本发明专利技术公开了一种基于超声定位的LED无影灯智能调光系统，该系统包括主控板、光感应传感器、超声波传感器阵列、超声波控制板、测距定位模块、照度分析模块、通信模块、ARM处理器、界面控制模块、LED控制板、LED光源组件和LCD触摸屏单元模块，该系统由嵌入式微处理器、光电传感器、超声波定位检测技术构建而成，该系统以ARM微处理器为核心，采用光电传感器和超声波传感技术实现系统的闭环控制；本发明专利技术采用超声波定位技术检测手术区域遮挡物的空间位置，通过嵌入式微处理器系统对多个LED阵列进行控制从而实现手术无影灯自适应调光，达到实时调节无影灯的照明位置和亮度、消除工作面阴影使光斑照度均匀、恒定的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到一种医疗专用照明设备，尤其涉及到一种智能化的LED无影灯调光 系统。
技术介绍
手术无影灯是医院手术室必备的重要医疗设备之一，其光照位置及亮度能否得到 及时调整将影响到手术的正常进行，另外，手术无影灯的光亮度及无影度等性能的好坏直 接关系到手术质量和病人健康；传统的无影灯多采用人工方式调节，这种调节是操作者依 据自身的舒适度人为调整的，光亮度的准确度难以保证，存在很大的局限性。手术行进中， 医生的头、手和器械均会对手术区域造成遮挡形成阴影，如果不及时消除，必将会影响手术 正常进行。现有的无影灯虽然配有亮度调节器，可进行亮度调节，但是，不能完全消除阴影， 只能减弱阴影的影响；同时，这种调节是通过操作者手动完成的，具有一定的模糊性，实时 性、精确性不够高，且容易造成手术环境污染，影响手术正常进行。 目前，手术无影灯的实时自动调光技术的报道尚不多见。随着全球医疗设备的数 字化、信息化、智能化的发展，手术无影灯的自动数字化调光技术正逐步成为一个研究热 点。 针对目前无影灯技术存在的调光效果差、调节不方便、实时性差、无影效果不高、 安全可靠性差、手工调整频繁等问题，迫切需要一种新型的无影灯智能调光技术替代传统 的无影灯。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于超声定位的LED无影灯智能调光系统， 该系统利用信息化技术手段，采用超声波传感器组成的空间阵列，对进入照明区域的遮挡 物进行空间定位，运用数字信号处理技术、人工神经网络技术、计算机控制技术等现代信息 技术构建一种新型的无影灯智能化调光系统，该系统能够解决现有的技术中存在的使用不 方便，调节效果不理想等问题。该实现手术无影灯自适应调光，达到实时调节无影灯的照明 位置和亮度、消除工作面阴影使光斑照度均匀、恒定的目的。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于超声定位的LED无影灯智能调光 系统，该系统包括主控板、光感应传感器、超声波传感器阵列、超声波控制板、测距定位模 块、照度分析模块、通信模块、ARM处理器、界面控制模块、LED控制板、LED光源组件和IXD触 摸屏单元模块，其中，照度分析模块、ARM处理器、通信模块、测距定位模块和界面控制模块 设置于主控板内，该系统由嵌入式微处理器、光电传感器、超声波定位检测技术构建而成， 该系统以ARM微处理器为核心，采用光电传感器和超声波传感技术实现系统的闭环控制； 系统由ARM处理器作为核心控制单元，负责整个系统的控制和管理，系统工作时， 通过LCD触摸屏设定照明模式和所需的照度值，启动运行后LED无影灯系统按照设定值自 动调节工作面照度，并稳定到设定的照度值，若照明区域出现遮挡物造成工作面出现阴影， 超声波定位模块会检测到遮挡物并确定其空间位置，系统会根据遮挡物的位置自动将被遮 挡区域对应的LED灯的亮度降低，而其他区域的LED灯亮度则相应的增加，系统在工作过程 中，当环境光强发生变化时，光感应传感器会检测到光强的变换，ARM处理器会通知LED驱 动控制器调节LED光源的亮度，保持照明区域光强的恒定； 光感应传感器负责监测照明区域内的照度变化，当环境光和干扰光源影响工作区 域的照度时，照度分析模块会计算出工作面照度的变化，从而通知ARM微处理器进行自适 应调节，将干扰光源的影响消除，使工作面上的照度始终保持恒定不变。 通过超声波传感器阵列获取照明区域的超声波回波信号，回波信号检测模块对反 射波信号进行滤波和增强处理，提取回波的延时参数，计算每个超声波传感器到达目标的 距离，经过超声波控制板处理完的数据被送入主控板，由主控板的超声波测距定位模块进 行处理。 该系统运用了数字信号处理算法、人工神经网络理论解决照明区域目标的识别问 题，通过建立照明区域目标定位的神经网络模型，对照明区域遮挡物空间位置进行分析和 判断，计算出遮挡物的空间位置，再根据光学投射原理找到被遮挡物遮挡的LED灯所在区 域，通过照度补偿模型计算出灯盘各部分的LED阵列的驱动电流值，最后再通过LED恒流驱 动器控制相应的LED阵列发光强度，实现实时调节无影灯各部分光源的亮度。 本系统还具有智能化的人机交互控制接口，通过触摸屏用户设置无影灯的工作模 式，工作模式分为标准模式和自定义模式，标准模式是根据预先设计好的几种手术场景而 定义的照明模式，用户只需选择适合自己的模式，系统就会自动按该模式进行控制；自定义 模式可根据用户的喜好，任意设置照明模式，系统就能按用户设定的模式进行控制，用户设 置的数据可通过IXD显示屏显示出来，工作过程中的照度信息也可通过IXD显示屏实时显 不。 超声波传感器阵列以扫描方式进行回波检测，超声波传感器阵列上设有带通滤波 器，将有效的回波信号提取出来。 本专利技术采用该系统后，其有益效果为： (1)建立了基于超声波定位处理技术的智能化调光系统，实现对工作区域自动调 光控制，使照明区域的照度恒定在设定值； (2)实现对照明区域内的活动目标的实时跟踪与定位，能有效检测和判断遮挡物 的位置和区域，从而消除阴影，实现真正意义上的无影灯； (3)具有工作区照度连续可调的特定，用户可以任意设定一个照度值，系统就能自 动跟踪并锁定在设置的照度值上； (4)本设计是一种智能化的自动控制系统，用户只需预先设置好控制参数，就能实 现整个控制过程，调节过程中不需人工干预； (5)此外，本专利技术还具有调节范围宽，调节精度高的优点，在调节范围内能连续平 滑的进行亮度调节，调节的步距小，无闪烁和跳跃，光斑均匀度高，具有较高调节品质。 (6)本专利技术采用超声波定位技术检测手术区域遮挡物的空间位置，通过嵌入式微 处理器系统对多个LED阵列进行控制从而实现手术无影灯自适应调光，达到实时调节无影 灯的照明位置和亮度、消除工作面阴影使光斑照度均匀、恒定的目的。 (7)本专利技术系统结构简单，成本低，功耗低，体积小，可靠性高等优点，能使光源发 光效能和节能效果达到最佳状态。【附图说明】 图1为本专利技术LED无影灯智能调光系统结构框图。 图2为本专利技术LED无影灯智能调光系统中超声波传感器阵列图。 图3为本专利技术LED无影灯智能调光系统中超声波定位计算原理示意图。 图4为本专利技术LED无影灯智能调光系统中空间位置映射神经网络模型示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明，不能理解为是对本专利技术的 限制； 根据图1所示，一种基于超声定位的LED无影灯智能调光系统，该系统包括主控 板、光感应传感器、超声波传感器阵列、超声波控制板、测距定位模块、照度分析模块、通信 模块、ARM处理器、界面控制模块、LED控制板、LED光源组件和IXD触摸屏单元模块，其中， 照度分析模块、ARM处理器、通信模块、测距定位模块和界面控制模块设置于主控板内，该系 统由嵌入式微处理器、光电传感器、超声波定位检测技术构建而成，该系统以ARM微处理器 为核心，采用光电传感器和超声波传感技术实现系统的闭环控制； 系统由ARM处理器作为核心控制单元，负当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超声定位的LED无影灯智能调光系统，其特征在于：该系统包括主控板、光感应传感器、超声波传感器阵列、超声波控制板、测距定位模块、照度分析模块、通信模块、ARM处理器、界面控制模块、LED控制板、LED光源组件和LCD触摸屏单元模块，其中，照度分析模块、ARM处理器、通信模块、测距定位模块和界面控制模块设置于主控板内，该系统由嵌入式微处理器、光电传感器、超声波定位检测技术构建而成，该系统以ARM微处理器为核心，采用光电传感器和超声波传感技术实现系统的闭环控制； 系统由ARM处理器作为核心控制单元，负责整个系统的控制和管理，系统工作时，通过LCD触摸屏设定照明模式和所需的照度值，启动运行后LED无影灯系统按照设定值自动调节工作面照度，并稳定到设定的照度值，若照明区域出现遮挡物造成工作面出现阴影，超声波定位模块会检测到遮挡物并确定其空间位置，系统会根据遮挡物的位置自动将被遮挡区域对应的LED灯的亮度降低，而其他区域的LED灯亮度则相应的增加，系统在工作过程中，当环境光强发生变化时，光感应传感器会检测到光强的变换，ARM处理器会通知LED驱动控制器调节LED光源的亮度，保持照明区域光强的恒定；光感应传感器监测照明区域内的照度变化，当环境光和干扰光源影响工作区域的照度时，照度分析模块会计算出工作面照度的变化，通知ARM微处理器进行自适应调节，将干扰光源的影响消除，保持工作面上的照度始终恒定；通过超声波传感器阵列获取照明区域的超声波回波信号，回波信号检测模块对反射波信号进行滤波和增强处理，提取回波的延时参数，计算每个超声波传感器到达目标的距离，经过超声波控制板处理完的数据被送入主控板，由主控板的超声波测距定位模块进行处理。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇红，傅建国，李乐乐，吴配贵，
申请(专利权)人：江苏天语雅思医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。