一种头戴式多功能工作灯控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种头戴式多功能工作灯控制系统，包括中央处理器、瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块中央处理器根据瞳孔跟踪模块、测距模块以及光感应模块提供的信息进行综合处理后向舵机模块、亮度控制模块和电源模块输出控制信号，所述电源模块给中央处理器以及系统的每个模块提供电源。本发明专利技术为在不同环境下需要灯光照明的工作者提供准确的灯光定点照射，同时可根据环境中灯光的变化改变灯光亮度，以此达到最佳的照明效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明、瞳孔跟踪技术和环境检测领域，具体涉及一种可追踪观察点、具有自动调整灯光亮度以及实时检测环境确保工作者人身安全的准确照明工作系统。
技术介绍
传统的头戴式工作灯的灯光亮度不可改变，无法适应各种工作环境；且灯光的照射固定不变，时常与用户的观察点有较大差别，无法准确提供灯光照射；除此，在相对较为危险的工作环境下，无法对环境进行实时检测，对工作者的身体甚至生命造成威胁。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种可追踪观察点、具有自动调整灯光亮度以及实时检测环境确保工作者人身安全的准确照明工作系统。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：包括中央处理器、瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块；所述中央处理器分别与瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块连接；瞳孔跟踪模块向中央处理器发送用户观察点与用户瞳孔之间的角度变化信息，测距模块向中央处理器发送实时测量观察物体与用户眼睛的距离信息；光感应模块将光信号转换为电信号发送给中央处理器；中央处理器根据瞳孔跟踪模块、测距模块以及光感应模块提供的信息进行综合处理后向舵机模块、亮度控制模块和电源模块输出控制信号，所述电源模块给中央处理器以及系统的每个模块提供电源。进一步地，控制系统还多功能可拆卸模块和报警模块，所述多功能可拆卸模块根据用户工作环境的不同，可加装环境检测模块，环境检测模块检测后将相应信号转换为电信号并发送给中央处理器，当检测值不处于预设的安全值时，中央处理器将控制报警模块发出危险警报。进一步地，所述瞳孔跟踪模块中设有瞳孔跟踪软件，瞳孔跟踪软件通过摄像头拍摄的视频对用户的眼睛进行定位，利用边缘检测算法勾勒出瞳孔的轮廓，并通过椭圆拟合的算法找到瞳孔的准确位置。进一步地，所述测距模块内设有观察点定位软件，观察点定位软件根据瞳孔跟踪模块获得瞳孔的准确位置，并对空间进行三维建模，构造出用户视线的方向；通过测距模块提供的人眼与观察物体的距离以及照明灯具组和人眼之间的距离，构造三角形并确定
定点位置。进一步地，所述环境检测模块包括氧气检测模块、甲烷检测模块或者温度传感模块中一种或多种。以下对各个模块的功能设置进行相应说明。瞳孔跟踪模块：根据用户工作时视线的变化实时跟踪瞳孔的运动，确定用户观察点与用户瞳孔之间的角度变化并发送给中央处理器，为后续确定观察点具体位置并调整照明灯具组灯光照射方向；测距模块：根据用户工作时姿态的不同，实时测量观察物体与用户眼睛的距离并发送给中央处理器，为后续确定观察点具体位置并调整照明灯具组灯光照射方向；光感应模块：根据用户工作环境中的光线明暗情况，将光信号转换为电信号并发送给中央处理器，为后续改变照明灯具组的灯光亮度做准备；多功能可拆卸模块：根据用户工作环境的不同，可分别加装氧气浓度检测模块、甲烷检测模块、温度传感模块等模块，模块检测后将相应信号转换为电信号并发送给中央处理器，当工作环境过于恶劣不适应工作时，该系统可发出危险警报。舵机模块，舵机模块连接中央处理器，中央处理器输出控制信号给舵机模块；所述舵机模块：根据瞳孔跟踪模块和测距模块发送给中央处理器的数据处理后确定的用户观察点，调整照明灯具组灯光的照射方向，达到和观察点的重合。亮度控制模块，亮度控制模块连接中央处理器，中央处理器输出控制信号给亮度控制模块；所述亮度控制模块：根据光感应模块发送给中央处理器的数据处理后确定的最佳照明亮度，调整照明灯具组灯光的亮度的强弱变化，达到最佳的照明效果。报警模块，报警模块连接中央处理器，中央处理器输出控制信号给报警模块；所述报警模块：根据多功能可拆卸模块发送给中央处理器的数据处理后对当前工作环境进行判断，若继续工作会对用户的身体造成危害，则发出危险警报，并且警报灯亮。照明灯具组；所述照明灯具组安装在本专利技术的最前端，同时连接舵机模块和亮度控制模块，舵机模块控制照明灯具组的灯光照射方向，亮度控制模块控制照明灯具组的灯光强弱。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术提供的头戴式多功能工作灯系统具有更准确有效的照明效果，不仅能根据用户观察点的改变及时调整灯光的照射方向，达到照射点与用户观察点的一致，同时还可
以根据工作环境中光线的变化情况对照明灯具组灯光的强弱进行调整，使照明效果达到最佳。除此之外，考虑到重量问题，本专利技术还配有多种可拆卸的环境检测模块，能配合多种工作下的环境检测，工作环境不达标则能报警提醒工作者停止工作，保证了工作者工作时的人身安全。附图说明图1本专利技术的结构示意图。图2本专利技术中的瞳孔跟踪软件流程图。图3本专利技术中的观察点定位软件流程图。图4本专利技术系统软件流程框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本例采用stm32系列的单片机，将瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块、多功能可拆卸模块、报警模块和电源模块连接中央处理器，进行瞳孔跟踪和测距并将数据发送给中央处理器，由中央处理器运算得到实际观察点并指示舵机调整灯光照射角度。同时检测环境光线和环境中具体指标并发送给中央处理器，对灯光的亮度进行调整以及对环境状况进行监测报警。见图1。硬件部分主要分为以下模块：(1)电源模块本专利技术中的各个模块使用电源模块统一供电，由于各个模块使用的电压各不相同，所以需要对供电电压进行分别处理。采用MC34063对电压进行升压和降压，用2040芯片进行稳压处理。(2)瞳孔跟踪模块瞳孔跟踪模块包含高分辨率的摄像头，通过对瞳孔周围几个点的定位能准确扫描用户的瞳孔外形以及实时跟踪瞳孔的运动情况。(3)测距模块测距模块采用超声波测距技术，精度可达到1mm，能准确的测量出人眼和前方观察物体的距离。(4)舵机模块舵机模块与照明灯具组连接，接收中央处理器发送过来的数字信号并进行处理得到
相应的PWM波，利用PWM波控制舵机的方向从而控制灯光照射的方向。(5)光感应模块光感应模块包含光传感器，能准确的检测工作环境中光线的强弱并处理成数字信号发送给中央处理器。(6)亮度控制模块亮度控制模块与照明灯具组连接，接收中央处理器发送过来的数字信号并进行处理，利用处理过的信号控制照明灯具组的工作电流从而控制照明灯具组的灯光的亮暗变换。(7)多功能可拆卸模块多功能可拆卸模块包含三个模块，分别为氧气检测模块、甲烷检测模块和温度传感模块，相应的模块上包含对应检测需要的传感器；三个模块与中央处理器的接口相同，可根据需要直接替换。(8)报警模块报警模块包含录音设备、播放器和LED，能根据相应的传感模块语音播报出当前检测的氧气、甲烷的浓度或温度的高低，若超过规定参数，则语音提示不能继续工作，同时LED灯闪烁。软件设计部分：软件部分主要由三个部分组成：(1)系统软件模块采用stm32系列的单片机，能大幅度提高程序的运算速度，同时保证各个模块之间的兼容性。系统软件包括距离换算程序、PWM波输出程序、音频录入程序、播放器软件、灯光亮度控制程序等。(2)瞳孔跟踪软件如图2所示，瞳孔跟踪软件通过摄像头拍摄的视频对用户的眼睛进行定位，利用边缘检测算法勾勒出瞳孔的轮廓，并通过椭圆拟合的算法找到瞳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：包括中央处理器、瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块；所述中央处理器分别与瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块连接；瞳孔跟踪模块向中央处理器发送用户观察点与用户瞳孔之间的角度变化信息，测距模块向中央处理器发送实时测量观察物体与用户眼睛的距离信息；光感应模块将光信号转换为电信号发送给中央处理器；中央处理器根据瞳孔跟踪模块、测距模块以及光感应模块提供的信息进行综合处理后向舵机模块、亮度控制模块和电源模块输出控制信号，所述电源模块给中央处理器以及系统的每个模块提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：包括中央处理器、瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块；所述中央处理器分别与瞳孔跟踪模块、测距模块、舵机模块、光感应模块、亮度控制模块以及电源模块连接；瞳孔跟踪模块向中央处理器发送用户观察点与用户瞳孔之间的角度变化信息，测距模块向中央处理器发送实时测量观察物体与用户眼睛的距离信息；光感应模块将光信号转换为电信号发送给中央处理器；中央处理器根据瞳孔跟踪模块、测距模块以及光感应模块提供的信息进行综合处理后向舵机模块、亮度控制模块和电源模块输出控制信号，所述电源模块给中央处理器以及系统的每个模块提供电源。2.根据权利要求1所述头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：所述控制系统包括多功能可拆卸模块和报警模块，所述多功能可拆卸模块根据用户工作环境的不同，可加装环境检测模块，环境检测模块检测后将相应信号转换为电信号并发送给中央处理器，当检测值不处于预设的安全值时，中央处理器将控制报警模块发出危险警报。3.根据权利要求1所述头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：所述瞳孔跟踪模块中设有瞳孔跟踪软件，瞳孔跟踪软件通过摄像头拍摄的视频对用户的眼睛进行定位，利用边缘检测算法勾勒出瞳孔的轮廓，并通过椭圆拟合的算法找到瞳孔的准确位置。4.根据权利要求1所述头戴式多功能工作灯控制系统，其特征在于：所述测距模块内设有观察点定位软件，观察点定位软件根据瞳孔跟踪模块获得瞳孔的准确位置，并对空间进行三维建模，构造出用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐嘉铭，郑姚生，汤勇明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32