CN105043541B - 一种摆扫型光谱仪的转镜组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它包括转镜电机、转镜机构、蜗轮蜗杆机构及反射机构；转镜电机通过蜗轮蜗杆机构连接转镜机构；转镜机构包括扫描转镜，反射机构包括反射镜，扫描转镜的转动轴与反射镜平行；所述反射镜的镜面与摆扫型光谱仪的镜头平面呈45度角；本发明的有益效果是：结构简单，便于加工，且各部件之间的连接与固定均为金属材料完成，具有很好的抗冲击力，延长了转镜组件的使用寿命，节省了人力物力，且扫描转镜围绕转动轴可以360度旋转，这样最大程度的增加了摆扫型光谱仪的视场，有利于摆扫型光谱仪对拍摄对象的捕捉。

Description

一种摆扫型光谱仪的转镜组件

技术领域

本发明涉及光谱遥感成像技术领域，更具体的说是涉及一种摆扫型光谱仪的转镜组件。

背景技术

遥感技术的发展经历了全色（黑白）、彩色摄像，多光谱扫描成像阶段之后，在上世纪80年代初期出现的成像光谱技术，使光学遥感进入了一个崭新的阶段——高光谱遥感阶段。所谓的高光谱遥感指的是具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，成像光谱技术所使用的成像光谱仪能在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和短波红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据。成像光谱仪为每一个像元提供数十至数百个窄波段的光谱信息，由此而组成一条完整而且连续的光谱曲线。成像光谱仪将视场范围内观察的各种地物以完整的光谱曲线记录下来，而对所记录的数据进行分析处理和研究是多学科所要进行的工作。

高光谱技术是一门新兴的交叉学科，建立在传感器、计算机等技术的基础上，涉及到电磁波理论、光谱学与色度学、物理/几何光学、电子工程、信息学、地理学、农学、大气科学、海洋学等多门学科。电磁波理论则是遥感技术的物理基础，电磁波与地表物质的相互作用机理、电磁波在不同介质中的传输模型和对其进行接收、分析是综合各门学科和技术的核心所在。针对不同地物的不同光谱特征, 利用高光谱图像可有效地区分和识别地物, 因而被广泛地应用于大气探测、医学诊断、物质分类和目标识别、国土资源、生态、环境监测和城市遥感中。

光谱成像仪的成像原理是:当被测物体通过镜头后被光谱相机捕获，得到一个一维的影像以及相应的光谱信息，而当电控移动平台（或传送带）带动样品连续运行时，则能够得到样品目标物的连续的一维影像以及实时的光谱信息，而在此过程中所有的数据被计算机软件所记录，最终获得一个包含了影像信息和光谱信息的三维数据立方体。

光谱成像仪的扫描方式分为两种，一种是狭缝扫描方式，一种是转镜扫描方式。

推扫型成像光谱仪采用的是狭缝扫描方式，摆扫型成像光谱仪采用的是转镜扫描方式；摆扫型成像光谱仪由光机左右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像，摆扫型成像光谱仪相比与推扫型成像光谱仪，它的视场大，像元配准好，定标方便，数据稳定性好，光谱波段范围可以做的很宽。

现有的摆扫型成像光谱仪的转镜组件，视场仍受限制，未达到理想效果，部件昂贵，结构复杂，制造工艺非常麻烦，成本及其高昂，而且容易损坏。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它加大了摆扫型光谱仪的视场范围，而且结构简单，便于加工，具有很好的抗冲击力，节省了人力物力。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它包括转镜电机、转镜机构、蜗轮蜗杆机构及反射机构；所述转镜电机通过蜗轮蜗杆机构连接转镜机构；所述转镜机构包括扫描转镜，所述反射机构包括反射镜，所述扫描转镜的转动轴与反射镜平行；反射镜的镜面与摆扫型光谱仪的镜头平面呈45度角。

作为本发明的优选方案，所述的转镜电机的轴承连接第一皮带轮；所述蜗轮蜗杆机构包括蜗轮及蜗杆；蜗杆安装在蜗杆架的内部，蜗杆上设置有螺旋齿；所述蜗轮通过蜗杆转接轮与所述螺旋齿相连。

作为本发明的优选方案，所述的所述蜗杆通过弹性联轴器连接传动轴，传动轴连接第二皮带轮；所述第二皮带轮和第一皮带轮通过皮带传动。

作为本发明的优选方案，所述的反射机构包括装配台、反射镜支架、反射镜框；所述反射镜框上安装有反射镜，所述反射镜框通过反射镜支架固定在装配台上。

作为本发明的优选方案，所述的反射镜支架上设置有装配槽，装配槽边缘设置有防滑结构；所述反射镜支架与装配台为活动连接。

作为本发明的优选方案，所述的转镜机构还包括扫描转镜支架、扫描转镜框、上转轴及下转轴；所述扫描转镜安装在扫描转镜支架上，所述扫描转镜支架上安装上转轴，所述下转轴连接蜗轮；所述扫描转镜框通过上转轴、下转轴固定在扫描转镜支架与蜗轮之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明结构简单，便于加工，且各部件之间的连接与固定均为金属材料完成，具有很好的抗冲击力，延长了转镜组件的使用寿命，节省了人力物力，且扫描转镜围绕转动轴可以360度旋转，这样最大程度的增加了摆扫型光谱仪的视场，有利于摆扫型光谱仪对拍摄对象的捕捉。

2.本发明的蜗轮蜗杆机构结构紧凑，两轮啮合齿面间为线接触，可以得到很大的传动比，而且由于是多齿啮合传动，故传动平稳、噪音小。

3.本发明第一皮带轮通过皮带驱动第二皮带轮转转动，避免了全是硬链接带来的振动等问题，从而提高了转镜组件各部件配合的精密度，提高了摆扫型光谱仪捕捉扫描对象的准确性。

4.本发明的弹性联轴器为一体成型的金属弹性体，它具有高扭矩刚性和卓越的灵敏度，顺时针和逆时针回转特性完全相同，提高了转镜组件的灵敏度和实用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明蜗轮蜗杆机构剖面示意图。

图中的标号为：1、转镜电机； 11、第一皮带轮；2、转镜机构；21、扫描转镜；22、扫描转镜支架；23、扫描转镜框；24、上转轴；25、下转轴；3、蜗轮蜗杆机构；31、蜗轮；32、蜗杆；33、蜗杆架；34、螺旋齿；35、蜗杆转接轮；4、反射机构；41、装配台；42、反射镜支架；421、装配槽；422、防滑结构；43、反射镜框；5、弹性联轴器；51、传动轴； 52、第二皮带轮；6、皮带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

[实施例1]

如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它包括转镜电机1、转镜机构2、蜗轮蜗杆机构3及反射机构4；所述转镜电机1通过蜗轮蜗杆机构3连接转镜机构2；所述转镜机构2包括扫描转镜21，所述反射机构4包括反射镜，所述扫描转镜21的转动轴与反射镜平行；反射镜的镜面与摆扫型光谱仪的镜头平面呈45度角。转镜电机1可以带动转镜机构2以转动轴为轴心转动；目标物的图像信息通过摆扫型光谱仪的视物窗口被转镜机构2捕捉，由于转镜机构2的转动轴与反射机构4的反射镜是保持平行的，所以转镜机构2可以将目标物的图像通过反射机构4反射到摆扫型光谱仪的镜头上，通过镜头被成像系统捕捉；扫描转镜21围绕转动轴可以360度旋转，这样大大增加了摆扫型光谱仪的视场，而且本实施例结构简单，便于加工，且各部件之间的连接与固定均为金属材料完成，具有很好的抗冲击力，延长了转镜组件的使用寿命，节省了人力物力。

[实施例2]

本实施例在实施例1的基础上做了进一步的改进，如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，蜗轮蜗杆机构3包括蜗轮31及蜗杆32；蜗杆32安装在蜗杆架33的内部，蜗杆32上设置有螺旋齿34；所述蜗轮31通过蜗杆转接轮35与所述螺旋齿34相连；转镜电机1通过连接件驱动蜗杆32进行旋转运动，蜗杆32带动螺旋齿34的旋转运动，螺旋齿34与蜗杆转接轮35通过啮合方式传动，从而带动了蜗杆转接轮35的转动，蜗杆转接轮35与蜗轮31相连，蜗杆转接轮35的转动带动了蜗轮31的转动，从而完成了蜗杆32与蜗轮31之间的传动。本实施例结构简单，各部件配合紧密，蜗轮31、蜗杆32、螺旋齿34及蜗杆转接轮35均由金属材料制成，大大增加了本实施例的抗冲击力，延长了转镜组件的使用寿命。

[实施例3]

本实施例在实施例2的基础上做了进一步的改进，如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它的转镜电机1的轴承连接第一皮带轮11；所述蜗杆32通过弹性联轴器5连接传动轴51，传动轴51连接第二皮带轮52；所述第二皮带轮52和第一皮带轮11通过皮带6传动。转动电机1通过轴承驱动第一皮带轮11转动，第一皮带轮11通过皮带6驱动第二皮带轮转52转动，第二皮带轮52通过弹性联轴器5驱动蜗杆32的转动。本实施例的第一皮带轮11和第二皮带轮52均为齿形皮带轮，采用同步齿形皮带轮传动避免了全是硬链接带来的振动等问题，使用机械硬链接时，由于转镜电机1和蜗轮蜗杆机构3是固定在摆扫型光谱仪的底座上，当转镜电机1带动蜗轮转动时，会产生共振的现象，本实施例避免了这一问题，从而提高了转镜组件各部件配合的精密度，提高了摆扫型光谱仪捕捉扫描对象的准确性；本实施例采用弹性联轴器5连接第二皮带轮52和蜗杆32，弹性联轴器5为一体成型的金属弹性体，它具有高扭矩刚性和卓越的灵敏度，顺时针和逆时针回转特性完全相同，提高了转镜组件的灵敏度和实用性。

[实施例4]

本实施例在实施例1的基础上做了进一步的改进，如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它的反射机构4包括装配台41、反射镜支架42、反射镜框43；所述反射镜框43上安装有反射镜，所述反射镜框43通过反射镜支架42固定在装配台41上。本实施例的装配台41通过内六角螺钉固定在摆扫型光谱仪的底座上，这样方便本实施例的安装，且本实施例结构简单牢固，提高了转镜组件的牢固性，延长了转镜组件的使用寿命。

[实施例5]

本实施例在实施例4的基础上做了进一步的改进，如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，反射镜支架42上设置有装配槽421，装配槽边缘设置有防滑结构422；所述反射镜支架42与装配台41为活动连接。本实施例的反射镜支架42与装配台41通过螺帽螺钉固定，该种设置可以在反射镜损坏时只对反射镜进行快速便捷的更换，节省了维修成本；在摆扫型光谱仪运行的过程中，来自于仪器内部和外部的振动都会带动转镜组件的振动，反射镜支架42与装配台41在振动过程中容易发生位移而影响了图像的采集，本实施例的防滑结构422避免了射镜支架42与装配台41在振动过程中发生位移，提高了转镜组件的性能，延长了转镜组件的维修周期从而节约了成本。

[实施例6]

本实施例在实施例1的基础上做了进一步的改进，如图1、图2所示的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，它的转镜机构2还包括扫描转镜支架22、扫描转镜框23、上转轴24及下转轴25；所述扫描转镜21安装在扫描转镜框23上，所述扫描转镜支架22上安装上转轴24，所述下转轴25连接蜗轮31；所述扫描转镜框23通过上转轴24、下转轴25固定在扫描转镜支架22与蜗轮31之间。扫描转镜支架22固定在摆扫型光谱仪的底座上，上转轴24、下转轴25及扫描转镜框23为固定连接，蜗轮31的转动带动下转轴25 的转动，下转轴25的转动又带动了扫描转镜框23和上转轴24的转动，扫描转镜框23的转动带动了扫描转镜21转动，这样大大增加了摆扫型光谱仪的视场，而且本实施例结构简单，便于加工，节省了人力物力。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种摆扫型光谱仪的转镜组件，其特征在于：它包括转镜电机（1）、转镜机构（2）、蜗轮蜗杆机构（3）及反射机构（4）；所述转镜电机（1）通过蜗轮蜗杆机构（3）连接转镜机构（2）；所述转镜机构（2）包括扫描转镜（21），所述反射机构（4）包括反射镜，所述扫描转镜（21）的转动轴与反射镜平行；所述反射镜的镜面与摆扫型光谱仪的镜头平面呈45度角；所述的蜗轮蜗杆机构（3）包括蜗轮（31）及蜗杆（32）；蜗杆（32）安装在蜗杆架（33）的内部，蜗杆（32）上设置有螺旋齿（34）；所述蜗轮（31）通过蜗杆转接轮（35）与所述螺旋齿（34）相连；所述的转镜电机（1）的轴承连接第一皮带轮（11）；所述蜗杆（32）通过弹性联轴器（5）连接传动轴（51），传动轴（51）连接第二皮带轮（52）；所述第二皮带轮（52）和第一皮带轮（11）通过皮带（6）传动。

2.根据权利要求1所述的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，其特征在于：所述的反射机构（4）包括装配台（41）、反射镜支架（42）、反射镜框（43）；所述反射镜框（43）上安装有反射镜，所述反射镜框（43）通过反射镜支架（42）固定在装配台（41）上。

3.根据权利要求2所述的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，其特征在于：所述的反射镜支架（42）上设置有装配槽（421），装配槽边缘设置有防滑结构（422）；所述反射镜支架(42)与装配台（41）为活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种摆扫型光谱仪的转镜组件，其特征在于：所述的转镜机构（2）还包括扫描转镜支架（22）、扫描转镜框（23）、上转轴（24）及下转轴（25）；所述扫描转镜（21）安装在扫描转镜框（23）上，所述扫描转镜支架（22）上安装上转轴（24），所述下转轴（25）连接蜗轮（31）；所述扫描转镜框（23）通过上转轴（24）、下转轴（25）固定在扫描转镜支架（22）与蜗轮（31）之间。