LED探照燈及LED探照燈控制系統的製作方法
2023-06-30 06:36:56
本專利申請涉及led照明技術領域，尤其涉及一種led探照燈及led探照燈控制系統。
背景技術：
led探照燈在船用領域使用，作為輔助觀察的光源，對遠處的物體進行照射，觀察員利用望遠鏡或其他觀察設備觀測被照射物體。這樣一方面在天氣惡劣的環境下很難安全的進行觀測，多個設備間的協同性難以統一，另一方面對觀測目標的相對位置無法直觀得出。
技術實現要素：
鑑於以上所述現有技術的缺點，本專利申請的目的是提供led探照燈及led探照燈控制系統，解決現有技術中led探照燈存在的無法清楚獲取被照射物體與船體間相對位置的問題。
為實現以上及其它目的，本專利申請提供一種led探照燈，包括：燈具殼體，具有容納空間；多個led光源模組及至少一個圖像採集模組，設於所述容納空間中，且led光源模組的照射方向和所述圖像採集模組的採集方向相匹配。
於本專利申請的一實施例中，所述燈具殼體，其包括：框體，圍成至少具有前、後兩個開放側的容納空間；以及結合所述框體的後開放側的後蓋；所述多個led光源模組及至少一個圖像採集模組，側向相接地填設於所述容納空間中，且均設置為從所述前開放側出光及圖像信號採集。
於本專利申請的一實施例中，與所述後開放側結合的後蓋，設有一或多個第一通風部，與所述前開放側氣流連通。
於本專利申請的一實施例中，所述燈具殼體，具有機械轉動結構，設置成能以豎直方向為軸和/或水平方向為軸進行自轉運動；所述led探照燈還包括：第一角度傳感器，用於測量所述燈具殼體以豎直方向為軸進行自轉運動的轉動角度；第二角度傳感器，用於測量所述燈具殼體以水平方向為軸進行自轉運動的轉動角度；控制器，連接於所述第一角度傳感器、第二角度傳感器及圖像採集模組，用於獲取所採集的轉動角度數據；且用於調節所述圖像採集模組至對被所述led探照燈所照射物體清晰對焦的狀態，來據以計算所述圖像採集模組與所照射物體間的距離值；並用於根據所述轉動角度數據及距離值計算所照射物體與led探照燈間的相對位置。
於本專利申請的一實施例中，所述的led探照燈，包括：底座，設於所述燈具殼體下方；轉動軸，向上凸設於所述底座且設置成能以豎直方向為軸作自轉運動；一對承載臂，從所述旋轉軸相對兩側伸出並向上延伸，所述一對承載臂分別設置有連接於所述框體側面的連接件，以架設所述燈具殼體於所述一對承載臂之間；所述連接件一端固定連接於所述燈具殼體，其另一端連接於所述承載臂且能以水平方向為軸作自轉運動。
於本專利申請的一實施例中，所述第一角度傳感器設於所述轉動軸，用於測量所述轉動軸從預設位置轉動至目標位置的轉動角度；所述第二角度傳感器設於所述連接件，用於測量連接件從預設位置轉動至目標位置的轉動角度。
於本專利申請的一實施例中，所述的led探照燈，包括：控制器，連接於所述第一角度傳感器、第二角度傳感器及圖像採集模組，用於獲取所採集的轉動角度數據；且用於調節所述圖像採集模組至對被所述led探照燈所照射物體清晰對焦，並計算所述圖像採集模組與所照射物體間的距離值；並用於根據所述轉動角度數據及距離值計算所照射物體與led探照燈間的相對位置。
於本專利申請的一實施例中，所述一對承載臂中的至少一個固定設有控制箱，所述控制器設置於所述控制箱中並通過線路與所述第一角度傳感器、第二角度傳感器及圖像採集模組連接。
於本專利申請的一實施例中，所述的led探照燈，包括：顯示裝置，連接所述控制器，用於接收並通過圖形顯示所計算的所照射物體與led探照燈間的相對位置。
於本專利申請的一實施例中，所述的led探照燈，包括：顯示裝置，連接所述圖像採集模組，用於接收並顯示所採集的圖像信號。
於本專利申請的一實施例中，所述燈具殼體材質導熱率至少為100w/(m·k)。
於本專利申請的一實施例中，所述led探照燈，包括：安裝板，設置於所述容納空間內與框體固定連接，用於安裝各所述led光源模組及圖像採集模組。
為實現以上及其它目的，本專利申請還提供一種led探照燈控制系統，包括：一或多個led探照燈；其中，每個led探照燈包括：燈具殼體，具有容納空間；多個led光源模組及至少一個圖像採集模組，設於所述容納空間中，且led光源模組的照射方向和所述圖像採集模組的採集方向相匹配；控制終端，其包括：通信單元，連接於所述led探照燈，用於所述led探照燈和控制終端間的信號傳輸；處理單元，連接所述通信單元，用於對led探照燈傳輸來的所採集的圖像信號進行處理以供顯示、以及用於生成對所述led探照燈的控制信號；顯示單元，連接所述處理器單元和/或所述通信單元，用於接收並顯示來自所述led燈具的圖像信號。
於本專利申請的一實施例中，所述燈具殼體，具有機械轉動結構，設置成能以豎直方向為軸和/或水平方向為軸進行自轉運動；每個所述led探照燈還包括：角度傳感器單元，設於所述機械轉動結構並電性連接於所述通信單元，用於測量燈具殼體以豎直方向為軸和/或水平方向為軸進行自轉運動的角度；所述通信單元還用於接收和傳輸角度傳感器單元反饋的數據信號；所述處理單元，還用於接收圖像採集模組和角度傳感器單元反饋的數據信號，生成所照射物體與led探照燈間的相對位置的數據信號。
於本專利申請的一實施例中，所述角度傳感器單元包括：第一角度傳感器，用於測量所述燈具殼體以豎直方向為軸進行自轉運動的轉動角度；第二角度傳感器，用於測量所述燈具殼體以水平方向為軸進行自轉運動的轉動角度。
如上所述，本專利申請提供led探照燈及led探照燈控制系統，每個led探照燈包括：燈具殼體，具有容納空間；多個led光源模組及至少一個圖像採集模組，設於所述容納空間中，且led光源模組的照射方向和所述圖像採集模組的採集方向相匹配；通過在led探照燈設置圖像採集模組，能夠在惡劣天氣或其它不方便採用人工望遠鏡觀測的情況下，將被照射區域的圖像信號反饋在顯示設備上，且圖像信號採集方向led光源模組的照射方向相匹配，從而在照射同時獲得被照射物體圖像信號，保證了觀測的安全以及望遠與照明設備間的協同性；進一步的，通過對led探照燈轉動數據以及照射距離的反饋數據，能更方便快捷的得到被照射物體和led探照燈的相對位置。
附圖說明
圖1顯示為本專利申請一實施例中led探照燈的立體結構示意圖。
圖2及圖3顯示為圖1中led探照燈的正面及背面的結構示意圖。
圖4顯示為本專利申請一實施例中led探照燈探測被照射物體相對位置的電路功能模塊示意圖。
圖5顯示為本專利申請一實施例中led探照燈控制系統的模塊結構示意圖。
元件標號說明
1框體
2led光源模組
3，3a圖像採集模組
4底座
5轉動軸
51承載臂
511連接件
6控制箱
7後蓋
71第一通風部
8，8a角度傳感器單元
9控制器
10控制終端
11通信單元
12顯示單元
13處理單元
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本專利申請的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利申請的其他優點與功效。本專利申請還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本專利申請的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
下面結合具體實施例對本專利申請進行詳細說明。本申請所指的led探照燈不僅包括通常所說的準直性好、光束髮散角度小(參照行業標準)的led探照燈，也包括光束髮散角度較大的led探照燈(業內也叫投光燈)。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本專利申請，但不以任何形式限制本專利申請。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利申請構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本專利申請的保護範圍。
本專利申請所提供的led探照燈，其設計思想是將led光源模組和圖像採集模組集成在同一燈具內，且照射方向和圖像信號採集方向相匹配，所述匹配未必是指方向相同或平行，只要能滿足在照射時可以採集被照射物體的圖像信號即可。
也就是說，本申請的主要特點是在於將led光源模組和圖像採集模組集成在同一燈具內，以實現在照射物體時獲取該物體的圖像信號信息，進一步的，還可藉此來計算以實現定位被照射物體的相對位置的技術方案。
因此，以下各實施例中所描述的各種結構特徵(例如框體、後蓋等)皆為優選，只是為了具體實現的優選方案，在實現以上目的的同時還能解決例如散熱通風等技術問題，但並非是為了限定本申請的範圍，
在一實施例中，如圖1至圖3所示，本專利申請提供led探照燈的一實施例，其燈具殼體包括：框體1、多個led光源模組2、至少一個圖像採集模組3及後蓋7。所述框體1，圍成至少具有前、後兩個開放側的容納空間，優選的，所述框體1所圍成圖形為多邊形，例如圖示的六邊形等，則所述容納空間為對應形狀。為實現較好的散熱效果，所述燈具殼體材質導熱率至少為100w/(m·k)。
所述多個led光源模組2及至少一個圖像採集模組3，側向相接地填設於所述容納空間中，且均設置為從所述前開放側出光及圖像信號採集。於本實施例中，所述led光源模組2和所述圖像採集模組3均可為圓柱形，且尺寸優選為相同，並排插設於所述容納空間中，而各led光源模組2和圖像採集模組3之間的縫隙可用於散熱通風；優選的，燈具殼體中可設置安裝板(未圖示)，其設置於所述容納空間內與所述框體1固定連接，用於安裝各所述led光源模組2及圖像採集模組3，進一步優選的，所述安裝板設有連通該第一通風部71及所述容納空間前開放側的一或多個第二通風部(未圖示)，其可例如為鏤空或孔等；另外，所述圖像採集模組3可例如為攝像頭等，用於拍攝採集視頻、照片等圖像信號信息。
請參閱圖3，所述後蓋7，結合於所述框體1的後開放側；所述後蓋7，設有一或多個第一通風部71，與所述前開放側氣流連通，兩者間可例如通過各led光源模組2和圖像採集模組3之間的縫隙來導流，所述第一通風部71例如鏤空或孔等，優選為如圖所示，呈現沿直線排列設置的態樣；另外優選的，所述第一通風部71可有多個，且一一對位於各led光源模組2和/或圖像採集模組3中的至少部分設置。
於本專利申請的一實施例中，為實現所述led探照燈的橫向轉動和縱向轉動，以實現對不同方位的物體的照射，所述的led探照燈包括機械轉動結構。
以下通過一具體實施例介紹所述機械轉動結構，所述的led探照燈還包括：底座4、轉動軸5、一對承載臂51、及連接件511；所述底座4，設於所述燈具殼體下方，並且所述底座4可固定於船體上的預定位置，例如甲板、船舷等；所述轉動軸5，向上凸設於所述底座4且設置成能以豎直方向為軸作自轉運動，即如圖1中a箭頭方向所示的橫向轉動。
所述一對承載臂51，從所述旋轉軸相對兩側伸出並向上延伸。優選的，如圖所示，所述一對承載臂51，是相對所述旋轉軸對稱的，兩者間留有空間，用於設置所述燈具殼體。
進一步的，所述一對承載臂51分別設置有連接於所述框體1側面的連接件511，所述連接件511一端固定連接於所述燈具殼體，其另一端連接於所述承載臂51且能以水平方向為軸作自轉運動，以架設所述燈具殼體於所述一對承載臂51之間，且所述燈具殼體可進行如圖1中b箭頭所示方向的縱向轉動，上述兩種轉動方式優選可通過電機控制，亦可通過手動控制，進一步優選的，可配合轉動阻尼器或轉動卡合結構等來實現轉動後的定位。
優選的，如圖4所示，本專利申請能提供測量led探照燈與被照射物體間相對位置的技術方案，包括：相連的角度傳感器單元8以及控制器9。
優選的，所述角度傳感器單元包括第一角度傳感器和第二角度傳感器，均連接於所述控制器9。
於本專利申請的一實施例中，所述第一角度傳感器可設在所述轉動軸5，用於測量所述轉動軸5從預設位置轉動(橫向轉動)至目標位置的轉動角度；所述第二角度傳感器可設於所述連接件511，用於測量連接件511從預設位置轉動至目標位置(縱向轉動)的轉動角度。
所述控制器9，連接於所述角度傳感器8及圖像採集模組3，用於獲取所採集的數據信號(即轉動角度數據)；且用於調節所述圖像採集模組3至對被所述led探照燈所照射物體清晰對焦，獲得物體與led探照燈距離的方法，例如可以結合對焦清晰時候的焦距來計算所述圖像採集模組3與所照射物體間的距離值，也可以選擇配置雷射測距的模塊以獲得更為精確的數值；這樣所述控制器9或者外部計算機設備可以建立坐標系，結合所述轉動角度數據及距離值通過解析幾何的算法來計算所照射物體與led探照燈間的相對位置，並通過空間坐標數據備註或進一步以圖像信號的形式表示在顯示設備上。
舉例來說，定義led探照燈所在位置的空間坐標為(x，y，z，)，為方便計算，將led探照燈的位置定義為坐標原點，即(0，0，0)，照射被照射物體後，led探照燈的水平轉角為α，仰角為θ，物體距離為l，即獲得了被照射物體的球坐標(α，θ，l)位置，當然也可以選擇進一步換算成直角坐標(lcosθcosα，lcosθsinα，lsinθ)來表示物體所在的相對位置，通過計算機的顯示，操作人員即可輕易了解led探照燈所在船體和被照射物體間的相對位置，這一信息對於例如救援、打撈、航行等活動來說是非常有參考價值的。
優選的，於一實施例中，如圖1所示，所述一對承載臂51中的至少一個固定設有控制箱6，所述控制器9可設置於所述控制箱6中，例如集成在固定於所述控制箱6的pcb板上，並通過線路與所述角度傳感器單元8及圖像採集模組3連接。
於本專利申請的一實施例中，所述的led探照燈，包括：顯示裝置，連接所述圖像採集模組3，用於接收並顯示所採集的圖像信號；所述顯示裝置可裝載於電子終端，例如為手機、平板電腦、電腦、筆記本電腦等電子終端的顯示屏等，用於展示所採集的圖像信號；以及/或者，所述顯示裝置可連接所述控制器9，將所計算的所述led探照燈和被照射物體之間的相對位置的空間坐標以圖形形式呈現給用戶。
在上述實施例中，所述led探照燈可以集成控制器9而在本地實現與被照射物體間相對位置的定位，進而將信息傳輸至例如所述顯示裝置加以顯示；然而，在其它實施例中，所述信息處理的過程亦可在非本地完成。
舉例來說，如圖5所示，本專利申請還提供一種led探照燈控制系統，本實施例與前述實施例的差別主要體現在led探照燈中無需設置所述控制器9，而採用led探照燈以外的控制終端10來對其進行控制或定位計算。
所述系統包括：一或多個所述led探照燈；其中，每個led探照燈包括：燈具殼體，具有容納空間；多個led光源模組及至少一個圖像採集模組3，設於所述容納空間中，且led光源模組的照射方向和所述圖像採集模組3的採集方向相匹配。較優的，所述燈具殼體，具有機械轉動結構，設置成能以豎直方向為軸和/或水平方向為軸進行自轉運動。
所述led探照燈控制系統還包括控制終端10，其包括：通信單元11、顯示單元12及處理單元13。
通信單元11，連接於所述led探照燈，用於所述led探照燈和控制終端10間的信號傳輸；具體來說，led探照燈與控制終端10之間的信號包括圖像採集模組3採集到的圖像信號以及控制終端10對led探照燈的控制信號，例如對led探照燈的開關、亮度、顏色以、色溫等照明參數的控制信號和圖像採集模組3調焦、光圈等圖像信號採集的控制信號、以及控制led探照燈轉動的控制信號。
於本實施例中，所述控制終端10例如為手機、平板電腦、pc等，所述通信單元11包括例如有線或無線網卡，通過有線或(如rj45接口的網線)無線網絡(如wifi、2g/3g/4g/5g移動通信網絡等)來獲取所述led探照燈傳來的信號。
進一步的，為了實現定位被照射物體的目的，每個所述led探照燈包括角度傳感器單元8a，設於所述機械轉動結構並電性連接於所述通信單元11，用於測量燈具殼體以豎直方向為軸和/或水平方向為軸進行自轉運動的角度，相應的，角度傳感器單元8a反饋的數據信號也通過通信單元11傳輸至控制終端10。
所述角度傳感器單元8a可與之前實施例中的角度傳感器單元8相同，參考前述實施例即可了解其具體應用。
所述處理單元13，連接所述通信單元11，用於對led探照燈傳輸來的所採集的圖像信號進行處理以供顯示、以及用於生成對所述led探照燈的控制信號.。如前所述，所述控制信號例如為對led探照燈的開關、亮度、顏色以、色溫等照明參數的控制信號和圖像採集模組3調焦、光圈等圖像信號採集的控制信號、以及控制led探照燈轉動的控制信號；以對所述led探照燈轉動的控制為例來講，所述led探照燈可以是通過可程控的電機驅動來進行前述的自轉運動，所述控制終端10還可以連接所述電機，通過通信單元傳輸指令至所述電機，從而控制所述led探照燈的運動，例如對led探照燈的照射方向進行調整等，但需說明的是，亦可採用其它方式來進行所述led探照燈運動，例如手動等，並非以此為限。
所述顯示單元12，連接所述處理器單元13和/或所述通信單元11，用於接收並顯示來自led燈具的圖像信號；當角度傳感器單元所輸出信號為能直接在顯示單元12顯示的格式時，則顯示單元12直接與通信單元11相連接而顯示圖像信號而如圖5所示；在其它實施例中，若需要所述控制器進行例如圖像處理需或以圖形方式顯示被照射物體的相對位置時候，則所述顯示單元連接所述通信單元和處理器單元或僅連接處理器單元，具體的，所述相對位置的圖形顯示方式例如為通過雷達圖、電子地圖等方式顯示；所述顯示單元12原理類似於前述實施例中的顯示裝置，例如為顯示屏等。
在其它實施例中，也可根據實際需求僅考慮被照射物體的兩維坐標(例如不考慮led探照燈的仰角)，相應地省略第二角度傳感器單元和對豎直方向維度的考慮，而建立的坐標系即為平面坐標系。
綜上所述，本專利申請提供一種led探照燈，包括：燈具殼體，具有容納空間；多個led光源模組及至少一個圖像採集模組，設於所述容納空間中，且led光源模組的照射方向和所述圖像採集模組的採集方向相匹配；通過在led探照燈設置圖像採集模組，能夠在惡劣天氣或其它不方便採用人工望遠鏡觀測的情況下，將被照射區域的圖像信號反饋在顯示設備上，且圖像信號採集方向led光源模組的照射方向相匹配，從而在照射同時獲得被照射物體圖像信號，保證了觀測的安全以及望遠與照明設備間的協同性；進一步的，通過對led探照燈轉動數據以及照射距離的反饋數據，能更方便快捷的得到被照射物體和led探照燈的相對位置。
上述實施例僅例示性說明本專利申請的原理及其功效，而非用於限制本專利申請。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本專利申請的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本專利申請所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本專利申請的權利要求所涵蓋。