CN103115751A - 深海照明装备的水下有效工作距离检测平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海照明装备的水下有效工作距离检测平台。本发明由水槽、轨道式全方位移动***、十一块遮光板、四块反光板、照明装备夹具、相机夹具、舵机及相机组成，并配置一台计算机作为控制信号的输出端与检测信号的接收、分析与处理端，其特征是：轨道式全方位移动***在计算机的控制下使相机在由遮光板与反光板构成的折线形光传播通道内移动以检测深海照明装备的水下有效工作距离。本发明检测过程速度快，不需要光束发散角、水的衰减系数等参数的测量；直接分析相机获取的图像，测量结果直观、准确。

Description

深海照明装备的水下有效工作距离检测平台
技术领域
本发明涉及一种深海照明装备在水下探测、水下勘探等工作中的安全与有效性的检测评估手段，具体为深海照明装备的水下有效工作距离检测平台，能在有限的空间内快速、准确地检测照明设备在指定光强下的有效工作距离，尤其适用于深海照明装备在水下的工作距离检测。
背景技术
深海照明装备在水下潜器的工作中起着非常重要的作用，是进行水下光学成像的前提，也为水下探测、水下勘探提供了必要的保障。
目前，照明装备的检测技术仅局限在对陆地上使用的光源的检测。由于光在空气中传播的衰减较不明显，因此照明装备的有效工作距离检测在日常生产生活的领域中作用并不明显。然而水下照明设备，尤其是深海照明装备工作在海水中，水体对可见光有强烈的吸收和散射作用，因此照明装备在深海的工作距离受到了很大限制，这既是深海照明与陆上照明的重大差别，也证明本发明——深海照明装备的水下有效工作距离检测平台在保障水下探测、水下勘探工作安全与有效性方面具有重大意义。
在照明检测领域内，关于陆上照明设备的相关检测规范文件已趋于完善，尤其是在LED及固态照明领域，已有国际照明委员会（CIE）发布的CIE_127-2007标准、北美照明协会（IESNA）发布的LM-79-08、IESNA LM-80-08标准作为权威的检测规范，国内也有如GB/T 5700-1985、GB/T 3978-1994、GB 15039-1994的一系列检测国家标准。
然而在国内，现有公开的照明检测方面的专利，均未涉及到关于检测水下照明装备的工作距离的相关技术与设备，本检测平台将填补这一空白。
理论上，如果已知光源出射强度、水体的衰减系数，传播距离、光束发散角，就可以计算水下单位面积内的光通量，与阈值相比较，得出照明装备的工作距离。但是这种做法需要测量大量的物理和几何参数，在实际测量中冗杂而繁琐，而且精度也受到限制。
 
发明内容
为了检测深海照明装备在水下的工作距离，并克服以上缺点，本发明提供一套检测平台，能够快速、精确、直观地检测出深海照明装备的有效工作距离，并能够根据环境与照明设备的具体工作要求灵活调整。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
深海照明装备的水下有效工作距离检测平台由水槽、轨道式全方位移动***、十一块遮光板、四块反光板、照明装备夹具、相机夹具、舵机及相机组成，并配置一台计算机作为控制信号的输出端与检测信号的接收、分析与处理端，其特征是：轨道式全方位移动***在计算机的控制下使相机在由遮光板与反光板构成的折线形光传播通道内移动以检测深海照明装备的水下有效工作距离。
本发明的有益效果：
1.通过计算机分析相机获取的图像信息，得出被测深海照明装备在相应工作距离的照明效果，从而能够根据照明效果快速、精确、直观地得出有效工作距离。
2.相机与带有步进电机可到达被测量照明装备光路平面内任一点的支架相连，通过控制电路可在光路上按要求设计光强取样点，实现自动化精确测量。
3.可根据多个取样点的光强数据通过计算机拟合得到光强随传播距离的衰减函数，从而反推出任意距离的照明效果。此过程不需要光束发散角、水的衰减系数等参数的测量。
4.通过反射镜使光沿折线传播，既不损失传播距离又减小了测量平台的占地面积，便于在有限的空间内得到深海照明设备在远距离工作状态的实验效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明图1中A-A面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1和图2所示，深海照明装备的水下有效工作距离检测平台需配置一台计算机作为控制信号的输出端与检测信号的接收、分析与处理端。该平台包括导轨一3,导轨二4,导轨三2,相机夹具21，步进电机一25、步进电机二26、步进电机三27,控制相机夹具21,舵机23, 第一至第十一块遮光板5、7、11、12、13、14、15、16、17、18、19, 第一至第四块反光板8、9、10、20, 照明装备夹具1 ,相机22（或其他光参数传感器），水槽24。
导轨一3固定在与被测量光路所在平面平行的上方平面内，导轨二4与导轨一3垂直并可沿其运动，导轨三2与导轨一3、导轨二4平面垂直并可沿导轨二4运动。相机夹具21沿导轨三2移动，步进电机一25、步进电机二26、步进电机三27连接并驱动导轨一3与导轨二4、导轨三2与导轨一3、导轨三2上的相机夹具21，舵机2控制相机夹具21在水平面内转动。三个步进电机的控制信号来自与该平台相连的计算机。此轨道式全方位移动***可实现相机在水槽24内任意位置的运动与精确定位，并可由计算机编制控制信号实现相机22在水槽24内沿任意设计的路径移动。
遮光板由具有强吸光性能的材料制成，按图1的方式布局，高度低于水槽边沿，并在与水槽相交处妥善密封，使接缝处不透光。其目的在于构建照明光源的光传播通道，使光源发出的光沿此通道传播，并吸收发散角较大的余光，避免其因反射而干扰光强的测量。
反光板由具有强反射光性能的材料制成，按图1的布局紧贴排列在水槽两侧，高度与遮光板一致。起到反射被检测照明装置发出光线的作用，使光按上述遮光板构建的光传播通道行进。
照明装备夹具1具体形态依被测深海照明装备的接口而定，高度低于遮光板与反光板的高度。其作用为使照明装备的几何光轴与预设计主光轴6相重合，从而使光能沿上述预设的光传播通道传播，并为照明装备提供电能。
相机22与相机夹具21固定在一起并连接到该检测平台配套的计算机上。
在水槽24内装入没过遮光板的水之后，打开照明设备，调整照明装备夹具1使照明装备的几何光轴与预设计主光轴6相重合。待稳定工作后开始测量。光沿由遮光板与反光板搭建的传播通道传播，即先沿遮光板一5与遮光板二7构成的一段通道传播至反光板一8，被其反射后继续沿主光轴6传播，通过遮光板三11、遮光板四12构成的通路传播至反光板二9，经过反射后继续沿主光轴6传播，通过遮光板五13、遮光板六14构成的通路传播至反光板三20，经过反射后继续沿主光轴6传播，通过遮光板七15、遮光板八16构成的通路传播至反光板四10，经过反射后继续沿主光轴6传播，通过遮光板九17、遮光板十18构成的通路传播最终被遮光板十一19吸收。
该平台通过计算机控制导轨二4、导轨三2与相机夹具21的运动使相机22完成在水槽24内任意位置的停留以及水平方向的旋转，并由计算机建立水槽空间模型以精确记录相机22的运动轨迹与实时位置。在已经开启照明装备并稳定后，即可使用导轨式全方位移动***使相机22在由遮光板搭建的光传播通道内运动，既可以沿计算机设定好的路径移动也可以即时移动到光通道内需要测量光强的任意一点进行测量。计算机控制相机22获取图像信息并通过相机22与计算机相连的数据线传输回计算机处理，以分析得出该位置的光强信息，从而根据工作要求所确定的光强阈值来判定被测照明装备的有效工作距离。
该平台经过改进，可以通过加装传感器来实时监控光传播的介质的状态，如温度、盐度、浊度等，从而得出不同工作环境下的工作距离；还能够通过在光路通道内、外分别加装传感器对比出光路空间与无光照空间内的环境差别，从而得出深海照明装备对周围水体环境的影响。
以上对本发明所提供的智能重力颈椎康复理疗床进行了详细的介绍，本发明应用具体个例对本发明的使用原理和实施方案进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的工作原理及其核心思想，凡是根据本发明的核心思想，在具体实施方式和适用范围内有变化之处的相同或相近技术方案均在其保护范围之内。

Claims (4)

1. 深海照明装备的水下有效工作距离检测平台，由水槽、轨道式全方位移动***、十一块遮光板、四块反光板、照明装备夹具、相机夹具、舵机及相机组成，并配置一台计算机作为控制信号的输出端与检测信号的接收、分析与处理端，其特征是：轨道式全方位移动***在计算机的控制下使相机在由遮光板与反光板构成的折线形光传播通道内移动以检测深海照明装备的水下有效工作距离。
2.根据权利要求1所述的深海照明装备的水下有效工作距离检测平台，其特征是：所述轨道式全方位移动***由对称固定在与被测量光路所在平面平行的上方平面内的导轨一（3）、与导轨一（3）垂直并可沿其运动的导轨二（4）、与上述两导轨平面垂直并可沿导轨二（4）运动的导轨三（2）、沿导轨三（2）移动的相机夹具（21），以及连接导轨一（3）与导轨二（4）、导轨三（2）与导轨一（3）、导轨三（2）上相机夹具（21）并驱动其相互运动的步进电机一（25）、步进电机二（26）、步进电机三（27）和控制相机夹具（21）在水平面内转动的舵机（23）组成。
3.根据权利要求1所述的深海照明装备的水下有效工作距离检测平台，其特征是：所述的十一块遮光板分别是第一至第十一块遮光板（5）（7）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19），遮光板由具有强吸光性能的材料制成，在水槽（24）内以折线形构成光传播通路，高度低于水槽边沿，并在与水槽相交处妥善密封，使接缝处不透光；
照明设备发出的光沿由遮光板一（5）与遮光板二（7）构成的第一通道传播至反光板一（8），被其反射后继续沿主光轴（6）传播，通过遮光板三（11）、遮光板四（12）构成的第二通路传播至反光板二（9），经过反射后继续沿主光轴（6）传播，通过遮光板五（13）、遮光板六（14）构成的第三通路传播至反光板三（20），经过反射后继续沿主光轴（6）传播，通过遮光板七（15）、遮光板八（16）构成的第四通路传播至反光板四（10），经过反射后继续沿主光轴（6）传播，通过遮光板九（17）、遮光板十（18）构成的第五通路传播最终被遮光板十一（19）吸收。
4.根据权利要求1所述的深海照明装备的水下有效工作距离检测平台，其特征是：所述照明装备夹具（1）具体形态依被测深海照明装备的接口而定，高度低于遮光板与反光板的高度，使照明装备的几何光轴与预设计主光轴（6）相重合，从而使光能沿预设的光传播通道传播，并为照明装备提供电能。
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