专利名称：可编程舞台效果激光阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于舞台表演的效果灯装置，特别涉及一种可编程舞台效果激光阵列装置。
背景技术：
随着生活水平和教育水平的提高，人们对舞台表演的质量要求越来越高。舞台灯光作为舞台表演的一个重要组成部分，对舞台表演的效果起了举足轻重的影响，所有的舞台表演都离不开灯光效果来为其增光添彩。然而传统的舞台灯中应用最广泛的主要是配合滤光片使用的高功率的白光灯和功率稍小的LED灯。从传统舞台灯本身的角度看这些灯光的光源中含有多种频率成分，灯光的相干性比较差，因而难以获得较高的亮度，同时也造成散射比较严重，很难做出细光柱的效果，另外由于灯光的效率比较低，为了达到较高的亮度，舞台灯的功率都做的比较大，这样就需要额外的散热装备，所以体积也无法做到比较小，这样就难以做到密集等灯光效果和快速摆动的光柱效果。从观众的需求角度来看,传统的舞台灯光已经无法满足观众的审美需求。
发明内容
本发明的目的是弥补传统灯光的不足，完成传统灯光无法完成的灯光效果。相对于传统的舞台灯，本发明使用了激光作为灯光光源。通常一谈到激光，人们总会与“高科技”、“科幻”等词语联系起来，给人一种梦幻新奇的感觉，所以本身就对观众有很强的吸引力，同时从激光本身出发来看，激光相对于传统舞台灯具有亮度高，相干性高，颜色纯度高，汇聚性强的优点，配合舞台烟雾可以实现美轮美奂的光柱效果，如果扩展成若干个激光灯同时亮再加上摆动效果会更加绚丽迷人，这是传统的舞台灯所无法达到的。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种可编程舞台效果激光阵列，包括激光发生器、激光摆动单元、控制单元及可编程操作终端，激光发生器包括发光部件和驱动电路，发光部件产生激光，驱动电路为一个电流源，通过输出PWM电流驱动发光部件产生激光，驱动电路输入包括电源输入和来自控制单元的控制信号，通过控制信号控制PWM电流的脉冲宽度，从而控制产生的激光的亮度；激光摆动单元包括一个步进电机，发光部件固定在步进电机的转轴上，可以随电机的转动而摆动，从而实现灯光的摆动效果，步进电机通过来自控制单元的控制信号控制电机的摆动；控制单元是一个嵌入式系统，分别向驱动电路和激光摆动单元发出控制信号，从而控制每个发光部件的亮度和摆动角度，控制单元通过数据线与可编程操作终端连接，实现与操作终端的通讯。有益效果本发明使用激光做光源，亮度高、相干性高、颜色纯度高、汇聚性强,设备体积小，可同时控制多个激光器的动作，实现复杂绚丽的舞台灯光效果，从而实现传统舞台灯无法达到的效果。
图1为实施例中激光阵列机箱装置示意图。图2为实施例中激光阵列网络拓扑图。图中，I为激光头，2是高精度步进电机，3是万向轴，4是机箱外壳，5是散热风扇，6是控制单元，7是激光头的驱动电路，8是空气开关，9是电源线，10是RS-485信号线，11是操作终端。
具体实施例方式下面结合附图，具体说明本发明的优选实施方式。本实施方式具体实现了本发明所述的一种可编程舞台效果激光阵列，包括一个可编程操作终端和多个机箱。图1为机箱装置结构示意图，图2为激光阵列网络拓扑图。本实施方式中，发光部件使用了最大功率为200mW的红宝石激光头，可以产生高纯度的激光，通过驱动电路实现渐亮渐灭的效果增加效果的变化，又可以控制亮度以保证不会刺激观众的眼睛或者损坏数字摄像设备。步进电机的精度很高达到0.18°，所以可以达到平滑的转动，同时电机的最大转速达到60° /0.15s，又可以保证激光在需要的时候快速转动。可编程操作终端是一台PC机或者灯光控制台，通过RS-485总线向各个控制单元发送控制信号控制各个激光头的亮度和摆动的角度，操作终端访问控制单元的方式有三种:第一种是通过物理地址访问单个的控制单元，控制单个激光头做出动作；也可以通过广播的方式访问网络中的所有控制单元，控制所有的激光头同时做出动作；还可以通过分组的方式将所有单元分成若干个小组，每个组通过组号区分，操作终端可以独立的控制每个组中的单元动作而不影响其他的小组内的单元。这样配合灯光亮度和角度的变化就可以做出极其丰富绚丽的灯光效果。同时操作终端具有记忆功能可以将编程好的效果储存起来，控制者可以根据自己的想法灵活的编程各种效果，使用的时候可以快捷的调出已存储的效果，非常的灵活、方便。图1为机箱装置结构示意图。图1中，I为激光头，是发光器件，2是高精度步进电机，激光头I固定在步进电机2的转动轴上，转动轴带动激光头摆动；3是一个万向轴，可以手动调整激光头I的初始位置，以适应不同的灯光效果的要求；4是机箱的外壳，5是散热风扇可以帮助机箱散热，6是控制单元，负责与操作终端通信，根据操作终端发来的不同命令控制步进电机转动以及改变激光的亮度，7是激光头的驱动电路，驱动激光头发光，并能根据控制单元的控制信号控制激光头的亮度，8是空气开关，当出现漏电短路现象时会自动切断电源，保护机箱和人员的安全，9是电源线，输入为220V50HZ的市电，机箱内的5个控制单元和激光头驱动电路的的电源输入端都并接到该电源上，10是RS-485信号线，该信号线在外部挂接到与操作终端相连的RS-485总线上，在内部分别与机箱内的5个控制单元的RS-485通信接口相连。图2为整个灯光系统的通信网络示意图，通信网络采用的是总线型的拓扑结构，每个机箱挂接到RS-485总线10上后就可以与操作终端11通信。每个机箱包括多个激光头，每个激光头对应一个驱动电路、一个步进电机和一个控制单元。
应该理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，对上述内容所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可编程舞台效果激光阵列，其特征在于，包括激光发生器、激光摆动单元、控制单元(6)及可编程操作终端(11)，激光发生器包括发光部件(I)和驱动电路(7)，发光部件产生激光，驱动电路为一个电流源，通过输出PWM电流驱动发光部件产生激光，驱动电路输入包括电源输入和来自控制单元(6)的控制信号，通过控制信号控制PWM电流的脉冲宽度，从而控制产生的激光的亮度；激光摆动单元包括一个步进电机(2)，发光部件固定在步进电机(2)的转轴上，可以随电机的转动而摆动，步进电机通过来自控制单元的控制信号控制电机的摆动；控制单元(6)是一个嵌入式系统，分别向驱动电路(7)和激光摆动单元发出控制信号，从而控制每个发光部件的亮度和摆动角度，控制单元通过数据线(10)与可编程操作终端(11)连接，实现与操作终端的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种可编程舞台效果激光阵列，其特征在于，所述激光发生器为多个，每个激光发生器与一个激光摆动单元和一个控制单元(6)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种可编程舞台效果激光阵列，其特征在于，所述多个激光发生器分为多个组，每组放置于一个机箱。
4.根据权利要求3所述的一种可编程舞台效果激光阵列，其特征在于，激光阵列的通信网络采用的是总线型的拓扑结构，可编程操作终端(11)与RS-485总线(10)连接，每个机箱挂接到RS-485总线(10)上后就可以与操作终端(11)通信。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种可编程舞台效果激光阵列，其特征在于，操作终端访问控制单元的方式包括:通过物理地址访问单个的控制单元，控制单个激光头做出动作；通过广播的方式访问网络中的所有控制单元，控制所有的激光头同时做出动作；通过分组的方式将所有单元分成若干个小组，每个组通过组号区分，操作终端可以独立的控制每个组中的单元动作而不影响其他的小组内的单元。
全文摘要
本发明涉及一种可编程舞台效果激光阵列，包括激光发生器、激光摆动单元、控制单元及可编程操作终端，激光发生器包括发光部件和驱动电路，发光部件产生激光，驱动电路驱动发光部件产生激光，来自控制单元的控制信号控制PWM电流的脉冲宽度，从而控制产生的激光的亮度；激光摆动单元包括一个步进电机，发光部件固定在步进电机的转轴上，可以随电机的转动而摆动，来自控制单元的控制信号控制电机的摆动；控制单元分别向驱动电路和激光摆动单元发出控制信号，控制单元通过数据线与可编程操作终端连接，实现与操作终端的通讯。本发明使用激光做光源，可同时控制多个激光器的动作，实现复杂绚丽的舞台灯光效果，从而实现传统舞台灯无法达到的效果。
文档编号H05B37/02GK103108458SQ20131002427
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者陈杰浩, 刘来旸, 刘佳宇, 刘佳航, 关正, 陈博, 史继筠 申请人:北京理工大学