CN101247689B - 一种数字化灯具的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化灯具的控制方法和系统，该方法的核心为：首先，获取灯具的当前位置信息和目标位置信息；然后，将灯具的当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与一个预定值进行比较，并根据比较结果对该灯具的位置状态进行控制。采用本发明所述的方法及系统，能够实现灯具的自动化闭环控制，大大提高了布光的准确性和效率，并能精确重现已布场景。

Description

一种数字化灯具的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种自动化控制灯具的技术，尤其涉及一种基于微处理器对灯具进行精确控制的数字化闭环控制方法及系统。

背景技术

在目前照明应用中，特别是在专业照明领域如演播室、剧院或建筑楼宇照明中，需要调节灯具的聚焦、水平、俯仰等位置状态，从而达到布光效果。目前调节灯具多采用“模拟半自动化调解”技术：在灯具需要调节的聚焦、水平、俯仰部分，通过电缆接到远程人工操作台，操作台上设有选择键及正向、反向转动的方向键，选择键与方向键同直流电机相连，直流电机另一端与灯具的传动机构相连。调整灯具时，通过人工操作选择键和方向键驱动直流电机，从而实现灯具的调整。如果很多灯具一起应用时，操作台上需增加选灯键。调整灯具时，首先需要选灯，将电源切换到想要操作的灯具上，然后再进行灯具的聚焦或水平、俯仰位置的调节。这种灯具控制方法是人工直接控制驱动电机通断实现的，需要操作人员直接观察被控灯具目标位置，是一种开环控制方法，调整精度不高、效率较低。在很多情况下，操作台所在的位置看不到被调整的灯具，造成调整位置不准确；同时人工操作按键的快慢会造成“过调”或“欠调”，难以调到理想的位置。由于每项调整都需要手工操作，因此效率较低；尤其当多台灯具连接时，需要逐个手工操作每台灯具，效率极低。在多个场景交替重复时，由于这种手工操作模拟传输模式，没有记忆存储功能，无法实现已布场景的精确重现。

为了解决上述人工调节灯具所存在精度不高、效率低下的问题，人们研发出了一种根据从外部接收到的目标位置信息对灯具位置状态进行自动化调整的控制方法，该方法是一种闭环控制方式，不用手工调节，即可完成灯具的调整，调整精度和效率高于手工调节。目前，具有调整聚焦、水平、俯仰等位置功能的灯具在机械设计上通常设有一个起始点，该位置称作“零点位置”或“起始位置”，当灯具处于该位置时，只能进行顺时针调整，而不能逆时针调整，否则会造成灯具的损坏。由于该方法在当前位置的测量上采用的是相对位置光编码传感器，所以灯具在断电后又加电的过程中，需要一个检测“起始位置”的位置复位初始化过程，即每次加电时，灯具都要先复位到“起始位置”，然后再进行调整。这种设计会在现场应用中带来诸多不便，因为当灯具的位置状态通过调整满足要求后，需要保持这种状态直到下一次重新布光。但是采用该方法，断电后再次通电时灯具需要回到“起始位置”，改变了断电前的调整位置，因此每次通电后都需要重新调整灯具，给操作人员带来不便，尤其灯具较多时更为不便，同时也降低了工作效率。另外，该方法也不具有动态运行中自校正功能，即灯具在运行过程中有可能遇到阻力或短时外干扰使其位置偏离设定目标位置，当外力或干扰撤离后，灯具不会自动回复到设定的目标位置，影响调整精度及布光效果。而且在多个场景交替重复时，该方法也没有记忆存储功能，无法实现已布场景的精确重现。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种数字化灯具的控制方法及系统，能够大大提高布光的准确性和效率，并能精确重现已布场景。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种数字化灯具的控制方法，包括如下步骤：

A、获取灯具的当前位置信息和目标位置信息；

B、将所述灯具的当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与一个预定值进行比较，并根据比较结果对该灯具的位置状态进行控制。

所述灯具的当前位置信息和目标位置信息包括：灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置信息；

其中，所述步骤A是通过精密位置电位器传感方式来获取灯具的当前位置信息；目标位置信息是从外部接收并存储于系统内部。所述步骤B具体包括：B1、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值小于或等于所述预定值时，则保持灯具当前位置状态；

B2、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于所述预定值且当前位置值小于目标位置值时，则顺时针调整灯具至所述目标位置；

B3、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于所述预定值且当前位置值大于目标位置值时，获取灯具的起始位置检测信息并根据该检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若灯具当前处于起始位置，则保持灯具当前位置状态；否则，逆时针调整灯具至所述目标位置。

本发明还提供了一种数字化灯具的控制系统，该系统包括：预定值存储装置、当前信息获取装置、目标信息获取装置、控制装置和驱动装置；

其中，所述预定值存储装置，用于存储一个预定值；

所述当前信息获取装置，用于获取灯具的当前位置信息并将获取的信息发送至控制装置；

所述目标信息获取装置，用于获取灯具的目标位置信息并将获取的信息发送至控制装置。

所述灯具的当前位置信息和目标位置信息包括：灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置信息。所述控制装置，用于从所述预定值存储装置中读取预定值，并将接收到的所述当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与所述预定值进行比较，根据比较结果向所述驱动装置发送控制信息；

该控制装置包括第一控制模块，若所述绝对值小于或等于预定值，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息；

该控制装置还包括第二控制模块，当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值时，将所述当前位置值与目标位置值进行比较，若所述当前位置值小于目标位置值，则向驱动装置发送顺时针调整灯具至所述目标位置的信息；

该系统还包括起始位置检测装置，所述控制装置还包括第三控制模块；

所述起始位置检测装置，用于获取灯具的起始位置检测信息，并将该信息发送至所述第三控制模块；

所述第三控制模块，用于当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值且所述当前位置值大于目标位置值时，根据接收到的起始位置检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若灯具处于起始位置，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息；否则，向驱动装置发送逆时针调整灯具至所述目标位置的信息。

所述驱动装置，用于根据接收到的控制信息对灯具的位置状态进行控制。

所述目标信息获取装置包括：信息接收模块和信息存储模块；其中，所述信息接收模块，用于从外部接收目标位置信息；

所述信息存储模块，用于更新保存从外部接收到的目标位置信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，由于本发明所述的方法及系统能够随时准确获取灯具的当前位置信息，而且对目标位置信息具有存储记忆功能，因此本发明具有如下优点：

1、实现灯具的数字化自动布光，大大提高了控制精度和工作效率；

2、二次通电不需要“起始位置”复位过程，而且能够保持在断电前的位置状态，从而实现布光的精确重现，不但减少了操作人员的麻烦，而且进一步提高了工作效率；

3、当灯具运行过程中遇到阻力或短时外干扰使其位置偏离设定目标位置时，一旦外力或干扰撤离，灯具会自动恢复到设定的目标位置；

4、本发明可实现同一台灯具的多种位置状态(如聚焦、水平、俯仰)的同步自动调整，也可实现多台灯集群式同步调整，使灯具在同一时间内达到各个设定目标位置，大大提高布光效率，具有宽广环境的适用性。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程图；

图2为本发明所述系统的结构示意图1；

图3为本发明所述系统的结构示意图2。

具体实施方式

本发明提供了一种数字化灯具的控制方法，其核心思想是：首先，获取灯具的当前位置信息和目标位置信息；然后，将灯具的当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与一个预定值进行比较，并根据比较结果对该灯具的位置状态进行控制。

其中：预定值为系统调整精度的误差范围。

为对本发明有进一步的了解，下面结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

本发明所述方法的具体实现方式如图1所示，包括以下步骤：

步骤11：接收灯具目标位置信息并进行更新保存处理。

系统从外部接收设定的目标位置信息并将该信息存储于系统内部，而且系统只保存最后一次接收到的目标位置信息。

目标位置信息包括灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置目标值。

步骤12：获取灯具的当前位置信息和起始位置检测信息，读取预定值。

本发明通过精密位置电位器传感方式来获取灯具的当前位置信息，同样，通过微动开关传感方式来获取灯具的起始位置检测信息。

当前位置信息包括灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置当前值。

所述预定值可以预先存储于系统内部。

步骤13：将灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值与预定值进行比较，若灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值小于或等于该预定值，则执行步骤14；否则，执行步骤15。

步骤14：保持灯具当前位置状态，不对灯具进行调整。

在本发明中，可以采用直流电机PWM输出＝0的方式表示保持灯具当前位置状态。

步骤15：判断灯具的当前位置值与目标位置值的大小，若灯具的当前位置值小于目标位置值，则执行步骤16，否则，执行步骤17。

步骤16：顺时针调整灯具至所述目标位置。

在本发明中，可以采用正向PWM输出＝1的方式表示顺时针调整灯具至所述目标位置。

步骤17：根据获取的起始位置检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若起始位置检测信息表示灯具当前处于起始位置，则执行步骤18；否则，执行步骤19。

步骤18：保持灯具当前位置状态，不对灯具进行调整。

此时由于灯具处于起始位置，为了避免逆时针转动造成灯具损坏，暂时不对灯具进行任何调整，等待外部目标位置信息的重新设定。

在本发明中，可以采用直流电机PWM输出＝0的方式表示保持灯具当前位置状态。

步骤19：逆时针调整灯具至所述目标位置。

在本发明中，可以采用反向PWM输出＝1的方式表示顺时针调整灯具至所述目标位置。

在实际应用中，可以定时循环上述过程来实现灯具位置状态的控制。

当接收不到外部设定的目标位置信息时，系统会自动读取其存储的目标信息作为获取的目标位置信息，并执行上述过程。

当灯具数量为多个时，目标位置信息和当前位置信息中除了包括位置值外，还包括灯具地址信息，系统根据灯具地址信息，将相同地址的灯具的位置信息进行比较，从而进行控制。

根据上述方法，本发明还提供了一种数字化灯具的控制系统，如图2所示，该系统设置于灯具内部，包括：预定值存储装置、当前信息获取装置、目标信息获取装置、控制装置和驱动装置，各部分功能如下：

预定值存储装置的功能为：用于存储一个预定值；

该预定值为系统调整精度的误差范围。

当前信息获取装置的功能为：用于获取灯具的当前位置信息并将获取的信息发送至控制装置；

目标信息获取装置的功能为：用于获取灯具的目标位置信息并将获取的信息发送至控制装置；

控制装置的功能为：用于从预定值存储装置中读取预定值，并将接收到的当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与预定值进行比较，根据比较结果向驱动装置发送控制信息；

驱动装置的功能为：用于根据接收到的控制信息对灯具的位置状态进行控制。

其中，目标信息获取装置的功能可以进一步由信息接收模块和信息存储模块完成；

信息接收模块的功能为：用于从外部接收目标位置信息；

信息存储模块的功能为：用于更新保存从外部接收到的目标位置信息。

控制装置可以进一步包括第一控制模块，其功能为：用于将接收到的灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值与预定值进行比较，若该绝对值小于或等于预定值，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息。

在上述系统的基础上所述控制装置还包括第二控制模块，其功能为：用于当灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值时，将当前位置值与目标位置值进行比较，若当前位置值小于目标位置值，则向驱动装置发送顺时针调整灯具至所述目标位置的信息。

在上述系统的基础上该系统还包括起始位置检测装置，同时控制装置还包括第三控制模块；

起始位置检测装置的功能为：用于获取灯具的起始位置检测信息，并将该信息发送至第三控制模块；

第三控制模块的功能为：用于当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值且所述当前位置值大于目标位置值时，根据接收到的起始位置检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若灯具处于起始位置，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息；否则，向驱动装置发送逆时针调整灯具至所述目标位置的信息。

在实际应用中，位置信息获取装置可以采用位置信息检测传感器，由单圈无止点的精密电位器构成；起始位置检测装置可以采用起始位置传感器，由限位开关组成。

驱动装置可以由直流电机PWM功率驱动器、直流电机及恒压功率电源构成。

若驱动装置接收到的控制信息为保持灯具当前位置状态，则直流电机PWM功率驱动器的输出为PWM输出＝0，直流电机不工作，保持灯具当前位置状态；

若驱动装置接收到的控制信息为顺时针调整灯具至目标位置，则直流电机PWM功率驱动器的输出为正向PWM输出＝1，直流电机开始顺时针驱动灯具的传动机构，使灯具调整至目标位置；

若驱动装置接收到的控制信息为逆时针调整灯具至目标位置，则直流电机PWM功率驱动器的输出为反向PWM输出＝1，直流电机开始逆时针驱动灯具的传动机构，使灯具调整至目标位置。

由于本发明采用精密位置电位器传感方式能够准确获取到灯具的当前位置值，而且系统具有存储记忆目标位置信息的功能，因此，本发明实现了灯具的数字化自动布光，大大提高了控制精度和工作效率；灯具在运行过程中遇到阻力或短时外干扰使其位置偏离设定目标位置时，一旦外力或干扰撤离，灯具会自动恢复到设定的目标位置；在二次通电时，系统会首先根据存储的目标位置信息将灯具调整至断电前的位置状态，而不需要“零点位置”复位过程，实现了布光的精确重现，减少了操作人员的麻烦而且进一步提高了工作效率。

在实际应用中，依据所要控制的灯具的位置状态的多少，可以使该控制系统具有一套(如图2所示)或多套位置传感器(如图3所示)，每一套中包括起始位置检测传感器，以及位置信息检测传感器，而且每一套位置传感器需要一套驱动装置相配合。在本发明图3的实施例中，就采用了调焦通道位置值检测传感器、水平通道位置值检测传感器、俯仰通道位置值检测传感器三套位置传感器。同时配有调焦通道电机PWM功率驱动器、水平通道电机PWM功率驱动、俯仰通道电机PWM功率驱动，根据控制装置的控制信息输出不同的PWM信号，从而启动调焦通道直流电机、水平通道直流电机、俯仰通道直流电机驱动灯具的传动机构实现灯具位置的调整。

因此本发明可实现同一台灯具的多种位置状态(如聚焦、水平、俯仰)的同步自动调整，也可实现多台灯具集群式同步调整，使灯具在同一时间内达到各个设定目标位置，大大提高布光效率，具有宽广环境的适用性。

本发明适用国际通用的DMX512信号控制，操作人员可远程控制，传输速度快、抗干扰能力强，并支持所有类型DMX512国际标准信号控制设备及系统。因此本发明具有广阔的市场前景。

Claims (3)

1.一种数字化灯具的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A、获取灯具的当前位置信息和目标位置信息；

B、将所述灯具的当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与一个预定值进行比较，并根据比较结果对该灯具的位置状态进行控制；

所述灯具的当前位置信息和目标位置信息包括：灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置信息；

其中，所述步骤A是通过精密位置电位器传感方式来获取灯具的当前位置信息；目标位置信息是从外部接收并存储于系统内部；

所述步骤B具体包括：

B1、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值小于或等于所述预定值时，则保持灯具当前位置状态；

B2、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于所述预定值且当前位置值小于目标位置值时，则顺时针调整灯具至所述目标位置；

B3、当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于所述预定值且当前位置值大于目标位置值时，获取灯具的起始位置检测信息并根据该检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若灯具当前处于起始位置，则保持灯具当前位置状态；否则，逆时针调整灯具至所述目标位置。

2.一种数字化灯具的控制系统，其特征在于，该系统包括：预定值存储装置、当前信息获取装置、目标信息获取装置、控制装置和驱动装置；

所述预定值存储装置，用于存储一个预定值；

所述当前信息获取装置，用于获取灯具的当前位置信息并将获取的信息发送至控制装置；

所述目标信息获取装置，用于获取灯具的目标位置信息并将获取的信息发送至控制装置； 

所述灯具的当前位置信息和目标位置信息包括：灯具的聚焦和/或水平和/或俯仰位置信息；

所述控制装置，用于从所述预定值存储装置中读取预定值，并将接收到的所述当前位置信息中的当前位置值与目标位置信息中的目标位置值之差的绝对值与所述预定值进行比较，根据比较结果向所述驱动装置发送控制信息；

该控制装置包括第一控制模块，若所述绝对值小于或等于预定值，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息；

该控制装置还包括第二控制模块，当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值时，将所述当前位置值与目标位置值进行比较，若所述当前位置值小于目标位置值，则向驱动装置发送顺时针调整灯具至所述目标位置的信息；

该系统还包括起始位置检测装置，所述控制装置还包括第三控制模块；所述起始位置检测装置，用于获取灯具的起始位置检测信息，并将该信息发送至所述第三控制模块；

所述第三控制模块，用于当所述灯具的当前位置值与目标位置值之差的绝对值大于预定值且所述当前位置值大于目标位置值时，根据接收到的起始位置检测信息判断灯具当前是否处于起始位置，若灯具处于起始位置，则向驱动装置发送保持灯具当前位置状态的信息；否则，向驱动装置发送逆时针调整灯具至所述目标位置的信息；

所述驱动装置，用于根据接收到的控制信息对灯具的位置状态进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种数字化灯具的控制系统，其特征在于，所述目标信息获取装置包括：信息接收模块和信息存储模块；

所述信息接收模块，用于从外部接收目标位置信息；

所述信息存储模块，用于更新保存从外部接收到的目标位置信息。 

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