CN106993367A - 牙科治疗单元的智能灯具开关系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能进行灯具开关行程调节、并能进行诊断区域的灯具亮度调节的牙科治疗单元的智能灯具开关系统，包括灯具和为灯具供电的电源，该系统具备：用于定位所述灯具的灯头的第一光学传感器和第二光学传感器；用于定位所述灯具的摇臂的第三光学传感器；以及控制单元，所述控制单元形成为基于所述第三光学传感器的工作调节灯具开关行程，并基于所述第一光学传感器和第二光学传感器的工作设置诊断区域的亮度。

Description

牙科治疗单元的智能灯具开关系统

技术领域

本发明涉及一种智能灯具开关系统，更具体地，涉及一种牙科治疗单元的智能灯具开关系统。

背景技术

目前，用于牙科治疗单元的灯具，其工作原理大致如图14所示，通常包括串联连接的机械行程开关40、亮度调节可变电阻50和LED口腔灯60等。又，进一步如图15所示，现有的用于牙科治疗单元的操作灯具具备滑动驱动器70、微动开关80和滑动块90等，其一般而言通过滑动驱动器70沿箭头方向驱动滑动块90来调节微动开关80的开关行程。又，还如图16的现有灯具亮度调节示意图所示，在进行灯具亮度调节时，用户通常需要左右旋转亮度调节旋钮30来调节灯具亮度，以此适应诊断期间的需求。具体而言，现有灯具亮度调节系统是通过亮度调节可变电阻改变口腔灯的电压来实现亮度调节，其开关行程调节部分只有触动开关，如果调节行程，只能手动调整触动开关的位置。

由此可知，用于牙科检查的操作灯具常存在以下问题：1）使用传统操作灯具时，必须通过拆卸灯具摇臂来调节灯具的开关行程， 这个要求对于普通用户来说太难了；2）现有的灯具开关套件采用机械结构实现打开或关闭功能，难以确保可靠性和耐用性；3）需要更多的人力和物力（如零部件等）来维护保养现有的操作灯具；4）在医生诊断期间，不便于根据每位用户的需求调节光线亮度；5）零散的灯具开关组件的组装较为困难；6）灯具开关套件不能完全满足不同用户的个人需求。

发明内容

鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能进行灯具开关行程调节、并能进行诊断区域的灯具亮度调节的牙科治疗单元的智能灯具开关系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种牙科治疗单元的智能灯具开关系统，包括灯具和为灯具供电的电源，该系统具备：用于定位所述灯具的灯头的第一光学传感器和第二光学传感器；用于定位所述灯具的摇臂的第三光学传感器；以及控制单元，所述控制单元形成为基于所述第三光学传感器的工作调节灯具开关行程，并基于所述第一光学传感器和第二光学传感器的工作设置诊断区域的亮度。

根据本发明，可以满足不同用户的个性化需求，提高产品的适应性、耐久性和可靠性。采用标准化光学传感器取代现有的机械开关，不仅能获得良好的性能，还可轻松实现产品序列化、标准化和模块化，对产品组装和升级非常重要。此外，用户可以使用各模块来维护灯具开关套件，以节省维护或保养等服务成本。根据本发明的智能灯具开关系统，具有组装方便、成本优化、适应性广、可靠度高、耐久性好的优点。

也可以是，所述第一光学传感器和第二光学传感器为圆形光学反馈传感器，所述第三光学传感器为线形光学反馈传感器。

也可以是，所述第一光学传感器和第二光学传感器可替换为圆形VR开关或触动开关。

也可以是，所述第三光学传感器为光栅传感器，具备传感器光耦和光栅尺，所述传感器光耦通过所述光栅尺测量移动的距离。由此，本发明的智能灯具开关系统其开关行程的调节是通过光栅测量数字化的定义其开关行程的。

也可以是，所述控制单元基于所述第三光学传感器的检测值设置所述灯具开关行程。

也可以是，所述控制单元基于所述第一光学传感器和第二光学传感器的检测值定位所述灯头的位置，并根据用户的需求调节亮度。

也可以是，所述控制器中，亮度控制采用PWM。由此，本发明的智能灯具开关系统是使用量化的灯亮度调节，可以具有良好的亮度性能。

通过以上技术方案，本发明能够提供一种具有组装方便、成本优化、适应性广、可靠度高、耐久性好的优点且可以满足不同用户的个性化需求的智能灯具开关系统。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1示出根据本发明一实施形态的牙科治疗单元的智能灯具开关系统的原理图；

图2示出图1所示系统原理图中的控制面板的结构示意图；

图3示出根据本发明一实施形态的智能灯具的结构示意图；

图4示出图3所示灯具的开关行程调节过程的示意图；

图5示出图3所示灯具中的第三光学传感器的放大示意图；

图6示出了用于说明图3所示灯具的摇臂结构光栅尺运动的结构示意图；

图7示出了图6的结构的简化示意图；

图8示出了图3所示灯具中的第一和第二光学传感器的安装位置示意图；

图9示出根据本发明一实施形态进行亮度设置（灯头位于起始位置）的示意图；

图10示出根据本发明一实施形态进行亮度设置（灯头位于极限位置）的示意图；

图11示出根据本发明一实施形态进行亮度设置（灯头位于任意位置）的示意图；

图12示出根据本发明一实施形态进行诊断区域设定的俯视示意图；

图13示出根据本发明一实施形态定位灯头的俯视示意图；

图14示出现有LED口腔灯工作原理；

图15示出现有的灯具开关行程调节的原理示意图；

图16示出现有的灯具亮度调节的示意图；

附图标记

100 智能灯具开关系统；

1 控制单元（MCU）；

2 控制面板；

3 灯具；

4 灯头；

5 第一光学反馈传感器；

6 第二光学反馈传感器；

7 第三光学反馈传感器；

15 第一触动开关；

16 第二触动开关；

17 第三触动开关；

71 传感器光耦；

52、62、72（72a，72b） 光栅尺；

73 光栅；

81 第一摇臂；

82 第二摇臂；

82a 第二摇臂壳体；

83 连接轴；

9 驱动单元；

10 清零开关；

11、12、13、14 连接点；

20 开关触发机构；

30 亮度调节旋钮；

40 机械行程开关；

50 亮度调节可变电阻；

60 LED口腔灯；

70 滑动驱动器；

80 微动开关；

90 滑动块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供一种牙科治疗单元的智能灯具开关系统100，包括灯具3和为灯具供电的电源。图1至图13示出了根据本发明一实施形态的牙科治疗单元的智能灯具开关系统的原理及结构等。如图3所示，具体地，该灯具3主要包括摇臂和安装于摇臂上的灯头4。摇臂可包括第一摇臂81、以及连接于该第一摇臂81和灯头4之间的第二摇臂82。

如图1所示，该智能灯具开关系统100具备：用于定位灯头4的第一光学传感器5和第二光学传感器6；用于定位灯具的摇臂的第三光学传感器7；以及控制单元（例如图1所示的中央处理器）1。如图8和图13所示，第一光学传感器5例如可设置于第一摇臂81的末端处，而第二光学传感器6例如可设置于第一摇臂81与第二摇臂82的连接处。又，如图3所示，第三光学传感器7可设置于第二摇臂82上。

在本实施形态中，该第一光学传感器5和第二光学传感器6可以是第一圆形光学反馈传感器和第二圆形光学反馈传感器，该第三光学传感器可以是第三线性光学反馈传感器。且控制单元1可形成为基于所述第三光学传感器7的工作调节灯具开关行程，并基于所述第一光学传感器5和第二光学传感器6的工作设置诊断区域的亮度。

具体地，本实施形态中，如图1所示，该系统100还包括用于接收用户操作的输入单元，即与控制单元1相连的控制面板2。控制单元1基于用户对控制面板2的操作，并接受来自各第一至第三光学传感器5-7及其相应的触动开关15-17的信号，电源及其开关的信号，综合处理后向驱动单元9（如图1所示LED口腔灯驱动板）输入开关控制信号以此实现灯具开关行程调节，此外，控制单元1还可通过PWM（Pulse-Width Modulation；脉冲宽度调制）后输入至驱动单元9，以此实现诊断区域的灯具亮度调节。详情如后所述。

（1）关于开关行程的调节

以下结合图2至图7，详细阐述灯具开关行程调节原理。如图3至图5所示，第三光学传感器7具备传感器光耦71和光栅尺72，所述传感器光耦71通过所述光栅尺72测量移动的距离。具体地，首先，按下并放开图2的控制面板2中的“开关行程设置”按键，进入开关行程设置状态。

如图3和图4所示，A：当用户沿箭头F1方向下拉第二摇臂82时，灯臂结构（后文详述）会使光栅尺72沿箭头F2方向运动。B：当光栅尺72继续移动且第三触动开关17触发时，中央处理器检测到开关触发时，自动将此位置定为“0”位。即由第三触动开关17记录光栅尺为零的位置。C：到达“0”位用户继续下拉第二摇臂82时，传感器光耦71开始通过光栅尺72测量移动的距离。D：当第二摇臂82到达用户希望打开LED口腔灯的位置时将手松开。

此时，按下并放开控制面板2的“O”按键，中央处理器1记录该位置到存储器，即完成灯具开关行程的设置。

随后，将第二摇臂82向上抬举，LED口腔灯熄灭。

当再次将第二摇臂82下拉时，光栅尺72触发第三触动开关17，中央处理器1开始记录移动距离，当移动距离和中央处理器1存储的数据相等时，中央处理器1通过LED电源控制线打开LED驱动板电源，点亮LED口腔灯。

进一步而言，图6示出了用于说明图3所示灯具的摇臂结构光栅尺运动的结构示意图；图7示出了图6的结构的简化示意图。如图6和图7所示，所述灯臂结构包括第一摇臂81，连接于该第一摇臂81和灯头4之间的第二摇臂82。第二摇臂82具备壳体82a，以及连接灯头4与第一摇臂81的连接轴83。此外，该灯臂结构还包括：与第二摇臂壳体82a一体的光栅73，与该连接轴83一体的光栅尺72a、固定于该连接轴83的光栅尺72b，与第二摇臂82连成一体的清零开关10，以及与连接轴83一体的开关触发机构20。第二摇臂壳体82a分别在第一、第四连接点11、14处与灯头4和第一摇臂81连接，且连接轴83分别在第二、第三连接点12、13处与灯头4和第一摇臂81连接。其中，清零开关10、开关触发机构20一起组成前述“第三触动开关17”，用于记录光栅尺0点。

具体地，如图7（b）所示，当如箭头F3所示向下拉动灯头4时，光栅尺如箭头F4所示相对光栅向右移动，而光学传感器如箭头F5所示相对光栅尺向左移动。此时，开关触发机构20右移出发清零开关10，光学传感器记录光栅尺与光栅的相对位移。

如上所述，可代替现有的手动调节，可实现灯具开关行程调节。此外，各传感器种类不限于此，只要能起到相应效果即可，例如可替换为圆形VR开关或触动开关等。根据本发明，采用触动开关或光学反馈传感器取代传统设计中的机械开关，不仅能获得良好的性能，还可轻松实现产品序列化、标准化和模块化。

（2）关于诊断区间亮度设置

又，诊断区域亮度定义程序通过第一圆形光学反馈传感器11和第二圆形光学反馈传感器22定位灯头4的位置，根据用户的需求调节亮度，并在存储器中保存该诊断区域以及需求亮度。

具体地，如图9至图13所示，摇臂包括长度为L1的第一摇臂81，和长度为L2的第二摇臂82。第一摇臂81可绕其一端为固定轴心转动，另一端与第二摇臂82转动自如地连接。还如图8所示，第一光学传感器5可设置于第一摇臂81的末端处，而第二光学传感器6可设置于第一摇臂81与第二摇臂82的连接处。更具体地，第一光学传感器5及其光栅尺52，第二光学传感器6及其光栅尺62分别与各摇臂关节的上下部分固定，通过光栅尺相对传感器转动测量各关节部分的转动角度。因此，可转动第一摇臂81将灯头4移动到规定位置P1，保存坐标P1（X1、Y1）后，再转动第二摇臂82将灯头4移动到规定位置P2，保存坐标P2（X2、Y2）。

进一步地，如图13所示，以第一摇臂81的固定一端的轴心为中心，俯视时如图13所示设为X轴和Y轴，将第一摇臂81与Y轴的夹角设为α，将第二摇臂82与Y轴的夹角设为β。由此可通过下式计算出P点的坐标值（XP、YP），即：

Xp =L2sinβ-L1sinα；

Yp=L1cosβ+L1cosα。

其中，L1：第一摇臂长度（实测）；L2：第二摇臂长度（实测）；α：第一圆形光学传感器或圆形VR变阻器测量值；β：第二圆形光学传感器或圆形VR变阻器测量值；Xp：灯头所在位置的横坐标；Yp：灯头所在位置的纵坐标。具体地，由第一触动开关15记录转角α为零的位置，由第二触动开关16记录转角β为零的位置。

由此，通过计算得出的坐标值（X1、Y1）和（X2、Y2），可将诊断区域设定为P1P2，如图9等所示的虚线矩形线所划定的区域。随后，根据用户的需求调节亮度，在存储器中保存该诊断区域P1P2以及需求亮度，至此完成诊断区域P1P2的亮度设定。

具体地，智能灯具开关系统的亮度调节是通过图2的控制面板2上的“+”“-”键来调节中央处理器1输出PWM信号的脉宽实现亮度线性调节的。（按“+”时，PWM脉宽变宽，灯变亮，按“-”时，灯变暗），同时中央处理器1使用存储器预设的PWM信号脉宽和出厂设置的脉宽智能控制灯的亮度。

进一步而言，在设置诊断区间亮度时，首先，按下并放开控制面板2中的“诊断区间设置”按键，进入诊断区间亮度设置状态。

如图9所示，将灯头4移动至用户希望设置的诊断区间起始位置，按下并放开控制面板2中的“P1”键，中央处理器1会根据第一圆形光学传感器5反馈的“α”和第二圆形光学传感器6反馈的“β”，计算出P1的坐标位（X1，Y1），并将此数据存放到中央存储器。

接着，如图10所示，将灯头4移动至用户希望设置的诊断区间极限位置，按下并放开控制面板2中的“P2”键，中央处理器1会根据第一圆形光学传感器5反馈的“α”和第二圆形光学传感器6反馈的“β”，计算出P2的坐标位（X2，Y2），并将此数据存放到中央存储器。

随后，按“+”和“-”调整中央处理器1的PWM信号脉宽，控制口腔灯的亮度到用户希望的亮度。

接着，按“诊断区间设置”键，完成并退出设置状态，同时中央处理器1将用户希望口腔灯亮度的PWM脉宽值存储到中央存储器。

如图11所示，将灯头4任意旋转一个位置一定时间不变，例如5s不变，当第一和第二传感器一定时间输出没有变化时，例如也为5s，中央处理器1会将此不变的坐标（X，Y）和存储的P1、P2坐标进行比较：

当 X2<X<X1,且 Y2<Y<Y1时（在诊断区间内），中央处理器1输出存储的PWM 脉宽，将灯的亮度调整到设置的诊断区间亮度；

当 X<X2 或 X>X1 或 Y<Y2 或 Y>Y1 时，中央处理器1输出出厂设置的PWM 脉宽，将灯的亮度调整到诊断区间外的出厂设置亮度。

本实施方式中，也可以通过在诊断区域内自主编程所需亮度，并存储于诊断区域亮度设定模块内，以此可以满足不同用户的个性化需求。又，控制器中，亮度控制采用具有良好的亮度性能的PWM（Pulse-Width Modulation；脉冲宽度调制），但不限于此。

工业应用：

本发明采用简单的结构实现打开或关闭开关行程调节和诊断区域的灯具亮度调节，具有良好的性能和耐用性，可削减大量服务成本，例如每台每年可削减维护或保养成本约5000元，以年销售额1800台计算，效果斐然。又，根据本发明的智能灯具开关系统具有良好的用户界面，可用于几乎所有的治疗系统。又，数字化的设计可通过产品升级等方式，更好地适应不同用户的个人需求。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种牙科治疗单元的智能灯具开关系统，包括灯具和为灯具供电的电源，其特征在于，该系统具备：

用于定位所述灯具的灯头的第一光学传感器和第二光学传感器；

用于定位所述灯具的摇臂的第三光学传感器；以及

控制单元，所述控制单元形成为基于所述第三光学传感器的工作调节灯具开关行程，并基于所述第一光学传感器和第二光学传感器的工作设置诊断区域的亮度。

2.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述第一光学传感器和第二光学传感器为圆形光学反馈传感器，所述第三光学传感器为线形光学反馈传感器。

3.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述第一光学传感器和第二光学传感器能够替换为圆形VR开关或触动开关。

4.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述第三光学传感器为光栅传感器，具备传感器光耦和光栅尺，所述传感器光耦通过所述光栅尺测量移动的距离。

5.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述控制单元基于所述第三光学传感器的检测值设置所述灯具开关行程。

6.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述控制单元基于所述第一光学传感器和第二光学传感器的检测值定位所述灯头的位置，并根据用户的需求调节亮度。

7.根据权利要求1所述的智能灯具开关系统，其特征在于，

所述控制单元中，亮度控制采用PWM。