一种多通道组合滤光片轮的制作方法

本发明涉及多光谱相机设计技术领域，尤其涉及一种多通道组合滤光片轮。

背景技术：

滤光片轮型多光谱相机是在照相光路中加入滤光片轮作为分光元件，将多个不同透过波长的滤光片安装在旋转轮上，通过旋转滤光片轮进行分光，并根据系统的光谱响应来设置合适的曝光时间，能够获得同一目标的多个光谱通道数据，将上述数据按照波长顺序组合起来，即可获得目标的二维图像信息，以及包括一维光谱信息的光谱图像数据立方体，在目标识别、遥感监测以及测绘制图等方面具有广泛的应用。

滤光片轮机构的机械结构设计是关键问题，其中的传动机构与传动精度、整体体积与稳定性要求，制约了滤光片轮型相机的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多通道组合滤光片轮，利用齿轮传动实现多个滤光片轮自动依次旋转，将该装置置于多光谱相机焦面之前，不仅可以实现多通道、多波段的光谱数据采集，自动化程度更高，传动精度更高，整体结构更加紧凑。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多通道组合滤光片轮，包括：固定中心轴(1)、小齿轮(2)、轴承与轴承盖(3)、滤光片轮(4)、小齿轮座(5)、压板(6)、弹簧球组件(7)、大齿轮(8)、旋转中心轴(9)、联轴器(10)、马达(11)以及若干紧固件(12)；其中：

小齿轮(2)与大齿轮(8)相互啮合；所述大齿轮(8)通过加工槽和紧固件(12)固定在旋转中心轴(9)上，旋转中心轴(9)在对应位置加工有凸台，用于大齿轮(8)的定位；旋转中心轴(9)通过联轴器(10)与马达(11)固定连接，从而由马达带动旋转中心轴(9)与大齿轮(8)旋转；

所述滤光片轮(4)，加工有大于滤光片尺寸的透光区域，且通过压板(6)压紧固定在小齿轮座(5)的法兰一侧，在多通道组合滤光片轮工作的最初，将各个滤光片轮(4)的透光区域对齐重合，继而固定滤光片轮(4)的位置，且每个滤光片轮(4)停止旋转时，其透光区域均回复到初始位置；小齿轮(2)通过加工槽和紧固件(12)固定在小齿轮座(5)的前部凸台处；小齿轮座(5)通过设置在其前部内侧的轴承与轴承盖(3)与固定中心轴(1)连接，能够在固定中心轴(1)不动的前提下，大齿轮(8)带动小齿轮(2)与滤光片轮(4)依次旋转一周，各个滤光片也依次通过中间透光区域，最终完成各滤光片之间的切换和数据采集；

所述小齿轮座(4)后部加工有通孔，所述固定中心轴(1)对应位置上加工有1/3球形凹坑，所述弹簧球组件(7)穿过小齿轮座(4)上的通孔，其上的金属小球与设置在固定中心轴(1)上的1/3球形凹坑配合，同时确保小齿轮座(4)上的通孔直径大于弹簧球组件(7)中弹簧的直径，从而为滤光片轮(4)在旋转运动以后提供一定的制动力，确保滤光片轮(4)停止旋转时，其透光区域回复到初始位置；

所述小齿轮(2)、轴承与轴承盖(3)、滤光片轮(4)、小齿轮座(5)、压板(6)、弹簧球组件(7)与大齿轮(8)的数量均大于1。

所述小齿轮(2)的半径为R1，齿数为Z1，数量为N1；

所述大齿轮(8)的半径为R2，齿数为Z2，数量为N2；

当所需的滤光片轮(4)个数为n时，齿数Z1＝Z2，数量N1＝N2＝n，半径比R1/R2＝1/n，即小齿轮旋转一周，大齿轮旋转1/n周；其中，小齿轮(2)与大齿轮(8)齿数一致，半径呈比例，即大齿轮(8)只有1/n的圆周方向上加工有齿，并且n个大齿轮(8)上面的齿在圆周方向依次排列，即n个大齿轮8的齿轮齿数加起来等于半径为R2的齿轮齿数；那么当马达(11)带动n个大齿轮(8)同时旋转时，就可以实现n个小齿轮(2)与滤光片轮(4)的依次旋转，最终完成各个滤光片之间的切换；将整个多通道组合滤光片轮装置置于相机焦面之前，就能够对同一目标完成多通道、多波段的光谱数据采集。

所述弹簧球组件(7)包括：弹簧、螺钉与金属小球；所述弹簧套在螺钉上，弹簧长度长于螺钉长度，金属小球固定在弹簧一端且远离螺钉的端部。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用多个滤光片轮组合的方式，利用成熟的高精度齿轮传动技术，实现多个滤光片轮自动依次旋转，自动化程度高，传动精度好；此外，还可以根据需要的滤光片轮个数，设计装置的结构，整体体积优化，结构紧凑，可放置在多光谱相机焦面之前，从而实现多通道多波段的光谱数据采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种多通道组合滤光片轮的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多通道组合滤光片轮的剖面示意图；

图3为本发明实施例提供的弹簧球组件与固定中心轴的结构装配示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种多通道组合滤光片轮，如图1-图2所示，其主要包括：固定中心轴1、小齿轮2、轴承与轴承盖3、滤光片轮4、小齿轮座5、压板6、弹簧球组件7、大齿轮8、旋转中心轴9、联轴器10、马达11以及若干紧固件12；其中：

小齿轮2与大齿轮8相互啮合；所述大齿轮8通过加工槽和紧固件12固定在旋转中心轴9上，旋转中心轴9在对应位置加工有凸台，用于大齿轮8的定位；旋转中心轴9通过联轴器10与马达11固定连接，由马达11带动旋转中心轴9与大齿轮8进行旋转；

所述滤光片轮4，加工有大于滤光片尺寸的透光区域，且通过压板6压紧固定在小齿轮座5的法兰一侧，在多通道组合滤光片轮工作前，将各个滤光片轮4的透光区域对齐重合，继而固定滤光片轮4的位置，且每个滤光片轮4停止旋转时，其透光区域均回复到初始位置；小齿轮2通过加工槽和紧固件12固定在小齿轮座5的前部凸台处；小齿轮座5通过设置在其前部内侧的轴承与轴承盖3与固定中心轴1连接，从而在固定中心轴1不动的前提下，大齿轮8带动小齿轮2与滤光片轮4依次旋转一周，各个滤光片也依次通过中间透光区域，最终完成各滤光片之间的切换和数据采集。

所述小齿轮座4后部加工有通孔，所述固定中心轴1对应位置上加工有1/3球形凹坑1-1，所述弹簧球组件7穿过小齿轮座4上的通孔，其上的金属小球7-3与设置在固定中心轴1上的1/3球形凹坑1-1配合，同时确保小齿轮座4上的通孔直径大于弹簧球组件7中弹簧7-2的直径，从而为滤光片轮4在旋转运动以后提供一定的制动力，确保滤光片轮4停止旋转时，其透光区域回复到初始位置。

所述小齿轮2、轴承与轴承盖3、滤光片轮4、小齿轮座5、压板6、弹簧球组件7与大齿轮8的数量可根据滤光片的个数进行设计，且数量均大于1。

本发明实施例中，假设所述小齿轮2的半径为R1，齿数为Z1，数量为N1；所述大齿轮8的半径为R2，齿数为Z2，数量为N2。

当所需的滤光片轮4个数为n时，齿数Z1＝Z2，数量N1＝N2＝n，半径比R1/R2＝1/n，即小齿轮2旋转一周，大齿轮8旋转1/n周；其中，小齿轮2与大齿轮8齿数一致，半径呈比例，即大齿轮8只有1/n的圆周方向上加工有齿，并且n个大齿轮8上面的齿在圆周方向依次排列，即n个大齿轮8的齿轮齿数加起来等于半径为R2的齿轮齿数；那么当马达11带动n个大齿轮8同时旋转时，就可以实现n个小齿轮2与滤光片轮4的依次旋转，最终完成各个滤光片之间的切换；将整个多通道组合滤光片轮装置置于相机焦面之前，就能够对同一目标完成多通道、多波段的光谱数据采集。

示例性的，假设需要的滤光片轮4个数为5个，Z1＝Z2，即N1＝N2＝n＝5，R1/R2＝1/5，则小齿轮2旋转一周，大齿轮8旋转1/5周，大齿轮8的齿数分布占整个圆周的1/5。

此外，本发明实施例中，所述多通道组合滤光片轮还包括：多个弹簧球组件7；

如图3所示，每一所述弹簧球组件7包括：螺钉7-1、弹簧7-2与金属小球7-3；所述弹簧7-2套在螺钉7-1上，弹簧长度长于螺钉长度，金属小球7-3固定在弹簧7-2一端，且远离螺钉7-1的端部；如前所述，弹簧球组件7穿过设置在小齿轮座4后部的通孔，其中弹簧7-2的直径小于小齿轮座4上通孔的直径，其中的金属小球7-3与设置在固定中心轴1上的球形凹坑1-1配合，这样的配合可以给前一个滤光片轮4施加一个约束力，让前一个滤光片轮4在旋转一周完成以后，下一个滤光片轮4或自身下一次旋转开始之前，能够克服惯性作用停止，使得其透光区域能够回复到初始位置。其中，小凹坑1-1深度以及弹簧7-2长度可以根据所需的约束力大小进行设计。

本发明实施例中，采用多个滤光片轮组合的方式，利用成熟的高精度齿轮传动技术，实现多个滤光片轮自动依次旋转，自动化程度高，传动精度好；此外，还可以根据需要的滤光片轮个数，设计装置的结构，整体体积优化，结构紧凑，可放置在多光谱相机焦面之前，从而实现多通道多波段的光谱数据采集。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。