CN109114523B - 数字媒体艺术设计用照明装置及其控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数字媒体艺术设计用照明装置及其控制系统与控制方法，包括支撑架、照明灯和灯光控制系统，所述支撑座包括底座、伸缩支撑架和弧形安装架，所述伸缩支撑架转动安装在底座上，所述弧形安装架铰接安装在伸缩支撑架的顶端，所述弧形安装架上滑动安装有安装支撑板，所述安装支撑板上可拆卸安装有照明灯，所述照明灯的角度可调，所述照明灯上安装有光线颜色调节装置；所述灯光控制系统包括中央处理器、控制模块、采集模块、输入模块、存储模块、传输模块，所述控制模块、采集模块、输入模块、存储模块、传输模块均与所述中央处理器电信号连接。本发明能够使照明灯的方位和照射光的颜色可以根据设计作品的形状、结构和色彩进行综合调试，用以增加展示效果。

Description

数字媒体艺术设计用照明装置及其控制系统与控制方法

技术领域

本发明涉及数字媒体艺术设计技术领域，尤其涉及数字媒体艺术设计用照明装置及其控制系统与控制方法。

背景技术

博物馆和美术馆室内展陈类型基本可以分为四大类:垂直平面展陈品,展陈柜,立体展陈品和展陈布景。设计师应针对各类展陈类型的不同特点,采取适宜的照明手段,运用合理的光语言——光照方式,向观众传达展陈内容。无论是研究者还是观众,“视看”是获取有关展陈品外观、色彩、质地、纹理等信息的主要渠道。

现有的艺术设计用多功能照明装置往往结构简单，灯光的亮度不可调，导致在打光和照射方面调节困难，并且由于现有的照明装置灯光的颜色不可调，使得艺术设计作品在展出时不能通过改变照明装置的色彩来更好的提升展示效果，无法有效提升对参观者的吸引力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供数字媒体艺术设计用照明装置及其控制系统与控制方法，在展示艺术设计作品时，照明灯的方位和照射光的颜色可以根据设计作品的形状、结构和色彩进行综合调试，用以增加展示效果。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

数字媒体艺术设计用照明装置，包括支撑座以及安装在支撑座上的照明灯，所述支撑座包括底座、伸缩支撑架和弧形安装架，所述伸缩支撑架转动安装在底座上，所述弧形安装架铰接安装在伸缩支撑架的顶端，所述弧形安装架上滑动安装有滑动座，所述照明灯可拆卸安装在滑动座上，所述照明灯上安装有光线颜色调节装置；

所述光线颜色调节装置包括安装管、转向齿轮、转向步进电机、铰接座和电动缸，所述安装管套接在滑动座，所述安装管内固定安装有轴承，所述轴承的内圈上固定安装有转向齿轮，所述安装管的外壁上固定安装有转向步进电机，所述转向步进电机的转轴上安装有与转向齿轮相啮合的小齿轮，所述转向齿轮的上端安装有铰接座，所述铰接座上铰接有照明灯，所述铰接座上一体成型有支撑板，所述支撑板与照明灯之间安装有电动缸，所述电动缸的伸缩杆与照明灯的尾部底面铰接；

所述照明灯的顶部安装有滤光步进电机，所述滤光步进电机的转轴上安装有滤光片，所述滤光片分别为红色、黄色、蓝色的三块圆形的透光板，三块所述透光板沿转轴圆心均匀分布；

所述弧形安装架上还安装有多个光线传感器，多个所述光线传感器均匀分布、且均指向照明灯的照明方向。

进一步，所述弧形安装架的内壁沿轴线方向开设有滑动导槽，所述滑动座滑动卡设在滑动导槽内，所述滑动导槽内壁上安装有定位器，所述定位器用于定位每个滑动座的位置信息。

进一步，所述照明灯的顶部安装有位置指示灯。

进一步，所述底座上还安装有电源和控制盒。

进一步，所述伸缩支撑架上铰接有第一气缸和第二气缸，所述底座上还安装有气压机，所述气压机与第一气缸、第二气缸均通过导气管连接，所述气压机与控制盒信号连接。

本发明的数字媒体艺术设计用照明装置的控制系统，所述控制系统包括中央处理器、控制模块、采集模块、输入模块、存储模块和传输模块，所述控制模块、采集模块、输入模块、存储模块、传输模块均与中央处理器电信号连接，所述中央处理器、输入模块、存储模块和传输模块均安装在控制盒内；

所述控制模块用于控制伸缩支撑架的伸缩高度、控制照明灯的照射角度、光线和颜色调节；

所述采集模块用于采集照明灯照射区域的光照信息，以及滑动座的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；

所述输入模块用于人工手动输入数据；

所述存储模块用于对输入以及中央处理器运算所得的数据进行存储与读取；

所述传输模块用于传递和接收数据以及指令信号。

所述中央处理器根据采集模块采集的信号和输入模块输入的信号，通过计算以后对每一个照明灯的位置、照射角度和照射颜色进行优化，并通过控制模块实现对照明灯的位置、照射角度和照射颜色的调节。

进一步，所述中央处理器为嵌入式主板，所述嵌入式主板中写有运算控制程序。

进一步，所述控制模块包括步进电机控制器和气压机控制器，所述步进电机控制器与转向步进电机、与滤光步进电机和与电动缸均信号连接，所述步进电机控制器内设置有角度控制单元、光线控制单元、颜色调节单元，所述角度控制单元内写有电动缸控制指令，通过控制电动缸的伸缩控制照明灯的照射角度，所述光线控制单元内写有控制照明灯光照强度的指令，用于控制照明灯的照明强度，所述颜色调节单元内写有控制光照颜色的指令，通过控制滤光步进电机的转动来控制照明颜色，所述气压机控制器与气压机信号连接，所述气压机控制器通过控制气压机的工作状态来控制第一气缸和第二气缸伸缩。

进一步，所述采集模块包括光线传感器和定位器，所述光线传感器与中央处理器之间、定位器与中央处理器之间均安装有A/D转换器；

所述输入模块包括键盘和按键板；

所述传输模块包括无线网络传输器和蓝牙传输器；

本发明数字媒体艺术设计用多功能照明装置的控制方法，包括如下步骤：

S1:输入数据

在输入模块人工手动输入用于展示的艺术设计作品的外观数据，所述外观数据包括艺术设计作品的长度数据、宽度数据和高度数据，并在输入模块上选择展示效果；

S2:采集光学信号

中央处理器将计算处理后的信号传递给控制模块，并调用存储模块中存储的标准光学数据，控制模块控制采集模块动作，采集模块采集照明灯照射区域的光照信息，以及滑动座的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；

S3:光学调节

中央处理器根据采集模块采集的数据与输入模块输入的数据进行对比计算，将计算结果转换为照明灯的位置信号数据和颜色信号数据，并将位置信号数据和颜色信号数据传递给步进电机控制器，步进电机控制器控制转向步进电机、滤光步进电机和电动缸步进电机转动到正确位置，完成对照明灯的位置、照射角度和照射颜色的调节；

S4:调节反馈

采集模块重新采集调节后的采集照明灯照射区域的光照信息、以及滑动座的位置信息，并转化成新的光学数据信号，传递给中央处理器，中央处理器将新的光照数据信号与存储模块中存储的标准光学数据进行比较运算，如果数据符合，则停止调整；如果数据不相符，重复执行S3。

本发明的有益效果：

(1)本发明设计了灯光控制系统，通过输入模块输入要展示的艺术作品的信息，采集模块先采集艺术作品周围的光线情况，并传递到中央处理器中，中央处理器根据输入模块输入的信息和采集模块采集的信息进行计算，调试出最合适的灯管照明效果，并通过控制模块对各个照明灯的照射角度、发光颜色进行控制实现，在照明灯调整过程中光线传感器还能实时捕捉照明信息，反馈给中央处理器，使中央处理器能进行修正。

(2)本本发明设计的多功能照明装置自动化程度高，既可以通过采集模块自行捕捉，通过中央处理器计算后进行自行设定，也可以人工设定想要达到的照明展示效果，照明灯通过红色、黄色和蓝色的三块圆形的透光板达到改变照明光线色调的目的，使照明色彩更加丰富。

附图说明

图1是本发明数字媒体艺术设计用照明装置的结构示意图；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是本发明控制系统的系统结构示意图；

其中，底座1、伸缩支撑架2、弧形安装架3、滑动导槽31、滑动座4、照明灯5、滤光步进电机6、滤光片7、转向步进电机8、转向齿轮9、安装支撑板10、电动缸11、铰接座12、光线传感器13、位置指示灯14、电源15、控制盒16、第一气缸17、第二气缸18、支撑柱19、放置板20、气压机21。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1-2所示，本发明的数字媒体艺术设计用照明装置，包括支撑座以及安装在支撑座上的照明灯5，支撑座包括底座1、伸缩支撑架2和弧形安装架3，底座1上还安装有电源15和控制盒16，伸缩支撑架2转动安装在底座1上，伸缩支撑架2上铰接有第一气缸17和第二气缸18，底座1上还安装有气压机21，气压机21与第一气缸17、第二气缸18均通过导气管连接，气压机21与控制盒16信号连接，第一气缸17和第二气缸18可以调整伸缩支撑架2的高度，弧形安装架3通过销轴铰接在伸缩支撑架2的顶端，弧形安装架3上滑动安装有滑动座4，弧形安装架3的内壁沿轴线方向开设有滑动导槽31，滑动座4滑动卡设在滑动导槽31内，滑动导槽31内壁上安装有定位器，定位器用于定位每个滑动座4的位置信息，滑动座4上可拆卸安装有照明灯5，照明灯5的角度可调，照明灯5上安装有光线颜色调节装置，底座1上还安装有支撑柱19，支撑柱19上安装有放置板20，放置板20用于放置艺术设计作品；

光线颜色调节装置包括安装管、转向齿轮9、转向步进电机8、铰接座12和电动缸11，安装管套接在滑动座4，安装管内固定安装有轴承，轴承的内圈上固定安装有转向齿轮9，安装管的外壁上固定安装有转向步进电机8，转向步进电机8的转轴上安装有与转向齿轮9相啮合的小齿轮，转向齿轮9的上端安装有铰接座12，铰接座12上铰接有照明灯5，铰接座12上一体成型有支撑板10，支撑板10与照明灯5之间安装有电动缸11，电动缸11的伸缩杆与照明灯5的尾部底面铰接；

照明灯5的顶部安装有滤光步进电机6，滤光步进电机6的转轴上安装有滤光片7，滤光片7分别为红色、黄色、蓝色的三块圆形的透光板，三块透光板沿转轴圆心均匀分布，照明灯5的顶部还安装有位置指示灯14，指示灯14用于指示每个照明灯5的状态是否正确；

弧形安装架3上还安装有多个光线传感器13，多个光线传感器13均匀分布、且均指向照明灯5的照明方向。

如图3所示，本发明的数字媒体艺术设计用照明装置的控制系统包括中央处理器、控制模块、采集模块、输入模块、存储模块和传输模块，控制模块、采集模块、输入模块、存储模块、传输模块均与中央处理器电信号连接，中央处理器、输入模块、存储模块和传输模块均安装在控制盒16内，中央处理器为嵌入式主板，嵌入式主板中写有运算控制程序；

控制模块用于控制伸缩支撑架2的伸缩高度、控制照明灯5的照射角度、光线和颜色调节；采集模块用于采集照明灯5照射区域的光照信息，以及滑动座4的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；输入模块用于人工手动输入数据；存储模块用于对输入以及中央处理器运算所得的数据进行存储与读取；传输模块用于传递和接收数据以及指令信号。

中央处理器根据采集模块采集的信号和输入模块输入的信号，通过计算以后对每一个照明灯5的位置、照射角度和照射颜色进行优化，并通过控制模块实现对照明灯5的位置、照射角度和照射颜色的调节。

控制模块包括步进电机控制器和气压机控制器，控制模块包括步进电机控制器和气压机控制器，步进电机控制器内设置有角度控制单元、光线控制单元、颜色调节单元，角度控制单元内写有电动缸11控制指令，通过控制电动缸11的伸缩控制照明灯5的照射角度，光线控制单元内写有控制照明灯5光照强度的指令，用于控制照明灯5的照明强度，颜色调节单元内写有控制光照颜色的指令，通过控制滤光步进电机6的转动，使对应的滤光片7转动到照明灯5的光线线路上，来控制照明颜色，气压机控制器与气压机21信号连接，气压机控制器通过控制气压机21的工作状态来控制第一气缸17和第二气缸18伸缩，从而达到控制伸缩支撑架2高度的目的。

采集模块包括光线传感器13和定位器，光线传感器13与中央处理器之间、定位器与中央处理器之间均安装有A/D转换器，光线传感器13用于采集照明灯5照射区域的光照信息，包括光照强度、颜色、饱和度等信息，定位器用于定位每个滑动座4的位置信息，并将获取的位置信息传递给中央处理器，光线传感器13、位置定位器采集的模拟信号经A/D转换器装换成数字信号以后输入到嵌入式主板中；

输入模块包括键盘和按键板，输入模块用于人工手动输入数据和指令；

传输模块包括无线网络传输器和蓝牙传输器，传输模块用于传递和接收数据以及指令信号。

本数字媒体艺术设计用多功能照明装置的控制方法如下：

S1:输入数据

在输入模块人工手动输入用于展示的艺术设计作品的外观数据，外观数据包括艺术设计作品的长度数据、宽度数据和高度数据，并在输入模块上选择展示效果；

S2:采集光学信号

中央处理器将计算处理后的信号传递给控制模块，并调用存储模块中存储的标准光学数据，控制模块控制采集模块动作，采集模块采集照明灯5照射区域的光照信息，以及滑动座4的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；

S3:光学调节

中央处理器根据采集模块采集的数据与输入模块输入的数据进行对比计算，将计算结果转换为照明灯5的位置信号数据和颜色信号数据，并将位置信号数据和颜色信号数据传递给步进电机控制器，步进电机控制器控制转向步进电机8、滤光步进电机6和电动缸步进电机转动到正确位置，完成对照明灯5的位置、照射角度和照射颜色的调节；

S4:调节反馈

采集模块重新采集调节后的采集照明灯5照射区域的光照信息、以及滑动座4的位置信息，并转化成新的光学数据信号，传递给中央处理器，中央处理器将新的光照数据信号与存储模块中存储的标准光学数据进行比较运算，如果数据符合，则停止调整，且位置指示灯14的颜色为由红色变为绿色；如果数据不相符，重复执行S3。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.数字媒体艺术设计用照明装置，其特征在于:包括支撑座以及安装在支撑座上的照明灯(5)，所述支撑座包括底座(1)、伸缩支撑架(2)和弧形安装架(3)，所述伸缩支撑架(2)转动安装在底座(1)上，所述弧形安装架(3)铰接安装在伸缩支撑架(2)的顶端，所述弧形安装架(3)上滑动安装有滑动座(4)，所述照明灯(5)可拆卸安装在滑动座(4)上，所述照明灯(5)上安装有光线颜色调节装置；

所述光线颜色调节装置包括安装管、转向齿轮(9)、转向步进电机(8)、铰接座(12)和电动缸(11)，所述安装管套接在滑动座(4)，所述安装管内固定安装有轴承，所述轴承的内圈上固定安装有转向齿轮(9)，所述安装管的外壁上固定安装有转向步进电机(8)，所述转向步进电机(8)的转轴上安装有与转向齿轮(9)相啮合的小齿轮，所述转向齿轮(9)的上端安装有铰接座(12)，所述铰接座(12)上铰接有照明灯(5)，所述铰接座(12)上一体成型有支撑板(10)，所述支撑板(10)与照明灯(5)之间安装有电动缸(11)，所述电动缸(11)的伸缩杆与照明灯(5)的尾部底面铰接；

所述照明灯(5)的顶部安装有滤光步进电机(6)，所述滤光步进电机(6)的转轴上安装有滤光片(7)，所述滤光片(7)分别为红色、黄色、蓝色的三块圆形的透光板，三块所述透光板沿转轴圆心均匀分布；

所述弧形安装架(3)上还安装有多个光线传感器(13)，多个所述光线传感器(13)均匀分布、且均指向照明灯(5)的照明方向。

2.根据权利要求1所述的数字媒体艺术设计用照明装置，其特征在于：所述弧形安装架(3)的内壁沿轴线方向开设有滑动导槽(31)，所述滑动座(4)滑动卡设在滑动导槽(31)内，所述滑动导槽(31)内壁上安装有定位器，所述定位器用于定位每个滑动座(4)的位置信息。

3.根据权利要求2所述的数字媒体艺术设计用照明装置，其特征在于：所述照明灯(5)的顶部安装有位置指示灯(14)。

4.根据权利要求3所述的数字媒体艺术设计用照明装置，其特征在于：所述底座(1)上还安装有电源(15)和控制盒(16)。

5.根据权利要求4所述的数字媒体艺术设计用照明装置，其特征在于：所述伸缩支撑架(2)上铰接有第一气缸(17)和第二气缸(18)，所述底座(1)上还安装有气压机(21)，所述气压机(21)与第一气缸(17)、第二气缸(18)均通过导气管连接，所述气压机(21)与控制盒(16)信号连接。

6.基于权利要求5所述的数字媒体艺术设计用照明装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括中央处理器、控制模块、采集模块、输入模块、存储模块和传输模块，所述控制模块、采集模块、输入模块、存储模块、传输模块均与中央处理器电信号连接，所述中央处理器、输入模块、存储模块和传输模块均安装在控制盒(16)内；

所述控制模块用于控制伸缩支撑架(2)的伸缩高度、控制照明灯(5)的照射角度、光线和颜色调节；

所述采集模块用于采集照明灯(5)照射区域的光照信息，以及滑动座(4)的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；

所述输入模块用于人工手动输入数据；

所述存储模块用于对输入以及中央处理器运算所得的数据进行存储与读取；

所述传输模块用于传递和接收数据以及指令信号。

所述中央处理器根据采集模块采集的信号和输入模块输入的信号，通过计算以后对每一个照明灯(5)的位置、照射角度和照射颜色进行优化，并通过控制模块实现对照明灯(5)的位置、照射角度和照射颜色的调节。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述中央处理器为嵌入式主板，所述嵌入式主板中写有运算控制程序。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述控制模块包括步进电机控制器和气压机控制器，所述步进电机控制器与转向步进电机(8)、与滤光步进电机(6)和与电动缸(11)均信号连接，所述步进电机控制器内设置有角度控制单元、光线控制单元、颜色调节单元，所述角度控制单元内写有电动缸(11)控制指令，通过控制电动缸(11)的伸缩控制照明灯(5)的照射角度，所述光线控制单元内写有控制照明灯(5)光照强度的指令，用于控制照明灯(5)的照明强度，所述颜色调节单元内写有控制光照颜色的指令，通过控制滤光步进电机(6)的转动来控制照明颜色，所述气压机控制器与气压机(21)信号连接，所述气压机控制器通过控制气压机(21)的工作状态来控制第一气缸(17)和第二气缸(18)伸缩。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述采集模块包括光线传感器(13)和定位器，所述光线传感器(13)与中央处理器之间、定位器与中央处理器之间均安装有A/D转换器；

所述输入模块包括键盘和按键板；

所述传输模块包括无线网络传输器和蓝牙传输器。

10.一种基于权利要求9所述的控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤,

S1:输入数据

在输入模块人工手动输入用于展示的艺术设计作品的外观数据，所述外观数据包括艺术设计作品的长度数据、宽度数据和高度数据，并在输入模块上选择展示效果；

S2:采集光学信号

中央处理器将计算处理后的信号传递给控制模块，并调用存储模块中存储的标准光学数据，控制模块控制采集模块动作，采集模块采集照明灯(5)照射区域的光照信息，以及滑动座(4)的位置信息，并转化成数字信号，传递给中央处理器；

S3:光学调节

中央处理器根据采集模块采集的数据与输入模块输入的数据进行对比计算，将计算结果转换为照明灯(5)的位置信号数据和颜色信号数据，并将位置信号数据和颜色信号数据传递给步进电机控制器，步进电机控制器控制转向步进电机(8)、滤光步进电机(6)和电动缸步进电机转动到正确位置，完成对照明灯(5)的位置、照射角度和照射颜色的调节；

S4:调节反馈

采集模块重新采集调节后的采集照明灯(5)照射区域的光照信息、以及滑动座(4)的位置信息，并转化成新的光学数据信号，传递给中央处理器，中央处理器将新的光照数据信号与存储模块中存储的标准光学数据进行比较运算，如果数据符合，则停止调整；如果数据不相符，重复执行S3。

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