專利名稱：可編程舞臺效果激光陣列的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于舞臺表演的效果燈裝置，特別涉及一種可編程舞臺效果激光陣列裝置。
背景技術：
隨著生活水平和教育水平的提高，人們對舞臺表演的質量要求越來越高。舞臺燈光作為舞臺表演的一個重要組成部分，對舞臺表演的效果起了舉足輕重的影響，所有的舞臺表演都離不開燈光效果來為其增光添彩。然而傳統的舞臺燈中應用最廣泛的主要是配合濾光片使用的高功率的白光燈和功率稍小的LED燈。從傳統舞臺燈本身的角度看這些燈光的光源中含有多種頻率成分，燈光的相干性比較差，因而難以獲得較高的亮度，同時也造成散射比較嚴重，很難做出細光柱的效果，另外由于燈光的效率比較低，為了達到較高的亮度，舞臺燈的功率都做的比較大，這樣就需要額外的散熱裝備，所以體積也無法做到比較小，這樣就難以做到密集等燈光效果和快速擺動的光柱效果。從觀眾的需求角度來看,傳統的舞臺燈光已經無法滿足觀眾的審美需求。
發明內容
本發明的目的是彌補傳統燈光的不足，完成傳統燈光無法完成的燈光效果。相對于傳統的舞臺燈，本發明使用了激光作為燈光光源。通常一談到激光，人們總會與“高科技”、“科幻”等詞語聯系起來，給人一種夢幻新奇的感覺，所以本身就對觀眾有很強的吸引力，同時從激光本身出發來看，激光相對于傳統舞臺燈具有亮度高，相干性高，顏色純度高，匯聚性強的優點，配合舞臺煙霧可以實現美輪美奐的光柱效果，如果擴展成若干個激光燈同時亮再加上擺動效果會更加絢麗迷人，這是傳統的舞臺燈所無法達到的。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種可編程舞臺效果激光陣列，包括激光發生器、激光擺動單元、控制單元及可編程操作終端，激光發生器包括發光部件和驅動電路，發光部件產生激光，驅動電路為一個電流源，通過輸出PWM電流驅動發光部件產生激光，驅動電路輸入包括電源輸入和來自控制單元的控制信號，通過控制信號控制PWM電流的脈沖寬度，從而控制產生的激光的亮度；激光擺動單元包括一個步進電機，發光部件固定在步進電機的轉軸上，可以隨電機的轉動而擺動，從而實現燈光的擺動效果，步進電機通過來自控制單元的控制信號控制電機的擺動；控制單元是一個嵌入式系統，分別向驅動電路和激光擺動單元發出控制信號，從而控制每個發光部件的亮度和擺動角度，控制單元通過數據線與可編程操作終端連接，實現與操作終端的通訊。有益效果本發明使用激光做光源，亮度高、相干性高、顏色純度高、匯聚性強,設備體積小，可同時控制多個激光器的動作，實現復雜絢麗的舞臺燈光效果，從而實現傳統舞臺燈無法達到的效果。
圖1為實施例中激光陣列機箱裝置示意圖。圖2為實施例中激光陣列網絡拓撲圖。圖中，I為激光頭，2是高精度步進電機，3是萬向軸，4是機箱外殼，5是散熱風扇，6是控制單元，7是激光頭的驅動電路，8是空氣開關，9是電源線，10是RS-485信號線，11是操作終端。
具體實施例方式下面結合附圖，具體說明本發明的優選實施方式。本實施方式具體實現了本發明所述的一種可編程舞臺效果激光陣列，包括一個可編程操作終端和多個機箱。圖1為機箱裝置結構示意圖，圖2為激光陣列網絡拓撲圖。本實施方式中，發光部件使用了最大功率為200mW的紅寶石激光頭，可以產生高純度的激光，通過驅動電路實現漸亮漸滅的效果增加效果的變化，又可以控制亮度以保證不會刺激觀眾的眼睛或者損壞數字攝像設備。步進電機的精度很高達到0.18°，所以可以達到平滑的轉動，同時電機的最大轉速達到60° /0.15s，又可以保證激光在需要的時候快速轉動。可編程操作終端是一臺PC機或者燈光控制臺，通過RS-485總線向各個控制單元發送控制信號控制各個激光頭的亮度和擺動的角度，操作終端訪問控制單元的方式有三種:第一種是通過物理地址訪問單個的控制單元，控制單個激光頭做出動作；也可以通過廣播的方式訪問網絡中的所有控制單元，控制所有的激光頭同時做出動作；還可以通過分組的方式將所有單元分成若干個小組，每個組通過組號區分，操作終端可以獨立的控制每個組中的單元動作而不影響其他的小組內的單元。這樣配合燈光亮度和角度的變化就可以做出極其豐富絢麗的燈光效果。同時操作終端具有記憶功能可以將編程好的效果儲存起來，控制者可以根據自己的想法靈活的編程各種效果，使用的時候可以快捷的調出已存儲的效果，非常的靈活、方便。圖1為機箱裝置結構示意圖。圖1中，I為激光頭，是發光器件，2是高精度步進電機，激光頭I固定在步進電機2的轉動軸上，轉動軸帶動激光頭擺動；3是一個萬向軸，可以手動調整激光頭I的初始位置，以適應不同的燈光效果的要求；4是機箱的外殼，5是散熱風扇可以幫助機箱散熱，6是控制單元，負責與操作終端通信，根據操作終端發來的不同命令控制步進電機轉動以及改變激光的亮度，7是激光頭的驅動電路，驅動激光頭發光，并能根據控制單元的控制信號控制激光頭的亮度，8是空氣開關，當出現漏電短路現象時會自動切斷電源，保護機箱和人員的安全，9是電源線，輸入為220V50HZ的市電，機箱內的5個控制單元和激光頭驅動電路的的電源輸入端都并接到該電源上，10是RS-485信號線，該信號線在外部掛接到與操作終端相連的RS-485總線上，在內部分別與機箱內的5個控制單元的RS-485通信接口相連。圖2為整個燈光系統的通信網絡示意圖，通信網絡采用的是總線型的拓撲結構，每個機箱掛接到RS-485總線10上后就可以與操作終端11通信。每個機箱包括多個激光頭，每個激光頭對應一個驅動電路、一個步進電機和一個控制單元。
應該理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
，并不用于限定本發明的保護范圍，凡是在本發明的精神和原則之內，對上述內容所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種可編程舞臺效果激光陣列，其特征在于，包括激光發生器、激光擺動單元、控制單元(6)及可編程操作終端(11)，激光發生器包括發光部件(I)和驅動電路(7)，發光部件產生激光，驅動電路為一個電流源，通過輸出PWM電流驅動發光部件產生激光，驅動電路輸入包括電源輸入和來自控制單元(6)的控制信號，通過控制信號控制PWM電流的脈沖寬度，從而控制產生的激光的亮度；激光擺動單元包括一個步進電機(2)，發光部件固定在步進電機(2)的轉軸上，可以隨電機的轉動而擺動，步進電機通過來自控制單元的控制信號控制電機的擺動；控制單元(6)是一個嵌入式系統，分別向驅動電路(7)和激光擺動單元發出控制信號，從而控制每個發光部件的亮度和擺動角度，控制單元通過數據線(10)與可編程操作終端(11)連接，實現與操作終端的通訊。
2.根據權利要求1所述的一種可編程舞臺效果激光陣列，其特征在于，所述激光發生器為多個，每個激光發生器與一個激光擺動單元和一個控制單元(6)相連接。
3.根據權利要求2所述的一種可編程舞臺效果激光陣列，其特征在于，所述多個激光發生器分為多個組，每組放置于一個機箱。
4.根據權利要求3所述的一種可編程舞臺效果激光陣列，其特征在于，激光陣列的通信網絡采用的是總線型的拓撲結構，可編程操作終端(11)與RS-485總線(10)連接，每個機箱掛接到RS-485總線(10)上后就可以與操作終端(11)通信。
5.根據權利要求1至4任一項所述的一種可編程舞臺效果激光陣列，其特征在于，操作終端訪問控制單元的方式包括:通過物理地址訪問單個的控制單元，控制單個激光頭做出動作；通過廣播的方式訪問網絡中的所有控制單元，控制所有的激光頭同時做出動作；通過分組的方式將所有單元分成若干個小組，每個組通過組號區分，操作終端可以獨立的控制每個組中的單元動作而不影響其他的小組內的單元。
全文摘要
本發明涉及一種可編程舞臺效果激光陣列，包括激光發生器、激光擺動單元、控制單元及可編程操作終端，激光發生器包括發光部件和驅動電路，發光部件產生激光，驅動電路驅動發光部件產生激光，來自控制單元的控制信號控制PWM電流的脈沖寬度，從而控制產生的激光的亮度；激光擺動單元包括一個步進電機，發光部件固定在步進電機的轉軸上，可以隨電機的轉動而擺動，來自控制單元的控制信號控制電機的擺動；控制單元分別向驅動電路和激光擺動單元發出控制信號，控制單元通過數據線與可編程操作終端連接，實現與操作終端的通訊。本發明使用激光做光源，可同時控制多個激光器的動作，實現復雜絢麗的舞臺燈光效果，從而實現傳統舞臺燈無法達到的效果。
文檔編號H05B37/02GK103108458SQ20131002427
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者陳杰浩, 劉來旸, 劉佳宇, 劉佳航, 關正, 陳博, 史繼筠 申請人:北京理工大學