CN102650568B

CN102650568B - 一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法

Info

Publication number: CN102650568B
Application number: CN201210108432.5A
Authority: CN
Inventors: 李伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-14
Filing date: 2012-04-14
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2032-04-14
Also published as: CN102650568A

Abstract

本发明设计了一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法，包括上位机1、电气控制柜2、配光检测台3、测光幕4、光度传感器集合5，自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，灯具安装在配光检测台3上，上位机1分析处理自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，通过Modbus线缆向电气控制柜2传输X、Y、Z三方向步进电机驱动开关量信号，电气控制柜2驱动配光检测台3的X、Z两方向步进电机及测光幕3的Y方向步进电机运动至规定位置，测光幕4中的光度传感器集合5实时检测配光检测台3上的灯具光度，通过Modbus总线实现数据传输，上位机1自动获取灯具配光性能测试数据，可有效提高配光性能测试效率和准确性。

Description

一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法

技术领域

本发明属于灯具配光性能测试方法，特别是一种可适用于计算机的灯具配光性能Modbus协议自动测试方法。

背景技术

灯具在照明过程中起着关键性作用，灯具所发出的光的性质及其对光的控制取决于光源的种类、灯具的反光透光系统等，为确保灯具质量，国家对不同用途的灯具有相应的国家强制性标准，配光性能检测是对一个灯具或其光源发射出的光在空间分布情况是否满足现行国家强制性标准的一个关键性依据。灯具配光性能的检测方法一般有以下4种：人工逐点测试法、逐区测试法、灯具旋转测试法、全屏摄像测试法，采用各种测试方法进行配光检测的仪器各有优势，相对应地其成本也高低不同，目前使用最广泛的测试方法是灯具旋转测试法，在配光屏幕上测试灯具配光性能，配光屏幕为测试灯具配光性能的屏幕，标定了灯具测试的基准点、基准线和不同位置配光性能，其中：配光屏幕HV点为过基准中心的水平线至配光屏幕的垂足；配光屏幕h-h线为在配光屏幕上过 HV点的水平线；配光屏幕v-v线是在配光屏幕上过 HV点的铅垂线（配光镜是根据配光性能要求，由一种或一种以上的光学单元组合的透镜，其基准轴线为汽车灯具的特性轴线，由制造厂在图纸上表明；配光镜基准中心为基准轴线与配光镜表面的交点）。

现有灯具配光性能标准属于国家强制性标准，颁布形式全部为国家标准形式的纸质件，基于现有配光性能标准众多，形式各异的现实，现有配光性能检测过程，大都由人工旋转灯具测试台完成，检测时间周期长，劳动强度大，部分采用模拟光照仪表、电机等部件组成配光性能检测电控系统实现，但由于并不存在专门用于自动化配光性能测试的数字化配光性能测试标准，设计的灯具旋转电控系统普遍存在内部测试方法无法修改、测试过程不透明等不足，不利于配光性能测试过程的功能扩展和测试标准更新升级，使用范围受到限制。

随着电子器件的集成化、小型化、智能化程度的不断提高，配光测试系统主要向着精度更高、尺寸更小、互换性更好、综合功能更强、数字网络化的方向发展，期望在提高配光性能检测效率的同时，开发出形式简单、统一性强、使用方便的新型高精度配光性能检测装置和方法，从而有效提高自动化配光性能测试系统的通用性和易用性。

国际上，现场总线控制技术发展迅速，我国以智能仪表为代表的现场总线控制技术起步不久，传统的模拟仪表常采用RS-232或RS-485物理总线实现控制通信连接，但在实时性、可靠性等方面存在不足，目前国内尚未形成统一的总线标准，只能引进和消化吸收国外多种总线标准，Modbus协议由美国Modicon公司开发，该协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备，同其他总线相比具有较好的硬件通用性、较高的可靠性和性能价格比，在嵌入式网络设备、数字智能仪表、过程工业、机械工业、数控机床、楼宇自动化等领域获得了飞速发展扩展，大量工业设备都在使用Modbus协议作为彼此之间的通讯标准，并将不同厂商生产的Modbus控制设备互联成Modbus工业监控网络，新的光度传感器件大都具备Modbus协议接口，便于构成光度传感器光度传感器网络，采用数字量可有效克服远距离模拟量传输精度不足的问题，可有效提高配光性能检测系统抗干扰性能。

发明内容

本发明的目的提供一种形式简单、统一性强、使用方便、具有Modbus通信能力的配光性能测试方法，实现适用于自动化配光性能测试过程。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法，配光性能自动化测试系统包括上位机1、电气控制柜2、配光检测台3、测光幕4、光度传感器集合5，自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，上位机1通过Modbus通信线缆和电气控制柜2、光度传感器集合5相连接，电气控制柜2的电气控制线缆同配光检测台3和测光幕4的步进电机相连，采用两个步进电机对配光检测台X、Z两方向上的位移进行控制，一个步进电机控制Y方向可滑动的测光幕，光度传感器集合5安装在测光幕4平面上，自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6保存在上位机1的外部存储器中，在自动化配光性能测试过程中，灯具安装在配光检测台3上，上位机1分析处理自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，通过Modbus通信线缆向电气控制柜2传输X、Y、Z三方向步进电机驱动开关量信号，电气控制柜2驱动配光检测台3的X、Z两方向步进电机及测光幕3的Y方向步进电机运动至规定位置，测光幕4中的光度传感器集合5实时检测配光检测台3上的灯具光度，上位机1可实时获取并保存测试数据，完成灯具各方位的位置变换和记录分析测试数据，并实时绘制出光度曲线。

并以国家灯光强制性标准为依据，将灯具各方位上的光照度要求逐条细化，排列组合出测试次序，使测试方位位置的顺序灯具测试点可形成若干特定测试点、特定测试线和特定测试区域，将测试点的二维坐标、测试线的起点和终点的二维坐标、测试区域的左上点、左下点、右上点和右下点的二维坐标及其照度限值保存下来，形成专门的自定义格式的国家配光标准规范数字化文件并保存在上位机1中。

作为优选，上位机1选用工业控制计算机IPC，并具备Modbus通信功能。

作为优选，光度传感器集合5具备Modbus通信功能。

作为优选，国家配光标准规范数字化文件6采用TXT文件类型。

作为优选，国家配光标准规范数字化文件6的灯具光照度要求由光照度上限值和光照度下限值组成。

作为优选，国家配光标准规范数字化文件6的排列组合出的测试次序由独立的最少测试点、最少测试线和最少测试区域的测试组合而成。

作为优选，国家配光标准规范数字化文件6的测试位置的二维坐标由X和Y两方向坐标组成，X方向平行于测试地面和灯具平面（h-h线），Y方向垂直测试地面（v-v线）。

作为优选，国家配光标准规范数字化文件6的测试位置的参考原点位置二维坐标设定为（0，0），标定于被测试灯具中心点HV点。

作为优选，基于标准Modbus的RTU模式设计了用于配光性能检测的请求帧，响应帧和错误帧等三种帧格式，采用字节数据传输和CRC校验，满足高速数据通信的要求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用了纸质标准数字化的方式，将灯具配光测试标准逐条数字化，形成了由数字测试点、测试线和测试区域组成的数字化配光性能测试TXT文件，采用Modbus协议完成测控数据传输，使得配光自动化测试形式简单、统一性强、使用方便，具有配光精度高、坐标分辨率高、检测速度快、开放网络化等优点，能够对灯具的配光性能实现自动检测，其设计先进、合理、使用方便，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明的组织结构图。

图2为本发明的配光屏幕图。

图3为本发明的配光性能检测标准图。

图4为本发明的配光标准规范数字化文件图。

图5为本发明的Modbus协议帧结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

作为本发明的一种实施方式，参阅图1，为本发明的组织结构图，一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法，配光性能自动化测试系统包括上位机1、电气控制柜2、配光检测台3、测光幕4、光度传感器集合5，自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，上位机1通过Modbus通信线缆和电气控制柜2、光度传感器集合5相连接，电气控制柜2的电气控制线缆同配光检测台3和测光幕4的步进电机相连，采用两个步进电机对配光检测台X、Z两方向上的位移进行控制，一个步进电机控制Y方向可滑动的测光幕，光度传感器集合5安装在测光幕4平面上，自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6保存在上位机1的外部存储器中，在自动化配光性能测试过程中，灯具安装在配光检测台3上，上位机1分析处理自定义格式的国家配光标准规范数字化文件6，通过Modbus通信线缆向电气控制柜2传输X、Y、Z三方向步进电机驱动开关量信号，电气控制柜2驱动配光检测台3的X、Z两方向步进电机及测光幕3的Y方向步进电机运动至规定位置，测光幕4中的光度传感器集合5实时检测配光检测台3上的灯具光度，上位机1可实时获取并保存测试数据，完成灯具各方位的位置变换和记录分析测试数据，并实时绘制出光度曲线。

参阅图2，为本发明的配光屏幕图，在灯具配光性能国家标准中，配光性能应在前照灯基准中心前25m，过HV点的铅垂配光屏幕上测定，配光屏幕的具体布置如图所示；配光屏幕为测试灯具配光性能的屏幕；配光为灯具发射可见光的光度 (照度或发光强度等)分布；近光为当车辆前方有其他道路使用者时，不致使对方眩目或有不舒适感所使用的近距离照明光束；远光为当车辆前方无其他道路使用者时，所使用的远距离照明光束；配光镜是根据配光性能要求，由一种或一种以上的光学单元组合的透镜；基准轴线为汽车灯具的特性轴线，由制造厂在图纸上表明；基准中心为基准轴线与配光镜表面的交点；HV点为过基准中心的水平线至配光屏幕的垂足（测试位置的参考原点位置二维坐标（0，0））；h-h线为在配光屏幕上过 HV点的水平线(测试位置的二维坐标X方向)；v-v线是在配光屏幕上过 HV点的铅垂线(测试位置的二维坐标Y方向)。

参阅图3，为本发明的配光性能检测标准图，同时要求：前照灯的配光应使其近光具有足够的照明和不眩目，远光具有良好的照明；配光屏幕上，近光应产生明显的明暗截止线，其水平部分在v-v线的左侧，右侧为与水平线向上15°的斜线，或向上成45°斜线至水平线垂直距25cm转向水平的折线；在配光屏幕上的照度限值，应符合国家标准规定。

参阅图4，为本发明的国家配光标准规范数字化文件图，以国家灯光强制性标准（以图3所示标准为例）为依据，将灯具各方位上的光照度要求逐条细化，排列组合出测试次序，使测试方位位置的顺序灯具测试点可形成若干特定测试点、特定测试线和特定测试区域，将测试点的二维坐标、测试线的起点和终点的二维坐标、测试区域的左上点、左下点、右上点和右下点的二维坐标及其照度限值保存下来，形成专门的自定义格式的国家配光标准规范数字化文件并保存在上位机1中，数字化文件中包括了国标配光测试要求的若干特定点、特定线、区域、照度限值等，主要以下格式化文本组成: 类型1（测试范围记录行）---左上点坐标x--左上点坐标Y--右下点坐标X--右下点坐标Y，类型2（注解行）--内容，类型3（测试对象名称，用于在画面中标识对象及结果报告中）--名称--X坐标--Y坐标，类型4（测试对象名称，只用于在结果报告中）--名称，类型5（测试标准要求，结果报告最大照度，结果报告最小照度）--测试标准--最大照度值--最小照度值, 类型6（测试范围标尺）--起点坐标X---起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y--标尺单位长, 类型8（测试对象和类型行）--测试对象种类--测试光源种类, 类型10（测试点记录行）--顺序号--引用号-- X坐标-- Y坐标--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型20（测试线记录行）--顺序号--引用号--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型30（测试区记录行）--顺序号--引用号--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型31（测试区内测试点记录行）-- X坐标-- Y坐标，类型32（测试区内测试线记录行）--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y，类型33（测试区边界线记录行）--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y，类型34（测试区内搜索点记录行）-- X坐标-- Y坐标，类型40（搜索点记录行）--顺序号--引用号-- X坐标-- Y坐标--搜索次数-- X范围-- Y范围--下限1--上限1--下限2--上限2--名称,用于描述测试标准类型、测试点、测试线、测试区域和国标照度限定阀值等核心数据，依据本发明的标准数字化方法，可形成由上述几种数据构成的一个完成灯具配光性能自动测试数字化文件。

参阅图5，为本发明的Modbus协议帧结构图，在自动化测试过程中，上位机1和电气控制柜2、上位机1和光度传感器集合5之间需要通过Modbus传输线缆完成数据交换，其中上位机1和电气控制柜2之间需要自定义Modbus应用协议，Modbus协议支持ASCII（美国标准信息交换代码）和RTU（远程终端装置）两种有效传输方式，是OSI模型第七层上的应用层报文传输协议，按照Modbus协议的通用工业规范，采用标准Modbus中的RTU模式时，采用字节数据传输和CRC校验，信息帧中的每个字节由两个四位的十六进制字符表示，在相同传输速率的情况下，RTU模式比ASCII模式传输的数据量要多一倍，优先选择了RTU传输协议形式，规定消息和数据的结构、命令和应答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，每种命令都对应一个应答帧，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后，发送数据到Master端以响应请求，Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据。

当在网络上通信时，上位机1需要知道对应的电气控制柜2设备地址，决定需要电气控制柜2产生何种行动并发送消息，如果需要回应，电气控制柜2将生成对应的信息，并使用同样的Modbus协议发送给上位机1，上位机1向电气控制柜2询问，发出请求帧后，有下列几种情况：从电气控制柜2收到了无通信错误的请求，并进行正常处理后，从电气控制柜2返回应答响应帧（正常帧）；从电气控制柜2收到的请求中，出现有通信错误；收到错误的请求帧时，则返回相应错误帧。根据上述情况，设计了三种帧格式，分别是请求帧，响应帧和错误帧，各自帧格式为: 请求帧---起始（3.5T）从站ID（1B）功能代码（1B）起始地址（2B）, 响应帧--起始（3.5T）从站ID（1B）功能代码（1B）读取字节（1B）--数据N（N*1B）CRC（2B）结束（3.5T）--读取数目（2B）CRC（2B）结束（3.5T）, 错误帧--起始（3.5T）从站ID（1B）功能代码（1B）错误代码（1B）--CRC（2B）结束（3.5T）。

在Modbus协议下，上位机1作为master, 电气控制柜2作为slave，采用接收和发送中断方式完成通信过程，制定的Modbus通信协议功能数据为：01h--读内部线圈--手动/自动工作状态，02h--读外部输入线圈--配光检测台3和测光幕4备妥、运行等，03h--读内部模拟量寄存器--配光检测台3和测光幕4设置参数，04h--读输入模拟量寄存器--配光检测台3和测光幕4参数，05h--设置单一线圈--手动/自动工作状态，0fh--设置多个线圈--配光检测台3和测光幕4驱动、故障确认等，10h--设置多个寄存器--配光检测台3和测光幕4位置、设置参数等，上位机1作为master, 光度传感器集合5作为slave，利用光度传感器集合5的Modbus自有协议，实时获取光度传感器集合5的光度值反馈。

本发明可实现纸质配光标准的数字化处理，以国家灯光强制性标准为依据，数字化若干特定测试点、特定测试线和测试区域及其照度规范测试组合，制定出满足国标要求的自定义格式的灯光配光强制性标准数字化文件，包括测试标准类型、测试点、测试线、测试区域和国标照度限定阀值等核心数据，使计算机可自动处理配光性能测试要求。

本发明可实现灯具配光性能的Modbus协议自动化测试，配光测试系统利用本发明形成的配光性能自动化测试方法，通过Modbus总线实现数据传输，可实时获得不同监测位置的灯具光照度配光性能数据和分析配光性能测试过程，从而有效提高配光性能测试的准确性、可靠性和开放性。

尽管已经结合当前认作是一个最为实用和优选的实施例来描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和同等布置。

Claims

1.一种灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法，其特征在于：配光性能自动化测试系统包括上位机（1）、电气控制柜（2）、配光检测台（3）、测光幕（4）、光度传感器集合（5）、自定义格式的国家配光标准规范数字化文件（6），上位机（1）分析处理自定义格式的国家配光标准规范数字化文件（6），通过Modbus通信线缆向电气控制柜（2）传输X、Y、Z三方向步进电机驱动开关量信号，电气控制柜（2）驱动配光检测台（3）的X、Z两方向步进电机及测光幕（4）的Y方向步进电机运动至规定位置，测光幕（4）中的光度传感器集合（5）实时检测配光检测台（3）上的灯具光度，通过Modbus总线协议实现数据传输，上位机（1）可实时获取并保存测试数据，完成灯具各方位的位置变换和记录分析测试数据，并实时绘制出光度曲线，以国家灯光强制性标准为依据，将灯具各方位上的光照度要求逐条细化，排列组合出测试次序，使测试方位位置的顺序灯具测试点可形成若干特定测试点、特定测试线和特定测试区域，将测试点的二维坐标、测试线的起点和终点的二维坐标、测试区域的左上点、左下点、右上点和右下点的二维坐标及其照度限值保存下来，形成专门的自定义格式的国家配光标准规范数字化文件（6），并保存在上位机（1）中，Modbus总线通信接口连接其他智能装置，采用自定义的Modbus应用协议实现Modbus通信功能，上位机（1）具备Modbus通信功能，光度传感器集合（5）具备Modbus通信功能，采用标准Modbus中的RTU模式时，采用字节数据传输和CRC校验。

2.如权利要求1所述的灯具配光性能检测的Modbus协议自动测试方法，其特征在于：自定义格式的国家配光标准规范数字化文件（6）采用TXT文件类型，灯具光照度值要求由光照度上限值和光照度下限值组成，测试次序由独立的最少测试点、最少测试线和最少测试区域的测试组合而成，测试位置的二维坐标由X和Y两方向坐标组成，X方向平行于测试地面和灯具平面h-h线，Y方向垂直于测试地面v-v线，测试位置的参考原点位置二维坐标设定为X坐标0和Y坐标0，标定于被测试灯具中心点HV点，典型测试数据格式为：类型1测试范围记录行--左上点坐标X--左上点坐标Y--右下点坐标X--右下点坐标Y，类型2注解行--内容，类型3测试对象名称--名称--X坐标--Y坐标，用于在画面和结果报告中标识对象，类型4测试对象名称--名称，只用于在结果报告中，类型5测试标准要求--测试标准--最大照度值--最小照度值，说明结果报告中测试标准最大照度值和最小照度值，类型6测试范围标尺--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y--标尺单位长，类型8测试对象和类型行--测试对象种类--测试光源种类，类型10测试点记录行--顺序号--引用号--X坐标--Y坐标--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型20测试线记录行--顺序号--引用号--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型30测试区记录行--顺序号--引用号--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，类型31测试区内测试点记录行-- X坐标--Y坐标，类型32测试区内测试线记录行--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y，类型33测试区边界线记录行--起点坐标X--起点坐标Y--终点坐标X--终点坐标Y，类型34测试区内搜索点记录行--X坐标--Y坐标，类型40搜索点记录行--顺序号--引用号--X坐标--Y坐标--搜索次数--X-范围--Y范围--下限1--上限1--下限2--上限2--名称，用于描述测试标准类型、测试点、测试线、测试区域和国标照度限定阈值核心数据。