基于轨道的自动多角度观测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于轨道的自动多角度观测装置。其结构特征两个两半圆形工字轨道与弧型俯仰摇臂的圆弧为同心圆；轨道上有滑动小车，滑动小车底部沿两个两半圆形工字轨道上安装四个同步轮，并且分别嵌入两个两半圆形工字轨道的槽内，滑动小车内置有单片机与无线遥控装置、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器，方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器与小车外手动调节轮连接，滑动小车外的一侧面设有俯仰刻度盘，弧型俯仰摇臂通过弧形俯仰臂回拉弹簧与滑动小车连接，另一端装有探测器夹具。本实用新型为光谱仪搭建了平台，为提高非朗伯体BRDF观测精度发挥了作用。
【专利说明】基于轨道的自动多角度观测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于轨道的自动多角度观测装置。
【背景技术】
[0002]目前在野外光谱数据采集中，采用人工手持方式通常只观测探头垂直地表的方向，很少观测地物不同角度的光谱特征。事实上，均匀介质、各向同性的朗伯体是一个理想化的表面，而自然表面大都为非朗伯体。因此观测非朗伯体表面的二向性反射率分布函数(BRDF-Bidirect1nal Reflectance Distribut1n Funct1n)时，必须借助辅助装置。基于此，也出现一些手动和自动多角度观测架来进行辅助测量，但平台主要存在以下问题:
[0003]I)测量耗时，以10°为间隔完成一组BRDF的观测(方位角0-360°，天顶角0-70° )，需要2个小时，而在观测过程中，由于太阳角度的变化使得观测结果不准确，时间效率也难以满足研究的需要；
[0004]2)角度精度不够，观测装置角度精度通常在5°以上，对于精确的定量化研究来说，这种观测装置难以满足精度的要求；
[0005]3)观测装置很难确保光谱观测每次都能从不同角度观测同一定点，观测表面如果存在异质性则影响观测结果。
【发明内容】
[0006]为了克服上述问题，本实用新型目的在于提供一种基于轨道的自动多角度观测装置，利用其作为平台搭载光谱仪，可以用于研究非朗伯体的BRDF，进一步研究角度信息在遥感图像识别和分类中所起的作用。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:
[0008]一种基于轨道的自动多角度观测装置，包括探测器夹具、两半圆形工字轨道、弧形俯仰摇臂、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器、方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器、单片机与无线遥控装置、俯仰刻度盘、方位刻度盘、仪器放置台、手动调节轮、方位限位块，水平半圆环底板、弧形俯仰臂回拉弹簧、同步带、滑动小车、俯仰转轴、方位转轴、同步轮、U型槽轴承。在水平半圆环底板上安装有内、外两半圆形工字轨道，两半圆形工字轨道与弧型摇臂的圆弧为同心圆；两半圆形工字轨道间设有方位刻度盘，轨道的末端设有方位限位块，圆心为探测区圆心，两半圆形工字轨道外弧一侧装有同步带，两半圆轨道上有滑动小车，滑动小车底部沿两半圆形工字轨道上安装四个U形槽轴承套入同步轮，并且分别嵌入内、外两半圆形工字轨道的槽内，与两半圆形工字轨道外弧一侧装有同步带咬合；滑动小车内置有单片机与无线遥控装置、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器，单片机与无线遥控装置、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器分别通过导线、开关与电瓶连接；方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器通过方位转轴与小车外手动调节轮连接，滑动小车外的一侧面设有俯仰刻度盘，弧型俯仰摇臂一端通过弧形俯仰臂回拉弹簧与滑动小车连接。弧型俯仰摇臂另一端装有探测器夹具，探测器夹具与弧型俯仰摇臂在同心圆弧上且与圆心的连线为直角。
[0009]本实用新型的优点:
[0010]1、内、外两半圆形工字轨道与弧型俯仰摇臂采用同心圆方式，在改变观测方位角和天顶角时，探头可始终以探测区圆心为待观测表面的同一定点，避免了由于表面异质性引起的BRDF误差；
[0011]2、在方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器驱动技术下，可以实现角度误差在1°之内，满足的精确的BRDF定量化需求；
[0012]3、仪器通过自动化平台操作，可快速的测量BRDF，避免因入射角度(太阳光)变化和阴影遮挡所引起的误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型示意图，
[0014]图2为图1中滑动小车示意图。
[0015]图中:1_探测器夹具，2-两半圆形工字轨道，3-弧形俯仰摇臂，4-俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器、5-方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器、6-单片机与无线遥控装置、7-俯仰刻度盘、8-方位刻度盘、9-仪器放置台、10-手动调节轮、11-水平调节支架安装孔、12-方位限位块、13-水平半圆环底板、14-探测区圆心、15-弧形俯仰臂回拉弹簧、16-同步带、17-滑动小车、18-俯仰转轴、19-方位转轴、20-同步轮、21-U型槽轴承。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本实用新型技术方案再作进一步的说明:
[0017]如图1所示，一种基于轨道的自动多角度观测装置，包括探测器夹具1、两半圆形工字轨道2、弧形俯仰摇臂3、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器4、方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器5、单片机与无线遥控装置6、俯仰刻度盘7、方位刻度盘8、仪器放置台9、手动调节轮
10、方位限位块12，水平半圆环底板13、弧形俯仰臂回拉弹簧15、同步带16、滑动小车17、俯仰转轴18、方位转轴19、同步轮20和U型槽轴承21。在水平半圆环底板13上安装有内、夕卜两半圆形工字轨道2，两半圆形工字轨道2与弧型俯仰摇臂3的圆弧为同心圆；两半圆形工字轨道2间设有方位刻度盘8，轨道的末端设有方位限位块12，圆心为探测区圆心14，测量时探测器夹具指向定点圆心。两半圆形工字轨道外弧一侧装有同步带16，两半圆工字轨道2上有滑动小车17，滑动小车17底部沿两半圆形工字轨道2上安装四个U型槽轴承21套入同步轮20，并且分别嵌入内、外两半圆形工字轨道2的槽内，与两半圆形工字轨道外弧一侧装有同步带16咬合；滑动小车17内置有单片计算机电路与无线遥控电路6、接收遥控指令控制滑动小车17上的俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器4与俯仰转轴18和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器5与方位转轴19，方位步进电机与蜗轮杆减速器5与小车外手动调节轮10连接，单片机与无线遥控装置6、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器4和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器5分别通过导线、开关与7A、12V电瓶连接；滑动小车17外的一侧面设有俯仰刻度盘7，弧型俯仰摇臂3 —端通过弧形俯仰臂回拉弹簧15与滑动小车17连接，弧型俯仰摇臂3另一端装有探测器夹具I ;探测器夹具I与弧型俯仰摇臂3在同心圆弧上且与圆心的连线为直角。
[0018]螺钉通过水平调节支架安装孔11将水平半圆环底板13与支架紧固。光谱仪置放在水平半圆环底板13凸出仪器放置台9上。调节支架达水平状态。启动开关，在方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器5和方位转轴19驱动下，滑动小车17底部同步轮20，沿内、外两半圆形工字轨道2运行。滑动小车17上水平且垂直于两半圆形工字轨道内弧的位置安装一指向两半圆形工字轨道圆心的俯仰转轴18，弧形俯仰臂与以两半圆形工字轨道2为同心，弧形俯仰摇臂3半径为观测距离，弧形俯仰摇臂3的一端连接俯仰转轴18，另一端连接探测器夹具1，通过俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器4驱动的俯仰转轴18转变观测俯仰角度，弧形俯仰臂回拉弹簧15连接滑动小车17的两侧，降低弧形俯仰摇臂3运行在低俯仰角度时俯仰步进电机的承载负荷，探测器夹具I同观测定点连线与弧形俯仰摇臂3转轴同观测定点连线相垂直，保证探测器夹具I中心对准观测区定点圆14心或拍摄定点。滑动小车17延两半圆形工字轨道的水平滑动从方位刻度盘8可以观察方位角度改变，弧形俯仰摇臂3的左右摆动可从俯仰刻度盘7观察俯仰角度改变。转动手动调节轮10可使蜗轮蜗杆减速器的自锁可确保滑动小车17与弧形俯仰摇臂3在指定角度锁定完成观测，通过遥控器，单片计算机电路与无线遥控电路6完成本装置接收遥控指令，通单片计算机内预设的对方位步进电机和俯仰步进电机的控制程序，按照观测角度自动控制滑动小车17沿轨道滑动和弧形俯仰摇臂的偏转，从而自动改变观测的方位角度和俯仰角度，运行中探测器夹具I中的探测器可始终对着要观测的定点，达到测量BRDF的目的。
【权利要求】
1.一种基于轨道的自动多角度观测装置，包括探测器夹具(I)、两半圆形工字轨道(2)、弧形俯仰摇臂(3)、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器(4)、方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器(5)、单片机与无线遥控装置(6)、俯仰刻度盘(7)、方位刻度盘(8)、仪器放置台(9)、手动调节轮(10)、方位限位块(12)，水平半圆环底板(13)、弧形俯仰臂回拉弹簧(15)和同步带(16 )、滑动小车(17 )、俯仰转轴(18 )、方位转轴(19 )、同步轮(20 )、U型槽轴承(21)，其特征是在水平半圆环底板(13)上安装有内、外两半圆形工字轨道(2)，两半圆形工字轨道(2)与弧形俯仰摇臂(3)的圆弧为同心圆；两半圆形工字轨道(2)间设有方位刻度盘(8)，轨道的末端设有方位限位块(12)，圆心为探测区圆心(14)，两半圆形工字轨道(2)外弧一侧装有同步带(16)，两半圆形工字轨道(2)上有滑动小车(17)，滑动小车(17)底部沿两半圆形工字轨道(2)上安装四个U型槽轴承(21)套入同步轮(20)，并且分别嵌入内、外两半圆形工字轨道(2)的槽内，与两半圆形工字轨道外弧一侧装有同步带(16)咬合；滑动小车(17)内置有单片机与无线遥控装置(6)、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器(4)和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器(5)，单片机与无线遥控装置(6)、俯仰步进电机与蜗轮蜗杆减速器(4)和方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器(5)分别通过导线、开关与电瓶连接；方位步进电机与蜗轮蜗杆减速器(5)通过方位转轴(19)与滑动小车(17)外手动调节轮(10)连接，滑动小车(17)外的一侧面设有俯仰刻度盘(7)，弧型俯仰摇臂(3) —端通过弧形俯仰臂回拉弹簧(15)与滑动小车(17)连接，弧型俯仰摇臂(3)另一端装有探测器夹具(I);探测器夹具(I)与弧型俯仰摇臂(3)在同心圆弧上且与圆心的连线为直角。
【文档编号】G01N21/25GK203981572SQ201420255881
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】郝晓华, 郭志忠, 张璞, 黄春林, 车涛, 李弘毅, 冯俊平 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 乌鲁木齐气象卫星地面站