CN1983011B - 一种产生光辉度可调节的条状平行光的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产生照明光辉度可调节的条状平行光的方法以及装置，该方法通过一光辉度设定单元预先设定光源光辉度，并利用一传感单元检测所述光源的光辉度，然后通过一模数转换单元传输给一控制单元，该控制单元将当前的光辉度值与设定值相比较后，通过一光辉度调节单元调节当前的光源光辉度。进而通过一带有长条透镜的长条形孔的灯箱，灯箱内在透镜的焦距位置附近放有长条状的光源，该光源通过长条透镜以产生强度较高照射距离较远(5-50cm)的条状平行光，发散光束或收敛光束(参考图7)。由于本发明采用自动调节控制系统，条状平行光的强度可根据环境要求进行设定，并能够自动调节以保持光辉度的稳定。本发明产生的条状平行光具有高辉度(现有技术的5-10倍)，长距离(现有技术的5倍以上)，稳定光度(新技术)，和可实时控制(新技术)。

Description

一种产生光辉度可调节的条状平行光的方法以及装置

技术领域

本发明涉及照明光，具体地说，是关于一种利用对灯具的光辉度进行调节，从而产生可控条状平行光的装置及方法。

背景技术

稳定辉度的照明用的灯具应用于许多领域，尤其是在运用摄像的场合。例如，拍电影的摄像、涉及图像处理以及图像检测的摄像多要求稳定辉度的照明，否则拍出图像会影像模糊、图像检测的稳定性较差，因此，需要光辉度的强度和稳定性保持一致。

在现有技术中，取得这种光辉度的方法是用预先设定的电流和电压的方法来实现，此种情况下，如果由于总的电流或电压的变化，或者光源的老化，都会导致光辉度的变化；另外，摄像过程中在很多情况下，需摄取不同的照片，因此在自动摄取的过程中需要自动调节不同照片的光辉度，近来虽有使用LED取得相对的条状平行光来处理摄像过程中的光源，但是此种光源光辉度低、照射距离短，不能取得长距离、光辉度强的图像。

另外，在涉及图像采集以及图像检测的工业控制中，图像的摄取一般采用两种手段，即矩阵扫描和行扫描方式，两种方式都往往需要有一定强度的条状平行光，并且，在进行检测时，要求被检测物的图像清晰，同时非检测物图像尽量不被摄出，否则图像处理、图像分析和图样检测就难以正常进行。

而在现有技术中，被测物离摄像头约10mm-1000mm距离的范围所采用的摄像用条状平行光未见有专用的设备，一般是借用其它摄影用途的光源设备、或简单改装一下这些摄像光源设备，但功能不完善。例如：用LED作为条状平行光摄像，只能在5-20cm以内的距离下进行；又如用普通灯泡或者碘钨灯作为光源，在光源前放置开口的光宽度调节器，采用这种方式，灯光的形状不能控制，因此，运用现有技术，存在着被测物摄像不清楚、并且非被测物干扰被测物的情况。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述现有技术的不足，从而提供一种产生光辉度可调节的条状平行光的方法。

本发明的产生光辉度可调节的条状平行光的方法包括：

控制光源光辉度的步骤，该步骤通过一光辉度设定单元预先设定光源光辉度，并利用一传感单元检测所述光源的光辉度，然后通过一模数转换单元传输给一控制单元，该控制单元将当前的光辉度值与设定值相比较后，通过一光辉度调节单元调节当前的光源光辉度；

产生可控条状平行光的步骤，该步骤通过一支架将长条形光源设置在一灯箱上，并将该灯箱的一面开设长条形孔，于长条形孔处安装条状透镜，所述长条形光源被安置在透镜的焦距附近通过该条状透镜产生条状平行光。

本发明的另一目的，还在于提供一种产生光辉度可调节的条状平行光的装置。

本发明的产生光辉度可调节的条状平行光的装置，包括箱体、一控制系统，光源以及固定光源到所述箱体上的支架，其特征在于，所述箱体的一面开有长条形孔并在该长条形孔处装有条状透镜；所述控制系统包括传感单元、模数转换单元、光辉度设定单元、光辉度调节单元以及控制单元，其中，传感单元与数模转换单元相连接，数模转换单元、光辉度设定单元、光辉度调节单元分别与控制单元相连接，光辉度调节单元与灯箱中的光源相连接，所述光源、传感单元、数模转换单元、控制单元以及光辉度调节单元形成一反馈回路。

具体地，本发明的自动调节光源光辉度的控制系统，其光辉度设定单元可以是通过按键设定，也可以通过PC机与该控制系统通信设定，传感单元包括温度传感单元以及光电传感单元，该系统还包括一显示单元，该显示单元包括温度显示以及光辉度显示，所述温度传感单元以及光辉度传感单元的传感信号经模数转换，并经过控制单元处理后，通过显示单元显示当前的温度以及光源光辉度。另一方面，光辉度传感单元的信号经过模数转换后，由控制单元将其同设定的光辉度值进行比较，比较后通过光辉度调节单元使光源的光辉度与设定值保持一致。

本发明的产生条状平行光的装置具体为一呈长方体的灯箱，该箱体的一面开有长条形孔，并且在该长条形孔处装有条状透镜，所述条状透镜的两端安装有导槽，导槽内置有与所述长条形孔平行的挡板。光源通过一可以调节支架固定到箱体上。通过对支架的调节，令光源位于条状透镜的焦点位置，并进一步调节两挡板的间距，从而产生需要的条状平行光。

本发明采用自动调节光辉度的控制系统，可根据需要设定合适的光辉度值，并且该控制系统的反馈回路可使光源的光辉度保持稳定，而带有该控制系统的产生条状平行光的装置，可使光的强度比现有技术中增加数十倍。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的灯箱主视面示意图；

图3是本发明的灯箱支架调节机构结构另一实施例示意图；

图4是本发明的灯箱支架调节机构结构另一实施例示意图；

图5是本发明的电路控制原理框图；

图6是本发明一个实施例的电路控制原理图；

图7是利用本发明产生的条状平行光光路示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的条状平行光装置的结构示意图，如图所示，该装置为一长方体灯箱100，该灯箱亦可为其他合适的形状，在其主视面130上开有长条形孔131，并在长条形孔处安装有平行光透镜132；灯箱各面除散热孔外基本封闭，以使平行光在其他位置不漏光或少漏光。灯箱箱体100内部设置有支架110，用于安装光源120，光源120可为高辉度的卤素灯或碘钨灯；在灯箱100的主视面130上还安装有导槽131以及挡板133，导槽131安装于平行光透镜132的两端，且容置两个挡板133，挡板133可上下移动，用于平行光定位；灯箱体100上还可安装一个或数个散热电风扇140，作为灯箱100的散热装置。

所述支架110包括一个灯头111和两个连接架112，连接架112与灯头111相连接，并通过条形孔113利用定位螺钉114固定到箱体100的底面160上。结合图2所示，使用时，可前后调节两个连接架112位置，使光源120位于平行光透镜132的焦点处，并上下调节挡板133在导槽131中的位置，使平行光的宽度和范围达到需要的状态。接通光源120的电源后，即可得到设定宽度的平行光光束，进一步微调连接架112，使光源在小于或大于焦距的位置上，可以相应得到略大于或小于平行光的光束。所述导槽131上可设数个间隔的螺纹孔，并通过定位螺钉135与挡板133连接定位，用于确定产生的平行光的宽度。

如图3、图4所示为支架调节结构150的另一实施例示意图，该连接结构包括一螺杆151、一导槽152以及一滑块153，所述螺杆151穿过连接架112的两个端面以及与主视面相对的后视面170，并利用二分别位于后主视面内外两面的限位螺母154与其连接限位；所述导槽中进一步置有限位槽155，滑块153即位于限位槽155中，并与连接架112下端相连接，另外，在限位槽155中嵌有滚珠156，以使滑块153在限位槽155最小摩擦地滑动。

对支架110进行调节时，旋动螺杆151，使滑块153以及连接架112前后移动，从而前后调节支架110，使光源位于平行光透镜的焦点处。根据特殊需要，也可调节支架110至平行光透镜焦点的前后位置，从而得到较宽或者较窄的平行光。该调节结构的优点在于可对支架的位置作较为精确的微调。

如图1、图2所示，在箱体主视面上，还可安装液晶或LED等显示装置134，用于显示当前的光辉度或温度，以方便对光辉度的调节与控制。所述对光源的控制系统，以下将做较为详细的说明。

在上述产生条状平行光的装置中，还可进一步通过一控制系统对灯箱中的光源光辉度进行调节。随着灯箱内温度的变化，以及电源电压的变化，光源的光辉度也会改变，因此，需要一种能够即时调整光源光辉的手段，以使其保持稳定的状态。

如图5所示为本发明的光源控制系统原理图，该控制系统200可位于灯箱内部，也可位于灯箱外部并与光源相连接，包括控制单元210、传感单元220、模数转换单元230以及光辉度调节单元240，为便于数据输入输出，该控制系统200还可进一步包括光辉度设定单元250以及显示单元260。其中，传感单元220与模数转换单元230相连接，模数转换单元230、光辉度设定单元254、光辉度调节单元240以及显示单元260分别与控制单元210相连接；传感单元220包括温度传感器221和光传感器222，用于检测灯箱中的温度以及光源120光辉度，温度传感器211以及光传感器222进一步将检测到的信号传输给模数转换单元230，模数转换单元230为一模数转换芯片，其将接收到的模拟信号即温度信号以及光辉度信号转换为数字信号后，由控制单元210接收，控制单元210根据设定单元设定的光辉度值，与接收到的信号进行比较后，通过光辉度调节单元240对光源120的光辉度进行调节，从而使光源的光辉度保持稳定状态；另外，控制单元210将当前的光辉度以及温度传输给显示单元260，显示单元260采用液晶或通常的LED显示屏，它进一步包括温度显示261与光辉度显示262，光辉度设定单元250可以通过按键单独设定，也可以通过通信芯片在PC机上设定。

如图6所示为控制系统较为详细的实施例的电路原理图，光电二极管CLD370F将光源的光信号转化为电信号后，传输给数模转换芯片ADC0809，数模转换换成后，数字信号输出到单片机89S52中进行处理，单片机处理后的信号分别分两路传输，其中第一路将输出信号传输给模数转换芯片DAC0832，模数转换芯片DAC0832将数字信号转换为模拟控制信号后，经过运算放大器LM324N放大后，输出到光辉度调节模块中，以调节光辉度，本实施例中，所述光辉度调节模块为调压模块TY-380D25P-2220；第二路传输信号将光辉度以及温度值通过显示驱动电路JFC8279、段选电路74LS138、片选电路74LS245后，由数码管显示当前的光辉度以及温度值。该实施例中，光辉度通过PC机设定，并利用串口通信芯片MAX485与单片机相连接，容易理解，该控制系统也可利用其他芯片或电路实现。

如图7中A、B、C所示，可以按照需求，通过上述控制系统的自动调节以及对光源支架的调节，使光源120与平行光透镜132的距离等于、小于或大于平行光透镜的焦聚(图示f为平行光透镜的焦点)，从而产生平行光、大于平行光或小于平行光的光路，以适用于不同的场合，比如，如果被摄物前后一致，可以使用平行光的光路；在广告照明中，可以使用大于平行光的光路，而在工业用行扫描摄像中，可以使用小于平行光的光路。

利用本发明产生的条状平行光，其强度比现有技术的光源光辉度增加几倍到几十倍，另外，由于采用控制系统，可对光源的光辉度进行设定以及调节，从而增加了光源光辉度的稳定性，使摄像的重复性可靠性的效果大大增强。例如，在实验中，光检测钉板上钉子的高度、角度以及位置时，利用现有技术，由于光辉度的不稳定将会出现忽亮忽暗的光源，在过暗时，不易摄到所需要的图像，过亮时又会造成钉子的反光，进而影响其他钉子，使图像的质量下降、出错或者混乱。本发明可以根据监测物或环境的不同设定不同的光辉度，并且可以使条状平行光光辉度保持稳定，从而保证了摄取图像的重复性、稳定性和可靠性。

Claims (10)

1.一种能产生可恒光的，稳定的，和高辉度的条状平行光束的装置，其中包括：

一封闭的长方体壳，其内壳有低反光率；在长方体壳里，安装了光源和柱面透镜，直线光源可以沿着经柱面透镜中心的垂线方向前后移动，并与柱面透镜中心线平行；

一柱面透镜，固定在长方体壳内；直线光源固定在柱面透镜的焦点连线上，或固定在焦点连线的前后并与焦点连线平行，直线光源经柱面透镜在长方体壳外形成了条状光束；

一用来采集光源的强度的光敏传感器，当直线光源固定后，在装置里的光敏传感器和直线光源的相对位置也将被固定，装置内直线光源的强度和经柱面透镜而生成的装置外的照明光的强度都将由光敏传感器反馈回来的数值而定；

一控制器，它根据光敏传感器采集到的光源强度来调节光源的电压，直至设定的光强度。

2.如权利要求1所述的产生条状平行光束的装置，其特征在于，当直线光源固定在焦点连线上，形成的条状光为条状平行光束；当直线光源固定在焦点连线内侧并和焦点连线平行的位置上，形成的条状光为发散光束；当直线光源固定在焦点连线外侧并和焦点连线平行的位置上，形成的条状光为收敛光束。

3.如权利要求1所述的产生条状平行光束的装置，条形光的直线光源可应用一个直线形灯，也可以可应用N个均匀分布在直线上的灯以组成直线光源。

4.如权利要求1所述的产生条状平行光束的装置，也可以在装置外的照明光经由的光路上放置第二个光敏传感器，其反馈回的数值将和装置内第一个光敏传感器的数值一起来估算装置外照明光的强度。

5.如权利要求1所述的产生条状平行光束的装置，也可以使用第二条柱面透镜，其曲面中心在第一条柱面透镜的法线平面上，在法线平面上移动第二条柱面透镜并保持和第一条柱面透镜平行以改变装置外照明光的形状和强度。

6.一种产生照明光辉度可调节的高辉度条状平行光的方法，其步骤是：

使用一封闭的长方体壳，其内壳有低反光率；在长方体壳里，安装了光源和柱面透镜，直线光源可以沿着经柱面透镜中心的垂线方向前后移动，并与柱面透镜中心线平行；

使用一柱面透镜，固定在长方体壳内；固定在柱面透镜的焦点连线上的直线光源，或固定在焦点连线的前后并与焦点连线平行，直线光源经柱面透镜在长方体壳外形成了条状光束；

使用一光敏传感器采集光源的强度，当直线光源固定后，在装置里的光敏传感器和直线光源的相对位置也将被固定，装置内直线光源的强度和经柱面透镜而生成的装置外的照明光的强度都将由光敏传感器反馈回来的数值而定；

使用一控制器，根据光敏传感器采集到的光源强度来调节光源的电压，直至设定的光强度。

7.如权利要求6所述的产生照明光辉度可调节的条状平行光的方法，当直线光源固定在焦点连线上，形成的条状光为条状平行光束；当直线光源固定在焦点连线内侧并和焦点连线平行的位置上，形成的条状光为发散光束；当直线光源固定在焦点连线外侧并和焦点连线平行的位置上，形成的条状光为收敛光束。

8.如权利要求6所述的产生照明光辉度可调节的条状平行光的方法，条形光的直线光源可应用一个直线形灯，也可以可应用N个均匀分布在直线上的灯以组成直线光源。

9.如权利要求6所述的产生照明光辉度可调节的条状平行光的方法，也可以在装置外的照明光经由的光路上放置第二个光敏传感器，其反馈回的数值将和装置内第一个光敏传感器的数值一起来估算装置外照明光的强度。

10.如权利要求6所述的产生照明光辉度可调节的条状平行光的方法，也可以使用第二条柱面透镜，其曲面中心在第一条柱面透镜的法线平面上，在法线平面上移动第二条柱面透镜并保持和第一条柱面透镜平行以改变装置外照明光的形状和强度。

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