CN106233103A - 用于取决于方向地测量光学辐射源的至少一个光度学或辐射测量学特征量的方法和测角辐射计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于取决于方向地测量光学辐射源(S)的至少一个光度学或辐射测量学特征量的方法和测角辐射计。在此，光度学或辐射测量学特征量的辐射方向采用平面***(A、B、C)以及在所观察的平面内给出了辐射方向(α、β、γ)的辐射角度(α、β、γ)来描述，所述平面***的各平面相交于经过辐射源的辐射重心的交线。传感器(SR)或辐射源(S)在测量中运动，使得传感器(SR)记录测量值，所述测量值在围绕辐射源(S)的辐射重心(LS)的球面上给出了光度学或辐射测量学特征量。建议将传感器(SR)或辐射源(S)固定在多轴枢转臂机器人上，且使机器人在检测测量值的测量过程期间围绕所述机器人的仅一个轴(A1、A6)枢转，其中所述测量值涉及平面***(A、B、C)的一个所观察的平面内的不同的辐射角度(α、β、γ)或对于一个所观察的辐射角度(α、β、γ)涉及不同的平面。

Description

用于取决于方向地测量光学辐射源的至少一个光度学或辐射 测量学特征量的方法和测角辐射计
技术领域
本发明涉及用于取决于方向地测量光学辐射源的至少一个光度学或辐射测量学特征量的方法和测角辐射计。
背景技术
为测量灯或发光体的光度学或辐射测量学特征量，通常使用测角辐射计。在此，测角辐射计是可用以确定用来描述光学辐射的量的方向相关性的机械光学测量***。例如，可根据所使用的传感器或测量设备头确定光源的光强分布或颜色分布体。光源或辐射源以光重心布置在测角辐射计的中心处且在此布置在球坐标系的坐标原点处。对于此情况，光度学或辐射测量学特征量的测量值通过光源或辐射源的运动或通过传感器的运动在不同的角度区域内相继被测角地测量，即在所有发射方向上被测量。
通过评估单独的方向和/或通过将测量结果在分布体的部分区域上或在其整个空间角度上积分，得到了源的光度学或辐射测量学特征量。
光度学或辐射测量学特征量，例如光强，是取决于方向的量，其辐射方向一般地可通过在与光源连接的坐标系内的两个角度给出。在实践中，通过特定的平面***进行描述，所述平面***成为A平面、B平面和C平面。这些平面在标准DIN 5032Teil 1(1999)中定义。相应的定义也参考文献CIE No 70(1987)：“The measurement of absolute luminousintensity distributions”，Central Bureau of the CIE，ISBN 3 900 734 05 4.
在实践中，也在DIN 5032Teil 1和文献CIE No 70(1987)中定义的特定的测角辐射计类型被证明是合适的。特别有意义的是类型1.1至1.3的测角辐射计，其中光源在测量期间运动，而传感器位置固定，以及类型4的测角辐射计，其中传感器运动而光源位置固定。在两个情况中，光源或辐射源以其光重心或辐射重心安置在测角辐射计的中心处。根据测角辐射计的类型，测量A平面、B平面或C平面。光学技术检验处或实验室必须具备不同的测角辐射计以能够进行所有测量任务。
发明内容
由此出发，本发明所要解决的技术问题是提供用于取决于方向地测量光学辐射源的至少一个光度学或辐射测量学特征量的测角辐射计，所述测角辐射计以简单的方式实现不同的测角计类型且可相应地任选地例如在A平面、B平面或C平面内检测测量值。此外，提供用于取决于方向地测量光学辐射源的此特征量的相应的方法。
此技术问题根据本发明通过带有权利要求1的特征的方法和带有权利要求7的特征的测角辐射计解决。本发明的扩展在从属权利要求中给出。
因此，在第一发明方面中本发明涉及一种方法，其中传感器或辐射源固定在多轴枢转臂机器人的保持器上。根据本发明建议，使机器人在检测测量值的测量过程期间围绕所述机器人的仅一个轴枢转，其中所述测量值涉及平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度或对于一个所观察的辐射角度涉及不同的平面。
根据本发明的解决方法基于如下认识，即辐射源或传感器的运动有利地通过多轴枢转臂机器人执行，但其中在检测一个所观察的平面内的不同辐射角度的测量值的测量过程期间，或在检测对一个所观察的辐射角度对于不同的平面的测量值的测量过程期间，围绕机器人的轴的仅一个轴执行所述运动。通过使机器人围绕其仅一个轴枢转，实现了在确定辐射方向时的不希望的误差的最小化。因为如果所使用的机器人围绕多个轴执行运动(这原则上显然可能以多轴枢转臂机器人实现)，则各个轴的误差将会累加。
根据本发明的解决方法因此实现了在围绕机器人的仅一个轴枢转机器人的情况下的测量过程，且因此实现了有效的且带有最小误差的测量。根据本发明的解决方法将其特征为大量自由度的多轴枢转臂机器人的参数空间降低到这样的程度，使得在涉及一个所观察的平面内的不同辐射角度的测量值的测量过程期间或涉及对一个所观察的辐射角度对于不同的平面的测量值的测量过程期间围绕仅一个轴的枢转。
同时，采用多轴枢转臂机器人将测量过程期间围绕其进行枢转的轴以不同的方式在空间上定向，使得测量在标准化的平面***(A平面、B平面、C平面)内进行。因此，不再要求对于不同的平面***内的测量预备不同的测角辐射计。
根据本发明的解决方法因此通过记录平面***的相互紧靠的平面实现了以低误差计算预先给定的空间角度。同时，编程相对简单，因为在测量过程期间，机器人围绕其轴的仅一个轴进行枢转。在此可建议通过指令使运动的轴以一定的速度从待记录的空间角度的初始角度运行到终止角度，其中加速段和制动段处在待检测的空间角度之外。根据本发明的解决方法的优点因此是简单的编程、低的误差(因为在测量过程中仅机器人的一个轴运动)以及由于运动的轴的低加速时间和制动时间而导致的短的处理时间。
本发明在此采用平面***进行测量，其中，平面***的各平面相交于经过辐射源的辐射重心的交线。平面***的一个特定的平面通过第一角度表征。在此平面内定义了第二角度即辐射角度，所述辐射角度给出了辐射在所观察的平面内的辐射方向。在空间内的一个特定的点因此一方面通过表征了平面的第一角度且另一方面通过给出了所观察的平面内的辐射方向的第二角度限定。三个标准化的A、B和C平面***通过所述平面***相对于光源的布置和所述平面***被两个参考轴的定义来区分，如在DIN 5032Teil1中详细描述，在此作为本说明书的补充参考。
根据本发明的解决方法在此包括两个变体。根据第一变体，机器人围绕其仅一个轴枢转的测量过程涉及如下测量值的检测，所述测量值涉及在所选的平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度。在此变体中，在机器人围绕仅一个轴的枢转时，因此在一个所观察的平面内的辐射角度改变且对于不同的辐射角度检测测量值。
根据权利要求1的第二变体，在机器人围绕仅一个轴的枢转期间检测涉及对于一个所观察的辐射角度的不同的平面的测量值。在机器人围绕其仅一个轴的枢转期间，因此检测涉及了对于恒定的一个所观察的辐射角度的不同的平面的测量值。对于平面***包含A平面的情况，在此第二变体中测量“纬度圆”。
根据本发明的一种扩展建议，在围绕该单个枢转轴枢转前通过机器人将传感器或辐射源定位，使得辐射源的辐射重心处在该枢转轴上。以此保证，在机器人围绕枢转轴枢转时，辐射源的辐射重心的空间位置不改变而是保持在测角辐射计的中心处。
本发明的另一个扩展建议，在机器人至少在各个角度范围内(即逐部分地或在整个枢转区域内)枢转期间执行连续的运动，且传感器在此连续的运动期间连续地记录测量值。在枢转期间此连续的运动也可称为扫描运动或扫描过程。在扫描过程期间连续地记录测量值是用于记录测量值的高效的运行方式，因为不需要通过机器人专门地驶向空间点，而对于此情况机器人或相关的枢转臂或多个枢转臂不利地在单独的点之间必须分别被加速和制动。作为替代，执行连续的运动，在此期间连续地记录测量值。例如，可建议对于每一百度的枢转运动检测一个测量值。在扫描过程期间所检测的测量值因此实现了在检测光度学或辐射测量学特征量时对于角度分布的精细分辨率的检测。
本发明建议，为在所观察的平面***的另外的平面内或在另外的辐射角度中测量光度学或辐射测量学特征量，将机器人绕至少一个另外的枢转轴调节，然后使机器人重新围绕仅一个枢转轴枢转。测量因此包括测量过程的连续序列，其中每个测量过程涉及机器人围绕仅一个枢转轴的枢转，且其中在各单独的测量过程之间通过将机器人绕其另外的旋转轴的至少一个调节来调节平面***的另外的平面或另外的辐射角度。
应注意到，根据本发明的测角辐射计可使用不同的传感器实现。可使用的传感器的示例为光谱仪、光度计、光电倍增器和红外、紫外以及颜色测量头。
此外应注意到，在本发明的意义中传感器是任何可测量光辐射，即在大致100nm(UV-C)至1mm(IR-C)的波长窗内的紫外辐射、可见光辐射或红外辐射的传感器。在本发明的意义中的传感器因此可检测所述的波长窗内的波长或波长范围。
作为光度学或辐射测量学特征量，例如为在围绕辐射源的球面上的光强分布或颜色分布。也可建议检测光谱辐射测量信息，即光谱分辨地检测光度学或辐射测量学特征量。在此一般地规定光学技术值是相应的辐射测量值的光测量对应量。因此，通过如光强，光通量，照度和亮度的光学技术量进行对于光源的光测量评估。在此，通过亮度灵敏度曲线考虑到人眼的敏感性。可从辐射测量单位计算出光度学或光学技术单位。
本发明在第二发明方面中涉及测角辐射计。测角辐射计的特征在于多轴枢转臂机器人，在所述多轴枢转臂机器人上固定了传感器或辐射源。在此，机器人的枢转臂或其枢转轴被定位为使得机器人在其中检测测量值的测量过程期间围绕其轴的仅一个轴枢转，其中所述测量值涉及平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度或对于一个所观察的辐射角度涉及不同的平面。
有利的扩展建议，将传感器或辐射源在头顶上方位置中固定在机器人的保持器上。在此头顶上方位置处存在最大运动自由度以用于在-180°至+180°的范围内的最大可能的照明和旋转。
本发明的另外的扩展建议机器人是六轴枢转臂机器人。但本发明不限制于此，且机器人也可具有另外的数量的旋转轴，但至少具有三个旋转轴。
根据本发明的扩展，运行六轴枢转臂机器人，使得所述机器人实现了类型1的测角辐射计。在此，将光源固定在机器人上且使光源在测量过程中运动，而传感器位置固定地布置，优选地布置在光源的近场内，其中光源仅作为点出现。
因此，可建议使六轴枢转臂机器人实现类型1.1的测角辐射计。在此，将机器人的轴定向为使得在检测涉及平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度的测量值的测量过程期间机器人仅绕其第六轴枢转，且为选择平面***的另外的平面而绕第一轴进行枢转。
根据另一扩展，六轴枢转臂机器人也实现类型1.1的测角辐射计。在此扩展中，机器人的轴定向为使得在检测涉及对于一个所观察的辐射角度的平面***的不同平面的测量值的测量过程期间机器人仅绕其第六轴枢转，其中为选择另外的辐射角度至少绕第四轴进行枢转。在此扩展中，在测量过程期间进行“纬度圆”的测量，其中在测量过程期间平面(A平面)改变，而辐射角度保持恒定。在随后的测量中调节另外的辐射角度。
根据本发明的另外的扩展，六轴枢转臂机器人实现类型1.2的测角辐射计。在此，将机器人的轴定向为使得在检测涉及平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度的测量值的测量过程期间机器人仅绕其第一轴枢转，且为选择平面***的另外的平面而至少绕第五轴进行枢转。
在此可建议将机器人定向为使得在平面***的平面B的角度Bx下，其中X>0°且在所述角度下可能发生辐射源或辐射源保持部与机器人的枢转臂的碰撞，将相应的B平面通过围绕第六轴旋转180°而旋转，且在旋转了180°的平面内测量，其中所述旋转也围绕第五轴旋转180°，以到达无碰撞的区域内。
根据本发明的另外的扩展，六轴枢转臂机器人实现类型1.3的测角辐射计。在此，将机器人的轴定向为使得在检测涉及平面***的一个所观察的平面(C平面)内的不同的辐射角度的测量值的测量过程期间机器人仅绕其第一轴枢转，且为选择平面***的另外的平面(C平面)而绕第六轴进行枢转。
另外的扩展建议，六轴枢转臂机器人实现类型4的测角辐射计。在此，至少一个传感器固定在机器人上且所述传感器在测量过程中运动。而光源则固定。传感器在虚拟的球面上被引导，光源的光重心处在所述球面的中心处。在此，平面***由走向穿过由辐射源的辐射重心形成的球的中心的平面形成。在测量过程中因此记录了数据，所述数据对应于球的球面上的大圆，而辐射源的辐射重心处于所述球的中心处。
在根据类型4的测角辐射计的运行期间，可建议将机器人定向为使得在检测涉及平面***的一个所观察的平面内的不同的辐射角度的测量值的测量过程期间，机器人仅绕其第六轴枢转，且为选择平面***的另外的平面而绕第一轴进行枢转。
此外，在类型4的测角辐射计的运行期间，可建议将传感器通过悬臂与机器人连接，且使得传感器在机器人围绕第六轴枢转时围绕辐射源的辐射重心驶过大圆。在此，也可使用两个传感器，所述传感器在两个相应的悬臂的臂上相互以180°的角度距离布置。
附图说明
本发明在下文中通过参考附图中的图根据多个实施例详细解释。各图为：
图1示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了类型1.3的测角辐射计；
图2示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了类型1.2的测角辐射计的第一扩展；
图3示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了类型1.2的测角辐射计的第二扩展；
图4示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了处于第一运行模式中的类型1.1的测角辐射计；
图5示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了处于第二运行模式中的类型1.1的测角辐射计；
图6示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了处于第二运行模式的变体中的类型1.1的测角辐射计；
图7示出了处于运行模式中的根据本发明的测角辐射计，其中实现了类型4的测角辐射计；
图8示出了球坐标系的图示，图中示出了角度Phi和Theta的定义；
图9示意性地示出了用于测量A平面和B平面的类型1.1的测角辐射计，带有空间固定的水平轴和空间可运动的垂直轴；
图10示意性地示出了用于测量A平面和B平面的类型1.2的测角辐射计，带有空间固定的垂直轴和空间可运动的水平轴；
图11示意性地示出了用于测量C平面的类型1.3的测角辐射计，带有空间固定的垂直轴和空间可运动的水平轴，其中发光体垂直于运动的轴；
图12示意性地示出了在现有技术中已知的六轴枢转臂机器人，以用于实现根据ISO 9787的Annex A的空间中的平移和旋转。
具体实施方式
在根据关于实施例的图1至图7详细解释本发明之前，首先根据图8至图12解释本发明的背景，以更好地理解本发明。
图8通过图示了角度和Thetaθ的定义图示了球坐标系。辐射源处在此球坐标系的原点处，因此可通过辐射源的运动或传感器的运动相继地在和0≤θ≤180°的角度范围内测角地测量，即在所有方向上测量辐射源的光度学或辐射测量学特征量。因此，通过两个角度θ可定义辐射方向。
通常，采用特定的平面***描述光强分布或另外的取决于方向的光度学或辐射测量学特征量，所述平面***称为A平面、B平面和C平面，且在已提及的DIN 5032Teil 1中解释。每个平面***定义了两个轴，所述轴在光源的光重心处相交。第一轴通过平面***的所有平面所相交于的交线给出。第二轴通过灯在辐射源中的定向给出。
在A平面的情况中，单独的平面以角度Ax表征，其中-180°≤X≤180°。在A平面内，方向或辐射角度α通过-90°≤α≤90°的角度α给出。
在B平面的情况中，单独的平面以角度Bx表征，其中-180°≤X≤180°。在B平面内，方向或辐射角度β通过-90°≤β≤90°的角度β给出。
在C平面的情况中，单独的平面以角度Cx表征，其中0°≤X≤360°。在C平面内，方向或辐射角度γ通过0°≤γ≤180°的角度γ给出。
重新参考图8，应注意到的是只要极轴平行于z轴走向，则角度和θ描述了C平面***Cx,γ，其中且θ＝γ。
图9至图11示意性地示出了类型1.1至类型1.3的测角辐射计。图中分别示意性地图示了带有光发射区域的辐射源、传感器(圆形)和辐射源可围绕其枢转的两个轴。轴的一个在空间上固定，即在光源围绕此轴枢转时所述轴的空间定向不改变。另一个轴在空间上不固定，因为在围绕固定的轴枢转时另一个轴的空间定向必然改变。
在根据图9的类型1.1的测角辐射计的情况中，存在空间位置固定的水平轴和空间位置可运动的、在图9的图示中垂直地走向的轴，而所述垂直走向的轴的空间位置在设备围绕水平轴枢转时改变。进行A平面或B平面的测量。
用于测量A平面的类型1.1的测角辐射计因此实现了空间位置固定的水平轴。对于使带有辐射源的设备围绕固定的水平轴运动或扫描的情况，记录了A平面，其中辐射角度α改变。而对于在测量过程中运动的垂直轴在α固定时运动的情况，参数Ax改变，使得固定的传感器在球面上在“纬度圆”上运行。后者运行方式典型地用于表征汽车头灯。
在根据图10的类型1.2的测角辐射计的情况中，存在固定的垂直轴和可运动的水平轴。也进行在A平面或B平面内的测量。在根据图11的类型1.3的测角辐射计的情况中，存在固定的垂直轴和可运动的水平轴。测量在C平面内进行。
此外，已知且通过根据本发明的测角辐射计可实现类型4的测角辐射计(未特别地图示)，如下文将阐述。在类型4的测角辐射计的情况中，存在固定的光源和设备，通过所述光源和设备测角辐射计的传感器或测量头可在虚拟的球面上被引导，而光源的光重心处在所述球面的中心处。因此，类型4的测角辐射计用于确定球面上的辐射或照射强度分布，以由此导出如辐射功率或光通量的积分量。光源在此球的中心处以一个特定的定向(竖立地、悬挂地、平放地)保持。
图12示出了用于执行空间内的平移和旋转的六轴枢转臂机器人。此机器人在国际标准ISO 9787,Annex A中描述，所述机器人也在图12中可见，且以补充参考的方式结合于此。机器人总计具有六个旋转轴，所述旋转轴称为A1、A2、A3、A4、A5和A6。机器人布置在基部P上，所述基部P限定了水平平面，所述水平平面垂直于机器人的枢转轴A1定向。在下文中描述此六轴枢转臂机器人的运动模式以用于实现根据类型1.1、1.2、1.3和4的测角辐射计，其中光源或辐射源与例如具有安装凸缘的形式的机械接口MS连接，所述安装凸缘处在轴A6上，即处在布置得距轴A1最远的轴上。
替代地，光源或辐射源可与安装在轴A6上的悬臂连接。
考虑到先前的解释，现在根据图1采用根据图12的六轴枢转臂机器人描述本发明的第一实施例。
图1示意性地示出了六轴枢转臂机器人，所述机器人的轴定向为使得所述轴实现了类型1.3的测角辐射计。机器人包括六个轴A1、A2、A3、A4、A5、A6。轴A1可枢转地固定在地脚或支座上。辐射源S通过未详细图示的固定装置支承在轴A6上。辐射源具有光重心LS。辐射源S例如是发射可见光频谱的光源，例如灯。辐射源也可以是发射处于红外或紫外频谱范围内的光的辐射源。
此外设置了传感器SR，所述传感器SR设计为检测从辐射源S发出的、且在此沿其原点处在光重心LS处的坐标系的z轴辐射出的辐射。传感器SR位置固定地布置在空间内。
通过机器人的六个轴A1至A6，可改变辐射源S在空间内的位置。为实现类型1.3的测角辐射计，将轴A2、A3和A4定位为使得辐射源S的光重心LS处在轴A1的延长线中。此外建议，轴A5将辐射源S的辐射轴定向为使得坐标系的z轴指向传感器SR。轴A2、A3、A4、A5被一次调整且在测量进程中不被调整。
在图1的类型1.3的测角辐射计的情况中，C平面通过轴A6调整。在所调整的C平面内，方向γ通过轴A1给出。操作使得机器人在检测涉及一个所观察的C平面内的不同的辐射角度的测量值的测量过程期间仅围绕轴A1枢转。在此连续运动期间，通过传感器SR连续地记录测量值。围绕轴A1的此枢转被称为测量过程。通过围绕轴A6枢转辐射源S调节另外的C平面。然后再次进行测量过程。因此，可通过在轴A6上逐步驶过角度Cx且然后分别在C平面内通过轴A1扫描而很快地且以轴的人机工程学的运动来测量整个C平面族。
如已提及，仅在测量开始时一次调节轴A2、A3、A4和A5，以将发光体S放置到位且相对于传感器SR定向。
此外，在此处所述的实施形式中但并不必须地建议，第二轴A2在所谓的“头顶上方位置”中运行，这导致轴A6的旋转点被置于第一轴A1的延长线中。在此，辐射源S的光重心LS处在第一轴A1的延长线中，使得仅通过轴A6的运动调节C平面，所述C平面的角度γ可通过轴A1改变。
使用头顶上方位置的优点是不以任何方式限制辐射角度γ，且可简单地得到类型1.3的测角计所需的所有的运动形式。
图1的中间侧视图示出了在围绕轴A1枢转了γ＝90°之后的设备。此外，在两个不同的C平面(C0和C45)中图示了辐射源S。图1的前视图也示出了在辐射角度γ为0时的两个不同的C平面内的辐射源S(即在围绕轴A6相应地旋转之后)，即平面C0和C45。
图2和图3示出了六轴枢转臂机器人，其中机器人的枢转臂或其轴被定位为使得机器人实现了1.2类型的测角辐射计。
根据DIN 5032，B平面和C平面的差异仅在于发光体或辐射源的另外的方向，但二者以垂直的固定轴和水平的运动轴工作。因此，对此应用优选的轴的构造与参考图1描述的轴构造相同，但带有辐射源S的另外的定向。因此，建议了辐射源S的保持，使得辐射源相对于图1中的定向旋转90°，其中辐射源S的光重心LS继续地定位在轴A1的延长线中。
在检测涉及一个所观察的B平面内的不同的辐射角度β的测量值的测量过程期间，机器人仅围绕其轴A1枢转。为选择B平面***的另外的平面，进行绕轴A5的枢转。通过改变轴A5调节了角度Bx，而在枢转或扫描时在B平面内辐射角度β随轴A1改变。
在应调节新的B平面或新的相应的角度Bx时，为获得光重心LS，必要时则修正轴A2和A3。但在扫描或测量过程期间旋转仅围绕轴A1进行，而另外的轴是刚性的。在不同的扫描或测量过程期间，因此可进行多个轴的操作，以调节所观察的平面***的新的平面。但在用于测定所观察的平面内的辐射角度的测量过程期间，枢转围绕仅一个轴进行。
在图2的情况中，头顶上方位置也是优选的布置，其中轴A2、A3和A5用于在维持光重心的情况下调节B平面。轴A6将对于β＝0的光轴指向为垂直于光重心LS和传感器SR之间的连接线以及垂直于轴A1。
在图2的左部侧视图中示出了带有角度B0的B平面，在图2的中间侧视图中示出了带有角度B-45的B平面。辐射角度β在两个情况中为零。图2的右部前视图示出了带有角度B0和辐射角度β＝0的B平面。
在图2中所示的保持部当然具有边界，特别是当辐射源(例如发光体)较大时，所述发光体例如典型地为长面发光体。边界与此保持部因此连接，因为光重心LS且因此辐射源的质量在此情况下距安装凸缘更远。优选的操作因此是安装带有靠近安装凸缘固定的光重心和质量重心的发光体。
在根据图2的布置中情况是带有Bx≥0°特别是Bx≥90°的B平面的调节是关键的，因为辐射源S的保持凸缘和辐射源S自身可能与枢转臂在轴A3和轴A4之间碰撞。此问题可通过将轴A6旋转180°解决，以此完全地将B平面B+x转化为B平面B-180-x，使得发光体的B平面作为在存在碰撞风险的下方区域被测量的替代也可在机器人上方的自由角度区域被测量。这在图3中对于x＝90°图示。在轴A5运动180°时，发光体从B＝-90°运动到B＝+90°的位置。但如果现在将轴A6旋转180°，则B＝-90°被转化为B＝+90°。图3在左部侧视图中示出了由图3的右部侧视图通过围绕轴A5旋转180°且围绕轴A5旋转180°导致的布置。
对于B平面的情况，因此可建议对于如下角度Bx，即在所述角度Bx下出现辐射源(发光体)或辐射源的保持部与机器人的枢转臂碰撞，通过旋转轴A5将相应的B平面旋转180°且在旋转了180°的平面内进行测量。
图4、图5和图6示出了实现了类型1.1的测角辐射计的六轴枢转臂机器人的构造。在此，图4示出了其中通过改变辐射角度α测量A平面的实施变体，且图5和图6示出了其中通过改变A平面测量“纬度圆”的实施形式。在此，在右部侧视图中为清晰地图示起见，将轴A4、A5和A6相互分开地图示。
A平面的测量要求空间固定的水平轴，如参考图9所解释。此水平轴在图4的扩展中通过轴A6实现。在此，待检验件(即待检验的辐射源S)在图示的实施例中以90°角度保持在轴A6的凸缘上，使得辐射角度α可通过旋转轴A6被改变。也在此扩展中，光重心LS处在轴A1的延长线中，使得通过轴A1的旋转可调节角度Ax或相应的A平面。
其中连续地记录测量值的连续的枢转过程通过围绕轴A6进行旋转来实现。另外的A平面的选择通过围绕第一轴A1的枢转来实现。
此构造的优点是与类型1.3或类型1.2的测角辐射计相比，固定的轴包括运动的轴的质量不必与待检验件运动，使得α的改变仅通过由轴A6带动待检验件的质量(包括待检验件的保持部)来实现，且因此必须由机器人的伺服马达施加的力更小。
图5和图6示出了机器人的轴的定向，使得实现了类型1.1，但其中与图4中的情况不同测量了纬度圆。根据图5，待检验件固定在固定装置上，所述固定装置布置在轴A6上。当然合适的是使机器人在轴A6上具有固定装置，例如固定凸缘。在围绕轴A6旋转时固定装置随同旋转，且因此固定在固定装置上的待检验件也随同旋转。
轴A1和A6在此扩展中平行地走向。轴A4很大程度上水平地走向，以可将尽可能大的物体(侧向地)安装在轴A6上。对应于安装在轴A6上的固定凸缘的倾斜的辐射角度α因此可尽可能地通过轴A4调节。当然，在此必须然后使用轴A1、A2、A3和/或A5来修正光重心，以将光重心LS又置于原始位置处。
围绕枢转臂机器人的轴A6进行测量过程或扫描过程。在此检测涉及在一个所观察的辐射角度α的情况下的不同的A平面的测量值。相应地，通过改变角度Ax进行“纬度圆”的测量。
为选择另外的辐射角度α，至少在第四轴A4中进行枢转，其中如上所述必要时则使另外的轴协作，使得光重心LS在空间上保持恒定。在调节另外的辐射角度α之后，通过仅围绕轴A6的枢转又进行扫描以用于改变A平面。
图6示出了图5的实施例的变体(α＝-45°)，其中辐射角度α设为0°。
图7示出了六轴枢转臂机器人的构造，其中所述机器人实现了类型4的测角辐射计。此测角辐射计用于在球面上测量辐射或照明强度分布，以由此推导出如辐射功率或光通量的积分量。辐射源S的光重心LS在此在该球的中心处以一个特定的定向，例如竖立地、悬挂地或平放地保持。
在图7的构造中设置至少一个传感器SR，所述传感器SR与悬臂L连接，所述悬臂L安装在轴A6上。图7在此示出了在2个可能的位置上的传感器。轴A6在此指向光重心LS。此外，传感器(多个传感器)SR分别定向且保持到悬臂(多个悬臂)L上，使得各传感器SR的光轴与轴A6成90°角度地走向。传感器或多个传感器SR在此布置为使得所述传感器在围绕轴A6运动时可扫过完整的大圆。在替代的扩展中可建议将例如光度计和频谱辐射计的两个不同的传感器SR相互非常靠近地放置在悬臂L上，以在测量期间同时检测两个不同的光度学量。
通过围绕轴A6将设备枢转改变了角度θ(对比图8)且沿大圆测量光度学或辐射测量学特征量。所有另外的轴在此测量期间是刚性的。在测量大圆之后在下一个步骤中将设备围绕轴A1前进以一个角度步长且扫描下一个大圆，而所有另外的轴保持固定。围绕轴A1的调节在此沿角度进行，请参见图8。
在图7的设备中又建议了机器人的头顶上方位置，其中光重心LS处在轴A1上。通过选择头顶上方位置可实现特别大的球半径。
图7的扩展的优点在于，用于竖立、悬挂或平放的运行的辐射源的保持部H不必一定由通过轴的空心轴提供，而是保持部H可从任何方向实现。这通过图7的虚线的保持部轮廓H示意。进一步应注意到的是通过编程可将灯保持部的影子且因此也将灯保持部自身从传感器在所涉及的大圆内的运动移开，使得不出现碰撞。
因此，本发明以唯一的设备结构实现了类型1.1、1.2、1.3和1.4的不同的测角辐射计，所述设备结构包括多轴枢转臂机器人。机器人的轴在此定向为使得在优选地连续地执行的测量过程期间，机器人围绕其仅一个轴进行旋转。
本发明在其扩展中不限制于前述图示的实施例。例如，在附图中图示的轴和枢转臂定向仅应示例地理解。本发明也不应限制于使用六轴枢转臂机器人。相应的定位也可使用带有另外数量的轴的枢转臂机器人实现。

Claims (21)

1.一种用于取决于方向地测量光学辐射源(S)的至少一个光度学或辐射测量学特征量的方法，其中
-所述光度学或辐射测量学特征量的辐射方向采用平面***(A、B、C)以及在所观察的平面内给出了辐射方向(α、β、γ)的辐射角度(α、β、γ)来描述，所述平面***的各平面相交于经过所述辐射源的辐射重心的交线，
-将所述光度学或辐射测量学特征量的每个测量值与所述平面***(A、B、C)的一个特定的平面以及此平面内的一个特定的辐射角度(α、β、γ)相对应，
-测量通过至少一个传感器(SR)进行，所述传感器(SR)适合于测量辐射源(S)的辐射，和
-所述传感器(SR)或所述辐射源(S)在测量中运动，使得所述传感器(SR)记录测量值，所述测量值在围绕所述辐射源(S)的辐射重心(LS)的球面上给出了所述光度学或辐射测量学特征量，
其特征在于，
所述传感器(SR)或所述辐射源(S)固定在多轴枢转臂机器人上，且所述机器人在检测测量值的测量过程期间围绕所述机器人的仅一个轴(A1、A6)枢转，其中所述测量值涉及所述平面***(A、B、C)的一个所观察的平面内的不同的辐射角度(α、β、γ)或对于一个所观察的辐射角度(α、β、γ)涉及不同的平面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器(SR)或辐射源(S)在围绕轴(A1、A6)枢转枢转前通过机器人被定位为，使得所述辐射源(S)的辐射重心(LS)处在所述轴(A1、A6)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述机器人在枢转期间至少在各个角度范围内执行连续的运动，且所述传感器(SR)在此连续的运动期间连续地记录测量值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为在平面***(A、B、C)的另外的平面内或在另外的辐射角度(α、β、γ)中测量所述光度学或辐射测量学特征量，在至少一个另外的枢转轴(A5、A3)中调节机器人，然后使机器人重新围绕仅一个枢转轴(A1、A6)枢转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过调节所述机器人的轴(A1至A6)在如下标准化的平面***的一个内任选地进行测量：在带有角度α的A平面内、在带有角度β的B平面内或在带有角度γ的C平面内，其中所述角度α、β、γ给出了在各平面内的辐射方向。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述光度学或辐射测量学特征量测量在围绕所述辐射源(S)的球面上的光强分布、颜色分布和/或光谱辐射测量信息。
7.一种用于取决于方向地测量光学辐射源(S)的至少一个光度学或辐射测量学特征量的测角辐射计，所述测角辐射计具有：
-至少一个传感器(SR)，所述传感器适合于测量所述辐射源(S)的辐射，
-用于在测量时使所述传感器(SR)或辐射源(S)运动的设备，使得所述传感器(SR)记录测量值，所述测量值给出了围绕所述辐射源(S)的辐射重心(LS)的球面上的光度学或辐射测量学特征量，其中
-光度学特征量的辐射方向采用平面***(A、B、C)以及在所观察的平面内给出了辐射方向(α、β、γ)的辐射角度(α、β、γ)来描述，所述平面***的平面相交于经过所述辐射源(S)的辐射重心的交线，且
-将所述光度学或辐射测量学特征量的每个测量值与所述平面***(A、B、C)的一个特定的平面以及与此平面内的一个特定的辐射角度(α、β、γ)相对应，
其特征在于，
用于使所述传感器(SR)或所述辐射源(S)运动的设备通过多轴枢转臂机器人形成，在所述机器人上固定了所述传感器(SR)或所述辐射源(S)，其中所述机器人的轴(A1至A6)定向为使得机器人在检测测量值的测量过程期间围绕所述机器人的仅一个轴(A1、A6)枢转，其中所述测量值涉及所述平面***(A、B、C)的一个所观察的平面内的不同的辐射角度(α、β、γ)或对于一个所观察的辐射角度(α、β、γ)涉及不同的平面。
8.根据权利要求7所述的测角辐射计，其特征在于，所述机器人定向为使得所述传感器(SR)或所述辐射源(S)在围绕枢转轴(A1、A6)枢转前通过所述机器人的另外的轴定位，使得所述辐射源(S)的辐射重心处在所述枢转轴(A1、A6)上。
9.根据权利要求7或8所述的测角辐射计，其特征在于，所述传感器(SR)或所述辐射源(S)在头顶上方位置处固定在所述机器人的保持器上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的测角辐射计，其特征在于，所述机器人是6轴枢转臂机器人。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的测角辐射计，其特征在于，测角辐射计实现了类型1的测角辐射计，其中所述辐射源(S)固定在所述机器人上且在测量过程中运动。
12.根据权利要求11所述的测角辐射计，在引用权利要求10时，其特征在于，测角辐射计实现了类型1.1的测角辐射计，其中所述机器人的轴(A1至A6)定向为使得在检测涉及所述平面***的一个所观察的平面(A)内的不同的辐射角度(α)的测量值的测量过程期间，所述机器人仅绕其第六轴(A6)枢转，且为选择所述平面***的另外的平面(A)而绕第一轴(A1)枢转。
13.根据权利要求11所述的测角辐射计，在引用权利要求10时，其特征在于，测角辐射计实现了类型1.1的测角辐射计，其中所述机器人的轴(A1至A6)定向为使得在检测对于一个所观察的辐射角度(α)涉及所述平面***的不同平面(A)的测量值的测量过程期间，所述机器人仅绕其第六轴(A6)枢转，且为选择另外的辐射角度(α)而至少绕第四轴(A4)枢转。
14.根据权利要求11所述的测角辐射计，在引用权利要求10时，其特征在于，测角辐射计实现了类型1.2的测角辐射计，其中所述机器人的轴(A1至A6)定向为使得在检测涉及所述平面***的一个所观察的平面(B)内的不同的辐射角度(β)的测量值的测量过程期间，所述机器人仅绕其第一轴(A1)枢转，且为选择所述平面***的另外的平面(B)而至少绕第五轴(A5)枢转。
15.根据权利要求14所述的测角辐射计，其特征在于，机器人定向为使得在所述平面***的平面(B)的角度Bx下，其中X>0°且在所述角度下可能发生所述辐射源(S)或辐射源保持部与所述机器人的枢转臂的碰撞，将相应的B平面通过围绕第六轴(A6)旋转180°而旋转，且在旋转了180°的平面内测量，其中，同样围绕第五轴(A5)旋转180°，以到达无碰撞的区域内。
16.根据权利要求11所述的测角辐射计，在引用权利要求10时，其特征在于，测角辐射计实现了类型1.3的测角辐射计，其中所述机器人的轴(A1至A6)定向为使得在检测涉及平面***的一个所观察的平面(C)内的不同的辐射角度(γ)的测量值的测量过程期间，所述机器人仅绕其第一轴(A1)枢转，且为选择所述平面***的另外的平面(C)而绕第六轴(A6)枢转。
17.根据权利要求7至10中任一项所述的测角辐射计，其特征在于，测角辐射计实现了类型4的测角辐射计，其中，至少一个传感器(SR)固定在机器人上且在测量过程中运动，且其中所述平面***通过如下平面形成，即所述平面走向穿过由所述辐射源的辐射重心形成的球的中心。
18.根据权利要求17所述的测角辐射计，其特征在于，机器人定向为使得在检测涉及所述平面***的所观察的平面内的一个不同的辐射角度的测量值的测量过程期间，所述机器人仅绕其第六轴(A6)枢转，且为选择所述平面***的另外的平面(A)绕第一轴(A1)枢转。
19.根据权利要求18所述的测角辐射计，其特征在于，所述传感器(SR)通过悬臂与所述机器人连接，且所述传感器(SR)在机器人围绕第六轴(A6)枢转时驶过围绕所述辐射源(S)的辐射重心的大圆。
20.根据权利要求7至19中任一项所述的测角辐射计，其特征在于，所述传感器(SR)通过光度计形成。
21.根据权利要求7至20中任一项所述的测角辐射计，其特征在于，在所述机器人在测量过程期间围绕所述机器人的仅一个轴(A1、A6)枢转时执行连续的运动，且所述传感器(SR)设置为在此连续运动期间连续地记录测量值。
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