CN202600487U

CN202600487U - 智能人工模拟天穹

Info

Publication number: CN202600487U
Application number: CN 201120198710
Authority: CN
Inventors: 任跃
Original assignee: Beijing Jt Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Jt Technology Development Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2021-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种智能人工模拟天穹，属于建筑光学、建筑热工学及其它光环境研究等领域的实验测试设备。其系统主要包括，多边形单元结构组合桁架球体、可调亮度LED扩散光源单元、自动定位可控制太阳模拟灯结构、360°旋转可锁紧操作平台四大部分，全部为模块化设计，现场组装。采用多边形单元组合桁架球体结构，使得大型结构实现了运输和安装的便捷性；采用可调亮度LED扩散光源单元，加上平面透光扩散膜的符合扩散效应，形成均匀的扩散光单元；采用敞开式气体放电光源加大直径凹面镜反射，形成散热好、照射面积大、平行性好的太阳模拟光源。本智能人工模拟天穹具有智能控制、测试精度高、实验效果直观、测试准确等特点。

Description

智能人工模拟天穹

技术领域

本发明涉及一种光学实验测试仪器，具体讲是一种属于建筑节能光学、热工学实验及测试的智能实验系统。

背景技术

当前人工模拟天穹国际上基本有三大类型，但都以CIE标准为设计依据：第一类为平面镜反射型，及用矩形或多边形房子，顶部为扩散光源，通过平面镜的无限次反射，形成一个虚拟的自然天穹环境；第二种为扩散膜反射型球体，即利用内表面扩散性好的球体，通过光源投射到球体内表面在球体内多次扩散，形成稳定的扩散环境；第三种是透光扩散膜球形人工天穹，由于光源直接布置在扩散膜后面，避免了光源亮度不好调整和由于投射距离远而亮度不够的缺点，也可把直径做的较大，可达10米以上。本发明就是属于第三种类型的带太阳模拟灯的智能人工模拟天穹。

1、第一类平面镜反射型，及用矩形或多边形房子，顶部为扩散光源，通过平面镜的无限次反射，形成一个虚拟的自然天穹环境。优点是造价较低，缺点是不方便配置太阳模拟灯进行日照模拟。

2、第二类扩散膜反射型球体，即利用内表面扩散性好的球体，通过光源投射到球体内表面在球体内多次扩散，形成稳定的扩散环境。优点是可增加太阳模拟灯，缺点是该类型球体多用非金属如玻璃钢材料制作，需开模具。由于受限于结构及光源透射距离功率，直径不能做的较大，大都只在3-4米左右。而且由于光源调试影响全局，所以组合形成的亮度叠加调试成符合CIE标准的亮度分布很困难。

3、透光扩散膜球形人工天穹，由于光源直接布置在扩散膜后面，避免了光源亮度不好调整和由于投射距离远而亮度不够的缺点，由于采用桁架结构，可把直径做的较大，可达10米以上。可做更大模型的实验，甚至是一个楼盘的采光研究及遮阳研究。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺陷和不足，提供一种精度高、空间大、带太阳模拟和自动控制和采集测试的综合实验系统——智能人工模拟天穹。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下组装式桁架结构，包括多边形单元结构组合桁架球体；可调亮度LED扩散光源单元；自动定位可控制太阳模拟灯结构；360°旋转可锁紧操作平台四大部分，全部为模块化设计，现场组装。以上各部分组成一个完整的系统，其中：可调亮度LED扩散光源单元安装在组合桁架球体结构的不规则四边形空间内；组合桁架球体结构坐落在自动定位可控制太阳模拟灯结构的方位角导轨4.4的基座上。

其中，多边形单元结构组合桁架球体，采用六边形、五边形及半六边形单元，组合拼装成一个桁架球体；自动定位可控制太阳模拟灯结构，采用敞开式气体放电光源加大直径凹面镜反射，形成太阳模拟光源。同时该光源附在一个有控制电机的传动箱上，利用固定链条传动，实现三维空间位移角度的运动和定位；360°旋转可锁紧操作平台，利用圆周多点托轮，实现无障碍全角度任意转动，利用反丝杠结构进行手动锁紧，面板有角度刻度，可准确定位。

作为改进，本智能人工模拟天穹将太阳模拟灯加入天穹内部，不仅可做全云天的采光实验，也可模拟日照及遮阳实验。

作为改进，本智能人工模拟天穹将每个单元或统一仰角的几组光源设计为可控光源，实现了独立精确调控亮度，以精确符合CIE标准天穹的亮度分布要求。

作为改进，本智能人工模拟天穹将操作平台设计为带角度刻度可锁定的旋转式结构，便于实验时建筑模型的角度调整，解决了模拟建筑物的朝向问题。

本实用新型的智能人工模拟天穹与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

1、由于采用了桁架结构，使得大直径的球体运输安装极其方便，也方便拆卸搬迁和重新安装。同时，也为光源的布置留下了较为方便的安装空间，结构稳定、外购美观。

2、由于采用了大功率LED光源，增加了使用寿命，减少了维护，而且由于扩散罩内表面和透光膜的双重扩散，使得扩散光源更加均匀，从而保证了整个灯矩阵的亮度分布更加均匀。

3、采用的自动控制太阳模拟灯和自动采集系统，使得操作极其方便，只利用电脑软件即可实现全天候日照的观察和测试。

附图说明

图1是本实用新型智能人工模拟天穹的总体结构示意图；

图2是本实用新型智能人工模拟天穹的总体结构剖视示意图；

图3是本实用新型智能人工模拟天穹图1中的多边形单元结构组合桁架球体结构示意图；

图4是本实用新型智能人工模拟天穹图3中六边形单元1.1的结构示意图；

图5是本实用新型智能人工模拟天穹图3中五边形单元1.2的结构示意图；

图6是本实用新型智能人工模拟天穹图3中半六边形单元1.3的结构示意图；

图7是本实用新型智能人工模拟天穹可调亮度LED扩散光源单元结构组装示意图；

图8是本实用新型智能人工模拟天穹的360°旋转可锁紧操作平台组装示意图；

图9是本实用新型智能人工模拟天穹的自动定位可控制太阳模拟灯结构示意图；

图10是本实用新型智能人工模拟天穹的图7中41太阳模拟灯组装示意图；

本实用新型智能人工模拟天穹图中所示

1、多边形单元结构组合桁架球体结构，2、可调亮度LED扩散光源单元结构，3、360°旋转可锁紧操作平台，4、自动定位可控制太阳模拟灯结构，1.1、六边形单元，1.2、五边形单元，1.3、半六边形单元，2.1、灯罩连接件，2.2、LED安装架，2.3、LED灯，2.4、扩散罩，2.5、扩散膜，2.6、固定圈，3.1、操作台，3.2、导轨，3.3、托轮，3.4、锁紧机构，3.5、围护板，41、太阳模拟灯组件，4.1、高度角驱动箱，4.2、高度角导轨，4.3、方位角驱动箱，4.4、方位角导轨，5.1、反射罩，5.2、支持架，5.3、连接杆，5.4、光源，5.5、灯座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型智能人工模拟天穹包括包括多边形单元结构组合桁架球体；可调亮度LED扩散光源单元；自动定位可控制太阳模拟灯结构；360°旋转可锁紧操作平台四大部分。其特点是：各部分为模块化设计，运输和组织很是方便，而且各项目组的协调也很明了和清晰。各部分连接形式为：组合桁架球体结构留有不规则的四边形空隙，见图4、图5、图6，这些空隙做为安装可调亮度LED扩散光源单元的空间，使得整个组合桁架球体结构成为了LED扩散光源的载体，形成光源模拟半球；同时，该组合桁架球体结构坐落在方位角导轨4.4的基座上，实现和自动定位可控制太阳模拟灯结构的有机结合和定位。这样就完成了一个现场组装式的完整系统。

如图3所示，本实用新型智能人工模拟天穹的多边形单元结构组合桁架球体，包括六边形单元1.1、五边形单元1.2、半六边形单元三大部分1.3。其特点是：将体积较大的结构采用螺栓联接的形式，分成几个小单元，单元的生产采用特制工装，保证了加工尺寸的精度，特别是角度的控制。使得组装更为便捷和准确，避免了现场焊接的误差和不可拆卸性。

如图7所示，本实用新型智能人工模拟天穹的可调亮度LED扩散光源单元结构，包括灯罩连接件2.1、LED安装架2.2、LED灯2.3、扩散罩2.4、扩散膜2.5、固定圈2.6六个部分。特点是：采用特定的LED光源出射角度，利用扩散罩2.4和扩散膜2.5的双重扩散，达到均匀的扩散效果，保证了光源单元的亮度均匀性。

如图8所示，本实用新型智能人工模拟天穹的360°旋转可锁紧操作平台，包括操作台3.1、导轨3.2、托轮3.3、锁紧机构3.4四个部分。其特点是：利用圆周多点托轮，托起用金属管封闭完成的圆形导轨，实现无障碍全角度任意转动，利用反丝杠结构进行手动锁紧，面板有角度刻度，可准确定位。

如图9所示，本实用新型智能人工模拟天穹的自动定位可控制太阳模拟灯结构，包括太阳模拟灯组件41、高度角驱动箱4.1、高度角导轨4.2、方位角驱动箱4.3、方位角导轨4.4。其特点是：通过水平和垂直的导轨，实现了太阳模拟灯在三维空间内规定的范围内任意运动和定位。

如图10所示，本实用新型智能人工模拟天穹的图9中太阳模拟灯41。包括反射罩5.1、支持架5.2、连接杆5.3、光源5.4、灯座5.5五个部分。其特点是：利用了凹面镜的抛物面反射原理，将点光源置于焦点附件，实现了大照射面积的平行光源。比用凸透镜减轻了重量，而且避免了光源直射到操作平台引起光的干扰。同时其敞开式的结构设计，提高了光源的散热，提高了光源的使用寿命和维护方便。

Claims

1.一种智能人工模拟天穹，其特征在于：它由多边形单元结构组合桁架球体(1)、可调亮度LED扩散光源单元(2)、自动定位可控制太阳模拟灯结构(3)、360°旋转可锁紧操作平台(4)四部分组成，全部为模块化设计，现场组装，以上各部分组成一个完整的系统；其中：可调亮度LED扩散光源单元安装在组合桁架球体结构的不规则四边形空间内；组合桁架球体结构坐落在自动定位可控制太阳模拟灯结构的方位角导轨4.4的基座上。

2.根据权利要求1所述的智能人工模拟天穹，其特征在于：多边形单元结构组合桁架球体(1)，它由六边形单元结构(1.1)、五边形单元结构(1.2)、半六边形单元结构(1.3)三部分组成。

3.根据权利要求1所述的智能人工模拟天穹，其特征在于：自动定位可控制太阳模拟灯结构(3)，它采用敞开式气体放电光源加大直径凹面镜反射，形成太阳模拟光源，同时该光源附在一个有控制电机的传动箱上，利用固定链条传动，实现三维空间位移角度的运动和定位。

4.根据权利要求1所述的智能人工模拟天穹，其特征在于：360°旋转可锁紧操作平台(4)，它利用圆周多点托轮，实现无障碍全角度任意转动，利用反丝杠结构进行手动锁紧，面板有角度刻度，可准确定位。