專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)積分球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光輻射測量領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)積分球。
背景技術(shù)：
積分球又稱為光通球，是一個中空的，內(nèi)壁涂一層平整的漫反射材料的完整球殼，其典型的功能就是收集光，收集的光被用作一個散射光源或作為測量用。積分球以其操作方便、速度快、設(shè)備簡單、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于光源生產(chǎn)、照明工程和科學(xué)研究等領(lǐng)域。IES LM-79-08《固態(tài)照明產(chǎn)品批準(zhǔn)的電氣和光度測量方法》推薦4 π和2 π兩種測量幾何來實(shí)現(xiàn)光源或燈具的光學(xué)性能測量。對于4π測量幾何，光源或燈具放置在球心，稱為“球心測量”，適用于所有光型分布、尺寸較小的照明產(chǎn)品；2π測量幾何在積壁上開口(目前一般有球壁正側(cè)面和頂部開口兩種方式)，光線從球壁開口處射入積分球內(nèi)測量，稱為“球壁測量”，僅適用于前射光、尺寸較大的光源。此外，由于測量姿態(tài)影響著照明產(chǎn)品的光電性能，LM-79還要求在2 π測量幾何下，照明產(chǎn)品的測量姿態(tài)必須與其實(shí)際使用時(shí)的姿態(tài)一致，一方面，隨著人們多樣化照明條件的需求，出現(xiàn)了多種不同實(shí)際使用姿態(tài)的照明產(chǎn)品，常用的兩種積分球開口方式已經(jīng)不能滿足測試要求；另一方面，為了保證積分球的測量精度，積分球的開口又不能太多，不可能在任意位置開口。為解決上述問題，公開號為CN202133466U的專利公開了一種繞過球心軸線的旋轉(zhuǎn)積分球，該技術(shù)方案雖然可以滿足燈具在任意實(shí)際狀態(tài)下的測量要求，但是在實(shí)際使用中，仍明顯存在以下不足首先，2π測量幾何時(shí)，積分球裝載上待測燈具后，待測燈具的質(zhì)量使得積分球的重心偏離球心，機(jī)械結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而不利于積分球旋轉(zhuǎn)；其次，由于該技術(shù)方案的旋轉(zhuǎn)軸過球心，因此積分球旋轉(zhuǎn)到任意位置，球體底面離支撐部件的距離都恒定不變，當(dāng)裝載燈具的采樣開口轉(zhuǎn)到球體底部時(shí)，支撐部件需足夠高，才能保證燈具不撞擊支撐部件，這樣就增大了積分球的整體高度，不方便操作；再次，積分球上會有若干接線引出，如光纜、探頭接線、供電線等，旋轉(zhuǎn)軸帶動球殼轉(zhuǎn)動時(shí)，接線隨球殼轉(zhuǎn)動，會存在繞線問題，長此以往，接線容易折斷，不僅影響積分球的使用，甚至容易會出現(xiàn)因?qū)Ь€斷裂所導(dǎo)致的損壞設(shè)備以及人身安全等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種易于實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動和高精度測量的旋轉(zhuǎn)積分球。本實(shí)用新型所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種旋轉(zhuǎn)積分球，包括具有高反射性內(nèi)表面的空心球殼和用以支撐空心球殼的支撐機(jī)構(gòu)，在空心球殼上設(shè)置采樣開口，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述的旋轉(zhuǎn)軸所在的軸線偏離空心球殼的球心設(shè)置，所述的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在空心球殼和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)之間，并直接或間接地與空心球殼和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)均相連接。[0007]本實(shí)用新型公開的旋轉(zhuǎn)積分球,空心球殼與旋轉(zhuǎn)軸連接，旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接，從而轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)通過帶動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)積分球的轉(zhuǎn)動；由于偏離球心的旋轉(zhuǎn)軸更接近球殼重心位置，易于實(shí)現(xiàn)積分球的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，整個球體機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)積分球在任意位置的精確定位，測量精度高。此外，由于旋轉(zhuǎn)軸 偏離球心設(shè)置，積分球旋轉(zhuǎn)時(shí)，球體底面離支撐部件的距離不斷變化，當(dāng)裝載燈具的采樣開口轉(zhuǎn)到球體底部時(shí)，球體底面離支撐部件的距離最大。這里將積分球的平面視圖范圍定義為-90°、90°，將采樣開口位于左側(cè)且其中心軸線為水平軸線的位置定義為積分球的0°位置，積分球沿旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°為+90°，反之，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°為-90°，圖I給出了本實(shí)施例中積分球分別位于0°、土45°和±90°的情況。當(dāng)球體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(即0° — +45° — +90° )時(shí)，球體底面離支撐機(jī)構(gòu)底座的距離逐漸減小，+90°時(shí)距離最小，但由于裝載燈具的采樣開口位于積分球頂部，不需要為其預(yù)留空間，而且此時(shí)，裝載燈具的高度較低，整個系統(tǒng)較為穩(wěn)定；而當(dāng)球體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(即0° — -45° — -90° )時(shí)，球體底面離支撐機(jī)構(gòu)底座的距離逐漸增大，-90°時(shí)距離最大，此時(shí)裝載燈具的采樣開口位于積分球底部，恰好為待測燈具預(yù)留了更大的空間，相比于現(xiàn)有技術(shù)，在支撐機(jī)構(gòu)具有相同高度的條件下，本技術(shù)方案給2 π測量幾何下的待測燈具預(yù)留了更大的空間，可實(shí)現(xiàn)更大體積的燈具的測量。本實(shí)用新型還可以通過以下技術(shù)方案進(jìn)一步限定作為優(yōu)選，所述的旋轉(zhuǎn)軸向空心球殼上采樣開口所在的側(cè)邊偏離球心；或者所述的旋轉(zhuǎn)軸所在的軸線經(jīng)過積分球的重心。在2π測量幾何時(shí)，空心球殼上采樣開口的一邊會設(shè)置大尺寸的待測燈具，待測燈具自身的質(zhì)量，使整個積分球的重心會向采樣開口的一邊偏移，為此，旋轉(zhuǎn)軸也相應(yīng)地向積分球體重心方向偏移，以保證球體旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和球體的精確定位。作為優(yōu)選，所述的旋轉(zhuǎn)軸為空心轉(zhuǎn)軸，在空心球殼與空心轉(zhuǎn)軸的連接點(diǎn)及其附近位置設(shè)一個或者一個以上探測接口，從探測接口引出的接線均穿過空心轉(zhuǎn)軸、并與相應(yīng)的裝置連接。這里的探測接口包括光纖接口和溫度探頭接口，如引出的光纖連接光譜儀、溫度探頭連接溫控裝置等。積分球旋轉(zhuǎn)時(shí)，積分球上所有的接線均與旋轉(zhuǎn)軸同軸同步轉(zhuǎn)動，有效避免了球體旋轉(zhuǎn)時(shí)的繞線問題，解決了由于接線斷裂而引起的系列問題。需要注意的是，探測接口應(yīng)盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)軸，以便盡可能地縮短從球殼到空心轉(zhuǎn)軸之間的距離，減小旋轉(zhuǎn)接線的長度，避免繞線。此外，如上所述，旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)相連，從該側(cè)引線相對困難，因此上述的探測接口一般設(shè)置在與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)相對的另一側(cè)。作為優(yōu)選,還包括傳動機(jī)構(gòu),所述傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)之間，并與旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)均相連接。所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)連接，傳動機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時(shí)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)為電機(jī)或電動按鈕或者轉(zhuǎn)動手柄或其它裝置；所述的傳動機(jī)構(gòu)為減速器，或者齒輪和鏈條，或者皮帶或皮帶輪或其它裝置?？傊D(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)相配合以帶動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。此外，還包括控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的控制器，所述的控制器與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)電連接，從而實(shí)現(xiàn)積分球旋轉(zhuǎn)位置的精確定位。作為優(yōu)選，所述的支撐機(jī)構(gòu)包括兩根豎直支撐桿和底座，所述的空心球殼由固定半球和活動半組成，活動半球可繞其中一個豎直支撐桿旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)積分球的開合，這種設(shè)置方式待測燈具可設(shè)置在球內(nèi)，實(shí)現(xiàn)4π測量幾何；同時(shí)也可在積分球上設(shè)置采樣開口實(shí)現(xiàn)2π測量幾何。所述的空心球殼也可以是一個整體，這種設(shè)置方式可通過積分球上的采樣開口實(shí)現(xiàn)2 π測量幾何。作為優(yōu)選，在空心球殼內(nèi)設(shè)置第一燈桿和第二燈桿，第一燈桿和第二燈桿均位于過球心的軸線上、且朝向相反，所述的過球心的軸線與采樣開口的中心軸線相互垂直。在利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)4 π測量幾何時(shí)，可靈活選擇不同的燈桿，測量方式靈活。以圖I中的積分球的0°位置為例，采樣開口的中心位于過球心的水平軸線上，第一燈桿和第二燈桿均位于 過球心的垂直軸線上，第一燈桿位于積分球0°位置的頂部，方向朝下；第二燈桿位于積分球0°位置的底部，方向朝上。綜上所述，本實(shí)用新型通過設(shè)置偏離球體的旋轉(zhuǎn)軸，使旋轉(zhuǎn)軸更接近球體重心位置，不僅保證積分球轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)球體在任意位置的精確定位，測量精度高；而且還能夠在燈具位于球體底部時(shí)，為2 π測量幾何下的燈具預(yù)留更大的空間，可測量的燈具尺寸更大；此外，所有的接線均與轉(zhuǎn)軸同軸旋轉(zhuǎn)，避免了繞線問題，解決了由于接線斷裂而引起的系列問題。

附圖I是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)積分球分別位于0°、±45°和±90°的情況；附圖2是實(shí)施例I的一種立體圖；附圖3是實(shí)施例I的另一種立體圖及其局部爆炸圖；附圖4是實(shí)施例I的正視圖；附圖5是實(shí)施例I的剖面圖。I-空心球殼；1-1-固定半球；1-2-活動半球；2_支撐機(jī)構(gòu)；2-1-豎直支撐桿；2-2-底座；3_采樣開口 ；4_旋轉(zhuǎn)軸；5_轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；6_空心球殼的球心；7_傳動機(jī)構(gòu)；8_燈桿；8-1_第一燈桿；8-2_第二燈桿；9_控制器；10-刻度盤；11-待測燈具；12-轉(zhuǎn)軸連接板；13-探測接口 ； 13-1-光纖接口 ； 13-2-溫度探頭接口。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)積分球，既可以實(shí)現(xiàn)2 π測量幾何，也可以實(shí)現(xiàn)4π測量幾何。如圖2-5所示，該技術(shù)方案包括由固定半球1-1和活動半球1-2組成的空心球殼1，用以支撐積分球的支撐機(jī)構(gòu)2，這里的支撐機(jī)構(gòu)2包括兩根豎直支撐桿2-1和底座2-2，固定半球1-1與其中一個豎直支撐桿直接或間接地固定連接，活動半球1-2繞另外一根豎直支撐桿旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)積分球的開合，底座2-2用以支撐積分球體；在空心球殼I上設(shè)有供
231測量幾何的采樣開口 3，采樣開口 3的中心在過球心6的軸線上。本實(shí)施例中的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5為電機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)7為減速器，減速器7設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸4和電機(jī)5之間，并與旋轉(zhuǎn)軸4和電機(jī)5均相連接；旋轉(zhuǎn)軸4設(shè)置在空心球殼I和電機(jī)5之間，并與空心球殼I和電機(jī)5均相連接，在旋轉(zhuǎn)軸4和空心球殼I之間還設(shè)置了轉(zhuǎn)軸連接板12，旋轉(zhuǎn)軸4與轉(zhuǎn)軸連接板12連接。由于旋轉(zhuǎn)軸4所在的軸線偏離空心球殼I的球心6設(shè)置，并向空心球殼I上采樣開口 3所在的側(cè)邊偏離球心，使旋轉(zhuǎn)軸4接近球體重心。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸4實(shí)際偏離空心球殼的距離為100mm。實(shí)際工作時(shí)，將待測燈具11安裝在積分球的采樣開口 3上，電機(jī)5與傳動機(jī)構(gòu)7帶動旋轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，偏置的旋轉(zhuǎn)軸4帶動積分球體轉(zhuǎn)動。一方面保證球體旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，另一方面為空心球殼I位于-90°時(shí)，為采樣開口 3和燈具預(yù)留更大的空間，保證燈具能夠安全通過球體底部，不發(fā)生碰撞和阻礙球體運(yùn)動等情況。這里的旋轉(zhuǎn)軸4為空心轉(zhuǎn)軸，在空心球殼I與旋轉(zhuǎn)軸4的連接點(diǎn)及其附近位置多個探測接口 13，這里的探測接口 13包括光纖接口 13-1和溫度探頭接口 13-2，探測接口 13分別與相應(yīng)的裝置連接，如引出的光纖接線連接光譜儀、溫度探頭連接溫控裝置等。上述探測接口 13均靠近旋轉(zhuǎn)軸4，以便盡可能地縮短從球殼到空心轉(zhuǎn)軸之間的距離，減小旋轉(zhuǎn)接線的長度，使積分球上所有的接線均與旋轉(zhuǎn)軸4同軸同步轉(zhuǎn)動，有效避免了球體旋轉(zhuǎn)時(shí)的繞線問題，解決了由于接線斷裂而引起的系列問題。本實(shí)施例中還包括控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的控制器9，控制器9與電機(jī)5電連接，控制器9通過控制電機(jī)5，從而實(shí)現(xiàn)積分球旋轉(zhuǎn)位置的精確定位，這里的控制器9可以是控制箱，通過刻度盤10來顯示積分球所在的角度位置，或者是配置PC軟件的上位機(jī)，通過上位機(jī)精確控制角度。 在空心球殼I的內(nèi)部設(shè)置第一燈桿8-1和第二燈桿8-2，兩者均位于過球心的軸線上、且朝向相反。圖5是積分球0°位置的剖面圖，采樣開口 3的中心位于過球心6的水平軸線上，第一燈桿8-1和第二燈桿8-2均位于過球心6的垂直軸線上，第一燈桿8-1位于積分球0°位置的頂部，方向朝下；第二燈桿8-2位于積分球0°位置的底部，方向朝上。在利用該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)4 π測量幾何時(shí)，可靈活選擇不同的燈桿，測量方式靈活。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)積分球，包括具有高反射性內(nèi)表面的空心球殼(I)和用以支撐空心球殼(I)的支撐機(jī)構(gòu)(2)，在空心球殼(I)上設(shè)置采樣開口(3)，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)軸(4)和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)，所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)所在的軸線偏離空心球殼(I)的球心(6)設(shè)置，所述的旋轉(zhuǎn)軸⑷設(shè)置在空心球殼⑴和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)之間，并直接或間接地與空心球殼⑴和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)均相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)向空心球殼(I)上采樣開口(3)所在的側(cè)邊偏離球心；或者所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)所在的軸線經(jīng)過積分球重心。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)為空心轉(zhuǎn)軸，在空心球殼(I)與空心轉(zhuǎn)軸(4)的連接點(diǎn)及其附近位置設(shè)置一個或者多個探測接口(13)，從探測接口(13)引出的接線均穿過空心轉(zhuǎn)軸、并與相應(yīng)的裝置連接。
4.如權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，所述的支撐機(jī)構(gòu)(2)包括兩根豎直支撐桿(2-1)和底座(2-2)，所述的空心球殼(I)由固定半球(1-1)和活動半球(1-2)組成，活動半球(1-2)可繞其中一個豎直支撐桿旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，還包括傳動機(jī)構(gòu)(7)，所述傳動機(jī)構(gòu)(7)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(4)和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)之間，并與旋轉(zhuǎn)軸(4)和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)均相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球,其特征在于,所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)為電機(jī)或電動按鈕或轉(zhuǎn)動手柄；所述的傳動機(jī)構(gòu)(7)為減速器，或齒輪和鏈條，或皮帶和皮帶輪。
7.如權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，在空心球殼(I)內(nèi)設(shè)置第一燈桿(8-1)和第二燈桿(8-2)，第一燈桿(8-1)和第二燈桿(8-2)均位于過球心(6)的軸線上、且朝向相反，所述的過球心(6)的軸線與采樣開口(3)的中心軸線相互垂直。
8.如權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，包括控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)的控制器(9)，所述的控制器(9)與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)電連接。
9.如權(quán)利要求3所述的一種旋轉(zhuǎn)積分球，其特征在于，所述的探測接口(13)包括光纖接口(13-1)和溫度探頭接口(13-2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)積分球，包括空心球殼、旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，通過設(shè)置偏離空心球殼球心的旋轉(zhuǎn)軸，使旋轉(zhuǎn)軸接近球體重心，不僅能保證積分球平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，易于實(shí)現(xiàn)球體在任意位置的精確定位，測量準(zhǔn)確度高；而且還能夠?yàn)?π測量幾何下的待測燈具預(yù)留了更大的空間，可測量燈具的尺寸更大；同時(shí)還避免了繞線問題，解決了由于接線斷裂而引起的系列問題。
文檔編號G01J1/04GK202676284SQ20122029764
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者潘建根, 龐標(biāo), 王偉 申請人:杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司