶著刻碼板21。

所述的顯碼裝置3包括顯碼格體31、放塊格32、無杆氣缸33、支板34、運塊螺杆35、運塊電機36、螺杆座37、柱杆38和電磁鐵39；所述的顯碼格體31從左往右水平設置在二號定軌122下方的中主板12前端面，顯碼格體31包括主格體311、顯字隔板312、鐵粉313和玻璃板314，所述的顯字隔板312將主格體311均勻分隔為三十個立方體顯字格315，各顯字格315內放置有鐵粉313，所述的玻璃板314固連在主格體311前端面且封閉各顯字格315，所述的各顯字格315內用於按順序顯示出上述密碼中的各編碼；

所述的放塊格32從左往右水平設置在顯碼格正後方的中主板12後端面，放塊格32包括主放格321、放塊隔板322和擋塊板323，所述的放塊隔板322將主放格321均勻分隔為三十個立方體放塊側格324，且各放塊側格324上端敞開，三十個放塊側格324分別與三十個顯字格315位置一一對應，所述的擋塊板323固連在主放格321後端面；工作時，各顯碼塊4可從各放塊側格324上端放入放塊側格324內；

所述的無杆氣缸33豎直固連在中主板12後方左右兩側，所述的支板34通過一對滑動塊水平安裝在無杆氣缸33上，所述的運塊螺杆35安裝在一對滑動塊上，運塊電機36安裝在支板34上，且運塊電機36主軸與運塊螺杆35通過聯軸器相連接，所述的螺杆座37安裝在運塊螺杆35上，柱杆38水平固連在螺杆座37上，且柱杆38前端面固連有電磁鐵39；工作時，控制顯碼裝置3工作的控制端接收到外部總控制器發出的密碼格212編號信號後，控制顯碼裝置3工作，無杆氣缸33帶動一對滑動塊上下運動，進而帶動運塊螺杆35與運塊電機36上下運動，同時，運塊電機36工作帶動運塊螺杆35旋轉，進而帶動螺杆座37在運塊螺杆35上進行左右運動，進而帶動柱杆38整體進行上下及左右兩個自由度運動，並且顯碼裝置3通過接收到的密碼格212編號信號將柱杆運動到指定的顯碼塊4處。

所述的顯碼塊4整體為立方體結構，顯碼塊4數量為一百，各顯碼塊4可嵌入中主板12後側面的嵌塊套126，且各顯碼塊4均可嵌入放塊格32的放塊側格324內，當顯碼塊4嵌入嵌套塊內時，顯碼裝置3的電磁鐵39可以顯碼塊4後端面相接觸，所述的顯碼塊4為鐵質材質；工作時，當需要將某顯碼塊4放置到指定的放塊側格324內時，則將柱杆38運動到該顯碼塊正4後方，此時，電磁鐵39與顯碼塊4後端面相接觸，接著，外部電磁繼電器工作使得電磁鐵39通電，從而電磁鐵39產生磁性以吸附住顯碼塊4，接著再通過柱杆38整體的上下與左右運動，將顯碼塊4運送至放塊側格324內，接著使電磁鐵39斷電，柱杆38攜帶電磁鐵39以重複下一步的顯碼塊4放置作業。

中主板12後側面的一百對嵌塊套126對應刻碼板21的一百個密碼格212，各顯碼塊4前後兩端面均設置有編碼，且各顯碼塊4上的編碼與密碼格212上的編碼一一對應相同；工作時，當某人A按壓的密碼格212內編碼為X時，壓力傳感器將該密碼格212的信息反饋給總控制器，總控制器將該密碼格212的信息發送給控制顯碼裝置3工作的控制端，顯碼裝置3接收控制端的信息後開始工作，柱杆38運動以將前後兩面編碼為X的顯碼塊4運送到放塊側格324內，且按照不同密碼格212被按壓的順序，將對應編碼的顯碼塊4從左往右依次被放入放塊側格324內，顯碼塊4前端面的編碼呈凸起狀態，且顯碼塊4前端面凸起的各編碼均有磁性，從而當某顯碼塊放入放塊側格後，對應位置的顯字格315內的鐵粉313受到磁性作用而按顯碼塊的編碼形狀被吸附排列，從而編碼能夠在顯字格內顯現出來，從而一列密碼能夠在顯碼格體31內被從左到右依次顯現出來，便於學生觀察。

優選的，所述刻碼板21與顯碼塊4上的編碼可以是漢字、數字或阿拉伯字母，從而本發明的適用面廣。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。