在舞台灯光领域中，通常采用投射类的灯具来投射光线，而灯具的光源投射开口是固定的，要改变灯具投射光线的光束形状，一般是通过旋转切光片技术来实现。具体为：在灯具的光线投射口处（即光圈四周处）设有四组切光片（上切光片，左切光片，下切光片，右切光片），该四组切光片能在一定范围内直行或旋转，用来对光束截面的形状进行切割；灯光设计师通过灯光控制台系统对这四组切光片进行配置编排，并改变各切光片相对灯具轴线的位置，进而调节灯具的光线投射口大小，以切割光圈截面形状，使得达到预期的光圈效果。

截至2012年2月，在灯光控制台系统中，对切光片的控制主要有以下方式：（1）直接输入参数值，即用户通过旋转控制按钮来输入直接参数值，灯光控制台系统中的中央处理器根据该参数值，向控制切光片的电机发送相关的控制命令，进而通过电机带动切光片运动至相应位置，对光圈截面进行形状切割，以达到改变灯具投射光线的光束形状的目的，这种控制方式虽然能起到改变光束形状的作用，但是，不够直观，用户需要根据经验来输入参数值，对于经验不是很丰富的操作者，如果想要调节到预期的光束形状，只能通过不断地尝试输入不同的参数值直到达到预期效果为止，整个过程比较费时间，且繁琐，操作非常不便；（2）通过可视化互动控制，通过在可视化平台上针对每组切光片确定多个控制点，再将多个控制点的坐标信息转化为控制信号来拖动一组切光片，这种方式虽然比前者直观，但由于要确定多个控制点，因此，具有存在控制点较多、控制点有效范围反馈不够等缺陷。可见，相关技术中，对切光片的控制方式普遍存在着不够直观、操作不便等缺陷。

可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法专利目的

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》的第一发明目的在于克服2012年2月前相关技术的缺陷，提供一种能在可视化平台上显示切光片的切割位置及切割效果，进而通过显示屏直观地展示给用户的控制切光片的控制系统。第二发明目的在于提供一种仅需要选取一个控制点，通过该控制点，即可确定切光片的切割位置，并在可视化平台上显示切光片的切割位置及切割效果，进而通过显示屏直观地展示给用户，实现可视化控制切光片运行的控制方法。

可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法技术方案

一种可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，包括显示屏、用于控制灯具切光片和光圈的灯光控制模块、用于存储切光片控制阈值参数和光圈参数的存储模块、切光片驱动机构，所述显示屏与灯光控制模块连接，所述存储模块与灯光控制模块连接，所述切光片驱动机构与灯光控制模块连接，所述切光片驱动机构连接切光片。所述灯光控制模块包括：初始化设置模块，用于初始化各切光片的切割点位置，并向切光片驱动机构发送控制信号，驱动切光片驱动机构将各切光片移动至初始位置，使切光片与光束相切；可视化平台建立模块，用于建立光圈图像及初始光束图像模拟的可视化平台；切光片选择模块，用于通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取切光片的参数，根据待投射的光斑形状，选取对应的切光片选择待调节控制的切光片；控制点选取模块，用于在可视化平台上选取控制点并判断该控制点是否有效；切割线绘制模块，用于确定该切光片的切割线，并将其切割线显示在显示屏上；切割控制信号输出模块，用于将控制点的极坐标值转化为对应切光片的控制信号，并将该控制信号发送至该切光片的切光片驱动机构进而控制切光片移动或旋转至相应位置，以达到改变灯具投射光线的光束形状的目的。所述灯光控制模块还包括切割可视化模拟模块，用于可视化模拟及显示单个控制点对该所选切光片进行切割的切割光束效果。所述显示屏为触摸显示屏。所述切光片驱动机构为步进电机。

一种用于控制上述任一可视化调节舞台灯具切光片的控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1、初始化各切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件驱动灯具切光片驱动机构，将各切光片移至初始位置，使各切光片在光圈所在的平面上的投影与光圈相切；

2、建立初始的可视化平台，通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读出灯具的光圈参数，根据光圈参数绘制出光圈图像，在光圈图像区域内填充颜色模拟光束由光圈孔投射出来的光斑形状，并将模拟的光斑形状输出并显示在显示屏上，形成初始的可视化平台；

3、选择切光片和确定切光片的控制点，包括以下步骤：

（3-1）用户选择一组预调节切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件，从存储模块中读取待调节切光片对应的控制阈值参数，以初始的可视化平台中光圈圆心为极点，以平行于所选取切光片的半径为极轴建立极坐标系；

（3-2）用户在初始化的可视化平台上选择一个点作为控制点，通过预设置在灯光控制模块中的软件，确定控制点的极坐标P（ρ，θ）并判控制点是否有效，若该控制点无效则重新选择另一点作为控制点，具体如下：

（3-2-1）根据控制点的极坐标值P（ρ，θ），计算控切光片的切割点A、B的极坐标值：AP/BP＝k；AP*BP＝（R ρ）*（R-ρ）；AP²＝R² ρ²-2Rρcos（α-θ）；BP²＝R² ρ²-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP为切割点A到控制点P的距离值，BP为切割点B到控制点P的距离值，R为光圈图像的半径值，k为大于1的预设常数；ρ为控制点P的极径，θ为控制点P的极角；α为所求的切割点A的极角，β为所求的切割点B的极角，得出切割点A的极坐标值为A（R，α），切割点B的极坐标值为B（R，β）；

（3-2-2）根据切割点A、B的极坐标值，计算切光片的推进距离L以及旋转角度Φ，切光片的推进距离L以及旋转角度Φ计算方法下条件：当α β＜2π时，Φ＝（π-α-β）/2；当α β≥2π时，Φ＝（3π-α-β）/2；当Φ≠π/2且Φ≠-π/2时：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；当Φ＝π/2或Φ＝-π/2时，L＝0；其中，当Φ＜0时，则切光片进行逆时针旋转，当Φ＞0时，则切光片进行顺时针旋转；

（3-2-3）将计算所得的推进距离L以及旋转角度Φ与预设置的控制阈值参数比较，所述控制阈值参数为最大推进距离Lmax、最小推进距离Lmin、最大旋转角度Φmax、最小旋转角度Φmin，若同时满足如下条件，则该控制点为有效点，否则为无效点：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；其中，L为上一步骤计算所得的切光片的推进距离，Φ为上一步骤计算所得的切光片的旋转角度；Lmax为预设置的最大推进距离，Lmin为预设置的最小推进距离，Φmax为预设置的最大旋转角度，Φmin为预设置的最小旋转角度；其中，Φmax、Φmin的取值一般为Φmax∈（-π/2，π/2）、Φmin∈（-π/2，π/2），即Φ∈（-π/2，π/2）；Lmax、Lmin的取值一般为Lmax∈（0，2R）、Lmin∈（0，2R），即L的取值范围一般在于0-2R之间；

（3-2-4）重复步骤（3-2-1）——（3-2-3），确定其它预调节切光片的控制点；

4、将切光片运行至对应的位置对光圈进行切割：通过预设置在灯光控制模块中的软件将各控制点的极坐标值进行转换处理，转化为对应切光片的控制信号，并驱动切光片驱动机构移动或旋转切光片至相应位置，对光圈截面形状进行相应的切割；控制点P的极坐标值与该切光片的控制参数值之间的转换方法：当α β＜2π时，Φ＝（π-α-β）/2；当α β≥2π时，Φ＝（3π-α-β）/2；当Φ≠π/2且Φ≠-π/2时：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；当Φ＝π/2或Φ＝-π/2时，L＝0；其中，Φ为切光片的旋转角度，当Φ＜0时，则切光片进行逆时针旋转，当Φ＞0时，则切光片进行顺时针旋转；L为切光片的推进距离，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角，R为光圈图像的半径值。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》的进一步改进在于，还包括通过预设置在灯光控制模块中的软件计算、绘制该切光片的切割线并将该切割线在初始化平台上输出；切割线满足如下条件：λ[sin（γ-β） sin（α-γ）]＝Rsin（α-β）。其中，λ为所求的切割线上任一点的极径值，γ为所求的切割线上任一点的极角值，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》方法的进一步改进在于，还包括模拟切割步骤，通过预设置在灯光控制模块中的软件对显示屏上的光圈图像进行切割，将光圈的被切割部分的区域对应的图像进行处理，具体包括如下步骤：

（8-1）选择任一点作为检测点，并确定检测点的极坐标值，为M（t，d）；

（8-2）判断该检测点是否落在被切割区域内，若是，则将该检测点对应的像素值设置为背景色值并显示，否则，该检测点对应的像素值不做修改，并进入下一步骤；检测点是否落在被切割区域内的判断：若检测点的极坐标值同时满足以下条件，则该检测点落在被切割区域内：当R≥L≥0时，α≥d≥β且t＞NO；当L＞R，β＜π/2时，α≥d≥β或者t＜NO；当L＞R，β＞π/2时，d≥α或者β≥d或者t＜NO；其中，L为步骤（3-2-2）所求得的切光片的推进距离L，R为光圈图像的半径值；d为检测点的极角，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角，t为检测点的极径，NO为检测点M、光圈图像中心点O的连线与切割线的交点N到光圈图像中心点O之间的距离值；

（8-3）判断光圈图像区域内所有的点是否都已检测完，若是，执行步骤4，否则返回步骤（8-1），继续检测，直到所有点均已检测完毕。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》方法的优选方案，在步骤3中，对应每组切光片各建立一个控制点有效区域，该控制点有效区域为切光片的有效控制点的集合，具体步骤为：

（9-1）用户任意选择一组切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取该切光片的控制阈值参数；

（9-2）建立控制点有效区域，根据该切光片对应的控制阈值参数，通过预设置在灯光控制模块中的软件确定该切光片的控制点有效区域，并将其输出显示到显示屏上，具体步骤为：

（9-2-1）选择光圈图像区域内的任一点，作为控制检测点，该控制检测点的极坐标值P（ρ，θ）；

（9-2-2）根据步骤（3-2-1）~（3-2-3）的方法对该控制检测点P进行检测，若该控制检测点P为有效点，则进入下一步骤，否则，进入步骤（9-2-4）；

（9-2-3）对该控制检测点P对应的像素值修改为提示颜色值；

（9-2-4）返回执行步骤（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的点均检测完成；所有像素值为提示颜色值的控制检测点所在区域构成所述的控制点有效区域；

（9-3）重复步骤（9-1）、（9-2），确定其它切光片的有效区域。

可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法有益效果

1、通过建立可视化平台，且采用单一控制点的控制方式，具有控制简单、方便、快速、直观等优点。

2、可精确的确定控制点有效范围，即有效点控制区域，并采用直观的方式提示用户操作，使得用户操作便利，并能快速地实现预期的切割效果。

3、对控制点到切光片位置的转换，设计了精确的算法，保证操作平滑且稳定，且能够控制切光片精确到位地移动，实现预期的光圈截面切割效果，得到预期的光束形状。

图1为《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》控制系统总体结构框图；

图2为《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》灯光控制模块结构框图；

图3为《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》控制方法总体流程图；

图4是所建立的光圈图像示意图；

图5是单一切光片的切割效果模拟图；

图6为判断该检测点是否落在被切割区域内的原理示意图；

图7是《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》所示方法中采用单一控制点确定一条切光片位置的原理示意图；

图8是计算切光片的推进距离L以及旋转角度Φ的原理示意图；

图9为切光片初始位置在光圈所在平面的投影示意图。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》涉及舞台灯具控制领域，具体涉及一种舞台灯具切光片的可视化调节控制系统以及应用该系统可视化调节舞台灯具的方法。

1.一种可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，其特征在于：包括显示屏、用于控制灯具切光片和光圈的灯光控制模块、用于存储切光片控制阈值参数和光圈参数的存储模块、切光片驱动机构，所述显示屏、存储模块和切光片驱动机构均与灯光控制模块连接，所述切光片驱动机构连接切光片；所述灯光控制模块包括：初始化设置模块，用于初始化切光片位置，并向切光片驱动机构发送控制信号，驱动切光片驱动机构将各切光片移动至初始位置，使切光片与光束相切；可视化平台建立模块，用于建立模拟光圈图像及初始光束图像的初始化可视化平台；切光片选择模块，用于通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取切光片的参数，根据待投射的光斑形状，选择待调节控制的切光片；控制点选取模块，用于在初始化可视化平台上选取切光片的控制点并判断该控制点是否有效；切割线绘制模块，用于确定切光片的切割线，并将切割线输出并显示在显示屏上；切割控制信号输出模块，用于将所选取的有效控制点的极坐标值转化为切光片的控制信号，并用该控制信号驱动切光片的切光片驱动机构进而控制切光片移动或旋转至相应位置。

2.根据权利要求1所述的可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，其特征在于所述灯光控制模块还包括切割可视化模拟模块，用于模拟并显示切光片切割光束的效果。

3.根据权利要求1所述的可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，其特征在于：所述显示屏为触摸显示屏。

4.根据权利要求1所述的可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，其特征在于：所述切光片驱动机构为步进电机。

5.一种用于控制权利要求1-4任一所述可视化调节舞台灯具切光片控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）初始化切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件驱动灯具切光片驱动机构，将切光片移至初始位置；（2）建立初始的可视化平台，通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读出灯具的光圈参数，根据光圈参数绘制出光圈图像，在光圈图像区域内填充颜色模拟光束由光圈孔投射出来的光斑形状，并将模拟的光斑形状输出并显示在显示屏上，形成初始的可视化平台；（3）选择切光片和确定切光片的控制点，包括以下步骤：（3-1）用户选择一组预调节切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件，从存储模块中读取待调节切光片对应的控制阈值参数，以初始的可视化平台中光圈圆心为极点，以平行于所选取切光片的半径为极轴建立极坐标系；（3-2）用户在初始化的可视化平台上选择一个点作为控制点，通过预设置在灯光控制模块中的软件，确定控制点的极坐标P（ρ，θ）并判控制点是否有效，若该控制点无效则重新选择另一点作为控制点，具体如下：（3-2-1）根据控制点的极坐标值P（ρ，θ），计算控切光片的切割点A、B的极坐标值：AP/BP=k；AP*BP=（R ρ）*（R-ρ）；AP²=R² ρ²-2Rρcos（α-θ）；BP²=R² ρ²-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP为切割点A到控制点P的距离值，BP为切割点B到控制点P的距离值，R为光圈图像的半径值，k为大于1的预设常数；ρ为控制点P的极径，θ为控制点P的极角；α为所求的切割点A的极角，β为所求的切割点B的极角，得出切割点A的极坐标值为A（R，α），切割点B的极坐标值为B（R，β）；（3-2-2）根据切割点A、B的极坐标值，计算切光片的推进距离L以及旋转角度Φ，切光片的推进距离L以及旋转角度Φ计算方法如下：当α β＜2π时，Φ=（π-α-β）/2；当α β≥2π时，Φ=（3π-α-β）/2；当Φ≠π/2且Φ≠-π/2时：L=R*（1–sin（β）–cos（β）*tan（Φ））；当Φ=π/2或Φ=-π/2时，L=0；其中，当Φ＜0时，则切光片进行逆时针旋转，当Φ＞0时，则切光片进行顺时针旋转；（3-2-3）将计算所得的推进距离L以及旋转角度Φ与预设置的控制阈值参数比较，所述控制阈值参数为最大推进距离Lmax、最小推进距离Lmin、最大旋转角度Φmax、最小旋转角度Φmin，若同时满足如下条件，则该控制点为有效点，否则为无效点：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；Lmax为预设置的最大推进距离，Lmin为预设置的最小推进距离，Φmax为预设置的最大旋转角度，Φmin为预设置的最小旋转角度；（3-2-4）重复步骤（3-2-1）——（3-2-3），确定其它预调节切光片的控制点；（4）将切光片运行至对应的位置对光圈进行切割：通过预设置在灯光控制模块中的软件将各控制点的极坐标值进行转换处理，转化为对应切光片的控制信号，并驱动切光片驱动机构移动或旋转切光片至相应位置，对光圈截面形状进行相应的切割。

6.根据权利要求5所述的可视化调节舞台灯具切光片控制系统的控制方法，其特征在于：在进行步骤（4）前，先通过预设置在灯光控制模块中的软件计算、绘制切光片的切割线并将该切割线在初始化平台上输出；切割线满足如下条件：λ[sin（γ-β） sin（α-γ）]=Rsin（α-β）。其中，λ为所求的切割线上任一点的极径值，γ为所求的切割线上任一点的极角值，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角。

7.根据权利要求6所述的可视化调节舞台灯具切光片控制系统的控制方法，其特征在于：还包括模拟切割步骤，通过预设置在灯光控制模块中的软件对显示屏上的光圈图像进行模拟切割，将光圈的被切割部分的区域对应的图像进行处理，具体包括如下步骤：（8-1）选择任一点作为检测点，并确定检测点的极坐标值，为M（t，d）；（8-2）判断该检测点是否落在被切割区域内，若是，则将该检测点对应的像素值设置为背景色值并显示，否则，该检测点对应的像素值不做修改，并进入下一步骤；检测点是否落在被切割区域内的判断：若检测点的极坐标值同时满足以下条件，则该检测点落在被切割区域内：当R≥L≥0时，α≥d≥β且t＞NO；当L＞R，β＜π/2时，α≥d≥β或者t当L＞R，β＞π/2时，d≥α或者β≥d或者t其中，L为步骤（3-2-2）所求得的切光片的推进距离L，R为光圈图像的半径值；d为检测点的极角，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角，t为检测点的极径，NO为检测点M、光圈图像中心点O的连线与切割线的交点N到光圈图像中心点O之间的距离值；（8-3）判断光圈图像区域内所有的点是否都已检测完，若是，执行步骤（4），否则返回步骤（8-1），继续检测，直到所有点均已检测完毕。

8.根据权利要求5所述的可视化调节舞台灯具切光片控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤（3）中，对应每组切光片各建立一个控制点有效区域，该控制点有效区域为切光片的有效控制点的集合，具体步骤为：（9-1）用户任意选择一组切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取该切光片的控制阈值参数；（9-2）建立控制点有效区域，根据该切光片对应的控制阈值参数，通过预设置在灯光控制模块中的软件确定该切光片的控制点有效区域，并将其输出显示到显示屏上，具体步骤为：（9-2-1）选择光圈图像区域内的任一点，作为控制检测点，该控制检测点的极坐标值P（ρ，θ）；（9-2-2）根据步骤（3-2-1）~（3-2-3）的方法对该控制检测点P进行检测，若该控制检测点P为有效点，则进入下一步骤，否则，进入步骤（9-2-4）；（9-2-3）对该控制检测点P对应的像素值修改为提示颜色值；（9-2-4）返回执行步骤（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的点均检测完成；所有像素值为提示颜色值的控制检测点所在区域构成所述的控制点有效区域；（9-3）重复步骤（9-1）、（9-2），确定其它切光片的有效区域。

• 实施例1

参照图1-2所示，《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》所述的可视化调节舞台灯具切光片的控制系统，包括显示屏、用于控制灯具切光片和光圈的灯光控制模块、用于存储切光片控制阈值参数和光圈参数的存储模块、切光片驱动机构，显示屏、存储模块和切光片驱动机构均与灯光控制模块连接，所述切光片驱动机构连接切光片；其中显示屏优选为触摸显示屏，切光片驱动机构优选为步进电机；其中存储模块用于存储灯具的地址数据、灯具光圈的参数、切光片的地址数据、切光片的参数、切光片的控制阈值参数（包括切光片的最大推进距离Lmax、最小推进距离Lmin、最大旋转角度Φmax、最小旋转角度Φmin）等数据；显示屏用于显示该控制系统与用户交互的相关数据，包括光圈图像等构成的可视化平台、切割效果模拟图像等。灯光控制模块用于初始化切光片，选取控制点并判断控制点是否有效、选取切光片、计算切光片的切割线、建立可视化平台、将控制点对应的坐标信号转化为控制信号并输出该信号控制切光片驱动机构等，灯光控制模块包括：初始化设置模块，用于初始化各切光片的切割点位置，并向切光片驱动机构发送控制信号，驱动切光片驱动机构将各切光片移动至初始位置，使切光片与光束相切；可视化平台建立模块，用于建立光圈图像及初始光束图像模拟的可视化平台；切光片选择模块，用于通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取切光片的参数，根据待投射的光斑形状，选择待调节控制的切光片；控制点选取模块，用于在初始化可视化平台上选取切光片的控制点并判断该控制点是否有效；切割线绘制模块，用于确定切光片的切割线，并将切割线显示在显示屏上；切割控制信号输出模块，用于将所选取的有效控制点的极坐标值转化为切光片的控制信号，并用该控制信号驱动切光片的切光片驱动机构进而控制切光片移动或旋转至相应位置。

切割可视化模拟模块，用于可视化模拟及显示所选切光片切割光束的效果。

参照图3-8所示，《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》所述的可视化调节舞台灯具切光片的控制方法包括以下步骤：

1、初始化各切光片，通过预设置在灯光控制系统中的软件，初始化设置模块向切光片驱动机构发送控制信号，驱动切光片驱动机构将各切光片移动至初始位置，使切光片处于光束相切处，此时，切光片不对光束进行任何切割，光束完整地由光圈孔投射出来，其形成的光斑形状与光圈孔的形状一致，一般为圆形，上、下切光片处于水平，左、右切光片处于垂直，如图9所示。

2、建立初始的可视化平台，具体包括以下步骤：（2-1）通过预设置在灯光控制模块中的软件，可视化平台建立模块从存储模块中读取灯具的光圈参数，根据灯具的光圈参数，绘制光圈图像，并将绘制好的光圈图像输出到显示屏上；（2-2）通过预设置在灯光控制模块中的软件，可视化平台建立模块在绘制好的光圈图像区域内进行颜色填充（将光束图像所在区域的各像素点的像素值均设置为光束颜色值，优选为白色），所填充区域用于模拟光束由光圈孔投射出来的光斑形状，光圈图像与颜色填充区域形成初始光束图像；将初始光束图像输出到并显示在显示屏上，形成初始的可视化平台，如图4所示，其中1表示光圈图像。

3、选择切光片和确定切光片的控制点，包括以下步骤：

（3-1）用户选择一组预调节切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件，从存储模块中读取待调节切光片对应的控制阈值参数，以初始的可视化平台中光圈图像的圆心为极点，以与所选取切光片初始状态平行的半径为极轴建立极坐标系；其中上切光片对应极坐标系以与上切光片平行且指向右向的半径为极轴，左切光片对应极坐标系以与左切光片平行且指向上方的半径为极轴，下切光片对应极坐标系以与下切光片平行且指向左向的半径为极轴，右切光片对应极坐标系以与右切光片平行且指向下的半径为极轴；

（3-2）用户在初始化的可视化平台上选择一个点作为控制点，通过预设置在灯光控制模块中的软件，确定控制点的极坐标P（ρ，θ）并判控制点是否有效，若该控制点无效则重新选择另一点作为控制点，具体如下：

（3-2-1）根据控制点的极坐标值P（ρ，θ），计算控切光片的切割点A、B的极坐标值，所述切割点为切光片与光束圆周的交点（在可视化平台中，切割点为切割线与光圈图像圆周的交点），切割线为切光片对光束形状（光斑形状）的切割边；切割点A、B具体计算方法如下：AP/BP＝k；AP*BP＝（R ρ）*（R-ρ）；AP²＝R² ρ²-2Rρcos（α-θ）；BP²＝R² ρ²-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP为切割点A到控制点P的距离值，BP为切割点B到控制点P的距离值，R为光圈图像的半径值，k为大于1的预设常数；ρ为控制点P的极径，θ为控制点P的极角；α为所求的切割点A的极角，β为所求的切割点B的极角，得出切割点A的极坐标值为A（R，α），切割点B的极坐标值为B（R，β）；

（3-2-2）根据切割点A、B的极坐标值，计算切光片的推进距离L以及旋转角度Φ，切光片的推进距离L以及旋转角度Φ计算方法下条件：当α β＜2π时，Φ＝（π-α-β）/2；当α β≥2π时，Φ＝（3π-α-β）/2；当Φ≠π/2且Φ≠-π/2时：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；当Φ＝π/2或Φ＝-π/2时，L＝0；其中，当Φ＜0时，则切光片进行逆时针旋转，当Φ＞0时，则切光片进行顺时针旋转；

（3-2-3）将计算所得的推进距离L以及旋转角度Φ与预设置的控制阈值参数比较，所述控制阈值参数为最大推进距离Lmax、最小推进距离Lmin、最大旋转角度Φmax、最小旋转角度Φmin，若同时满足如下条件，则该控制点为有效点，否则为无效点：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；Lmax为预设置的最大推进距离，Lmin为预设置的最小推进距离，Φmax为预设置的最大旋转角度，Φmin为预设置的最小旋转角度；其中，Φmax、Φmin的取值一般为Φmax∈（-π/2，π/2）、Φmin∈（-π/2，π/2），即Φ∈（-π/2，π/2）；Lmax、Lmin的取值一般为Lmax∈（0，2R）、Lmin∈（0，2R），即L的取值范围一般在于0-2R之间；具体计算原理如图8所示，图中，假设CD为切光片的初始位置，GH为切光片推进后的位置（G、H分别为切光片推进后与光圈圆周的交点），AB为切光片旋转后的位置（A、B分别为切光片旋转后与光圈圆周的交点），则图中EF线段长度则代表切光片的推进距离L，∠HFB为所求的切光片的旋转角度Φ，∠B₀OA＝α，∠B₀OB＝β；切光片的推进距离L的计算：图中，过B做CD的垂直线段B₀B₂，则可以推导出L＝EF＝B₂B₁＝B₂B₀-BB₀-B₁B＝R-R*sin（β）-R*cos（β）*tan（Φ）＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；切光片的旋转角度Φ的计算：当α β＜2π时，如图8所示，作∠BOA的角平分线OI，则OI⊥AB，可推导出∠HFB＝∠IOF，故Φ＝∠IOF＝π/2-（∠BOA/2 ∠B₀OB）＝（π-α-β）/2；同理，当α β≥2π时，可以推导出，Φ＝（3π-α-β）/2；

（3-2-4）重复步骤（3-2-1）——（3-2-3），确定其它预调节切光片的控制点。

4、将切光片运行至对应的位置对光圈进行切割：通过预设置在灯光控制模块中的软件将各控制点的极坐标值进行转换处理，转化为对应切光片的控制信号，并驱动切光片驱动机构移动或旋转切光片至相应位置，对光圈截面形状进行相应的切割；控制点P的极坐标值与该切光片的控制参数值之间的转换方法：当α β＜2π时，Φ＝（π-α-β）/2；当α β≥2π时，Φ＝（3π-α-β）/2；当Φ≠π/2且Φ≠-π/2时：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；当Φ＝π/2或Φ＝-π/2时，L＝0；其中，Φ为切光片的旋转角度，当Φ＜0时，则切光片进行逆时针旋转，当Φ＞0时，则切光片进行顺时针旋转；L为切光片的推进距离，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角，R为光圈图像的半径值。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》方法的优选方案，在进行步骤4前，先通过预设置在灯光控制模块中的软件计算、绘制切光片的切割线并将该切割线在初始化平台上输出；切割线满足如下条件：λ[sin（γ-β） sin（α-γ）]＝Rsin（α-β）。其中，λ为所求的切割线上任一点的极径值，γ为所求的切割线上任一点的极角值，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角；通过该步骤，可以较为直观的显示切割的大致效果。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》方法的进一步改进，还包括模拟切割步骤，通过预设置在灯光控制模块中的软件对显示屏上的光圈图像进行模拟切割，将光圈的被切割部分的区域对应的图像进行处理，具体包括如下步骤：

（8-1）选择任一点作为检测点，并确定检测点的极坐标值，为M（t，d）；

（8-2）判断该检测点是否落在被切割区域内，若是，则将该检测点对应的像素值设置为背景色值并显示，否则，该检测点对应的像素值不做修改，并进入下一步骤；检测点是否落在被切割区域内的判断：若检测点的极坐标值同时满足以下条件，则该检测点落在被切割区域内：当R≥L≥0时，α≥d≥β且t＞NO；当L＞R，β＜π/2时，α≥d≥β或者t＜NO；当L＞R，β＞π/2时，d≥α或者β≥d或者t＜NO；其中，L为步骤（3-2-2）所求得的切光片的推进距离L，R为光圈图像的半径值；d为检测点的极角，α为切割点A的极角，β为切割点B的极角，t为检测点的极径，NO为检测点M、光圈图像中心点O的连线与切割线的交点N到光圈图像中心点O之间的距离值；

（8-3）判断光圈图像区域内所有的点是否都已检测完，若是，执行步骤4，否则返回步骤（8-1），继续检测，直到所有点均已检测完毕；

该步骤能够清晰地显示经切光片切割后的光束效果。

• 实施例2

该实施例相对于实施例1的改进在于，对于步骤3确定控制点的步骤中，对应每个切光片各建立有一个控制点有效区域，该控制点有效区域为切光片的有效控制点的集合，也就是说，当确定了所选择的切光片，则在可视化平台上显示出该控制点有效区域，用户只需在该有效区任选一点即为有效控制点，无须再判断该点是否有效，便于提示用户快速操作，建立控制点有效区域的步骤具体为：

（9-1）用户任意选择一组切光片，通过预设置在灯光控制模块中的软件从存储模块中读取该切光片对应的控制阈值参数；

（9-2）建立控制点有效区域，根据该切光片对应的控制阈值参数，通过预设置在灯光控制模块中的软件确定该切光片的控制点有效区域，并将其输出显示到显示屏上，具体步骤为：

（9-2-1）选择光圈图像区域内的任一点，作为控制检测点，该控制检测点的极坐标值P（ρ，θ）；

（9-2-2）根据步骤（3-2-1）、（3-2-2）、（3-2-3）的方法对该控制检测点P进行检测，若该控制检测点P为有效点，则进入下一步骤，否则，进入步骤（9-2-4）；

（9-2-3）对该控制检测点P对应的像素值修改为提示颜色值；

（9-2-4）返回执行步骤（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的点均检测完成；所有像素值为提示颜色值的控制检测点所在区域构成所述的控制点有效区域，作为优选，所述提示颜色值为透明色值，即在有效点所在区域上增加一层透明色，作为控制点有效区域；

（9-3）重复步骤（9-1）、（9-2），确定其它切光片的有效区域。

《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》所述控制方法的原理：

1、单一控制点确定一条切光片位置的算法原理：如图7所示，对过圆（即光圈图像）内任意一点P的弦AB（即切割线AB），加以约束要求线段AP为线段PB的k（k＞1）倍，再加以约束要求弦AB在圆内呈顺时针方向排列，对任意给定P点，这样的弦AB仅存在一条，具体为：半径为R的以O为圆心的圆内，以圆心O点为极点，水平向右方向半径为极轴方向，过极坐标为（ρ，θ）的P点的弦AB，假使满足线段AP/BP＝k，则再根据相交弦定理有AP*BP＝（R ρ）*（R-ρ），可知有确定的AP、BP解。这样三角形AOP、POB各边长已经确定，可以得到∠AOP（即切割点A的极角α）、∠POB（即切割点B的极角β）的值，再加上弦AB的顺时针约束去掉一个解，那么A、B点的极坐标分别为（R，∠AOP θ）、（R，θ-∠POB）。

2、有效范围：同样的，通过上述约束，对于任意弦AB，可以唯一确定点P。所以我们可以根据切光片的有效配置范围确定这样的控制点的范围并且通过交互界面进行提示。

3、保证操作平滑以及稳定：上述数学模型中，越是接近圆心（O）的点P，对弦AB的影响越灵敏，只要我们采用合适的系数k，就可以保证P点距离圆心O有一定的距离，进而保证操作的平滑以及稳定。

2021年6月24日，《可视化调节舞台灯具切光片的控制系统及其控制方法》获得第二十二届中国专利优秀奖。 2100433B

用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法专利目的

《用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法》公开一种用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法，可用于多种物料在多种复杂工况的下干燥运行过程，可自行调整参数、控制效果好、提高干燥效率、颗粒收得率高、细粉少。

用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法技术方案

《用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法》公开一种用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统，该控制系统设置在流化床床身旁，通过管道和电路连接流化床床身，控制流化床运作，其特点是，该控制系统包含：风机，该风机通过管道连接上述的流化床床身；风速检测仪，该风速检测仪设置在连接上述的风机与流化床床身的管道中；出风温度监测仪，该出风温度监测仪设置在连接上述的风机与流化床床身的管道外壁上；空气处理单元，该空气处理单元通过管道连接上述的流化床床身；温度调节器，该温度调节器设置在上述的空气处理单元上；进风温度监测仪，该进风温度监测仪设置在连接上述的温度调节器与流化床床身的管道上；流化床压差表和物料温度和湿度监测仪，该流化床压差表和物料温度和湿度监测仪分别设置在上述的流化床床身上；以及，控制柜，该控制柜通过电缆分别与上述的风机、风速检测仪、出风温度监测仪、空气处理单元、温度调节器、进风温度监测仪、流化床压差表和物料温度和湿度监测仪电路连接。

上述的控制柜内设有控制单元、分别与上述的控制单元电路连接的风机变频器、风量调节器和输入输出模块。

上述的控制单元包含主控模块，以及分别与该主控模块电路连接的风量控制模块、流化床温度控制模块、抖袋控制模块、空气处理单元控制模块和干燥终止控制模块；

上述的流化床温度控制模块、抖袋控制模块和空气处理单元控制模块组成干燥控制模块；

上述的风量控制模块还电路连接上述的风机变频器；

上述的流化床温度控制模块还电路连接上述的温度调节器；

上述的抖袋控制模块还电路连接设置在上述的流化床床身上的抖袋系统；

上述的空气处理单元控制模块还电路连接上述的空气处理单元；

上述的干燥终止控制模块还电路连接流化床。

一种用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统的控制方法，其特点是，该方法包含以下步骤：

步骤1初步预先设定工艺参数，该工艺参数包含：风量初始目标值、终点判定方式以及相应的值、温度调节器开度值、进风温度、抖袋控制参数；

步骤2根据设定的工艺参数，流化床控制系统启动，控制流化床对物料进行干燥；

步骤3根据干燥时间和流化床压差表所检测到的流化床内压差值，调整风量实时目标值；

步骤4主控模块将流化床风量实时目标值、风量测量值、物料温度、进风温度和出风温度进行线性化、归一化；

步骤5主控模块采用PID方法调整参数，控制风机和温度调节器；

步骤5.1主控模块采用PID方法对风量实时目标值和风量测量值进行修正，风量控制模块依据修正后的值调整风机变频器的控制量，调整风机的工作；

步骤5.2主控模块采用PID方法对物料温度、进风温度和出风温度进行修正，流化床温度控制模块依据修正后的值调整温度调节器的开度，调节流化床内部温度；

步骤6干燥终止控制模块判断流化床运作状态是否满足终点判定值，若是，则控制流化床的干燥过程结束，若否，则继续进行干燥，并跳转到步骤3。

用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法改善效果

《用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法》用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法其优点在于，《用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法》控制系统适用于多种物料在多种复杂工况的下干燥运行过程，可用于多种特性的物料干燥，可自行调整参数、算法合理、控制效果好；采用PID方法实时修正工艺参数，可缩短干燥时间，提高干燥效率，同时，颗粒收得率高，细粉少，干燥质量好； 控制方法驱动流化床自动工作，减少人员劳动强度，不需要人工干预。

《用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法》涉及一种机械、电子、控制和计算机应用技术领域的系统，具体涉及一种用于固体制剂干燥的流化床自动控制系统及其控制方法。