二轴扫描阳光反射灯的制作方法

文档序号:15676747发布日期:2018-10-16 20:08阅读:180来源:国知局

本发明涉及灯光显示领域,特别是涉及一种二轴扫描阳光反射灯。



背景技术:

光线反射是一种自然现象,遵循反射定律,即反射角等于入射角。太阳光是一种自然光,其光线射角根据地理位置遵循万年历规律,要控制反射光的方向使反射光指向设定的方向必需依靠万年历进行实时跟踪调整,本发明采用扫描方法获得尽可能的反射角,实现反射光大面积覆盖。



技术实现要素:

本发明采用二轴扫描反射阳光实现大面积覆盖。

本发明的目的是利用阳光实现反射灯的灯光效果,并通过逻辑控制实现至少两个反射灯的同步闪烁、或流水显示、或反射灯单独闪烁显示,进一步实现图案闪烁显示。

本发明采用的技术方案是:

一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:至少包括水平扫描转轴和垂直扫描转轴,水平扫描转轴带动垂直扫描转轴转动,垂直扫描转轴上设置有反光镜,垂直扫描转轴带动反光镜进行垂直扫描,所述反光镜被水平扫描转轴带动进行水平扫描。

(或描述为:至少包括水平扫描转轴和垂直扫描转轴,水平扫描转轴带动垂直扫描转轴转动,垂直扫描转轴上设置有反光镜,垂直扫描转轴带动反光镜进行垂直扫描,水平扫描转轴带动垂直扫描转轴进而带动所述反光镜进行水平扫描。)。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:有两个反光镜对称设置在垂直转轴上,所述两个反光镜的对称中心位于水平扫描转轴线上。

进一步,所述两个反光镜的平面相互垂直。

再进一步,有多个反光镜对称设置在垂直转轴上,各反光镜的平面相差一定的角度。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:nv=(360/m)*nh,或nh=(360/m)*nv,nv为垂直扫描转速,nh为水平扫描转速,m为视角角度度数。

进一步,nv<24转/秒,或nh<24转/秒。

再进一步,0<m≤90度。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:所述反光镜为双面反光镜。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:垂直转轴上设置有定向反光面。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:水平扫描转轴由水平电机驱动,垂直扫描转轴由垂直电机驱动。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:还包括方向传感器,方向传感器用于获取反光镜的方向角。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:还包括通信模块、定位单元。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:反光镜包括不同的颜色,以便形成颜色变化或同步色彩。

所述的一种二轴扫描阳光反射灯,其特征是:还包括服务器,服务器包括反射灯id数据库、同步控制单元、逻辑控制单元。

一种二轴扫描阳光反射灯的显示方法,其特征是,包括步骤:至少两个反光镜排布相同的反射灯确定统一的方向做为起始位置,由同步脉冲驱动反射灯的电机旋转形成同步反光闪烁,或由逻辑脉冲驱动反射灯的电机旋转形成时序反光闪烁。

或,

一种二轴扫描阳光反射灯的显示方法,其特征是,包括步骤:

(1)在服务器中建立反射灯id数据库;

(2)客户端通过服务器对反射灯的闪光模式进行设置;

(3)反射灯执行同步指令实现同步闪烁,或反射灯执行逻辑指令实现流水灯闪烁。

或,

一种二轴扫描阳光反射灯的显示方法,其特征是,包括步骤:

(1)反射灯获取定位信息并上报服务器;

(2)在服务器中建立反射灯id数据库;

(3)客户端通过服务器对反射灯的闪光模式进行设置;

(4)反射灯执行同步指令实现同步闪烁,或反射灯执行逻辑指令实现流水灯闪烁。

本发明的有益效果是:利用阳光(或灯光)实现反射灯的灯光效果,可以在白天实现灯光效果,并通过逻辑控制实现至少两个反射灯的同步闪烁、或流水显示、或反射灯单独闪烁显示,进一步实现图案闪烁显示。具体可应用于公路警示灯、建筑物轮廓灯、地标显示灯。

附图说明

图1为二轴扫描阳光反射灯原理图。

图2为二轴扫描阳光反射灯垂直扫描转速nv大于水平扫描转速nh的覆盖扇区示意图。

图3为二轴扫描阳光反射灯垂直扫描转速nv小于水平扫描转速nh的覆盖扇区示意图。

图4为二轴扫描阳光反射灯由电机驱动示意图。

图5为二轴扫描阳光反射灯有两个对称反光镜的实施方案(两个反光镜处于同一平面)。

图6为二轴扫描阳光反射灯有两个对称反光镜的实施方案(两个反光镜平面垂直)。

图7为二轴扫描阳光反射灯有多个对称反光镜的实施方案。

图8为二轴扫描阳光反射灯采用齿轮传动的实施方案。

图9为二轴扫描阳光反射灯采用同步驱动显示方案。

图10为二轴扫描阳光反射灯采用逻辑驱动显示方案。

图11为本发明反射灯步进电机控制的一种方案。

图12为二轴扫描阳光反射灯应用于建筑物轮廓灯示意图。

图13为二轴扫描阳光反射灯组成“十”字图案的示意图。

图14为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的硬件配置图。

图15为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的流程图。

图16为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的流程图(反射灯上报地理位置信息)。

图17为本发明利用无人机阵列进行显示的实施方案。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为二轴扫描阳光反射灯原理图,101为太阳,102为反光镜,103为垂直扫描转轴,其转速为nv,ab为水平扫描转轴,其转速为nh,水平扫描转轴带动垂直扫描转轴转动,垂直扫描转轴上设置有反光镜102,垂直扫描转轴带动反光镜102进行垂直扫描,同时反光镜102被水平扫描转轴带动进行水平扫描,反射光扫描形成覆盖扇区104。本发明采用二轴扫描反射阳光实现大面积覆盖,同时也实现了闪烁效果,具体的扫描方式可以是nv>nh,即图2所示的情况,覆盖扇区104中的反射光扫描轨迹如201所示的轨迹线,如果nv<nh,即图3所示的情况,覆盖扇区104中的反射光扫描轨迹如301所示的轨迹线,轨迹线之间的间隔即反射光覆盖宽度,转化为角度以m表示,通过实践获得m在10度以内比较合理,10度以上会造成覆盖不全面的问题,m的度数越小覆盖越全面,考虑到可以使用凸面反光镜,m的值最大可以取到90度,nv和nh关系表达为:nv=(360/m)*nh,或nh=(360/m)*nv,nv为垂直扫描转速,nh为水平扫描转速,m为视角角度度数。考虑到人眼视觉残留时间约为1/24秒,即0.04秒,人眼对光强的感觉除了光强的大小外还有光的时间积累,所以旋转太快,照射时间短于人的视觉残留时间时最大光强就会被平均,所以为了保证最大光强不被平均,实现白天的能见度,旋转速度应控制在24转/秒之内。取nv=24转/秒,取m=10度,则nh=0.7转/秒,取m=1度,则nh=0.07转/秒,即nv=24转/秒,nh=0.07~0,7转/秒;或即nh=24转/秒,nv=0.07~0,7转/秒。如果要求光强更强,nh或nv可以取更小转速值,当然转速不做为限定本发明的条件。

进一步,所述转速可以是变速转动,即转速发生线性或非线性变化。

进一步,考虑到同步闪烁要求,反射灯的底座或旋转体上设置指南针或方向传感器(磁性元件),以指南针或方向传感器确定同步的起始位置,或指南针或方向传感器标定反射灯的初始位置,即初始化位置。

心里学研究表明,人眼对同步闪烁的物体视为一体,更能引起主观上的注意,对于流水闪烁可以在主观上形成指示注意。

图4为二轴扫描阳光反射灯由电机驱动示意图,401为水平电机,水平扫描转轴ab由水平电机驱动,402为垂直电机,垂直扫描转轴cd由垂直电机驱动。电机可以选择步进电机,步进电机可以在步进脉冲控制下实现同步转动或在时间上逻辑控制转动。

图5为二轴扫描阳光反射灯有两个对称反光镜的实施方案(两个反光镜处于同一平面),考虑到转动惯量的平衡,在cd轴上再设置另一反光镜501,反光镜403和反光镜501以402垂直电机为中心对称布置,两个反光镜的对称中心位于水平扫描转轴ab线上。如果考虑两个旋转的速度配合,采用图6为二轴扫描阳光反射灯有两个对称反光镜的实施方案(两个反光镜平面垂直),即反光镜501的平面和反光镜403的平面垂直。进一步,图7为二轴扫描阳光反射灯有多个对称反光镜的实施方案,701和702为另外两个对称布置的反光镜,为了配合nv和nh转速要求,可以设置在不同的平面上,即所有反光镜均沿旋转方向错开一定的角度。

再进一步,用于公路警示灯,其中至少一个反光镜由定向反光面所替代,或反光镜背面设置定向反光面,现有的定向反光面包括玻璃微珠结构制品和全反射内三角反射器结构制品,定向反光面可以将入射光按原入射方向反射出去(具体cn88106181.6全方位定向反光贴片,披露了定向反射制品的原理及工艺),假设701、702由定向反光面所替代,在白天可以利用反光镜403、501反射阳光形成闪烁,夜晚由定向反光面701、702旋转形成闪烁,进一步定向反光面涂以不同的颜色,如红、蓝,这样可以形成红、蓝交替警示显示,本发明中,尽管反光镜是用于反射阳光,但在夜间也不排除反射车灯灯光,所以本发明应用于交通警示是有益的。

图8为二轴扫描阳光反射灯采用齿轮传动的实施方案,齿轮传动为传统技术方案,该专业技术人员可以无需创造性地实现两个转轴的配合转速,实现参数可以是一个转轴为小于24转/秒,另一个转轴为0.07~0,7转/秒。

图9为二轴扫描阳光反射灯采用同步驱动显示方案,图中901由同步脉冲t1驱动步进电机,902由相同的同步脉冲t1驱动步进电机,这样901和902获得同步反射阳光的效果。

进一步,所述转速可以是同步变速转动,即转速发生线性或非线性变化,不同的反射灯的转速是同步发生变化。

图10为二轴扫描阳光反射灯采用逻辑驱动显示方案,图中901由同步脉冲t1驱动步进电机,902由同步脉冲t2驱动步进电机,这样901和902获得逻辑性反射阳光的效果,如流水灯、轮流闪烁、分片闪烁灯。

图11为本发明反射灯步进电机控制的一种方案,由步进电机、控制器、方向传感器、时钟组成。

考虑到时间同步,还包括授时模块,满足触发时间同步,授时方法采用网络时间协议(networktimeprotocol,ntp)(采用ieee1588协议,lan上与标准间差小于1毫秒,wan上几十毫秒,只要小于1/24(帧)即0.04秒就可以满足要求),或卫星授时(卫星授时<1μs),或手机基站授时(<1μs),同步时间的目的是保证所有反射灯的时钟保持一致。

图12为二轴扫描阳光反射灯应用于建筑物轮廓灯示意图,1201为反射灯,1202为另一反射灯,1203为建筑物,1201和1202的闪烁方式可以是同步闪烁、轮流闪烁,不同建筑小区的建筑物可以设置为分片闪烁。

图13为二轴扫描阳光反射灯组成“十”字图案的示意图,1301为反射灯组成“十”字图案,所有反射灯保持同步闪烁,即同步驱动。

图14为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的硬件配置图,反射灯进一步还可以设置传感器单元,如方向传感器(磁性元件)、水平传感器、通信模块、gps、lbs定位单元,服务器包括反射灯id数据库、同步控制单元、逻辑控制单元。通信模块包括无线通信模块或有线通信模块,无线模块包括点对点、zigbee、wifi、手机网络3g\4g等现有技术及未来无线通信技术,有线通信模块包括载波、脉冲等。

图15为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的流程图,其特征是,包括步骤:

(1)在服务器中建立反射灯id数据库;

(2)客户端通过服务器对反射灯的闪光模式进行设置,如同步模式或流水模式;

(3)反射灯执行同步指令实现同步闪烁,或反射灯执行逻辑指令(t1、t2、t3指令)实现流水灯闪烁。

图16为二轴扫描阳光反射灯采用客户端及服务器模式实施方案的流程图(反射灯上报地理位置信息),其特征是,包括步骤:

(1)反射灯获取定位信息并上报服务器,如地理位置信息;

(2)在服务器中建立反射灯id数据库;

(3)客户端通过服务器对反射灯的闪光模式进行设置,如同步模式或流水模式;

(4)反射灯执行同步指令实现同步闪烁,或反射灯执行逻辑指令(t1、t2、t3指令)实现流水灯闪烁。

定位信息包括地理位置信息或反射灯的相对位置信息。

图17为本发明利用无人机阵列进行显示的实施方案,包括无人机,所述反射灯安装在无人机上,由安装反射灯的无人机阵列形成显示面,目前无人机一般采用cofdm(信道编码的正交频分复用)全数字调制解调技术及mpeg2/mpeg4图像格式,可以和本发明通信模块无缝连接。其实施方法为:无人机安装反射灯,由无人机组成阵列,由控制中心向反射灯发送对应的同步指令或逻辑指令,通过同步反射或逻辑反射获得显示效果。无人机阵列控制采用外环生成内环控制指令,通过扩展卡尔曼(ekf)滤波实现gps/ins捷联组合导航,导航算法消除震动和其他干扰,软件使用vxworks或ucos操作系统。当然也可以由无人机直接组成图案进行显示。由方向传感器(磁性元件)统一确定反射灯的反光镜的同步初始化位置,这样即使无人机处于运动状态,但反射灯在某方向的照射是同步照射的。

考虑整转速配合要求,在所有反光镜的背面同样可以设置反光镜,即双面反光镜。

本发明所述反光镜一般指平面镜,但不限于平面镜,凹面镜或凸面镜可以增加视角度数,扩大扫描点覆盖面积,但光强会降低,另外异面镜也属于本发明所述反光镜的范畴之内。

上述应用模式及规则均不限定本发明的方法及系统的基本特征,并非限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,作出的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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