一种近场分布光度计的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种近场分布光度计，包括：水平旋转底座，安装于水平旋转底座上用于承载光源或灯具的3自由度光源调整台，安装于水平旋转底座上的水平臂，安装于水平臂上的高度可调节的垂直臂，安装于垂直臂上的旋转机构，安装于旋转机构上，且长度可调节的可绕光源或灯具旋转的U型转臂，安装于U型转臂上的电子成像装置。其中水平旋转底座采用回转支承与蜗杆的组合，并由电机和减速器驱动蜗杆旋转，最终实现光源调整台固定而水平臂旋转的运动方式，能有效的避免测量过程中灯具运动所引起的温度变化等对测量造成的影响，有利于提高测量效率，并能有效的降低近场分布光度计的重心高度。垂直臂的高度和U型转臂的长度的简易可调节性使本实用新型能够适用于各种不同尺寸光源或灯具的测量。此外，本实用新型结构牢固紧凑，灵活易行，测量精度高。
【专利说明】一种近场分布光度计
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光和辐射测量仪器，尤其涉及一种近场分布光度计。主要用于测量气体放电灯，LED灯等光源或灯具在空间各方向的光强分布，亮度分布，及全空间任意截面的照度分布等光度信息。
【背景技术】
[0002]全空间分布测量包括近场测量和远场测量。远场测量是通过测量以光源或灯具的光度中心为球心的虚拟球面上各点的照度值或光强值，进而推算其他的光度量值，测量精度高，但其所要求的测量距离较大，且设备庞大，机构复杂，要求具有较大立体空间的暗室，造价也高。而近场测量是通过电子成像装置(如成像亮度计)在近距离下测量虚拟球面上各点的亮度值，再根据光源或灯具的近场亮度分布，通过光线追迹的方法推算出空间各方向的光强分布，及空间任一截面的照度分布等光度信息。近场测量相比于远场测量有许多优势，其所要求的测量距离短，设备所占立体空间小，且能够得到空间内任一截面的照度分布，不同方向观察光源或灯具的亮度分布等空间光分布细节。近年来，国际照明委员会(CIE)也在不断的研宄和标准化近场分布光度计。
[0003]在现有技术中，1、近场分布光度计采用的是光源或灯具自转，探测器绕光源或灯具旋转的运动方式。光源或灯具的自转运动会引起光源或灯具周围的温度发生变化，进而改变光束的传播方向，影响最终的测量结果。温度变化对气体放电灯和LED灯等光源或灯具的影响尤为大。此外，国际照明委员会(CIE)明确规定测量时光源或灯具周围的气体流速应小于0.2m/s，这就限制了此种测量方式下的光源运动速度，降低了测量效率。2、近场分布光度计的测量距离不可改变，或者由于转台支座的高度或重心高度的限制，测量距离的可调节范围较小，这都导致了现有近场分布光度计不能较好的适用于各种不同尺寸的光源或灯具的测量。3、近场分布光度计的水平旋转底座较高，且垂直臂高度不可调节，这导致了现有近场分布光度计的整体重心较高，整体性能不稳定，且光源或灯具不易安装。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种近场分布光度计，其采用光源或灯具固定，电子成像装置(通常为成像亮度计)绕光源或灯具的光度中心旋转的测量方式，测量距离可无级调节，系统整体重心低且可调，整体性能稳定。本实用新型能够测量光源或灯具在空间各方向的光强分布，亮度分布，及全空间任意截面的照度分布等光度信息。
[0005]本实用新型的上述技术问题是通过下述技术方案得以解决的:一种近场分布光度计包括:水平旋转底座，安装于水平旋转底座上用于承载光源或灯具的3自由度光源调整台，安装于水平旋转底座上的水平臂，安装于水平臂上的高度可调节的垂直臂，安装于垂直臂上的旋转机构，安装于旋转机构上，且长度可调节的可绕光源或灯具旋转的U型转臂，安装于U型转臂上的电子成像装置。其中，所述旋转机构包括由电机和减速器组成的主动旋转轴和由轴承和轴组成的从动旋转轴。所述的主动旋转轴与从动旋转轴均处于水平状态且重合。所述的旋转机构的旋转轴与水平旋转底座的输出轴垂直，且两轴交点与光源或灯具的光度中心重合。所述的电子成像装置位于U型转臂的中心，电子成像装置的光轴通过光源或灯具的光度中心。
[0006]所述的水平旋转底座采用外齿回转支承和蜗杆的组合，或者外齿回转支承和主动齿轮的组合，可以有效的降低水平旋转底座以及整台仪器的高度，并且使水平旋转底座能够承受较大的轴向力、径向力、倾翻力矩。所述外齿回转支承的内圈与圆柱支撑座连接。所述光源调整台与所述圆柱支撑座连接。所述水平臂与所述回转支承的外圈连接。通过电机驱动减速器输出轴旋转，带动与减速器输出轴连接的蜗杆或者主动齿轮旋转，从而间接地驱动与蜗杆或主动齿轮啮合的外齿回转支承的外圈旋转，最终实现光源调整台固定而水平臂旋转的运动方式。测量时光源或灯具固定不动，有利于提高测量效率，同时又能有效的避免测量过程中灯具运动所引起的温度变化等对测量造成的影响。
[0007]所述的光源调整台具有3个自由度，其由一个X方向平移台，一个Y方向平移台和一个Z方向的升降台组合而成，用于装载光源或灯具，并能精密调节和固定光源或灯具的光度中心位置。所述的X方向平移台和所述的Y方向平移台安装于所述的Z方向升降台的上方，且均设置有锁紧装置。所述Z方向的升降台为蜗轮蜗杆升降台，承载能力较强，且可以有效的减小光源调整台所占的空间，能最大限度的实现对光源各个方向的测量，同时，所述的蜗轮蜗杆升降台具有天然的自锁功能。
[0008]所述垂直臂为燕尾槽拖板和燕尾槽滑块的组合机构。所述燕尾槽拖板上等距开凿两排通孔。所述燕尾槽滑块上也相应的开凿两条通槽。所述燕尾槽拖板和所述燕尾槽滑块的相对位置可以调节，即可以无级调节垂直臂的高度。所述燕尾槽拖板和所述燕尾槽滑块可通过螺母和穿过通孔、通槽的螺钉锁紧。
[0009]所述U型转臂由两旋转臂和连接板构成。所述连接板上等距开凿两排通孔。所述旋转臂上也相应的开凿两条通槽，且旋转臂一端做厚重化处理，以保持旋转时的力矩平衡。所述旋转臂和所述连接板的相对位置可以调节，即可以无级调节U型转臂的长度。所述旋转臂和所述连接板可通过螺母和穿过通孔、通槽的螺钉锁紧。
[0010]所述的垂直臂和U型转臂可以结合使用。根据光源或灯具尺寸的不同，在确定理论的测量距离后，首先调节U型转臂的长度以保证电子成像装置(通常为成像亮度计)的光心到光源或灯具的光度中心的距离达到理论值。然后，调节垂直臂的高度，以U型转臂运动到最低点时刚好不与水平臂接触为最佳状态。这样可以有效降低整台仪器单次测量时的高度，保证仪器总在最佳的位姿状态下工作。
[0011]本实用新型的技术方案还可以进一步完善:
[0012]在所述的回转支承的外圈上设置用于测量回转支承外圈转动角度的测角编码器。所述测角编码器与所述蜗杆或主动齿轮分别安装于回转支承的两侧，并通过与回转支承外圈啮合实现测量。这样便可以有效的利用水平旋转底座的空间，在不增加水平旋转底座高度的情况下实现了对转动角度的测量。
[0013]在所述的旋转机构的主动旋转轴上设置用于测量主动旋转轴转动角度的测角编码器。所述测角编码器可以与所述主动旋转轴同轴。
[0014]在所述U型转臂的两旋转臂上刻有经过标定的，所述电子成像装置光心到光源或灯具光度中心的实际距离的刻度值。这样无需太复杂的仪器或结构就可在调节U型转臂的同时方便的确定测量距离。此外，所述U型转臂采用质量轻，硬度高的材料制成，如铝基复合材料，如此可把整台仪器的重心集中在所述水平旋转底座上，有利于提高设备的稳定性。
[0015]所述电子成像装置可以采用2维CCD阵列的成像亮度计，所述成像亮度计的光学镜头的焦距在一定范围内是可以调节的。
[0016]所述的电机均为伺服电机。所述的减速器为蜗轮蜗杆减速器或行星减速器。
[0017]所述的圆柱支撑座安装在底板上。所述底板设置有四个支撑脚，整台仪器的水平可通过调节所述支撑脚来调节。所述底板设置有四个滚轮，便于整台仪器的搬运。
[0018]有益效果
[0019]综上所述，本实用新型的有益效果在于:水平旋转底座采用外齿回转支承和蜗杆的组合，可以有效的降低水平旋转底座以及整台仪器的高度，并且能够承受较大的轴向力、径向力、倾翻力矩。利用回转支承内圈与外圈的相对回转运动特性，最终实现光源或灯具固定不动而电子成像装置运动的测量方式，有利于提高测量效率，同时又能有效的避免测量过程中灯具运动所引起的温度变化等对测量造成的影响。所述的3自由度光源调整台既能方便的调节和固定光源或灯具的光度中心位置，又减小了自身所占的空间，能最大限度的实现对光源各个方向的测量。此外，垂直臂和U型转臂可以结合使用，可根据光源或灯具尺寸的不同设置不同的测量距离，可以有效降低整台仪器单次测量时的高度，保证仪器总在最佳的位姿状态下工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图1为本实用新型的主视图。
[0021]附图2为本实用新型的斜二测轴测图。
[0022]附图3为本实用新型的水平旋转底座的俯视图。
[0023]附图4为图3中A-A的剖视图。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示，本实用新型的一种近场分布光度计包括:水平旋转底座1，安装于水平旋转底座I上用于承载光源或灯具8的3自由度光源调整台2，安装于水平旋转底座I上的水平臂3，安装于水平臂3上的高度可调节的垂直臂4，安装于垂直臂4上的旋转机构5，安装于旋转机构5上，且长度可调节的可绕光源或灯具8旋转的U型转臂6，安装于U型转臂6上的电子成像装置7。其中，所述旋转机构5包括由电机5-1和行星减速器5-2组成的主动旋转轴5-5和由轴承5-3和轴5-4组成的从动旋转轴5-6。所述的主动旋转轴5_5和从动旋转轴5-6均处于水平状态且重合。所述的旋转机构5的旋转轴5-5与水平旋转底座I的输出轴1-11垂直，且两轴交点与光源或灯具8的光度中心重合。所述的电子成像装置7位于U型转臂6的连接板6-2的中心，电子成像装置7的光轴通过光源或灯具8的光度中心。
[0025]如图2?图4所示为本实用新型的水平旋转底座的结构示意图。所述的水平旋转底座I采用外齿回转支承1-2和蜗杆1-3的组合。所述外齿回转支承1-2的内圈1-7与圆柱支撑座1-1连接。所述光源调整台2与所述圆柱支撑座1-1连接。所述水平臂3与所述回转支承的外圈1-8连接。通过电机1-9驱动蜗轮蜗杆减速器1-10的输出轴旋转，带动与减速器1-10输出轴连接的蜗杆1-3旋转，从而间接地驱动与蜗杆1-3啮合的外齿回转支承1-2的外圈1-8旋转，最终实现回转支承1-2的内圈1-7固定而外圈1-8旋转，即光源调整台2固定而水平臂3旋转的运动方式。
[0026]如图4所示，所述圆柱支撑座1-1安装在底板1-4上。所述底板1-4设置有四个可调节水平的支撑脚1-5。所述底板1-4设置有四个滚轮1-6。
[0027]如图2所示为本实用新型的斜二测轴测图。所述的光源调整台2具有3个自由度，其由一个X方向平移台2-2，一个Y方向平移台2-3和一个Z方向的升降台2-1组合而成，用于装载光源或灯具8。所述的Y方向平移台2-3设置于所述的X方向平移台2-2的上方，所述的X方向平移台2-2安装于所述Z方向的升降台2-1的上方。通过旋转旋钮2-4和旋钮2-5可以分别调节X方向平移台2-2和Y方向平移台2-3上滑块的位置。平移台2_2和平移台2-3均设置有锁紧装置。所述Z方向的升降台2-1为蜗轮蜗杆升降台，通过旋转旋钮2-6可调节升降台2-1的高度。
[0028]所述垂直臂4为燕尾槽拖板4-1和燕尾槽滑块4-2的组合机构。所述燕尾槽拖板4-1上等距开凿两排通孔4-3。所述燕尾槽滑块上也相应的开凿两条通槽4-4。所述燕尾槽滑块4-2可沿燕尾槽拖板4-1在竖直方向上滑动，即可以无级调节垂直臂4的高度。所述燕尾槽拖板4-1和所述燕尾槽滑块4-2通过螺母4-5和穿过通孔4-3、通槽4_4的螺钉4_6锁紧。
[0029]所述U型转臂6由两旋转臂6-1和连接板6-2构成。所述连接板6_2两侧分别等距开凿通孔6-4。所述转臂6-1上也相应的开凿两条通槽6-3，且在旋转臂6-1 —端做厚重化处理，以保持旋转时的力矩平衡。所述连接板6-2可沿旋转臂6-1移动，即可以无级调节U型转臂6的长度。所述旋转臂6-1和连接板6-2可通过螺母6-5和穿过通孔6_4、通槽6-3的螺钉6-6锁紧。
[0030]实际测量时，首先将被测光源或灯具8安装于光源调整台2上。根据光源或灯具8的尺寸大小确定理论测量距离，对照旋转臂上的刻度，沿旋转臂6-1移动连接板6-2以调节U型转臂6的长度使实际的测量距离达到理论值。通过螺母6-5和穿过通孔6-4、通槽6-3的螺钉6-6将旋转臂6-1和连接板6-2锁紧。沿燕尾槽拖板4-1在竖直方向上移动燕尾槽滑块4-2以调节垂直臂4的高度，以U型转臂6运动到最低点时刚好不与水平臂3接触为最佳状态。分别调节旋钮2-4，2-5，2-6以调节光源调整台2上的光源或灯具8的光度中心的位置，使光源或灯具8的光度中心位于旋转机构5的旋转轴5-5与水平旋转底座I的输出轴1-11垂直交点上。在安装电子成像装置7时已将其光轴的相对位置调整好，在此只需调节电子成像装置7上的光学镜头的焦距以保证成像清晰。启动旋转机构5，带动U型转臂6旋转，进而带动电子成像装置7绕着以光源或灯具8的光度中心为圆心，以测量距离为半径的圆弧运动。成像装置7每转动一定的角度都会停下来并采集一次光度信息。每当成像装置7完成对光源或灯具8上一个圆环带上的光度信息的采集后，启动水平旋转底座I内的运动机构，带动水平臂3以及与水平臂3连接的包括成像装置7在内的整个机构旋转一定的角度。再启动旋转机构5，使成像装置7采集光源或灯具8上另一个圆环带上的光度信息。接着再在水平方向上步进的转动成像装置7......再在竖直方向上步进的转动成像装置7……如此往复，直至完成对被测光源或灯具8空间各方向的光强分布，亮度分布等光度信息的测量。
[0031] 可见，本实用新型结构牢固紧凑，灵活易行，测量精度高。
【权利要求】
1.一种近场分布光度计，其特征在于包括:水平旋转底座(I)，安装于水平旋转底座(I)上用于承载光源或灯具(8)的3自由度光源调整台(2)，安装于水平旋转底座(I)上的水平臂(3)，安装于水平臂(3)上的高度可调节的垂直臂(4)，安装于垂直臂(4)上的旋转机构(5)，安装于旋转机构(5)上，且长度可调节的可绕光源或灯具(8)旋转的U型转臂(6)，安装于U型转臂(6)上的电子成像装置(7)。
2.根据权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，水平旋转底座(I)采用外齿回转支承(1-2)与蜗杆(1-3)的组合机构或外齿回转支承(1-2)与主动齿轮的组合机构。
3.根据权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，光源调整台(2)具有3个自由度，由蜗轮蜗杆升降台(2-1)和平移台(2-2)，平移台(2-3)组合而成。平移台(2-2)和平移台(2-3)均自带锁紧装置。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种近场分布光度计，其特征在于，蜗轮蜗杆升降台(2-1)固定于圆柱支撑座(1-1)上，所述的圆柱支撑座(1-1)与回转支承(1-2)的内座圈(1-7)连接，水平臂(3)与回转支承(1-2)的外座圈(1-8)连接。
5.根据权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，垂直臂(4)为燕尾槽拖板(4-1)和燕尾槽滑块(4-2)的组合机构，所述的燕尾槽拖板(4-1)上等距开凿两排通孔(4-3)，所述的燕尾槽滑块(4-2)上也相应的开凿两条通槽(4-4)，燕尾槽滑块(4-2)可沿燕尾槽拖板(4-1)在竖直方向上滑动，燕尾槽拖板(4-1)和燕尾槽滑块(4-2)通过螺母(4-5)和穿过通孔(4-3)、通槽(4-4)的螺钉(4-6)锁紧。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种近场分布光度计，其特征在于，旋转机构(5)包括由电机(5-1)和减速器(5-2)组成的主动旋转轴(5-5)和由轴承(5-3)和轴(5_4)组成的从动旋转轴(5-6)，所述的主动旋转轴(5-5)和从动旋转轴(5-6)均处于水平状态且重合，主动旋转轴(5-5)与水平旋转底座(I)的输出轴(1-11)垂直，且两轴交点与光源或灯具(8)的光度中心重合。
7.根据权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，U型转臂(6)由两旋转臂(6-1)和连接板￠-2)构成，所述连接板￠-2)两侧分别等距开凿两排通孔￠-4)，所述转臂(6-1)上也相应的开凿两条通槽(6-3)，连接板(6-2)可沿旋转臂(6-1)移动，旋转臂(6-1)和连接板(6-2)通过螺母(6-5)和穿过通孔(6-4)、通槽(6_3)的螺钉(6_6)锁紧。
8.根据权利要求1或7所述的一种近场分布光度计，其特征在于，旋转臂(6-1)—端做厚重化处理，以保持旋转时的力矩平衡。
9.根据权利要求1或7所述的一种近场分布光度计，其特征在于，U型转臂(6)的两旋转臂(6-1)上刻有经过标定的，所述电子成像装置(7)光心到光源或灯具(8)光度中心的实际距离的刻度值。
10.根据权利要求1或7所述的一种近场分布光度计，其特征在于，电子成像装置(7)位于U型转臂(6)的连接板(6-2)的中心，电子成像装置(7)的光轴通过光源或灯具(8)的光度中心。
【文档编号】G01J1/42GK204228265SQ201420709602
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月23日 优先权日:2014年11月23日
【发明者】程灏波 申请人:程灏波