CN116123498A - 一种光源自动跟随台灯的控制方法 - Google Patents

一种光源自动跟随台灯的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116123498A
CN116123498A CN202310037792.9A CN202310037792A CN116123498A CN 116123498 A CN116123498 A CN 116123498A CN 202310037792 A CN202310037792 A CN 202310037792A CN 116123498 A CN116123498 A CN 116123498A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mechanical arm
time
control module
real
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310037792.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116123498B (zh
Inventor
孙伟
黄骁琳
张岳
李锦昊
刘明阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202310037792.9A priority Critical patent/CN116123498B/zh
Publication of CN116123498A publication Critical patent/CN116123498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116123498B publication Critical patent/CN116123498B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14—Adjustable mountings
    • F21V21/15—Adjustable mountings specially adapted for power operation, e.g. by remote control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S6/00—Lighting devices intended to be free-standing
    • F21S6/002—Table lamps, e.g. for ambient lighting
    • F21S6/003—Table lamps, e.g. for ambient lighting for task lighting, e.g. for reading or desk work, e.g. angle poise lamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14—Adjustable mountings
    • F21V21/26—Pivoted arms
    • F21V21/28—Pivoted arms adjustable in more than one plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0464—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor sensing the level of ambient illumination, e.g. dawn or dusk sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0471—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0471—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person
    • F21V23/0478—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person by means of an image recording device, e.g. a camera
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/115—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the presence or movement of objects or living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/165—Controlling the light source following a pre-assigned programmed sequence; Logic control [LC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光源自动跟随台灯的控制方法，属于照明发光灯具技术领域。所述光源自动跟随台灯的控制方法包括距离监测与人体识别、亮度调节、持笔状态识别、光源定位、光源的实时跟随和桌面清理等步骤。本发明控制方法在台灯控制中引入机器人技术和图像识别技术，在桌面办公的环境下实现了光源自动跟随用户、光源亮度调节、实时整理桌面、保持桌面办公环境整洁的功能，有效解决了照明范围有限、功能单一、桌面空间利用率低等问题。

Description

一种光源自动跟随台灯的控制方法
技术领域
本发明涉及照明发光灯具技术领域，具体地说是一种光源自动跟随台灯的控制方法。
背景技术
台灯主要放置在写字台、办公桌，以供人手执笔写字或者阅读之用。目前市场上的台灯固定在桌面特定位置上，台灯的光亮照射在桌面局部位置，照射范围相对较小且集中在有限区域，因而不会影响到整个房间的光线，作用局限在办公周围，便于阅读、学习，节省能源。
现有的台灯仅针对固定位置实现照明，无法随时改变照明位置和角度，使用者需主动迎合光源才能获得充足的光线，这对于正在工作的的使用者说，一旦不能及时调整位置，照明效果就会变差，存在办公效率降低，舒适度降低的问题。另外，现有台灯仅能提供照明，存在功能单一、桌面物品空间利用率低、浪费能源的问题。
目前，市场上常通过改善灯体结构、增大灯管长度、增加照射亮度等方式来改善照明效果。
中国发明专利申请公开说明书CN202121237231.6于2021年11月19日公开的《一种可移动台灯》通过按压推杆，解除对台灯的固定，通过调节台灯与底座之间的角度来适应不同的使用环境，使用者在办公环境改变时需手动调整台灯位置，目前市场上多数台灯采用多轴转动，手动调整角度，因此该方法调整方式传统，在实际应用上作用效果甚微，无法产生明显的改善效果，仍存在耗费人力和时间，功能单一的问题。
中国发明专利申请公开说明书CN97117445.8于1998年04月01日公开的《自动跟踪照明设备、照明控制器和跟踪设备》通过照明、采集图像、图像鉴别、计算控制四个模块，实现在固定位置上的多轴转动，介绍了一种用于宴会厅和舞台等大型场所的照明设备。中国发明专利申请公开说明书CN201410058315.1于2014年05月28日公开的《一种自动跟踪照明系统》提出了一种运用于施工场地的夜间照明，利用设备自有的起升、牵引、行走机构上的编码器进行探照灯的自动跟踪控制，将探照灯由固定式变为移动式，实现了跟随照明的多维移动功能。综合比较，二者均实现了在不需要人工干预的情况下照明设备自动跟踪照明主体的功能，但是前者仅能应用于大型舞台场景，后者运用于施工场地，其所研究对象均为大型照明灯具，支撑载体为大型轴承或支架，无法安置在办公桌面上，同时经济成本较高，在桌面办公环境上大材小用，性价比过低，不适用于桌面办公环境，因此不能解决桌面照明的局限性问题。
中国发明专利申请公开说明书CN202111584866.8于2022年01月21日公开的《台灯照明智能控制方法、装置、设备及存储介质》通过检测用户工作状态，根据用户的工作状态确定照明角度，根据照明强度、照明角度以及色温系数生成照明策略，并根据照明策略控制目标台灯进行照明。该方法采用智能控制，代替传统手动调节光照角度和亮度的方式，实现对台灯灯光照明的自动控制，需要指出，该方法仅改善了台灯照明角度，可活动空间有限，装置自由度不够，尚不能提高桌面空间利用率，仍存在功能单一的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有台灯照明效果差、舒适度低、对于使用者工作状态变化的适应性不强、功能传统单一的问题，提供一种能够进行光源跟随、自动调节光亮、自动清理桌面垃圾并具有多种功能的台灯的控制方法。
本发明的目的是这样实现的。本发明提供了一种光源自动跟随台灯的控制方法，所述光源自动跟随台灯包括控制器、机械臂、机械臂基座、摄像头、发光灯具、人体感应器、台灯底座、夹爪、夹爪伺服电机组、光照强度感应器；所述发光灯具中包括一个发光灯体；
所述控制器包括信息接收模块、数据存储模块、中央处理模块、第一控制模块和第二控制模块，其中，所述信息接收模块与数据存储模块单向连接，所述数据存储模块与中央处理模块单向连接，中央处理模块分别与第一控制模块、第二控制模块单向连接，控制器安装在台灯底座上；
所述夹爪安装在机械臂的末端，且通过一个末端转动轴实现自转；所述机械臂安装在机械臂基座上，机械臂基座安装在台灯底座上；所述机械臂为M+1自由度机械臂，由M+1个关节组成，每个关节包括一段硬直机械结构，其中沿机械臂基座到机械臂末端的第一个关节用于机械臂整体绕基座转动轴自转，自由度分布状态为：机械臂整体的自转以及机械臂在其他M个关节处实现的弯曲及旋转动作；所述摄像头和发光灯具分别安装在机械臂末端的两侧，所述摄像头分别与信息接收模块和第二控制模块单向连接，所述发光灯具与第二控制模块单向连接；所述人体感应器安装在台灯底座上，该人体感应器分别与信息接收模块和第二控制模块单向连接；所述光照强度感应器安装在台灯底座上，该光照强度感应器分别与信息接收模块和第二控制模块单向连接；
所述机械臂还包括一个机械臂伺服电机组，机械臂伺服电机组中的伺服电机接收第一控制模块的指令，驱动机械臂实现姿势的调整；所述夹爪伺服电机组中的伺服电机接收第一控制模块的指令，控制夹爪实现垃圾抓取和放下动作；所述机械臂伺服电机组和夹爪伺服电机组中的每一个伺服电机均分别与第一控制模块单向连接，第一控制模块接收中央处理模块发出的指令并传递给各个伺服电机；
所述控制方法通过人体感应器、光照强度感应器和摄像头实时监测人手及桌面的状态，并通过控制机械臂、夹爪的动作进行光源跟随及桌面清理，其中一次实时监测的步骤如下：
步骤1，距离监测与人体识别
步骤1.1，中央处理模块通过第二控制模块向人体感应器发出启动指令，人体感应器通过监测得到人体与底座中心位置的距离x，并将距离x传递给信息接收模块，信息接收模块将该距离x存储到数据存储模块中；
步骤1.2，中央处理模块从数据存储模块中提取距离x，按照预设程序将距离x与预先设定的距离阈值N进行比较，并进行以下判断：
若x≤N，进入步骤2；
若x＞N，中央处理模块计算当前时间与上次桌面清理完成时间之差y，按照预设程序将时间差y与预先设定的时间阈值Y进行比较，并进行以下判断：
若y＞Y，中央处理模块通过第二控制模块开启发光灯具，并使发光灯具的亮度为固定值Q，然后进入步骤6；
若y≤Y，返回步骤1.1；
步骤2，亮度调节
中央处理模块通过第二控制模块开启发光灯具，并进行发光灯体的亮度调节，然后进入步骤3；
步骤3，持笔状态识别
步骤3.1，中央处理模块通过第二控制模块开启摄像头，同时，中央处理模块通过第一控制模块控制机械臂调整姿势，使得机械臂以向下弯曲α度角的姿态俯视桌面，然后第一控制模块驱动机械臂在机械臂基座上自转，并带动摄像头对桌面进行全方位拍摄，将摄像头对桌面进行一次全方位拍摄的过程记为一次全拍摄；
步骤3.2，摄像头实时将拍摄到的实时图片传递给信息接收模块，并通过信息接收模块存储到数据存储模块中，中央处理模块读取实时图片进行识别并作出如下判断：
如果在一次全拍摄中得到的实时图片中未识别出人手执笔的图像，机械臂停止自转，进入步骤6，如果在一次全拍摄中得到的实时图片中识别出了人手执笔的图像，进入步骤4；
步骤4，光源定位
中央处理模块根据预设程序实时计算得到人手执笔位置的实时坐标，并通过第一控制模块控制机械臂调整姿势，使得人手执笔的图像位于灯源中心位置，所述灯源中心位置指的是发光灯体发出的光源对准人手执笔的位置；
步骤5，光源的实时跟随
中央处理模块通过摄像头实时拍摄到的实时图片，实时跟踪人手执笔位置的实时坐标，并实时通过第一控制模块控制机械臂调整姿势，使得人手执笔的图像一直位于灯源中心位置；
当摄像头实时拍摄得到的实时图片中不再出现人手执笔的图像时，中央处理模块开始计时，并将计时得到的时间t与预先设定的时间阈值T进行比较：
当t＜T时，摄像头拍摄的实时图片中重新出现人手执笔的图像，则继续进行光源的实时跟随；
当时间t＝T时，摄像头拍摄的实时图片中仍未出现人手执笔的图像，则进入步骤6；
步骤6，桌面清理
步骤6.1，中央处理模块通过第一控制模块控制机械臂调整姿势，使得机械臂以向下弯曲β度角的姿态俯视桌面；
第一控制模块控制机械臂在机械臂基座上自转，带动摄像头对桌面进行一次全拍摄，并通过信息接收模块将拍摄得到的实时图片存储到数据存储模块中；
中央处理模块对数据存储模块中的实时图片进行识别，并进行如下判断：
若一次全拍摄的实时图片中未识别出垃圾图像，进入步骤6.3；
若一次拍摄的实时图片中识别出垃圾图像，进入步骤6.2；
步骤6.2，中央处理模块发出指令，通过第一控制模块控制机械臂进行垃圾夹取，夹爪夹取到垃圾后，中央处理模块下达指令，第一控制模块控制机械臂调整姿势，将垃圾放入位置固定的垃圾桶；
若识别出的垃圾有多处，重复以上动作；
当所有的垃圾清理完毕后，进入步骤6.3；
步骤6.3，中央处理模块通过第二控制模块关闭发光灯具，同时第一控制模块控制机械臂调整姿势，使得机械臂回到初始位置，然后返回步骤1，进行下一次实时监测。
优选地，所述亮度调节的具体过程为：
中央处理模块通过第二控制模块向光照强度感应器发出启动指令，光照强度感应器测得外界光强信息i，并将外界光强信息i传递给信息接收模块，信息接收模块将该外界光强信息i存储到数据存储模块中；
中央处理模块读取数据存储模块中外界光强信息i，然后按照预设程序将外界光强信息i与预先设定的光强阈值I进行比较，并进行以下判断：
若i＞I，则中央处理模块根据预设程序通过第二控制模块进行灯光亮度的调整，i越大，灯光亮度越大；
若i≤I，则中央处理模块通过第二控制模块控制灯光亮度保持恒定值。
优选地，所述α角度设定为25度-30度，所述β角度设定为40度-50度。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1.采用本发明控制方法的台灯可以跟随使用者手部的移动而移动，该方法通过检测使用者状态，控制模块将调整机械臂姿态使得人手执笔的图像位于灯源中心位置，实现台灯根据手部书写位置调整光源中心位置，相比于市面上传统多轴手动转动的台灯，本装置可以实时自动改变合适的照射位置，有效减少因手臂遮挡灯光产生的阴影面积，同时根据外部环境调节亮度，提供相应的灯光亮度，提供较好的照明效果，避免使用者因手部移动到照明效果较差的位置，影响工作效果，提高用户舒适感，避免眼部不适，此外，市面所具有如施工场地所用的自动跟踪照明系统这类控制方法，本发明控制方法克服了这类控制方法需要支撑载体为大型轴承或支架，无法安置在办公桌面上，经济成本过高等劣势，完全适应办公条件。相比市面上的智能照明台灯控制方法，本发明控制方法活动范围大，自由度高。
2.采用本发明控制方法的台灯有多种功能，除照明控制方法外本发明控制方法还涵盖垃圾清理方法，在使用者工作完成或者暂时离开时，该装置将帮助使用者清理桌面垃圾，保持桌面整洁，克服了市面上智能灯控制方法只含有自动照明的劣势，保持桌面整洁，提高桌面空间利用率，减轻使用者劳动负担，提高办公效率，使得办公更加轻松。
3.采用本发明控制方法的台灯将在清理后自动关闭灯光，避免使用者因忘记关灯造成能源浪费，节省用电，比传统的台灯更加智能化，人性化，减少不必要的能源消耗。
相比传统台灯控制方法，本发明控制方法在台灯控制中引入机器人技术和图像识别技术，在桌面办公的环境下实现了光源自动跟随用户、光源亮度调节、实时整理桌面、保持桌面办公环境整洁的功能，有效解决了照明范围有限、功能单一、桌面空间利用率低等问题，并且用户可以根据需求更改控制器的预设程序以对桌面实行个性化控制，适应当今数字化、智能化发展要求。
附图说明
图1为本发明光源自动跟随台灯的控制方法的框图。
图2为本发明涉及的光源自动跟随台灯的结构图。
图3为本发明涉及的光源自动跟随台灯中控制器的框图。
图4为本发明光源自动跟随台灯的控制方法的流程图。
具体实施方式
图2为本发明涉及的光源自动跟随台灯的结构图，图3为本发明涉及的光源自动跟随台灯中控制器的框图。由图2和图3可见，本发明控制方法涉及的光源自动跟随台灯包括控制器10、机械臂20、机械臂基座21、摄像头30、发光灯具40、人体感应器50、台灯底座60、夹爪70、夹爪伺服电机组82、光照强度感应器90；所述发光灯具40中包括一个发光灯体。
所述控制器10包括信息接收模块11、数据存储模块12、中央处理模块13、第一控制模块14和第二控制模块15，其中，所述信息接收模块11与数据存储模块12单向连接，所述数据存储模块12与中央处理模块13单向连接，中央处理模块13分别与第一控制模块14、第二控制模块15单向连接，控制器10安装在台灯底座60上。
所述夹爪70安装在机械臂20的末端，且通过一个末端转动轴实现自转；所述机械臂20安装在机械臂基座21上，机械臂基座21安装在台灯底座60上；所述机械臂20为M+1自由度机械臂，由M+1个关节组成，每个关节包括一段硬直机械结构22，其中沿机械臂基座21到机械臂20末端的第一个关节用于机械臂20整体绕基座转动轴自转，自由度分布状态为：机械臂20整体的自转以及机械臂20在其他M个关节处实现的弯曲及旋转动作；所述摄像头30和发光灯具40分别安装在机械臂20末端的两侧，所述摄像头30分别与信息接收模块11和第二控制模块15单向连接，所述发光灯具40与第二控制模块15单向连接；所述人体感应器50安装在台灯底座60上，该人体感应器50分别与信息接收模块11和第二控制模块15单向连接；所述光照强度感应器90安装在台灯底座60上，该光照强度感应器90分别与信息接收模块11和第二控制模块15单向连接。
所述机械臂20还包括一个机械臂伺服电机组81，机械臂伺服电机组81中的伺服电机接收第一控制模块14的指令，驱动机械臂20实现姿势的调整；所述夹爪伺服电机组82中的伺服电机接收第一控制模块14的指令，控制夹爪70实现垃圾抓取和放下动作；所述机械臂伺服电机组81和夹爪伺服电机组82中的每一个伺服电机均分别与第一控制模块14单向连接，第一控制模块14接收中央处理模块13发出的指令并传递给各个伺服电机。
图1为本发明光源自动跟随台灯的控制方法的框图，图4为本发明光源自动跟随台灯的控制方法的流程图。由图1和图4可见，所述控制方法通过人体感应器50、光照强度感应器90和摄像头30实时监测人手及桌面的状态，并通过控制机械臂20、夹爪70的动作进行光源跟随及桌面清理，其中一次实时监测的步骤如下：
步骤1，距离监测与人体识别
步骤1.1，中央处理模块13通过第二控制模块15向人体感应器50发出启动指令，人体感应器50通过监测得到人体与底座中心位置的距离x，并将距离x传递给信息接收模块11，信息接收模块11将该距离x存储到数据存储模块12中；
步骤1.2，中央处理模块13从数据存储模块12中提取距离x，按照预设程序将距离x与预先设定的距离阈值N进行比较，并进行以下判断：
若x≤N，进入步骤2；
若x＞N，中央处理模块13计算当前时间与上次桌面清理完成时间之差y，按照预设程序将时间差y与预先设定的时间阈值Y进行比较，并进行以下判断：
若y＞Y，中央处理模块13通过第二控制模块15开启发光灯具40，并使发光灯具40的亮度为固定值Q，然后进入步骤6；
若y≤Y，返回步骤1.1。
步骤2，亮度调节
中央处理模块13通过第二控制模块15开启发光灯具40，并进行发光灯体的亮度调节，然后进入步骤3；
在本实施例中，所述亮度调节的具体过程为：
中央处理模块13通过第二控制模块15向光照强度感应器90发出启动指令，光照强度感应器90测得外界光强信息i，并将外界光强信息i传递给信息接收模块11，信息接收模块11将该外界光强信息i存储到数据存储模块12中；
中央处理模块13读取数据存储模块12中外界光强信息i，然后按照预设程序将外界光强信息i与预先设定的光强阈值I进行比较，并进行以下判断：
若i＞I，则中央处理模块13根据预设程序通过第二控制模块15进行灯光亮度的调整，i越大，灯光亮度越大；
若i≤I，则中央处理模块13通过第二控制模块15控制灯光亮度保持恒定值。
步骤3，持笔状态识别
步骤3.1，中央处理模块13通过第二控制模块15开启摄像头30，同时，中央处理模块13通过第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20以向下弯曲α度角的姿态俯视桌面，然后第一控制模块14驱动机械臂20在机械臂基座21上自转，并带动摄像头30对桌面进行全方位拍摄，将摄像头30对桌面进行一次全方位拍摄的过程记为一次全拍摄；
步骤3.2，摄像头30实时将拍摄到的实时图片传递给信息接收模块11，并通过信息接收模块11存储到数据存储模块12中，中央处理模块13读取实时图片进行识别并作出如下判断：
如果在一次全拍摄中得到的实时图片中未识别出人手执笔的图像，机械臂20停止自转，进入步骤6，如果在一次全拍摄中得到的实时图片中识别出了人手执笔的图像，进入步骤4。
步骤4，光源定位
中央处理模块13根据预设程序实时计算得到人手执笔位置的实时坐标，并通过第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得人手执笔的图像位于灯源中心位置，所述灯源中心位置指的是发光灯体发出的光源对准人手执笔的位置。
步骤5，光源的实时跟随
中央处理模块13通过摄像头30实时拍摄到的实时图片，实时跟踪人手执笔位置的实时坐标，并实时通过第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得人手执笔的图像一直位于灯源中心位置；
当摄像头30实时拍摄得到的实时图片中不再出现人手执笔的图像时，中央处理模块13开始计时，并将计时得到的时间t与预先设定的时间阈值T进行比较：
当t＜T时，摄像头30拍摄的实时图片中重新出现人手执笔的图像，则继续进行光源的实时跟随；
当时间t＝T时，摄像头30拍摄的实时图片中仍未出现人手执笔的图像，则进入步骤6。
步骤6，桌面清理
步骤6.1，中央处理模块13通过第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20以向下弯曲β度角的姿态俯视桌面；
第一控制模块14控制机械臂20在机械臂基座21上自转，带动摄像头30对桌面进行一次全拍摄，并通过信息接收模块11将拍摄得到的实时图片存储到数据存储模块12中；
中央处理模块13对数据存储模块12中的实时图片进行识别，并进行如下判断：
若一次全拍摄的实时图片中未识别出垃圾图像，进入步骤6.3；
若一次拍摄的实时图片中识别出垃圾图像，进入步骤6.2；
步骤6.2，中央处理模块13发出指令，通过第一控制模块14控制机械臂20进行垃圾夹取，夹爪70夹取到垃圾后，中央处理模块13下达指令，第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，将垃圾放入位置固定的垃圾桶；
若识别出的垃圾有多处，重复以上动作；
当所有的垃圾清理完毕后，进入步骤6.3；
步骤6.3，中央处理模块13通过第二控制模块15关闭发光灯具40，同时第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20回到初始位置，然后返回步骤1，进行下一次实时监测。
在本实施例中，所述α角度设定为25度-30度，所述β角度设定为40度-50度。
在本实施例中采用的光源自动跟随台灯还包括一个电源模块，用于向控制器10、机械臂20、摄像头30、发光灯具40、人体感应器50、夹爪伺服电机组82和光照强度感应器90供电。
在本实施例中，所述机械臂伺服电机组81包括一个一号伺服电机1和M个二号伺服电机2，其中，所述一号伺服电机1位于机械臂基座21下方，连接位于机械臂基座21上的第一段硬直机械结构22，且通过基座转动轴控制机械臂20在机械臂基座21上自转；所述M个二号伺服电机2的两个侧面上下两端各有一个接口，用于连接机械臂20中的一段硬直机械结构22，下端接口连接后用于固定二号伺服电机2，上端接口连接后用于二号伺服电机2转动被连接的一段硬直机械结构22，以用于调整机械臂20姿势；所述夹爪伺服电机组82包括三号伺服电机3和四号伺服电机4，其中，所述三号伺服电机3附于机械臂20末端硬直机械结构22上，并通过末端转动轴控制夹爪70的转动，四号伺服电机4附于夹爪70上，用来控制夹爪70的合拢和打开。
根据以上结构，在本实施例中，所述中央处理模块13发出指令，通过第一控制模块14控制机械臂20进行垃圾夹取的具体过程包括：首先第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20弯曲到夹爪70能够夹取到垃圾的位置；然后，第一控制模块14通过三号伺服电机3控制夹爪70绕末端转动轴转动，以使得夹爪70的开口转到到与垃圾对准的角度；最后第一控制模块14通过四号伺服电机4驱动夹爪70进行合拢和打开，进行垃圾的夹取。
根据以上结构，在本实施例中所述第一控制模块14控制机械臂20在机械臂基座21上自转的方式如下：第一控制模块14向一号伺服电机1发出动作指令，一号伺服电机1控制机械臂20绕基座转动轴旋转，实现机械臂20在机械臂基座21上的自转。
将所述第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20以向下弯曲α度角的姿态俯视桌面、所述第一控制模块14控制机械臂20调整姿势，使得机械臂20以向下弯曲β度角的姿态俯视桌面统称为机械臂俯视桌面，根据以上结构，在本实施例中所述机械臂俯视桌面的具体操作过程如下：中央处理模块13通过第一控制模块14向M个二号伺服电机2发出动作指令，M个二号伺服电机2分别控制M段硬直机械结构22进行转动，实现机械臂20姿势的调整。

Claims (3)

1.一种光源自动跟随台灯的控制方法，所述光源自动跟随台灯包括控制器(10)、机械臂(20)、机械臂基座(21)、摄像头(30)、发光灯具(40)、人体感应器(50)、台灯底座(60)、夹爪(70)、夹爪伺服电机组(82)、光照强度感应器(90)；所述发光灯具(40)中包括一个发光灯体；
所述控制器(10)包括信息接收模块(11)、数据存储模块(12)、中央处理模块(13)、第一控制模块(14)和第二控制模块(15)，其中，所述信息接收模块(11)与数据存储模块(12)单向连接，所述数据存储模块(12)与中央处理模块(13)单向连接，中央处理模块(13)分别与第一控制模块(14)、第二控制模块(15)单向连接，控制器(10)安装在台灯底座(60)上；
所述夹爪(70)安装在机械臂(20)的末端，且通过一个末端转动轴实现自转；所述机械臂(20)安装在机械臂基座(21)上，机械臂基座(21)安装在台灯底座(60)上；所述机械臂(20)为M+1自由度机械臂，由M+1个关节组成，每个关节包括一段硬直机械结构(22)，其中沿机械臂基座(21)到机械臂(20)末端的第一个关节用于机械臂(20)整体绕基座转动轴自转，自由度分布状态为：机械臂(20)整体的自转以及机械臂(20)在其他M个关节处实现的弯曲及旋转动作；所述摄像头(30)和发光灯具(40)分别安装在机械臂(20)末端的两侧，所述摄像头(30)分别与信息接收模块(11)和第二控制模块(15)单向连接，所述发光灯具(40)与第二控制模块(15)单向连接；所述人体感应器(50)安装在台灯底座(60)上，该人体感应器(50)分别与信息接收模块(11)和第二控制模块(15)单向连接；所述光照强度感应器(90)安装在台灯底座(60)上，该光照强度感应器(90)分别与信息接收模块(11)和第二控制模块(15)单向连接；
所述机械臂(20)还包括一个机械臂伺服电机组(81)，机械臂伺服电机组(81)中的伺服电机接收第一控制模块(14)的指令，驱动机械臂(20)实现姿势的调整；所述夹爪伺服电机组(82)中的伺服电机接收第一控制模块(14)的指令，控制夹爪(70)实现垃圾抓取和放下动作；所述机械臂伺服电机组(81)和夹爪伺服电机组(82)中的每一个伺服电机均分别与第一控制模块(14)单向连接，第一控制模块(14)接收中央处理模块(13)发出的指令并传递给各个伺服电机；
其特征在于，所述控制方法通过人体感应器(50)、光照强度感应器(90)和摄像头(30)实时监测人手及桌面的状态，并通过控制机械臂(20)、夹爪(70)的动作进行光源跟随及桌面清理，其中一次实时监测的步骤如下：
步骤1，距离监测与人体识别
步骤1.1，中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)向人体感应器(50)发出启动指令，人体感应器(50)通过监测得到人体与底座中心位置的距离x，并将距离x传递给信息接收模块(11)，信息接收模块(11)将该距离x存储到数据存储模块(12)中；
步骤1.2，中央处理模块(13)从数据存储模块(12)中提取距离x，按照预设程序将距离x与预先设定的距离阈值N进行比较，并进行以下判断：
若x≤N，进入步骤2；
若x＞N，中央处理模块(13)计算当前时间与上次桌面清理完成时间之差y，按照预设程序将时间差y与预先设定的时间阈值Y进行比较，并进行以下判断：
若y＞Y，中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)开启发光灯具(40)，并使发光灯具(40)的亮度为固定值Q，然后进入步骤6；
若y≤Y，返回步骤1.1；
步骤2，亮度调节
中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)开启发光灯具(40)，并进行发光灯体的亮度调节，然后进入步骤3；
步骤3，持笔状态识别
步骤3.1，中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)开启摄像头(30)，同时，中央处理模块(13)通过第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，使得机械臂(20)以向下弯曲α度角的姿态俯视桌面，然后第一控制模块(14)驱动机械臂(20)在机械臂基座(21)上自转，并带动摄像头(30)对桌面进行全方位拍摄，将摄像头(30)对桌面进行一次全方位拍摄的过程记为一次全拍摄；
步骤3.2，摄像头(30)实时将拍摄到的实时图片传递给信息接收模块(11)，并通过信息接收模块(11)存储到数据存储模块(12)中，中央处理模块(13)读取实时图片进行识别并作出如下判断：
如果在一次全拍摄中得到的实时图片中未识别出人手执笔的图像，机械臂(20)停止自转，进入步骤6，如果在一次全拍摄中得到的实时图片中识别出了人手执笔的图像，进入步骤4；
步骤4，光源定位
中央处理模块(13)根据预设程序实时计算得到人手执笔位置的实时坐标，并通过第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，使得人手执笔的图像位于灯源中心位置，所述灯源中心位置指的是发光灯体发出的光源对准人手执笔的位置；
步骤5，光源的实时跟随
中央处理模块(13)通过摄像头(30)实时拍摄到的实时图片，实时跟踪人手执笔位置的实时坐标，并实时通过第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，使得人手执笔的图像一直位于灯源中心位置；
当摄像头(30)实时拍摄得到的实时图片中不再出现人手执笔的图像时，中央处理模块(13)开始计时，并将计时得到的时间t与预先设定的时间阈值T进行比较：
当t＜T时，摄像头(30)拍摄的实时图片中重新出现人手执笔的图像，则继续进行光源的实时跟随；
当时间t＝T时，摄像头(30)拍摄的实时图片中仍未出现人手执笔的图像，则进入步骤6；
步骤6，桌面清理
步骤6.1，中央处理模块(13)通过第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，使得机械臂(20)以向下弯曲β度角的姿态俯视桌面；
第一控制模块(14)控制机械臂(20)在机械臂基座(21)上自转，带动摄像头(30)对桌面进行一次全拍摄，并通过信息接收模块(11)将拍摄得到的实时图片存储到数据存储模块(12)中；
中央处理模块(13)对数据存储模块(12)中的实时图片进行识别，并进行如下判断：
若一次全拍摄的实时图片中未识别出垃圾图像，进入步骤6.3；
若一次拍摄的实时图片中识别出垃圾图像，进入步骤6.2；
步骤6.2，中央处理模块(13)发出指令，通过第一控制模块(14)控制机械臂(20)进行垃圾夹取，夹爪(70)夹取到垃圾后，中央处理模块(13)下达指令，第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，将垃圾放入位置固定的垃圾桶；
若识别出的垃圾有多处，重复以上动作；
当所有的垃圾清理完毕后，进入步骤6.3；
步骤6.3，中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)关闭发光灯具(40)，同时第一控制模块(14)控制机械臂(20)调整姿势，使得机械臂(20)回到初始位置，然后返回步骤1，进行下一次实时监测。
2.根据权利要求1所述的一种光源自动跟随台灯的控制方法，其特征在于，所述亮度调节的具体过程为：
中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)向光照强度感应器(90)发出启动指令，光照强度感应器(90)测得外界光强信息i，并将外界光强信息i传递给信息接收模块(11)，信息接收模块(11)将该外界光强信息i存储到数据存储模块(12)中；
中央处理模块(13)读取数据存储模块(12)中外界光强信息i，然后按照预设程序将外界光强信息i与预先设定的光强阈值I进行比较，并进行以下判断：
若i＞I，则中央处理模块(13)根据预设程序通过第二控制模块(15)进行灯光亮度的调整，i越大，灯光亮度越大；
若i≤I，则中央处理模块(13)通过第二控制模块(15)控制灯光亮度保持恒定值。
3.根据权利要求1所述的一种光源自动跟随台灯的控制方法，其特征在于，所述α角度设定为25度-30度，所述β角度设定为40度-50度。
CN202310037792.9A 2023-01-10 2023-01-10 一种光源自动跟随台灯的控制方法 Active CN116123498B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310037792.9A CN116123498B (zh) 2023-01-10 2023-01-10 一种光源自动跟随台灯的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310037792.9A CN116123498B (zh) 2023-01-10 2023-01-10 一种光源自动跟随台灯的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116123498A true CN116123498A (zh) 2023-05-16
CN116123498B CN116123498B (zh) 2024-04-26

Family

ID=86304240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310037792.9A Active CN116123498B (zh) 2023-01-10 2023-01-10 一种光源自动跟随台灯的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116123498B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116170921A (zh) * 2023-04-25 2023-05-26 永林电子股份有限公司 一种室内led灯追踪人体照明的系统及控制方法
CN116347717A (zh) * 2023-05-29 2023-06-27 深圳市帝狼光电有限公司 一种用于壁挂灯的智能跟随控制方法及系统
CN116690585A (zh) * 2023-07-25 2023-09-05 上海汇丰医疗器械股份有限公司 一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050051748A (ko) * 2003-11-28 2005-06-02 (주)아이티큐브 팬틸트 카메라 키오스크를 통한 이미지 촬영 방법 및 이를실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는기록매체
CN105333340A (zh) * 2015-05-11 2016-02-17 姚智宏 一种智能调光护眼新型台灯及其照度调节的控制方法
WO2020107957A1 (zh) * 2018-11-30 2020-06-04 北京海益同展信息科技有限公司 一种机房巡检系统及其工作方法
CN112578821A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 彭楚涵 一种基于plc控制系统的自动光线反射装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050051748A (ko) * 2003-11-28 2005-06-02 (주)아이티큐브 팬틸트 카메라 키오스크를 통한 이미지 촬영 방법 및 이를실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는기록매체
CN105333340A (zh) * 2015-05-11 2016-02-17 姚智宏 一种智能调光护眼新型台灯及其照度调节的控制方法
WO2020107957A1 (zh) * 2018-11-30 2020-06-04 北京海益同展信息科技有限公司 一种机房巡检系统及其工作方法
CN112578821A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 彭楚涵 一种基于plc控制系统的自动光线反射装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏炽旭;林泉康;: "基于51单片机的智能台灯设计", 电子制作, no. 01, 1 January 2017 (2017-01-01) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116170921A (zh) * 2023-04-25 2023-05-26 永林电子股份有限公司 一种室内led灯追踪人体照明的系统及控制方法
CN116347717A (zh) * 2023-05-29 2023-06-27 深圳市帝狼光电有限公司 一种用于壁挂灯的智能跟随控制方法及系统
CN116347717B (zh) * 2023-05-29 2023-08-08 深圳市帝狼光电有限公司 一种用于壁挂灯的智能跟随控制方法及系统
CN116690585A (zh) * 2023-07-25 2023-09-05 上海汇丰医疗器械股份有限公司 一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置
CN116690585B (zh) * 2023-07-25 2024-01-12 上海汇丰医疗器械股份有限公司 一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN116123498B (zh) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116123498B (zh) 一种光源自动跟随台灯的控制方法
CN109433627B (zh) 基于机器视觉处理的机械手物流分拣系统及其工作方法
CN206582649U (zh) 一种自动跟踪的led射灯装置
CN103353760A (zh) 挂墙式适应任意脸部方位的显示界面调节装置及方法
CN110673655B (zh) 基于图像识别和空间逼近进行控制的自动定光方法及系统
CN110031403B (zh) 一种全自动岩石标本图像采集装置及方法
CN112483926A (zh) 一种机械臂智能交互台灯
CN107717987A (zh) 一种具有视觉系统的工业机器人及其控制方法
CN211875898U (zh) 一种可随阅读区域自动调节的台灯
CN204880034U (zh) 一种用在舞台上的灯具控制装置
CN209801291U (zh) 手术室补充照明系统
CN216623503U (zh) 一种基于嵌入式人工智能的舞蹈姿态识别教学设备
CN114844933A (zh) 用于立体栽培的日光人工导引云控制系统
CN116006940A (zh) 一种光源跟随台灯
CN104076927A (zh) 基于虚拟现实的可交互智能台灯
CN219960878U (zh) 一种多路led自适应调节驱动电源
CN113719810B (zh) 一种基于视觉识别及智能控制的人机交互灯光装置
CN110220140B (zh) 手术室补充照明系统及其控制方法
CN205430693U (zh) 一种舞台表演用灯光智能跟踪装置
CN218675649U (zh) 一种传送带的图像采集支架
CN111486419A (zh) 一种无影灯自动定位的方法和装置
CN108847611A (zh) 反射型激光清除异物装置除异物方法
CN114682543A (zh) 一种基于机器视觉的光伏太阳能板智能清洁装置
CN203215579U (zh) 光源板组装定位装置
CN207219114U (zh) 一种基于机器人的交互式智能工作灯

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant