一种壁画光照度检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及检测光照度的控制技术领域，尤其涉及一种壁画光照度检测装置。


背景技术：

2.随着信息技术的高速发展，文物保护研究实现数字化和国际化已逐渐被人们所认同，拓展现代化的研究手段成为今后发展的大趋势，因此对壁画的研究和保护也必须紧跟这个形势，利用计算机和自动化设备为壁画的研究和保护提供有力的工具，使壁画的研究、保护、管理更加科学化、现代化。
3.对于采集大量的壁画图像及相关数据，可以通过数码摄像、扫描等手段来实现，壁画图像进入计算机后，可以对图像中的各种科学和历史信息进行标记、拆分、比较、统计、分析和研究，并可直接存入壁画数据库。计算机数字信息具有复制无失真，易于传播、使用、查询和管理方便等优点，因而成为一种非常好的壁画信息保存手段。
4.光照度是一个非常影响壁画质量的因素，不同强度的光照度对壁画的影响程度不同，光照度对壁画最直接的影响就是导致壁画颜色发生改变，为了达到壁画最佳保护和显示效果，必须对光照度进行检测。现有的检测壁画光照度的装置为光照度仪，仪器结构简单，功能单一，在实际工作中，不仅检测效率低，而且无法准确控制光照度传感器到壁画的距离，针对大面积壁画的多点光照度测量需求，现有装置可重复性差，需要人工操作检测，工作量大且误差较大，诸如最大照度、最小照度、照度均匀度等参数也难以快速获得。
5.考虑到壁画具有文物特性不能直接触碰，同时壁画的墙面并不平整，在壁画的光照度检测时，必须保证检测时不能过于贴近壁画表面，因此，壁画和检测仪器探头必然存在间隙。同时，由于照度仪器探头的标定是以探头接收光的平面作为基准面，因此置于壁画前方的光照度仪的检测值，实际上是光照度仪探头接收光的平面的照度值，而非壁画表面的光照度值。探头接收光的平面与壁画的间距为探头本身的机械厚度和探头背平面与壁画间隙的和，在检测中，需要基于探头所检测的照度值以及该间距进行光照度补偿计算，才能获得准确的壁画光照度。
6.基于上述情况，本实用新型提出了一种壁画光照度检测装置，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种壁画光照度检测装置，能够解决已有的壁画光照度装置的检测效率低，精准度较差，可重复性差的问题。
8.为此，本实用新型采用以下技术方案：
9.一种壁画光照度检测装置，包括底座、光照度检测机构、测距传感器、升降机构和水平移动机构，所述测距传感器包括定位测距传感器和距离矫正传感器，所述定位测距传感器的测量面为第一测量平面，所述距离矫正传感器的测量面为第二测量平面，多个所述
定位测距传感器位于同一测量面，所述升降机构包括所述底座上端面固定连接的竖直滑轨，所述竖直滑轨上侧连接设有朝向壁画的所述定位测距传感器，所述竖直滑轨滑动连接有竖直滑块，所述水平移动机构包括固定连接于所述竖直滑块的水平滑轨，所述水平滑轨滑动连接有水平滑块，所述水平滑块前侧连接设有所述距离矫正传感器，所述水平滑块上侧设有背向壁画的所述光照度检测机构，所述光照度检测机构的安装面为所述第二测量平面、测量面为第三测量平面，所述第二测量平面和所述第三测量平面之间的距离即为所述光照度检测机构的机械厚度，所述定位测距传感器能够测得第一测量平面的至壁画的定位距离数据，所述距离矫正传感器能够测得所述第二测量平面至壁画的距离矫正数据，所述光照度检测机构能够测得所述第三测量平面的光照度数据，从而根据照度定律计算壁画表面实际光照度。
10.在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：
11.所述底座设有能够标识壁画测量位置的长度刻度，所述底座上端面连接设有左右两个所述竖直滑轨，且所述竖直滑轨位于所述底座前侧，所述底座的前面不超过所述竖直滑轨的前面，所述竖直滑轨后侧设有上下两个第一固定块，所述第一固定块包括地脚，所述底座与下侧的所述第一固定块之间连接设有可拆卸的所述支架。
12.所述竖直滑轨上方和下方内部分别设有竖直驱动带轮和竖直从动带轮，所述竖直驱动带轮和所述竖直从动带轮之间连接设有竖直传送带，所述竖直传送带位于所述竖直滑块和所述竖直滑轨之间，所述竖直传送带两侧设有竖直防撞带，所述竖直滑轨一侧固定连接有竖直联轴器，所述竖直联轴器与所述竖直驱动带轮同轴心，所述竖直联轴器另一侧连接设有竖直驱动电机，所述竖直驱动电机包括步进电机，所述竖直驱动电机的电机轴与所述竖直联轴器转动连接，所述竖直滑轨另一侧固定连接有与所述竖直驱动带轮同轴心的尾座，所述竖直驱动带轮滑动连接有钢轴，所述钢轴依次通过所述尾座和所述竖直驱动带轮与所述竖直联轴器转动连接。
13.所述竖直滑轨靠近所述光照度检测机构一侧设有上下两个光电传感器，所述光电传感器位于所述竖直防撞带之间。
14.所述水平滑轨通过第二固定块与所述竖直滑块固定连接，所述水平滑轨左侧和右侧内部分别设有水平驱动带轮和水平从动带轮，所述水平驱动带轮和所述水平从动带轮之间连接设有水平传送带，所述水平传送带位于所述水平滑块和所述水平滑轨之间，所述水平传送带两侧设有水平防撞带，所述水平滑轨左侧上方固定连接有水平联轴器，所述水平联轴器与所述水平驱动带轮同轴心，所述水平联轴器上侧连接设有水平驱动电机，所述水平驱动电机包括步进电机，所述水平驱动电机的电机轴与所述水平联轴器一侧转动连接，所述水平驱动带轮转动连接有驱动轴，所述驱动轴转动连接于所述水平联轴器另一侧。
15.所述水平滑块前面固定连接有安装座，所述安装座前面固定连接有支架和所述距离矫正传感器，所述支架一端的后面固定连接有光照度检测机构，所述光照度检测机构包括工业光照度检测仪，所述工业光照度检测仪包括透光罩，所述透光罩内设有光照度传感器，所述透光罩一侧设有防水端子，所述光照度传感器的方向朝后。
16.所述测距传感器包括高精度激光测距传感器，所述高精度激光测距传感器设有测量窗口、第一数据接口和第二数据接口，所述测量窗口的方向朝前，所述定位测距传感器和
所述距离矫正传感器之间通过uart接口串联，实现多点测距。
17.所述壁画光照度检测装置还包括控制器、电源模块、上位机和报警组件，所述控制器为位处理器并且包括数据接口，所述数据接口包括rs接口、i/o口、usb接口和所述uart接口，所述控制器通过所述rs接口和所述防水端子连接所述光照度传感器，所述光照度传感器能够将采集的光照度数据传输给所述控制器，所述控制器通过所述urta接口与所述测距传感器连接，所述控制器通过所述i/o口与所述竖直驱动电机、所述水平驱动电机、所述光电传感器和所述报警组件连接，所述控制器通过所述usb接口与电源模块和所述上位机连接，所述上位机设有控制整个系统复位、停止、启动的功能键，所述上位机界面包括壁画光照度数据，设有光照度坐标图、光照度最大值、最小值、平均值、照度均匀度和局部区域照度最大值、最小值、平均值、照度均匀度，所述光照度坐标图横坐标为测量点位，竖坐标为平均光照度，右侧上方能够设置测距传感器的阈值并显示测得的所述定位距离数据，所述定位距离数据包括位置数据1和位置数据2，所述定位距离数据下方显示所述距离矫正数据，所述距离矫正数据为位置数据3，所述报警组件包括蜂鸣器和放大电路。
18.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型操作简单，检测效率高，精准度高，易于重复检测；能够实现精准检测壁画光照度的前提下，还能够实现多种移动路径和多种角度检测；易于控制，能够实现自动检测，检测结果以图形方式显示在上位机中，检测结果更加精确和直观；装置结构分模块，易于拆分和组装，场地适应性和实用性较强。
附图说明
19.图1是本实用新型的正视图；
20.图2是本实用新型的侧视图；
21.图3是本实用新型光照度传感器的后视图；
22.图4是本实用新型激光测距传感器的前视图；
23.图5是本实用新型控制系统的结构框图；
24.图6是本实用新型上位机图形化界面示意图；
25.图7是本实用新型控制器结构图。
具体实施方式
26.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似功能的元件，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
28.参照附图。本实用新型提供的一种壁画光照度检测装置，包括底座1、光照度检测
机构11、测距传感器12、升降机构31和水平移动机构32，所述测距传感器12包括定位测距传感器121和距离矫正传感器122，所述定位测距传感器121的测量面为第一测量平面，所述距离矫正传感器122的测量面为第二测量平面，多个所述定位测距传感器121位于同一测量面，所述升降机构31包括所述底座1上端面固定连接的竖直滑轨3，所述竖直滑轨3上侧连接设有朝向壁画的所述定位测距传感器121，所述竖直滑轨3滑动连接有竖直滑块4，所述水平移动机构32包括固定连接于所述竖直滑块4的水平滑轨23，所述水平滑轨23滑动连接有水平滑块26，所述水平滑块26前侧连接设有所述距离矫正传感器122，所述水平滑块26上侧设有背向壁画的所述光照度检测机构11，所述光照度检测机构11的安装面为所述第二测量平面、测量面为第三测量平面，所述第二测量平面和所述第三测量平面之间的距离即为所述光照度检测机构11的机械厚度，所述定位测距传感器121能够测得第一测量平面的至壁画的定位距离数据，所述距离矫正传感器122能够测得所述第二测量平面至壁画的距离矫正数据，所述光照度检测机构11能够测得所述第三测量平面的光照度数据，从而根据照度定律计算壁画表面实际光照度。
29.所述底座1设有能够标识壁画测量位置的长度刻度，所述底座1上端面连接设有左右两个所述竖直滑轨3，且所述竖直滑轨3位于所述底座1前侧，所述底座1的前面不超过所述竖直滑轨3的前面，所述竖直滑轨3后侧设有上下两个第一固定块2，所述第一固定块2包括地脚，所述底座1与下侧的所述第一固定块2之间连接设有可拆卸的所述支架17，从而通过下侧的所述第一固定块2对所述壁画光照度检测装置进行固定，若需要通过上侧的所述第一固定块2固定，则拆卸所述支架17，替换为能够连接固定所述底座1和上侧的所述第一固定块2的支架，所述支架17和所述地脚能够分别使所述滑轨3换向，从而使所述滑轨3有更多应用场景和方式。
30.所述竖直滑轨3上方和下方内部分别设有竖直驱动带轮和竖直从动带轮，所述竖直驱动带轮和所述竖直从动带轮之间连接设有竖直传送带16，所述竖直传送带16位于所述竖直滑块4和所述竖直滑轨3之间，所述竖直传送带16两侧设有竖直防撞带8，所述竖直滑轨3一侧固定连接有竖直联轴器6，所述竖直联轴器6与所述竖直驱动带轮同轴心，所述竖直联轴器6另一侧连接设有竖直驱动电机5，所述竖直驱动电机5包括步进电机，所述竖直驱动电机5的电机轴与所述竖直联轴器6转动连接，所述竖直滑轨3另一侧固定连接有与所述竖直驱动带轮同轴心的尾座7，所述竖直驱动带轮滑动连接有钢轴10，所述钢轴10依次通过所述尾座7和所述竖直驱动带轮与所述竖直联轴器6转动连接，所述尾座7能够确定所述钢轴10的轴心并且使钢轴10转动时更加稳定，所述竖直驱动电机5能够带动所述竖直联轴器6和所述钢轴10转动，从而驱动所述竖直驱动带轮和所述竖直传送带16，从而使所述竖直滑块4升降。
31.所述竖直滑轨3靠近所述光照度检测机构11一侧设有上下两个光电传感器9，所述光电传感器9位于所述竖直防撞带8之间，所述竖直滑块4在升降时能够被所述光电传感器9检测，从而控制所述竖直驱动电机5停转，从而对所述竖直滑块4进行上下移动方向的限位。
32.所述水平滑轨23通过第二固定块24与所述竖直滑块4固定连接，所述水平滑轨23左侧和右侧内部分别设有水平驱动带轮和水平从动带轮，所述水平驱动带轮和所述水平从动带轮之间连接设有水平传送带27，所述水平传送带27位于所述水平滑块26和所述水平滑轨23之间，所述水平传送带27两侧设有水平防撞带28，所述水平滑轨23左侧上方固定连接
有水平联轴器29，所述水平联轴器29与所述水平驱动带轮同轴心，所述水平联轴器29上侧连接设有水平驱动电机30，所述水平驱动电机30包括步进电机，所述水平驱动电机30的电机轴与所述水平联轴器29一侧转动连接，所述水平驱动带轮转动连接有驱动轴，所述驱动轴转动连接于所述水平联轴器另一侧，所述水平驱动电机30能够带动所述水平联轴器29转动，从而带动所述驱动轴和所述水平驱动带轮转动，从而带动所述水平传送带27移动，从而使所述水平滑块26左右移动。
33.所述水平滑块26前面固定连接有安装座33，所述安装座33前面固定连接有支架34和所述距离矫正传感器122，所述支架34一端的后面固定连接有光照度检测机构11，所述光照度检测机构11包括工业光照度检测仪，所述工业光照度检测仪包括透光罩19，所述透光罩19内设有光照度传感器，所述透光罩19一侧设有防水端子18，所述光照度传感器的方向朝后，所述光照度传感器能够输出随着光强变化而变化的电流，从而通过电流电压转换电路并放大滤波电路，从而使电路的输出电压产生相应变化，从而根据电压-光照度函数关系计算得到光照度值。
34.所述测距传感器12包括高精度激光测距传感器，所述高精度激光测距传感器设有测量窗口20、第一数据接口21和第二数据接口22，所述测量窗口20的方向朝前，所述定位测距传感器121和所述距离矫正传感器122之间通过uart接口串联，实现多点测距，所述测距传感器12能够发出一种波长的光，从而通过计算光线发射和反射时差或相位差测算距离，所述测距传感器12的波长在可见光之外，避免对壁画光照度检测产生影响。
35.所述壁画光照度检测装置还包括控制器、电源模块、上位机和报警组件，所述控制器为32位处理器并且包括数据接口，所述数据接口包括rs232接口、i/o口、usb接口和所述uart接口，所述控制器通过所述rs232接口和所述防水端子18连接所述光照度传感器，所述光照度传感器能够将采集的光照度数据传输给所述控制器，所述控制器能够对所述光照度数据进行处理，从而将所述光照度数据传输至上位机，所述控制器通过所述urta接口与所述测距传感器12连接，所述控制器通过所述i/o口与所述竖直驱动电机5、所述水平驱动电机30、所述光电传感器9和所述报警组件连接，所述控制器能够控制所述竖直驱动电机5和所述水平驱动电机30的启停，所述控制器通过所述usb接口与电源模块和所述上位机连接，所述电源模块能够为所述壁画光照度检测装置提供电能，所述上位机能够控制所述升降机构31和所述水平移动机构32的移动，所述上位机能够将所述光照度数据进一步处理并以图形化界面显示，所述上位机还能够设置所述测距传感器12的阈值并显示所述测距传感器12测量的所述距离数据，所述上位机设有控制整个系统复位、停止、启动的功能键，所述上位机界面包括壁画光照度数据，设有光照度坐标图、光照度最大值、最小值、平均值、照度均匀度和局部区域照度最大值、最小值、平均值、照度均匀度，所述光照度坐标图横坐标为测量点位，竖坐标为平均光照度，右侧上方能够设置定位测距传感器121的阈值并显示测得的所述定位距离数据，所述定位距离数据包括位置数据1和位置数据2，所述定位距离数据下方显示所述距离矫正数据，所述距离矫正数据为位置数据3，所述报警组件包括蜂鸣器和放大电路，所述报警组件能够在检测到所述光照度检测装置与壁画之间的距离小于设定的阈值时报警。
36.当使用壁画光照度检测装置时，首先通过上位机设置定位测距传感器121的报警阈值，人工移动壁画光照度检测装置使其贴近壁画，此时定位测距传感器121测得与壁画之
间的定位距离数据在报警阈值内，报警组件开始报警，移动壁画光照度检测装置缓慢远离壁画至报警组件刚好不报警的位置。
37.将升降机构31、水平移动机构32、光照度检测机构11、测距传感器12、竖直驱动电机5、水平驱动电机30、光电传感器9和上位机初始化，初始化后竖直滑块4和水平滑块26位于所述控制器程序设定的初始测量位置，从而使水平移动机构32位于所述初始测量位置。
38.通过控制器启动竖直驱动电机5，从而带动竖直传送带1移动，从而带动竖直滑块4移动，从而带动水平移动机构32到达初始竖直检测点位，启动水平驱动电机30，从而带动水平传送带27移动，从而带动水平滑块26移动，从而带动光照度检测机构11和距离矫正传感器122在水平方向移动，此时光照度检测机构11和距离矫正传感器122同时按照控制器设定的采集间隔时间采集水平测量点位的光照度数据和距离矫正数据，移动过程中每一个检测点位的光照度数据和距离矫正数据都会多次采集。
39.采集到的数据传输至控制器进行处理，使用同一点位采集的多个数据计算出该点位的平均光照度数据和平均距离矫正数据，距离矫正传感器122在移动过程中获得的多个平均距离信息，加上光照检测机构11的机械厚度后，计算获得光照度检测机构11接收光信号的第三测量平面到壁画平面的精确距离数值，上位机对接收的光照度数据按照照度定律计算出壁画表面的实际光照度数值，最终在上位机左上方的光照度数据坐标图线束区域以图形化界面直观显示检测结果，因为壁画表面不一定为完整的平面，控制器首先会对采集到的距离矫正数据进行判定，若小于给定的判定阈值，则同时采集到的光照度数据无效并触发报警，上位机显示的光照度数据坐标图中该点为0，若无效数据不影响检测结果，例如无效数据丢失不连续、丢失占采集比例很小可以忽略不计，则该装置继续运行，有效的光照度数据和距离矫正数据经控制器处理后传输至上位机形成光照度数据坐标图，用以判定壁画光照度是否合格，若无效数据影响检测结果的精确性，则需根据无效点距离矫正数据重新设定报警阈值，并移动装置对该区域进行重测。
40.该装置的升降机构31和水平移动机构32都完整移动后光照度检测机构11停止采集数据，等待控制器的复位指令。
41.依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的一种壁画光照度检测装置，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。
42.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个机构、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“内侧”、“水平”、“端部”、“长度”、“外端”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。用语“第一”、“第二”也仅为说明时的简洁而采用，并不是指示或暗示相对重要性。
44.此外，在实践本实用新型的权利要求时，通过对附图、公开和所附权利要求的研究
中，本领域技术人员可以理解和影响对所公开的实施例的变化。此外，在权利要求、说明书中，“包括”、“含有”等词不排除其他元素或步骤，非复数名词不排除其复数形式。
45.以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围，即凡依本实用新型所作的均等变化与修饰，皆为本实用新型权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。