CN115508054A - 自动化光学检测装置、检测方法及检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动化光学检测装置、检测方法及检测系统，瞬时光强测试仪与光学测试台之间间隔设有滤光层，滤光层上开设有透光窗口便于瞬时光强测试仪透光检测，测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器。本发明通过在自动测光系统上设置光学测试台转动角度的相关参数，并自动操控光学测试台按照设定的角度工作，通过算法计算产生的角度值，接收指令产生的数据，同时可读取瞬时光强测试仪对应角度的有效光强数据，并自动将读取的数据形成数据表存档，在保证测试精度的同时测试效率更高，使用更加方便。
Description
技术领域
本发明是涉及灯具光学测试技术领域，具体地说是涉及自动化光学检测装置、检测方法及检测系统。
背景技术
在光学领域，光照强度是一种物理术语，指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度，单位勒克斯(Lux或lx)。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。
发光强度(Luminous intensity)，在光度学中简称光强或光度。用于表示光源给定方向上单位立体角内光通量的物理量，国际单位为坎德拉(candela,cd)。
光强与照度之间的关系：E(照度)＝I(光度)/r2(距离平方)。
灯具光学测试，通常是测发光强度，对于闪光灯，是测有效光强。闪光灯具应能在规定的光束扩散角内发出闪光频率为规定值的有效光强。
闪光灯的有效光强计算公式：
其中，I0为有效光强；
I为瞬时光强；
t1为计算I0时选取的在闪光时间为最大值的起始时间，单位为秒(s)；
t2为计算I0时选取的在闪光时间为最大值的终止时间，单位为秒(s)。
依据《民用机场飞行区技术标准》和《航空障碍灯》标准中，航空障碍灯出光光束角度值要求高，且不同型号，光级有变化，比如A、B高光强、A中光强分昼间、黎明或傍晚、夜间三级光，光强值差大，同时发光为瞬时闪光方式，现有技术中，进行灯光检测的装置对待测的航空障碍灯的角度调整方式较为复杂，不能及时实现全方位的角度调整便于光源的对准，光学检测装置的功能单一，检测的精度、效率不高，有鉴于此，本发明提供以下技术方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动化光学检测装置，其特征在于：包括瞬时光强测试仪、滤光层、光学测试台和光学转台控制器，所述瞬时光强测试仪与光学测试台之间间隔设有滤光层，所述滤光层上开设有透光窗口；所述光学测试台包括测试台座架、垂直角度转动机构和水平角度转动机构，所述测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，所述垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器。
优选地，所述垂直角度转动机构包括轴承、垂直角度传感器、转动框架、第一纵向导轨、定位杆、角度转动器和转动电机，所述测试台座架上固定安装有轴承座，所述轴承座上适配安装有轴承，所述轴承一端固定安装有垂直角度传感器，所述轴承另一端穿设过转动框架并可转动连接，所述转动框架一侧固定安装有第一纵向导轨，所述第一纵向导轨上滑接有第一滑块，所述第一滑块之间连接有定位杆，所述定位杆与所述水平转动机构一侧固定连接，所述水平转动机构另一侧与角度转动器的底座固定连接，所述角度转动器的顶部与转动电机的输出端适配连接，所述转动电机固定安装于所述测试台座架上。
优选地，所述水平转动机构包括固定座、水平角度传感器、传感器转动轴、电滑环组件、平面旋转台、灯具固定平台、第二纵向导轨、活动座、驱动电机和电推杆，所述角度转动器的底座与固定座一侧固定连接，所述固定座上端安装有水平角度传感器，所述水平角度传感器上端适配安装有传感器转动轴，所述传感器转动轴周向适配安装有电滑环组件，所述电滑环组件上设有平面旋转台，所述平面旋转台上固定安装有灯具固定平台；所述固定座另一侧固定安装有第二纵向导轨，所述第二纵向导轨上滑接有第二滑块，所述第二滑块外侧与活动座固定连接，所述活动座上固定安装有平面旋转台；所述转动框架上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端与电推杆底部适配连接，所述电推杆顶部与所述活动座固定连接。
优选地，所述测试台座架包括底座框、水平调节器和立臂，所述底座框底部四角处设有水平调节器，所述底座框内侧固定安装有相对设置的立臂，所述立臂上端与所述轴承座固定连接。
优选地，所述电滑环组件包括电滑环定位片、电磁电滑环和电滑环固定架，所述活动座上固定安装有电滑环固定架，所述电滑环固定架上适配安装有电磁电滑环，所述电磁电滑环上端罩设有电滑环定位片，所述电滑环定位片两侧通过螺栓与所述平面旋转台固定连接。
优选地，所述瞬时光强测试仪与所述光学测试台的间隔为10～20米。
优选地，所述瞬时光强测试仪采集待测灯具闪光的瞬时照度、闪光起始时间和终止时间。
优选地，所述光学转台控制器分别与所述转动电机、垂直角度传感器、驱动电机、水平角度传感器和平面旋转台电性连接。
一种自动化光学检测方法，包括自动测光系统，所述自动测光系统与光学检测装置进行双向数据交互，其特征在于，所述光学检测方法包括以下步骤：
S1、将待测灯具固定于所述灯具固定平台上，光学转台控制器控制驱动电机推动活动座，使得待测灯具出光中心对准瞬时光强测试仪的光敏探头位置；
S2、自动测光系统后台设置需要测光的角度值，发送指令给光学转台控制器，所述光学转台控制器照接收的指令驱动对应的转动电机或驱动电机进行工作，所述光学测试台转动，垂直角度传感器和水平角度传感器将采集的角度值数据传输至自动测光系统；
S3、待测灯具开始检测，瞬时光强测试仪的光敏探头接收到待测灯具的光数据，将数据传输给自动测光系统，在自动测光系统上实时显示为闪光波形曲线图或恒定光波形曲线图；
S4、自动测光系统汇总接收到的数据，至少计算出对应角度的有效光强值、瞬时光强值和瞬时持续时间，形成对应的数据表，进行数据保存。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的光学检测装置，通过在瞬时光强测试仪与光学测试台之间间隔设有滤光层，滤光层上开设有透光窗口便于瞬时光强测试仪透光检测，测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器，在自动测光系统上设置光学测试台转动角度的相关参数，并自动操控光学测试台按照设定的角度工作，通过算法计算产生的角度值，接收指令产生的数据，同时可读取瞬时光强测试仪对应角度的有效光强数据，并自动将读取的数据形成数据表存档，在保证测试精度的同时测试效率更高，使用更加方便；
(2)本发明通过将读取到的瞬时光强测试仪数据，实时传输给自动测光系统进行数据显示，显示为闪光波形曲线图或恒定光波形曲线图，便于分析待测灯具的光源特性；
(3)本发明通过设置垂直角度转动机构和水平角度转动机构，将光学测试台测量角度及精度控制为：水平角度360°、精度为±0.1°，垂直角度正负15°、精度为±0.1°，调整方式简单，并且能及时实现全方位的角度调整便于光源的对准。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的光学测试台结构示意图。
图3为本发明的光学测试台的剖视图。
图4为本发明的图3中A处放大图。
图5为本发明的检测方法流程图。
图6为本发明的自动测光系统的模块图。
图7为本发明的背景技术中航空障碍灯光束分布角度要求表之一。
图8为本发明的背景技术中航空障碍灯光束分布角度要求表之二。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1至图8所示，自动化光学检测装置、检测方法及检测系统，包括瞬时光强测试仪1、滤光层2、光学测试台3、光学转台控制器4、透光窗口5、轴承6、轴承座7、垂直角度传感器8、转动框架9、第一纵向导轨10、第一滑块11、定位杆12、角度转动器13、转动电机14、固定座15、水平角度传感器16、传感器转动轴17、平面旋转台18、灯具固定平台19、第二纵向导轨20、第二滑块21、活动座22、驱动电机23、电推杆24、底座框25、水平调节器26、立臂27、电滑环定位片28、电磁电滑环29和电滑环固定架30。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
光学检测装置包括瞬时光强测试仪1、滤光层2、光学测试台3和光学转台控制器4，瞬时光强测试仪1采集待测灯具闪光的瞬时照度、闪光起始时间和终止时间；光强测试仪1包括光敏探头和光度转换器，光敏探头采集待测灯具闪光的瞬时照度，通过计算换成瞬时光强值；采集闪光起始时间、终止时间，再计算有效光强值，并将数据主动传输给自动测光系统进行分析；
瞬时光强测试仪1与光学测试台3的间隔为10～20米，滤光层2设置在光学测试台3与瞬时光强测试仪1之间，每4～5米设置一层，滤光层2采用不透光材料制作，可有效过滤掉除窗口通过的光之外其他的杂散光，滤光层2上开设有透光窗口5，透光窗口5的尺寸根据灯具最大光束扩散角度确定，透光窗口5正对准待测灯具出光中心和瞬时光强测试仪1的光敏探头。
光学测试台3包括测试台座架、垂直角度转动机构和水平角度转动机构，测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器4，光学转台控制器4分别与转动电机14、垂直角度传感器8、驱动电机23、水平角度传感器16和平面旋转台18电性连接。
测试台座架包括底座框25、水平调节器26和立臂27，底座框25底部四角处设有水平调节器26，底座框25内侧固定安装有相对设置的立臂27，立臂27上端与轴承座7固定连接。
垂直角度转动机构包括轴承6、垂直角度传感器8、转动框架9、第一纵向导轨10、定位杆12、角度转动器13和转动电机14，测试台座架上固定安装有轴承座7，轴承座7上适配安装有轴承6，轴承6一端固定安装有垂直角度传感器8，轴承6另一端穿设过转动框架9并可转动连接，转动框架9一侧固定安装有第一纵向导轨10，第一纵向导轨10上滑接有第一滑块11，第一滑块11之间连接有定位杆12，定位杆12与水平转动机构一侧固定连接，水平转动机构另一侧与角度转动器13的底座固定连接，角度转动器13的顶部与转动电机14的输出端适配连接，转动电机14固定安装于测试台座架上。
垂直角度转动机构的工作原理为：光学控制器4驱动转动电机14，转动电机14的输出端带动角度转动器13活动，角度转动器13可前后来回转动，以实现正负角度的测试；
角度转动器13转动可顺势带动装于转动框架9上的两组轴承6转动，轴承6转动顺带带动垂直角度传感器8进行角度偏移的检测。
水平转动机构包括固定座15、水平角度传感器16、传感器转动轴17、电滑环组件、平面旋转台18、灯具固定平台19、第二纵向导轨20、活动座22、驱动电机23和电推杆24，角度转动器13的底座与固定座15一侧固定连接，固定座15上端安装有水平角度传感器16，水平角度传感器16上端适配安装有传感器转动轴17，传感器转动轴17周向适配安装有电滑环组件，具体地，电滑环组件包括电滑环定位片28、电磁电滑环29和电滑环固定架30，活动座22上固定安装有电滑环固定架30，电滑环固定架30上适配安装有电磁电滑环29，电磁电滑环29上端罩设有电滑环定位片28，电滑环定位片28两侧通过螺栓与平面旋转台18固定连接，电滑环固定架30上端安装电磁电滑环29，中间安装水平角度传感器16，传感器转动轴17安装在水平角度传感器16的上端；平面旋转台18固定在活动座22上，电滑环定位片28分别连接传感器转动轴17、电磁电滑环29和平面旋转台18。在本实施例中，先将待测灯具固定在灯具固定平台19上，待测灯具的电源线与电磁电滑环29的输出端连接，电磁电滑环29电源输入端连接外部电源，按下光学转台控制器4面板上的向上或向下按钮，驱动电机23驱动电推杆24推动活动座22及安装组件往上或者往下滑动，使待测灯具出光中心对准瞬时光强测试仪1的光敏探头的位置。
电滑环组件上设有平面旋转台18，具体地，在本实施例中，平面旋转台18是有自带驱动电机的，平面旋转台18上固定安装有灯具固定平台19；固定座15另一侧固定安装有第二纵向导轨20，第二纵向导轨20上滑接有第二滑块21，第二滑块21外侧与活动座22固定连接，活动座22上固定安装有平面旋转台18；转动框架9上固定安装有驱动电机23，驱动电机23的输出端与电推杆24底部适配连接，电推杆24顶部与活动座22固定连接，活动座22上安装的整体能够相对于固定座15进行垂直方向的移动，以更准确地使待测灯具出光中心对准瞬时光强测试仪1的光敏探头的位置。
水平转动机构的工作原理为：光学控制器4驱动平面旋转台18转动，通过电滑环定位片28带动传感器转动轴17和电磁电滑环29转动，并且同步带动灯具固定平台19转动进而让待测灯具进行旋转。
自动化光学检测方法，包括自动测光系统，自动测光系统与光学检测装置进行双向数据交互，光学检测方法包括以下步骤：
S1、将待测灯具固定于灯具固定平台19上，光学转台控制器4控制驱动电机23推动活动座22，使得待测灯具出光中心对准瞬时光强测试仪1的光敏探头位置；
S2、自动测光系统后台设置需要测光的角度值，发送指令给光学转台控制器4，光学转台控制器4照接收的指令驱动对应的转动电机14或驱动电机23进行工作，光学测试台3转动，垂直角度传感器8和水平角度传感器16将采集的角度值数据传输至自动测光系统；
S3、待测灯具开始检测，瞬时光强测试仪1的光敏探头接收到待测灯具的光数据，将数据传输给自动测光系统，在自动测光系统上实时显示为闪光波形曲线图或恒定光波形曲线图；
S4、自动测光系统汇总接收到的数据，至少计算出对应角度的有效光强值、瞬时光强值和瞬时持续时间，形成对应的数据表，进行数据保存。
具体的，计算接收的数据的光强值公式为：
其中，I0为有效光强；I为瞬时光强；t1为计算I0时选取的在闪光时间为最大值的起始时间，单位为秒(s)；t2为计算I0时选取的在闪光时间为最大值的终止时间，单位为秒(s)。
在本实施例中，如图6所示，自动测光系统包括控制模块、接收模块和计算模块；
接收模块，接收光学转台控制器4和瞬时光强测试仪1产生的数据；
控制模块，下发指令给光学转动控制器4和瞬时光强测试仪1进行检测工作；
计算模块，计算接收模块所接收的数据的光强值并进行数据保存。
需要解释的是，在本发明中，使用的瞬时光强测试仪1、垂直角度传感器8、水平角度传感器16、平面旋转台18、水平调节器26、电磁电滑环29等均为市面上常见的能自行购买到的型号，其相关的控制连接方式也是本领域工作人员在现有技术中能轻易实现的，非本发明的创新点，故图中未标识出具体控制连接方式且未详细展开描述。
本发明的光学检测装置，通过在瞬时光强测试仪1与光学测试台3之间间隔设置滤光层2；测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器，可将光学测试台3测量角度及精度控制为：水平角度360°、精度为±0.1°，垂直角度正负15°、精度为±0.1°，调整方式简单，并且能及时实现全方位的角度调整便于光源的对准。
本发明通过在自动测光系统上设置光学测试台3转动角度的相关参数，并自动操控光学测试台3按照设定的角度工作，通过算法计算产生的角度值，接收指令产生的数据，同时可读取瞬时光强测试仪1对应角度的有效光强数据，并自动将读取的数据形成数据表存档，在保证测试精度的同时测试效率更高，使用更加方便。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种自动化光学检测装置，其特征在于：包括瞬时光强测试仪(1)、滤光层(2)、光学测试台(3)和光学转台控制器(4)，所述瞬时光强测试仪(1)与光学测试台(3)之间间隔设有滤光层(2)，所述滤光层(2)上开设有透光窗口(5)；所述光学测试台(3)包括测试台座架、垂直角度转动机构和水平角度转动机构，所述测试台座架上可转动设有垂直角度转动机构，所述垂直角度转动机构上分别固定安装有水平角度转动机构和光学转台控制器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述垂直角度转动机构包括轴承(6)、垂直角度传感器(8)、转动框架(9)、第一纵向导轨(10)、定位杆(12)、角度转动器(13)和转动电机(14)，所述测试台座架上固定安装有轴承座(7)，所述轴承座(7)上适配安装有轴承(6)，所述轴承(6)一端固定安装有垂直角度传感器(8)，所述轴承(6)另一端穿设过转动框架(9)并可转动连接，所述转动框架(9)一侧固定安装有第一纵向导轨(10)，所述第一纵向导轨(10)上滑接有第一滑块(11)，所述第一滑块(11)之间连接有定位杆(12)，所述定位杆(12)与所述水平转动机构一侧固定连接，所述水平转动机构另一侧与角度转动器(13)的底座固定连接，所述角度转动器(13)的顶部与转动电机(14)的输出端适配连接，所述转动电机(14)固定安装于所述测试台座架上。
3.根据权利要求2所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述水平转动机构包括固定座(15)、水平角度传感器(16)、传感器转动轴(17)、电滑环组件、平面旋转台(18)、灯具固定平台(19)、第二纵向导轨(20)、活动座(22)、驱动电机(23)和电推杆(24)，所述角度转动器(13)的底座与固定座(15)一侧固定连接，所述固定座(15)上端安装有水平角度传感器(16)，所述水平角度传感器(16)上端适配安装有传感器转动轴(17)，所述传感器转动轴(17)周向适配安装有电滑环组件，所述电滑环组件上设有平面旋转台(18)，所述平面旋转台(18)上固定安装有灯具固定平台(19)；所述固定座(15)另一侧固定安装有第二纵向导轨(20)，所述第二纵向导轨(20)上滑接有第二滑块(21)，所述第二滑块(21)外侧与活动座(22)固定连接，所述活动座(22)上固定安装有平面旋转台(18)；所述转动框架(9)上固定安装有驱动电机(23)，所述驱动电机(23)的输出端与电推杆(24)底部适配连接，所述电推杆(24)顶部与所述活动座(22)固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述测试台座架包括底座框(25)、水平调节器(26)和立臂(27)，所述底座框(25)底部四角处设有水平调节器(26)，所述底座框(25)内侧固定安装有相对设置的立臂(27)，所述立臂(27)上端与所述轴承座(7)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述电滑环组件包括电滑环定位片(28)、电磁电滑环(29)和电滑环固定架(30)，所述活动座(22)上固定安装有电滑环固定架(30)，所述电滑环固定架(30)上适配安装有电磁电滑环(29)，所述电磁电滑环(29)上端罩设有电滑环定位片(28)，所述电滑环定位片(28)两侧通过螺栓与所述平面旋转台(18)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述瞬时光强测试仪(1)与所述光学测试台(3)的间隔为10～20米。
7.根据权利要求1或6所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述瞬时光强测试仪(1)采集待测灯具闪光的瞬时照度、闪光起始时间和终止时间。
8.根据权利要求3所述的一种自动化光学检测装置，其特征在于：所述光学转台控制器(4)分别与所述转动电机(14)、垂直角度传感器(8)、驱动电机(23)、水平角度传感器(16)和平面旋转台(18)电性连接。
9.一种自动化光学检测方法，包括自动测光系统，所述自动测光系统与光学检测装置进行双向数据交互，其特征在于，所述光学检测方法包括以下步骤：
S1、将待测灯具固定于所述灯具固定平台(19)上，光学转台控制器(4)控制驱动电机(23)推动活动座(22)，使得待测灯具出光中心对准瞬时光强测试仪(1)的光敏探头位置；
S2、自动测光系统后台设置需要测光的角度值，发送指令给光学转台控制器(4)，所述光学转台控制器(4)照接收的指令驱动对应的转动电机(14)或驱动电机(23)进行工作，所述光学测试台(3)转动，垂直角度传感器(8)和水平角度传感器(16)将采集的角度值数据传输至自动测光系统；
S3、待测灯具开始检测，瞬时光强测试仪(1)的光敏探头接收到待测灯具的光数据，将数据传输给自动测光系统，在自动测光系统上实时显示为闪光波形曲线图或恒定光波形曲线图；
S4、自动测光系统汇总接收到的数据，至少计算出对应角度的有效光强值、瞬时光强值和瞬时持续时间，形成对应的数据表，进行数据保存。
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