专利名称：一种旋转积分球的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光辐射测量领域，具体涉及一种旋转积分球。
背景技术：
积分球又称为光通球，是一个中空的，内壁涂一层平整的漫反射材料的完整球壳，其典型的功能就是收集光，收集的光被用作一个散射光源或作为测量用。积分球以其操作方便、速度快、设备简单、准确度高等优点，而广泛应用于光源生产、照明工程和科学研究等领域。IES LM-79-08《固态照明产品批准的电气和光度测量方法》推荐4 π和2 π两种测量几何来实现光源或灯具的光学性能测量。对于4π测量几何，光源或灯具放置在球心，称为“球心测量”，适用于所有光型分布、尺寸较小的照明产品；2π测量几何在积壁上开口(目前一般有球壁正侧面和顶部开口两种方式)，光线从球壁开口处射入积分球内测量，称为“球壁测量”，仅适用于前射光、尺寸较大的光源。此外，由于测量姿态影响着照明产品的光电性能，LM-79还要求在2 π测量几何下，照明产品的测量姿态必须与其实际使用时的姿态一致，一方面，随着人们多样化照明条件的需求，出现了多种不同实际使用姿态的照明产品，常用的两种积分球开口方式已经不能满足测试要求；另一方面，为了保证积分球的测量精度，积分球的开口又不能太多，不可能在任意位置开口。为解决上述问题，公开号为CN202133466U的专利公开了一种绕过球心轴线的旋转积分球，该技术方案虽然可以满足灯具在任意实际状态下的测量要求，但是在实际使用中，仍明显存在以下不足首先，2π测量几何时，积分球装载上待测灯具后，待测灯具的质量使得积分球的重心偏离球心，机械结构不稳定，从而不利于积分球旋转；其次，由于该技术方案的旋转轴过球心，因此积分球旋转到任意位置，球体底面离支撑部件的距离都恒定不变，当装载灯具的采样开口转到球体底部时，支撑部件需足够高，才能保证灯具不撞击支撑部件，这样就增大了积分球的整体高度，不方便操作；再次，积分球上会有若干接线引出，如光缆、探头接线、供电线等，旋转轴带动球壳转动时，接线随球壳转动，会存在绕线问题，长此以往，接线容易折断，不仅影响积分球的使用，甚至容易会出现因导线断裂所导致的损坏设备以及人身安全等问题。

实用新型内容针对上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种易于实现平稳转动和高精度测量的旋转积分球。本实用新型所述的一种旋转积分球是通过以下技术方案实现的。一种旋转积分球，包括具有高反射性内表面的空心球壳和用以支撑空心球壳的支撑机构，在空心球壳上设置采样开口，其特征在于，包括旋转轴和转动机构，所述的旋转轴所在的轴线偏离空心球壳的球心设置，所述的旋转轴设置在空心球壳和转动机构之间，并直接或间接地与空心球壳和转动机构均相连接。[0007]本实用新型公开的旋转积分球,空心球壳与旋转轴连接，旋转轴与转动机构连接，从而转动机构通过带动旋转轴旋转，实现积分球的转动；由于偏离球心的旋转轴更接近球壳重心位置，易于实现积分球的平稳转动，整个球体机械结构稳定，可实现积分球在任意位置的精确定位，测量精度高。此外，由于旋转轴 偏离球心设置，积分球旋转时，球体底面离支撑部件的距离不断变化，当装载灯具的采样开口转到球体底部时，球体底面离支撑部件的距离最大。这里将积分球的平面视图范围定义为-90°、90°，将采样开口位于左侧且其中心轴线为水平轴线的位置定义为积分球的0°位置，积分球沿旋转轴顺时针旋转90°为+90°，反之，逆时针旋转90°为-90°，图I给出了本实施例中积分球分别位于0°、土45°和±90°的情况。当球体顺时针旋转(即0° — +45° — +90° )时，球体底面离支撑机构底座的距离逐渐减小，+90°时距离最小，但由于装载灯具的采样开口位于积分球顶部，不需要为其预留空间，而且此时，装载灯具的高度较低，整个系统较为稳定；而当球体逆时针旋转(即0° — -45° — -90° )时，球体底面离支撑机构底座的距离逐渐增大，-90°时距离最大，此时装载灯具的采样开口位于积分球底部，恰好为待测灯具预留了更大的空间，相比于现有技术，在支撑机构具有相同高度的条件下，本技术方案给2 π测量几何下的待测灯具预留了更大的空间，可实现更大体积的灯具的测量。本实用新型还可以通过以下技术方案进一步限定作为优选，所述的旋转轴向空心球壳上采样开口所在的侧边偏离球心；或者所述的旋转轴所在的轴线经过积分球的重心。在2π测量几何时，空心球壳上采样开口的一边会设置大尺寸的待测灯具，待测灯具自身的质量，使整个积分球的重心会向采样开口的一边偏移，为此，旋转轴也相应地向积分球体重心方向偏移，以保证球体旋转的平稳性和球体的精确定位。作为优选，所述的旋转轴为空心转轴，在空心球壳与空心转轴的连接点及其附近位置设一个或者一个以上探测接口，从探测接口引出的接线均穿过空心转轴、并与相应的装置连接。这里的探测接口包括光纤接口和温度探头接口，如引出的光纤连接光谱仪、温度探头连接温控装置等。积分球旋转时，积分球上所有的接线均与旋转轴同轴同步转动，有效避免了球体旋转时的绕线问题，解决了由于接线断裂而引起的系列问题。需要注意的是，探测接口应尽可能地靠近旋转轴，以便尽可能地缩短从球壳到空心转轴之间的距离，减小旋转接线的长度，避免绕线。此外，如上所述，旋转轴的一侧与转动机构相连，从该侧引线相对困难，因此上述的探测接口一般设置在与转动机构相对的另一侧。作为优选,还包括传动机构,所述传动机构设置在旋转轴和转动机构之间，并与旋转轴和转动机构均相连接。所述的转动机构与传动机构连接，传动机构与旋转轴连接，转动机构转动时通过传动机构带动旋转轴旋转。所述的转动机构为电机或电动按钮或者转动手柄或其它装置；所述的传动机构为减速器，或者齿轮和链条，或者皮带或皮带轮或其它装置。总之，转动机构和传动机构相配合以带动旋转轴转动。此外，还包括控制转动机构的控制器，所述的控制器与转动机构电连接，从而实现积分球旋转位置的精确定位。作为优选，所述的支撑机构包括两根竖直支撑杆和底座，所述的空心球壳由固定半球和活动半组成，活动半球可绕其中一个竖直支撑杆旋转，以实现积分球的开合，这种设置方式待测灯具可设置在球内，实现4π测量几何；同时也可在积分球上设置采样开口实现2π测量几何。所述的空心球壳也可以是一个整体，这种设置方式可通过积分球上的采样开口实现2 π测量几何。作为优选，在空心球壳内设置第一灯杆和第二灯杆，第一灯杆和第二灯杆均位于过球心的轴线上、且朝向相反，所述的过球心的轴线与采样开口的中心轴线相互垂直。在利用本实用新型的技术方案实现4 π测量几何时，可灵活选择不同的灯杆，测量方式灵活。以图I中的积分球的0°位置为例，采样开口的中心位于过球心的水平轴线上，第一灯杆和第二灯杆均位于 过球心的垂直轴线上，第一灯杆位于积分球0°位置的顶部，方向朝下；第二灯杆位于积分球0°位置的底部，方向朝上。综上所述，本实用新型通过设置偏离球体的旋转轴，使旋转轴更接近球体重心位置，不仅保证积分球转动平稳，实现球体在任意位置的精确定位，测量精度高；而且还能够在灯具位于球体底部时，为2 π测量几何下的灯具预留更大的空间，可测量的灯具尺寸更大；此外，所有的接线均与转轴同轴旋转，避免了绕线问题，解决了由于接线断裂而引起的系列问题。

附图I是本实用新型的旋转积分球分别位于0°、±45°和±90°的情况；附图2是实施例I的一种立体图；附图3是实施例I的另一种立体图及其局部爆炸图；附图4是实施例I的正视图；附图5是实施例I的剖面图。I-空心球壳；1-1-固定半球；1-2-活动半球；2_支撑机构；2-1-竖直支撑杆；2-2-底座；3_采样开口 ；4_旋转轴；5_转动机构；6_空心球壳的球心；7_传动机构；8_灯杆；8-1_第一灯杆；8-2_第二灯杆；9_控制器；10-刻度盘；11-待测灯具；12-转轴连接板；13-探测接口 ； 13-1-光纤接口 ； 13-2-温度探头接口。
具体实施方式
实施例I本实用新型公开了一种旋转积分球，既可以实现2 π测量几何，也可以实现4π测量几何。如图2-5所示，该技术方案包括由固定半球1-1和活动半球1-2组成的空心球壳1，用以支撑积分球的支撑机构2，这里的支撑机构2包括两根竖直支撑杆2-1和底座2-2，固定半球1-1与其中一个竖直支撑杆直接或间接地固定连接，活动半球1-2绕另外一根竖直支撑杆旋转，以实现积分球的开合，底座2-2用以支撑积分球体；在空心球壳I上设有供
231测量几何的采样开口 3，采样开口 3的中心在过球心6的轴线上。本实施例中的转动机构5为电机，传动机构7为减速器，减速器7设置在旋转轴4和电机5之间，并与旋转轴4和电机5均相连接；旋转轴4设置在空心球壳I和电机5之间，并与空心球壳I和电机5均相连接，在旋转轴4和空心球壳I之间还设置了转轴连接板12，旋转轴4与转轴连接板12连接。由于旋转轴4所在的轴线偏离空心球壳I的球心6设置，并向空心球壳I上采样开口 3所在的侧边偏离球心，使旋转轴4接近球体重心。本实施例中，旋转轴4实际偏离空心球壳的距离为100mm。实际工作时，将待测灯具11安装在积分球的采样开口 3上，电机5与传动机构7带动旋转轴4转动，偏置的旋转轴4带动积分球体转动。一方面保证球体旋转的平稳性，另一方面为空心球壳I位于-90°时，为采样开口 3和灯具预留更大的空间，保证灯具能够安全通过球体底部，不发生碰撞和阻碍球体运动等情况。这里的旋转轴4为空心转轴，在空心球壳I与旋转轴4的连接点及其附近位置多个探测接口 13，这里的探测接口 13包括光纤接口 13-1和温度探头接口 13-2，探测接口 13分别与相应的装置连接，如引出的光纤接线连接光谱仪、温度探头连接温控装置等。上述探测接口 13均靠近旋转轴4，以便尽可能地缩短从球壳到空心转轴之间的距离，减小旋转接线的长度，使积分球上所有的接线均与旋转轴4同轴同步转动，有效避免了球体旋转时的绕线问题，解决了由于接线断裂而引起的系列问题。本实施例中还包括控制转动机构的控制器9，控制器9与电机5电连接，控制器9通过控制电机5，从而实现积分球旋转位置的精确定位，这里的控制器9可以是控制箱，通过刻度盘10来显示积分球所在的角度位置，或者是配置PC软件的上位机，通过上位机精确控制角度。 在空心球壳I的内部设置第一灯杆8-1和第二灯杆8-2，两者均位于过球心的轴线上、且朝向相反。图5是积分球0°位置的剖面图，采样开口 3的中心位于过球心6的水平轴线上，第一灯杆8-1和第二灯杆8-2均位于过球心6的垂直轴线上，第一灯杆8-1位于积分球0°位置的顶部，方向朝下；第二灯杆8-2位于积分球0°位置的底部，方向朝上。在利用该技术方案实现4 π测量几何时，可灵活选择不同的灯杆，测量方式灵活。
权利要求1.一种旋转积分球，包括具有高反射性内表面的空心球壳(I)和用以支撑空心球壳(I)的支撑机构(2)，在空心球壳(I)上设置采样开口(3)，其特征在于，包括旋转轴(4)和转动机构(5)，所述的旋转轴(4)所在的轴线偏离空心球壳(I)的球心(6)设置，所述的旋转轴⑷设置在空心球壳⑴和转动机构(5)之间，并直接或间接地与空心球壳⑴和转动机构(5)均相连接。
2.如权利要求I所述的一种旋转积分球，其特征在于，所述的旋转轴(4)向空心球壳(I)上采样开口(3)所在的侧边偏离球心；或者所述的旋转轴(4)所在的轴线经过积分球重心。
3.如权利要求I或2所述的一种旋转积分球，其特征在于，所述的旋转轴(4)为空心转轴，在空心球壳(I)与空心转轴(4)的连接点及其附近位置设置一个或者多个探测接口(13)，从探测接口(13)引出的接线均穿过空心转轴、并与相应的装置连接。
4.如权利要求I所述的一种旋转积分球，其特征在于，所述的支撑机构(2)包括两根竖直支撑杆(2-1)和底座(2-2)，所述的空心球壳(I)由固定半球(1-1)和活动半球(1-2)组成，活动半球(1-2)可绕其中一个竖直支撑杆旋转。
5.如权利要求I所述的一种旋转积分球，其特征在于，还包括传动机构(7)，所述传动机构(7)设置在旋转轴(4)和转动机构(5)之间，并与旋转轴(4)和转动机构(5)均相连接。
6.如权利要求5所述的一种旋转积分球,其特征在于,所述的转动机构(5)为电机或电动按钮或转动手柄；所述的传动机构(7)为减速器，或齿轮和链条，或皮带和皮带轮。
7.如权利要求I所述的一种旋转积分球，其特征在于，在空心球壳(I)内设置第一灯杆(8-1)和第二灯杆(8-2)，第一灯杆(8-1)和第二灯杆(8-2)均位于过球心(6)的轴线上、且朝向相反，所述的过球心(6)的轴线与采样开口(3)的中心轴线相互垂直。
8.如权利要求I所述的一种旋转积分球，其特征在于，包括控制转动机构(5)的控制器(9)，所述的控制器(9)与转动机构(5)电连接。
9.如权利要求3所述的一种旋转积分球，其特征在于，所述的探测接口(13)包括光纤接口(13-1)和温度探头接口(13-2)。
专利摘要本实用新型公开了一种旋转积分球，包括空心球壳、旋转轴和转动机构，通过设置偏离空心球壳球心的旋转轴，使旋转轴接近球体重心，不仅能保证积分球平稳转动，易于实现球体在任意位置的精确定位，测量准确度高；而且还能够为2π测量几何下的待测灯具预留了更大的空间，可测量灯具的尺寸更大；同时还避免了绕线问题，解决了由于接线断裂而引起的系列问题。
文档编号G01J1/04GK202676284SQ20122029764
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者潘建根, 庞标, 王伟 申请人:杭州远方光电信息股份有限公司