一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法
2023-05-16 02:53:11 2
專利名稱：一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法
技術領域：
本發明屬於燈具配光性能測試方法，特別是一種可適用於計算機的燈具配光性能Modbus協議自動測試方法。
背景技術：
燈具在照明過程中起著關鍵性作用，燈具所發出的光的性質及其對光的控制取決於光源的種類、燈具的反光透光系統等，為確保燈具質量，國家對不同用途的燈具有相應的國家強制性標準，配光性能檢測是對ー個燈具或其光源發射出的光在空間分布情況是否滿足現行國家強制性標準的一個關鍵性依據。燈具配光性能的檢測方法一般有以下4種人エ逐點測試法、逐區測試法、燈具旋轉測試法、全屏攝像測試法，採用各種測試方法進行配光檢測的儀器各有優勢，相對應地其成本也高低不同，目前使用最廣泛的測試方法是燈具旋轉測試法，在配光屏幕上測試燈具配光性能，配光屏幕為測試燈具配光性能的屏幕，標定了燈具測試的基準點、基準線和不同位置配光性能，其中配光屏幕HV點為過基準中心的水平線至配光屏幕的垂足；配光屏幕h-h線為在配光屏幕上過HV點的水平線；配光屏幕v-v線是在配光屏幕上過HV點的鉛垂線(配光鏡是根據配光性能要求，由ー種或ー種以上的光學單元組合的透鏡，其基準軸線為汽車燈具的特性軸線，由製造廠在圖紙上表明；配光鏡基準中心為基準軸線與配光鏡表面的交點)。現有燈具配光性能標準屬於國家強制性標準，頒布形式全部為國家標準形式的紙質件，基於現有配光性能標準眾多，形式各異的現實，現有配光性能檢測過程，大都由人工旋轉燈具測試臺完成，檢測時間周期長，勞動強度大，部分採用模擬光照儀表、電機等部件組成配光性能檢測電控系統實現，但由於並不存在專門用於自動化配光性能測試的數位化配光性能測試標準，設計的燈具旋轉電控系統普遍存在內部測試方法無法修改、測試過程不透明等不足，不利於配光性能測試過程的功能擴展和測試標準更新升級，使用範圍受到限制。隨著電子器件的集成化、小型化、智能化程度的不斷提高，配光測試系統主要向著精度更高、尺寸更小、互換性更好、綜合功能更強、數字網絡化的方向發展，期望在提高配光性能檢測效率的同時，開發出形式簡單、統ー性強、使用方便的新型高精度配光性能檢測裝置和方法，從而有效提高自動化配光性能測試系統的通用性和易用性。國際上，現場總線控制技術發展迅速，我國以智能儀表為代表的現場總線控制技術起步不久，傳統的模擬儀表常採用RS-232或RS-485物理總線實現控制通信連接，但在實時性、可靠性等方面存在不足，目前國內尚未形成統ー的總線標準，只能引進和消化吸收國外多種總線標準，Modbus協議由美國Modicon公司開發，該協議支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和乙太網設備，同其他總線相比具有較好的硬體通用性、較高的可靠性和性能價格比，在嵌入式網絡設備、數字智能儀表、過程エ業、機械エ業、數控工具機、樓宇自動化等領域獲得了飛速發展擴展，大量エ業設備都在使用Modbus協議作為彼此之間的通訊標 準，並將不同廠商生產的Modbus控制設備互聯成Modbusエ業監控網絡，新的光度傳感器件大都具備Modbus協議接ロ，便於構成光度傳感器光度傳感器網絡，採用數字量可有效克服遠距離模擬量傳輸精度不足的問題，可有效提高配光性能檢測系統抗幹擾性能。
發明內容
本發明的目的提供ー種形式簡單、統ー性強、使用方便、具有Modbus通信能力的配光性能測試方法，實現適用於自動化配光性能測試過程。本發明的目的是以下述方式實現的一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法，配光性能自動化測試系統包括上位機I、電氣控制櫃2、配光檢測臺3、測光幕4、光度傳感器集合5,自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6,上位機I通過Modbus通信線纜和電氣控制櫃2、光度傳感器集合5相連接，電氣控制櫃2的電氣控制線纜同配光檢測臺3和測光幕4的步進電機相連，採用兩個步進電機對配光檢測臺X、Z兩方向上的位移進行控制，一個步進電機控制Y方向可滑動的測光幕，光度傳感器集合5安裝在測光幕4平面上，自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6保存在上位機I的外部存儲器中，在自 動化配光性能測試過程中，燈具安裝在配光檢測臺3上，上位機I分析處理自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，通過Modbus通信線纜向電氣控制櫃2傳輸X、Y、Z三方向步進電機驅動開關量信號，電氣控制櫃2驅動配光檢測臺3的X、Z兩方向步進電機及測光幕3的Y方向步進電機運動至規定位置，測光幕4中的光度傳感器集合5實時檢測配光檢測臺3上的燈具光度，上位機I可實時獲取並保存測試數據，完成燈具各方位的位置變換和記錄分析測試數據，並實時繪製出光度曲線。並以國家燈光強制性標準為依據，將燈具各方位上的光照度要求逐條細化，排列組合出測試次序，使測試方位位置的順序燈具測試點可形成若干特定測試點、特定測試線和特定測試區域，將測試點的ニ維坐標、測試線的起點和終點的ニ維坐標、測試區域的左上點、左下點、右上點和右下點的ニ維坐標及其照度限值保存下來，形成專門的自定義格式的國家配光標準規範數位化文件並保存在上位機I中。作為優選，上位機I選用エ業控制計算機IPC，並具備Modbus通信功能。作為優選,光度傳感器集合5具備Modbus通信功能。作為優選，國家配光標準規範數位化文件6採用TXT文件類型。作為優選，國家配光標準規範數位化文件6的燈具光照度要求由光照度上限值和光照度下限值組成。作為優選，國家配光標準規範數位化文件6的排列組合出的測試次序由獨立的最少測試點、最少測試線和最少測試區域的測試組合而成。作為優選，國家配光標準規範數位化文件6的測試位置的ニ維坐標由X和Y兩方向坐標組成，X方向平行於測試地面和燈具平面(h-h線)，Y方向垂直測試地面(V-V線)。作為優選，國家配光標準規範數位化文件6的測試位置的參考原點位置ニ維坐標設定為(0，0)，標定於被測試燈具中心點HV點。作為優選，基於標準Modbus的RTU模式設計了用於配光性能檢測的請求幀，響應幀和錯誤幀等三種幀格式，採用字節數據傳輸和CRC校驗，滿足高速數據通信的要求。與現有技術相比，本發明的優點在幹採用了紙質標準數位化的方式，將燈具配光測試標準逐條數位化，形成了由數字測試點、測試線和測試區域組成的數位化配光性能測試TXT文件，採用Modbus協議完成測控數據傳輸，使得配光自動化測試形式簡單、統ー性強、使用方便，具有配光精度高、坐標解析度高、檢測速度快、開放網絡化等優點，能夠對燈具的配光性能實現自動檢測，其設計先進、合理、使用方便，便於推廣應用。
圖I為本發明的組織結構圖。圖2為本發明的配光屏幕圖。
圖3為本發明的配光性能檢測標準圖。圖4為本發明的配光標準規範數位化文件圖。圖5為本發明的Modbus協議幀結構圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作進ー步說明。作為本發明的一種實施方式，參閱圖1，為本發明的組織結構圖，一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法，配光性能自動化測試系統包括上位機I、電氣控制櫃2、配光檢測臺3、測光幕4、光度傳感器集合5，自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，上位機I通過Modbus通信線纜和電氣控制櫃2、光度傳感器集合5相連接，電氣控制櫃2的電氣控制線纜同配光檢測臺3和測光幕4的步進電機相連，採用兩個步進電機對配光檢測臺X、Z兩方向上的位移進行控制，一個步進電機控制Y方向可滑動的測光幕，光度傳感器集合5安裝在測光幕4平面上，自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6保存在上位機I的外部存儲器中，在自動化配光性能測試過程中，燈具安裝在配光檢測臺3上，上位機I分析處理自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，通過Modbus通信線纜向電氣控制櫃2傳輸X、Y、Z三方向步進電機驅動開關量信號，電氣控制櫃2驅動配光檢測臺3的X、Z兩方向步進電機及測光幕3的Y方向步進電機運動至規定位置，測光幕4中的光度傳感器集合5實時檢測配光檢測臺3上的燈具光度，上位機I可實時獲取並保存測試數據，完成燈具各方位的位置變換和記錄分析測試數據，並實時繪製出光度曲線。參閱圖2，為本發明的配光屏幕圖，在燈具配光性能國家標準中，配光性能應在前照燈基準中心前25m，過HV點的鉛垂配光屏幕上測定，配光屏幕的具體布置如圖所示；配光屏幕為測試燈具配光性能的屏幕；配光為燈具發射可見光的光度(照度或發光強度等)分布；近光為當車輛前方有其他道路使用者時，不致使對方眩目或有不舒適感所使用的近距離照明光束；遠光為當車輛前方無其他道路使用者時，所使用的遠距離照明光束；配光鏡是根據配光性能要求，由ー種或ー種以上的光學單元組合的透鏡；基準軸線為汽車燈具的特性軸線，由製造廠在圖紙上表明；基準中心為基準軸線與配光鏡表面的交點；HV點為過基準中心的水平線至配光屏幕的垂足(測試位置的參考原點位置ニ維坐標(0，0));h-h線為在配光屏幕上過HV點的水平線(測試位置的ニ維坐標X方向)；v-v線是在配光屏幕上過HV點的鉛垂線(測試位置的ニ維坐標Y方向)。參閱圖3，為本發明的配光性能檢測標準圖，同時要求前照燈的配光應使其近光具有足夠的照明和不眩目，遠光具有良好的照明；配光屏幕上，近光應產生明顯的明暗截止線，其水平部分在v-v線的左側，右側為與水平線向上15°的斜線，或向上成45°斜線至水平線垂直距25cm轉向水平的折線；在配光屏幕上的照度限值，應符合國家標準規定。參閱圖4，為本發明的國家配光標準規範數位化文件圖，以國家燈光強制性標準(以圖3所示標準為例)為依據，將燈具各方位上的光照度要求逐條細化，排列組合出測試次序，使測試方位位置的順序燈具測試點可形成若干特定測試點、特定測試線和特定測試區域，將測試點的ニ維坐標、測試線的起點和終點的ニ維坐標、測試區域的左上點、左下點、右上點和右下點的ニ維坐標及其照度限值保存下來，形成專門的自定義格式的國家配光標準規範數位化文件並保存在上位機I中，數位化文件中包括了國標配光測試要求的若干特定點、特定線、區域、照度限值等，主要以下格式化文本組成類型I (測試範圍記錄行)---左上點坐標X-左上點坐標Y-右下點坐標X-右下點坐標Y，類型2 (註解行)--內容，類型3 (測試對象名稱，用於在畫面中標識對象及結果報告中)-名稱一X坐標一Y坐標，類型4 (測試對象名稱，只用於在結果報告中)--名稱，類型5 (測試標準要求，結果報告最大照度，結果報告最小照度)--測試標準--最大照度值一最小照度值，類型6 (測試範圍標尺)—起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y—標尺單位長，類型8(測試對象和類型行)-測試對象種類一測試光源種類，類型10 (測試點記錄行)-順序號--引用號--X坐標一 Y坐標ー下限I-上限I-下限2-上限2-名稱，類型20(測試線記錄行)—順序號--引用號--起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y-下限I-上限I-下限2--上限2-名稱，類型30 (測試區記錄行)--順序號一引用號--下限I-上限I-下限2-上限2-名稱，類型31 (測試區內測試點記錄行)--X坐標一 Y坐標，類型32 (測試區內測試線記錄行)--起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y，類型33 (測試區邊界線記錄行)—起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X-終點坐標Y，類型34 (測試區內搜索點記錄行)--X坐標一 Y坐標，類型40 (搜索點記錄行)-順序號一引用號一X坐標一 Y坐標一搜索次數一X範圍一 Y範圍一下限
I-上限I-下限2—上限2—名稱，用於描述測試標準類型、測試點、測試線、測試區域和國標照度限定閥值等核心數據，依據本發明的標準數位化方法，可形成由上述幾種數據構成的ー個完成燈具配光性能自動測試數位化文件。參閱圖5，為本發明的Modbus協議幀結構圖，在自動化測試過程中，上位機I和電氣控制櫃2、上位機I和光度傳感器集合5之間需要通過Modbus傳輸線纜完成數據交換，其中上位機I和電氣控制櫃2之間需要自定義Modbus應用協議，Modbus協議支持ASCII(美國標準信息交換代碼)和RTU (遠程終端裝置)兩種有效傳輸方式，是OSI模型第七層上的應用層報文傳輸協議，按照Modbus協議的通用エ業規範，採用標準Modbus中的RTU模式時，採用字節數據傳輸和CRC校驗，信息幀中的每個字節由兩個四位的十六進位字符表示，在相同傳輸速率的情況下，RTU模式比ASCII模式傳輸的數據量要多一倍，優先選擇了 RTU傳輸協議形式，規定消息和數據的結構、命令和應答的方式，數據通訊採用Maser/Slave方式，每種命令都對應ー個應答幀，Master端發出數據請求消息，Slave端接收到正確消息後，發送數據到Master端以響應請求，Master端也可以直接發消息修改Slave端的數據。當在網絡上通信時，上位機I需要知道對應的電氣控制櫃2設備地址，決定需要電氣控制櫃2產生何種行動並發送消息，如果需要回應，電氣控制櫃2將生成對應的信息，並 使用同樣的Modbus協議發送給上位機1，上位機I向電氣控制櫃2詢問，發出請求幀後，有下列幾種情況從電氣控制櫃2收到了無通信錯誤的請求，並進行正常處理後，從電氣控制櫃2返回應答響應幀(正常幀)；從電氣控制櫃2收到的請求中，出現有通信錯誤；收到錯誤的請求幀吋，則返回相應錯誤幀。根據上述情況，設計了三種幀格式，分別是請求幀，響應幀和錯誤幀，各自幀格式為請求幀起始(3. 5T)從站ID (IB)功能代碼(1B)起始地址(2B)，響應幀一起始(3. 5T)從站ID (IB)功能代碼(IB)讀取字節(1B) —數據N(N*1B)CRC (28)結束(3.51')—讀取數目(28)0^ (2B)結束(3. 5T)，錯誤幀一起始(3. 5T)從站ID (IB)功能代碼(IB)錯誤代碼(IB)--CRC (2B)結束(3. 5T)。在Modbus協議下,上位機I作為master,電氣控制櫃2作為slave,米用接收和發送中斷方式完成通信過程，制定的Modbus通信協議功能數據為01h-讀內部線圈一手動/自動工作狀態，02h-讀外部輸入線圈一配光檢測臺3和測光幕4備妥、運行等，03h-讀內部模擬量寄存器一配光檢測臺3和測光幕4設置參數，04h-讀輸入模擬量寄存器一配光檢測臺3和測光幕4參數，05h-設置單ー線圈一手動/自動工作狀態，Ofh-設置多個線圈一配光檢測臺3和測光幕4驅動、故障確認等，IOh-設置多個寄存器一配光檢測臺 3和測光幕4位置、設置參數等，上位機I作為master，光度傳感器集合5作為slave，利用光度傳感器集合5的Modbus自有協議，實時獲取光度傳感器集合5的光度值反饋。本發明可實現紙質配光標準的數位化處理，以國家燈光強制性標準為依據，數位化若干特定測試點、特定測試線和測試區域及其照度規範測試組合，制定出滿足國標要求的自定義格式的燈光配光強制性標準數位化文件，包括測試標準類型、測試點、測試線、測試區域和國標照度限定閥值等核心數據，使計算機可自動處理配光性能測試要求。本發明可實現燈具配光性能的Modbus協議自動化測試，配光測試系統利用本發明形成的配光性能自動化測試方法，通過Modbus總線實現數據傳輸，可實時獲得不同監測位置的燈具光照度配光性能數據和分析配光性能測試過程，從而有效提高配光性能測試的準確性、可靠性和開放性。儘管已經結合當前認作是一個最為實用和優選的實施例來描述了本發明，但應當理解，本發明不限於所公開的實施例，而相反是g在涵蓋包括在所附權利要求的精神和範圍內的多種修改和同等布置。
權利要求
1.一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法，其特徵在於配光性能自動化測試系統包括上位機I、電氣控制櫃2、配光檢測臺3、測光幕4、光度傳感器集合5,自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，上位機I分析處理自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，通過Modbus通信線纜向電氣控制櫃2傳輸X、Y、Z三方向步進電機驅動開關量信號，電氣控制櫃2驅動配光檢測臺3的X、Z兩方向步進電機及測光幕3的Y方向步進電機運動至規定位置，測光幕4中的光度傳感器集合5實時檢測配光檢測臺3上的燈具光度，通過Modbus總線協議實現數據傳輸，上位機I可實時獲取並保存測試數據，完成燈具各方位的位置變換和記錄分析測試數據，並實時繪製出光度曲線。
2.如權利要求I所述的配光性能自動化測試系統,其特徵在於上位機I通過Modbus通信線纜和電氣控制櫃2、光度傳感器集合5相連接，電氣控制櫃2的電氣控制線纜同配光檢測臺3和測光幕4的步進電機相連，採用兩個步進電機對配光檢測臺X、Z兩方向上的位移進行控制，一個步進電機控制Y方向可滑動的測光幕，光度傳感器集合5安裝在測光幕4平面上，自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6保存在上位機I的外部存儲器中，在自動化配光性能測試過程中，燈具安裝在配光檢測臺3上。
3.如權利要求I所述的國家配光標準規範數位化文件6，其特徵在幹以國家燈光強制性標準為依據，將燈具各方位上的光照度要求逐條細化，排列組合出測試次序，使測試方位位置的順序燈具測試點可形成若干特定測試點、特定測試線和特定測試區域，將測試點的ニ維坐標、測試線的起點和終點的ニ維坐標、測試區域的左上點、左下點、右上點和右下點的ニ維坐標及其照度限值保存下來，形成專門的自定義格式的國家配光標準規範數位化文件並保存在上位機I中。
4.如權利要求I所述的國家配光標準規範數位化文件6，其特徵在於採用TXT文件類型，燈具光照度要求由光照度上限值和光照度下限值組成，測試次序由獨立的最少測試點、最少測試線和最少測試區域的測試組合而成，測試位置的ニ維坐標由X和Y兩方向坐標組成，X方向平行於測試地面和燈具平面(h-h線)，Y方向垂直測試地面(v-v線)，測試位置的參考原點位置ニ維坐標設定為(0，0)，標定於被測試燈具中心點HV點。
5.如權利要求I所述的國家配光標準規範數位化文件6，其特徵在於數據格式為 類型I (測試範圍記錄行)—左上點坐標X—左上點坐標Y—右下點坐標X—右下點坐標Y，類型2(註解行)--內容，類型3(測試對象名稱，用於在畫面中標識對象及結果報告中)--名稱--X坐標一Y坐標，類型4 (測試對象名稱，只用於在結果報告中)--名稱，類型5 (測試標準要求，結果報告最大照度，結果報告最小照度)--測試標準一最大照度值一最小照度值，類型6 (測試範圍標尺)--起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y—標尺單位長，類型8 (測試對象和類型行)—測試對象種類一測試光源種類，類型10 (測試點記錄行)--順序號一引用號一 X坐標一 Y坐標一下限I-上限I-下限2—上限2-名稱，類型20 (測試線記錄行)-順序號一引用號--起點坐標X-起點坐標Y-終點坐標X-終點坐標Y-下限I-上限I-下限2—上限2-名稱，類型30 (測試區記錄行)一順序號一引用號一下限I-上限I-下限2—上限2—名稱，類型31 (測試區內測試點記錄行)--X坐標一 Y坐標，類型32 (測試區內測試線記錄行)--起點坐標X-起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y，類型33 (測試區邊界線記錄行)—起點坐標X—起點坐標Y—終點坐標X—終點坐標Y，類型34 (測試區內搜索點記錄行)—X坐標--Y坐標，類型40 (捜索點記錄行)--順序號--引用號--X坐標一 Y坐標一捜索次數--X範圍一 Y範圍一下限I-上限I-下限2—上限2—名稱，用於描述測試標準類型、測試點、測試線、測試區域和國標照度限定閥值等核心數據。
6.如權利要求I所述的Modbus總線協議,其特徵在於Modbus總線通信接ロ連接其他智能裝置，採用自定義的Modbus應用協議實現Modbus通信功能,上位機I具備Modbus通信功能，光度傳感器集合5具備Modbus通信功能，採用標準Modbus中的RTU模式吋，採用字節數據傳輸和CRC校驗。
7.如權利要求I所述的Modbus總線協議,其特徵在於上位機I作為master,電氣控制櫃2作為slave，採用接收和發送中斷方式完成通信過程，制定的Modbus通信協議功能數據為01h-讀內部線圈一手動/自動工作狀態，02h-讀外部輸入線圏--配光檢測臺3和測光幕4備妥、運行等，03h-讀內部模擬量寄存器一配光檢測臺3和測光幕4設置參數，04h-讀輸入模擬量寄存器一配光檢測臺3和測光幕4參數，05h-設置單ー線圈一手動/自動工作狀態，Ofh —設置多個線圈一配光檢測臺3和測光幕4驅動、故障確認等，IOh-設置多個寄存器一配光檢測臺3和測光幕4位置、設置參數等；上位機I作為master,光度傳感器集合5作為slave,利用光度傳感器集合5的Modbus自有協議，實時獲取光度傳感器集合5的光度值反饋。
全文摘要
本發明設計了一種燈具配光性能檢測的Modbus協議自動測試方法，包括上位機1、電氣控制櫃2、配光檢測臺3、測光幕4、光度傳感器集合5，自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，燈具安裝在配光檢測臺3上，上位機1分析處理自定義格式的國家配光標準規範數位化文件6，通過Modbus線纜向電氣控制櫃2傳輸X、Y、Z三方向步進電機驅動開關量信號，電氣控制櫃2驅動配光檢測臺3的X、Z兩方向步進電機及測光幕3的Y方向步進電機運動至規定位置，測光幕4中的光度傳感器集合5實時檢測配光檢測臺3上的燈具光度，通過Modbus總線實現數據傳輸，上位機1自動獲取燈具配光性能測試數據，可有效提高配光性能測試效率和準確性。
文檔編號G01M11/02GK102650568SQ20121010843
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月14日 優先權日2012年4月14日
發明者李偉 申請人:李偉