本发明涉及照明，更具体的说，涉及一种基于imu的无线调光装置及方法。
背景技术：
1、随着智能照明技术的快速发展，智能灯具已经成为智能家居系统中不可或缺的一部分，逐渐融入越来越多人的日常生活中。这些智能灯具不仅仅是传统照明设备的简单升级，它们通过与互联网的连接，实现了与其他智能设备的互操作性，为用户带来了前所未有的便捷和舒适的灯光体验。然而，随之而来的挑战是，传统的普通开关已经无法满足对智能灯具的全面控制需求。传统的开关仅提供了对灯光的基本开关功能，而无法实现对亮度、色温、颜色方面的智能控制。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于imu的无线调光装置，解决了当前开关无法满足对智能灯具的亮度、色温以及颜色方面的智能控制的问题，从而既强化了调光性能，又优化了用户的体验感。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于imu的无线调光装置，用于对灯具进行调光，其改进之处在于，所述无线调光装置包括壳体、控制组件以及底座；所述控制组件设置于壳体内部；所述壳体与底座磁吸连接；
3、所述控制组件包括：
4、按键，用于启动无线调光装置的无线调光功能；
5、纽扣电池，用于供电；
6、imu，用于测量无线调光装置的运动数据；
7、控制器，用于将imu测量的旋转角度转换成亮度、色温、颜色的偏移量，并与灯具建立无线通信将亮度、色温、颜色的偏移量传输到灯具；
8、led指示灯，用于指示控制器与灯具之间的无线通信；
9、所述控制器与led指示灯、按键、纽扣电池以及imu连接。
10、在上述结构中，所述无线调光装置还包括i2c总线，所述i2c总线连接于imu与控制器之间，用于支持imu与控制器的通信。
11、在上述结构中，所述imu包括：
12、陀螺仪，用于测量无线调光装置的角速度；
13、加速度计：用于测量无线调光装置的加速度；
14、所述陀螺仪和加速度计均通过i2c与控制器连接。
15、在上述结构中，所述控制器包括蓝牙芯片，用于支持无线调光装置与灯具之间的无线通信。
16、一种基于imu的无线调光方法，应用于无线调光系统，所述无线调光系统至少包括灯具、手机app以及上述结构中所述的无线调光装置，其改进之处在于，所述无线调光方法包括以下步骤：
17、s10，无线调光装置的按键被使用者按下，无线调光装置从休眠状态进入调光状态；
18、s20，无线调光装置的控制器获取按键被按下时imu测量的角速度和加速度，并计算按键被按下时无线调光装置的偏航角、翻滚角以及俯仰角，且无线调光装置通过蓝牙芯片将按键被按下的状态发送给灯具，灯具接收到按键被按下的状态后记录灯具的亮度值、色温值，颜色值；
19、s30，无线调光装置被使用者旋转，控制器根据获取无线调光装置被旋转后的imu测量的角速度和加速度计算出无线调光装置旋转后的偏航角、翻滚角以及俯仰角，并计算出与s20中偏航角、翻滚角以及俯仰角的偏移量；
20、s40，无线调光装置的控制器根据翻滚角的偏移量计算灯具亮度的偏移量，根据偏航角的偏移量计算灯具色温的偏移量，根据俯仰角的偏移量计算灯具颜色的偏移量，并将计算的灯具亮度、灯具色温以及灯具颜色的偏移量通过蓝牙芯片发送给灯具；
21、s50，无线调光装置发送的灯具亮度、灯具色温以及灯具颜色的偏移量被灯具接收并根据偏移量进行调光；
22、s60，无线调光装置的按键被使用者释放，无线调光装置进入休眠状态。
23、进一步的，步骤s20中，所述按键被按下时无线调光装置的偏航角、翻滚角以及俯仰角的计算方式具体包括以下步骤：
24、s201，对控制器获取的按键被按下时的加速度和角速度进行零偏校准；其中，加速度零偏校准的计算表达式分别为：
25、ax0校准＝ax0-axoffset；
26、ay0校准＝ay0-ayoffset；
27、az0校准＝az0-azoffset；
28、式中，ax0校准表示按键被按下时在x方向上零偏校准后加速度值；ax0表示按键被按下时加速度计在x方向上示数；ay0校准表示按键被按下时在y方向上零偏校准后加速度值；ay0表示按键被按下时加速度计在y方向上示数；az0校准表示按键被按下时在z方向上零偏校准后加速度值；az0表示按键被按下时加速度计在z方向上示数；axoffset表示加速度计示数在x轴方向上的零偏校准值；ayoffset表示加速度计示数在y轴方向上的零偏校准值；azoffset表示加速度计示数在z轴方向上的零偏校准值；
29、角速度的零偏校准的计算表达式分别为：
30、gx0校准＝gx0-gxoffset；
31、gy0校准＝gy0-gyoffset；
32、gz0校准＝gz0-gzoffset；
33、式中，gx0校准表示按键被按下时在x方向上零偏校准后角速度值；gx0表示按键被按下时陀螺仪在x方向上示数；gy0校准表示按键被按下时在y方向上零偏校准后角速度值；gy0表示按键被按下时陀螺仪在y方向上示数；gz0校准表示按键被按下时在z方向上零偏校准后角速度值；az0表示按键被按下时陀螺仪在z方向上示数；gxoffset表示陀螺仪示数在x轴方向上的零偏校准值；gyoffset表示陀螺仪示数在y轴方向上的零偏校准值；gzoffset表示陀螺仪示数在z轴方向上的零偏校准值；
34、具体的，axoffset、ayoffset、azoffset、gxoffset、gyoffset、gzoffset是在无线调光装置出厂时设置的，其设置方式具体为：将无线调光装置水平静止放置，由控制器通过采样计算平均值的方式计算加速度计在x轴、y轴、z轴方向上的零偏校准值和陀螺仪在x轴、y轴以及z轴方向上的零偏校准值；所述零偏校准值的计算表达式分别为：
35、
36、
37、
38、
39、
40、
41、式中，axoffseti表示加速度计在x轴方向上的第i个采样数据；ayoffseti表示加速度计在y轴方向上的第i个采样数据；azoffseti表示加速度计在z轴方向上的第i个采样数据；gxoffseti表示陀螺仪在x轴方向上的第i个采样数据；gyoffseti表示陀螺仪在y轴方向上的第i个采样数据；gzoffseti表示陀螺仪在z轴方向上的第i个采样数据；n表示采样的样本数；
42、s202，根据零偏校准后的加速度和角速度计算按键被按下时的偏航角、翻滚角以及俯仰角，其中，偏航角的计算表达式为:
43、yaw0＝α×(yawprevious+gz0校准×dt)+(1-α)×atan2(ay0校准,ax0校准)；
44、翻滚角的计算表达式为：
45、roll0＝atan2(ay0校准,az0校准)；
46、俯仰角的计算表达式为：
47、
48、式中，α表示权重参数；yawprevious上一次计算出的偏航角；dt表示采样时间间隔；atan2表示反正切函数。
49、进一步的，步骤s30中，控制器中设置有时间阈值t，当使用者旋转无线调光装置的时间在时间阈值t内，采用与s201-s202相同的方法计算无线调光装置旋转后的偏航角、翻滚角以及俯仰角，则偏航角、翻滚角以及俯仰角偏移量的计算公式分别为：
50、yaw△＝|yaw0-yawt|＝|∠b|；
51、roll△＝|roll0-rollt|＝|∠a|；
52、pitch△＝|pitch0-pitcht|＝|∠c|；
53、式中，yaw△表示偏航角的偏移量，yawt表示无线调光装置旋转后的偏航角；roll△表示翻滚角的偏移量，rollt表示无线调光装置旋转后的翻滚角；pitch△表示俯仰角的偏移量，yawt表示无线调光装置旋转后的俯仰角；∠b表示偏航角的偏移量角度；∠a表示翻滚角的偏移量角度；∠c表示俯仰角的偏移量角度；
54、当使用者旋转无线调光装置的时间超过时间阈值t，若yaw△＞roll△且yaw△＞pitch△，则时间阈值t内∠b有效，整个旋转过程的∠a和∠c无效；若roll△＞yaw△且roll△＞pitch△，则时间阈值t内∠a有效，整个旋转过程的∠b和∠c无效；若pitch△＞yaw△且pitch△＞roll△，则时间阈值t内∠c有效，整个旋转过程的∠a和∠b无效。
55、进一步的，步骤s40中，所述灯具亮度的偏移量计算公式为：
56、
57、式中，lum表示灯具亮度的偏移量；∠amax表示翻滚角绕z轴旋转的最大角度；lmax表示灯具亮度的最大值；lmin表示灯具亮度的最小值；
58、所述灯具色温的偏移量计算公式为：
59、
60、式中，kum表示灯具色温的偏移量；∠bmax表示偏航角绕y轴旋转的最大角度；kmax表示灯具色温的最大值；kmin表示灯具色温的最小值；
61、所述灯具颜色的偏移量计算公式为：
62、
63、式中，rum表示灯具颜色的偏移量；∠cmax表示俯仰角绕x轴旋转的最大角度；rmax表示灯具rgb颜色值的最大值；rmin表示灯具rgb颜色值的最小值。
64、进一步的，步骤s50中，当灯具接收到无线调光装置发送的±lum、±kum以及±rum后，结合当前的灯具亮度、灯具色温以及灯具颜色进行调光，其中，调光过程中的计算公式分别为：
65、lu＝lt+(±lum)；
66、ku＝kt+(±kum)；
67、ru＝rt+(±rum)；
68、式中，lt表示灯具接收到按键按下时记录的灯具亮度；kt表示灯具接收到按键按下时记录的灯具色温；rt表示灯具接收到按键按下时记录的灯具颜色；lu表示调光后的灯具亮度；ku表示调光后的灯具色温；ru表示调光后的灯具颜色。
69、进一步的，无线调光装置在调光的过程中，与手机app进行蓝牙连接，手机app通过设置∠amax的大小来控制无线调光装置调节灯具亮度的快慢；手机app通过设置∠bmax的大小来控制无线调光装置调节灯具色温的快慢；手机app通过设置∠cmax的大小来控制无线调光装置调节灯具颜色的快慢。
70、本发明的有益效果是：通过无线调光装置对灯具的亮度、色温以及颜色进行调节，并通过手机app控制无线调光装置对灯具亮度、色温以及颜色调节的快慢，从而既强化了调光性能，又优化了用户的体验感。
1.一种基于i mu的无线调光装置，用于对灯具进行调光，其特征在于，所述无线调光装置包括壳体、控制组件以及底座；所述控制组件设置于壳体内部；所述壳体与底座磁吸连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于i mu的无线调光装置，其特征在于，所述无线调光装置还包括i 2c总线，所述i 2c总线连接于i mu与控制器之间，用于支持i mu与控制器的通信。
3.根据权利要求2所述的一种基于i mu的无线调光装置，其特征在于，所述i mu包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于i mu的无线调光装置，其特征在于，所述控制器包括蓝牙芯片，用于支持无线调光装置与灯具之间的无线通信。
5.一种基于i mu的无线调光方法，应用于无线调光系统，所述无线调光系统至少包括灯具、手机app以及权利要求1-4任一项所述的无线调光装置，其特征在于，所述无线调光方法包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于imu的调光方法，其特征在于，步骤s20中，所述按键被按下时无线调光装置的偏航角、翻滚角以及俯仰角的计算方式具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于imu的无线调光方法，其特征在于，步骤s30中，控制器中设置有时间阈值t，当使用者旋转无线调光装置的时间在时间阈值t内，采用与s201-s202相同的方法计算无线调光装置旋转后的偏航角、翻滚角以及俯仰角，则偏航角、翻滚角以及俯仰角偏移量的计算公式分别为：
8.根据权利要求7所述的一种基于imu的无线调光方法，其特征在于，步骤s40中，所述灯具亮度的偏移量计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种基于imu的无线调光方法，其特征在于，步骤s50中，当灯具接收到无线调光装置发送的±lum、±kum以及±rum后，结合当前的灯具亮度、灯具色温以及灯具颜色进行调光，其中，调光过程中的计算公式分别为：
10.根据权利要求9所述的一种基于imu的无线调光方法，其特征在于，无线调光装置在调光的过程中，与手机app进行蓝牙连接，手机app通过设置∠amax的大小来控制无线调光装置调节灯具亮度的快慢；手机app通过设置∠bmax的大小来控制无线调光装置调节灯具色温的快慢；手机app通过设置∠cmax的大小来控制无线调光装置调节灯具颜色的快慢。
