CN105092034A - 一种推扫型成像光谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推扫型成像光谱仪，它包括外壳11、成像镜头1、成像光谱仪2及探测器3；所述成像镜头1固定在外壳11上，所述成像光谱仪2与探测器3相连；它还包括控制器6；所述的成像光谱仪2连接二维平移机4，所述二维平移机4包括扫描平移机构41和调焦平移机构42；本发明的有益效果是：本发明为内置式扫描设计，减轻了整机体积、重量和能耗，而且可以直接进行垂直向下测量，利于野外使用，结构简单、便于加工、具有很好的抗冲击力，并且能够快速精准的对焦，有助于成像光谱仪采集图像。

Description

一种推扫型成像光谱仪

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推扫型成像光谱仪。

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，为了实现扫描过程，一般利用外接扫描平台带动光谱仪运行；由于扫描平台比较笨重，且增加了耗电量，给野外工作带来诸多不便。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种推扫型成像光谱仪，它为内置式扫描设计，而且将扫描结构和调焦结构整合为一体,减小了整机体积、重量和能耗，而且可以直接进行垂直向下测量，利于野外使用，结构简单、便于加工、具有很好的抗冲击力。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种推扫型成像光谱仪，它包括外壳、成像镜头、成像光谱仪及探测器；所述成像镜头固定在外壳上，所述成像光谱仪与探测器相连，所述的一种推扫型成像光谱仪还包括控制器；所述的成像光谱仪连接二维平移机，所述二维平移机包括扫描平移机构和调焦平移机构。

更进一步的，所述的成像光谱仪通过固定转接件连接二维平移机，所述固定转接件为一体化结构。

更进一步的，所述的调焦平移机构包括调焦电机，调焦电机连接有调焦电机座，调焦电机座与一层底座相连接，所述一层底座通过交叉滚珠导轨连接二层台面的底部，所述二层台面的顶部通过交叉滚珠导轨连接有台面；所述调焦电机的转动轴通过第一平移驱动轴与二层台面相连接。

更进一步的，所述的扫描平移机构包括扫描电机，扫描电机通过扫描电机座固定在二层台面的侧面；所述扫描电机的转动轴连接第二平移驱动轴，第二平移驱动轴连接台面。

更进一步的，所述的扫描电机的转动轴与第二平移驱动轴通过皮带和皮带轮传动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明为内置式扫描设计，而且将扫描结构和调焦结构整合为一体,减小了整机体积、重量和能耗，而且可以直接进行垂直向下测量，利于野外使用，结构简单、便于加工、具有很好的抗冲击力。

2.本发明的固定转接件为一体化结构，该结构牢固，稳定性较好，且便于制造，它避免了在调焦过程中由于连接件内部的结构缝隙造成的位移偏差，有助于提高调焦的精准性。

3.本发明一层底座、二层台面和台面之间通过交叉滚珠导轨连接，减小了各部件间相对运动的摩擦力，从而减小了机械能耗，而且交叉滚珠导轨承载能力大，加快了各部件的运动速度，提高了本发明的灵活性，延长了使用寿命。

4.本发明的扫描电机与第二平移驱动轴通过皮带和皮带轮传动，避免了全是硬链接带来的振动的问题，提高了光谱仪性能。

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为本发明整体内部结构示意图；

图2为本发明成像系统和二维平移机立体结构示意图；

图3为本发明二维平移机俯视结构示意图；

图4为本发明二维平移机主视结构示意图；

图5为本发明二维平移机后视结构示意图；

图6为本发明二维平移机右视结构示意图。

图中的标号为：1、成像镜头；2、成像光谱仪；3、探测器；4、二维平移机；41、扫描平移机构；411、扫描电机；412、扫描电机座；413、第二平移驱动轴；414、皮带；415、皮带轮；42、调焦平移机构；421、调焦电机；422、调焦电机座；423、第一平移驱动轴；5、固定转接件；6、控制器；7、一层底座；8、二层台面；9、台面；10、交叉滚珠导轨；11、外壳。

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所示的一种推扫型成像光谱仪及其自动调焦的方法，它包括外壳11、成像镜头1、成像光谱仪2及探测器3；所述成像镜头1固定在外壳11上，所述成像光谱仪2与探测器3相连，且为固定连接，所述的推扫型成像光谱仪还包括控制器6；所述的成像光谱仪2连接二维平移机4，所述二维平移机4包括扫描平移机构41和调焦平移机构42；控制器6与二维平移机4为电连接，控制器6可以控制二维平移机4在沿光轴的方向和垂直于光轴的方向进行移动，探测器3为光谱单色相机，所述的光轴为光谱单色相机光轴。

本实施例将扫描平移机构41和调焦平移机构42组合成一个二维平移机4，这样减轻了整机体积、重量和能耗，本实施例将二维平移机4设置于推扫型成像光谱仪外11的内部，可以直接进行垂直向下测量，利于野外使用，且本实施例结构简单、便于加工、具有很好的抗冲击力，既能节约人力物力，也能保证本实施例的使用寿命，节约了成本。

[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所示的一种推扫型成像光谱仪及其自动调焦的方法，它的成像光谱仪2是通过固定转接件5连接二维平移机4，所述固定转接件5为一体化结构。该结构牢固，稳定性较好，且便于制造，它避免了在调焦过程中由于连接件内部的结构缝隙造成的位移偏差，有助于提高调焦的精准性。

[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6所示一种推扫型成像光谱仪及其自动调焦的方法，所述调焦平移机构42包括调焦电机421，调焦电机421连接有调焦电机座422，调焦电机座422与一层底座7相连接，所述一层底座7通过交叉滚珠导轨10连接二层台面8的底部，所述二层台面8的顶部通过交叉滚珠导轨10连接有台面9；所述调焦电机421通过第一平移驱动轴423与二层台面8相连接；所述扫描平移机构41包括扫描电机411，扫描电机411通过扫描电机座412固定在二层台面8的侧面；所述扫描电机411连接第二平移驱动轴413，第二平移驱动轴413连接台面9；扫描电机411的转动轴与第二平移驱动轴413通过皮带414和皮带轮415传动。固定转接件5与二维平移机4的台面9相连接。

控制器6控制扫描电机411运作，扫描电机411的转动轴通过皮带414和皮带轮415带动第二平移轴413运动，第二平移轴413为丝杆丝母平移轴，它将扫描电机411的转动轴的回转运动转化为台面9的直线运动，台面9通过固定转接件5带动成像光谱仪2移动至指定位置，从而确定探测器3需要的曝光时间。控制器6控制调焦电机421运作，调焦电机421的转动轴连接第一平移驱动轴423，第一平移驱动轴423丝杆丝母平移轴，它将调焦电机421的转动轴的回转运动转化为二层台面8的直线运动，从而完成调焦程序。

本实施例的一层底座7、二层台面8和台面9之间通过交叉滚珠导轨10连接，减小了各部件间相对运动的摩擦力，从而减小了机械能耗，而且交叉滚珠导轨10承载能力大，加快了各部件的运动速度，提高了本发明的灵活性，延长了使用寿命；扫描电机411与第二平移驱动轴413通过皮带414和皮带轮415传动，避免了全是硬链接带来的振动的问题，提高了光谱仪性能。

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 (5)

1.一种推扫型成像光谱仪，它包括外壳（11）、成像镜头(1)、成像光谱仪(2)及探测器(3)；所述成像镜头（1）固定在外壳（11）上，所述成像光谱仪(2)与探测器(3)相连，其特征在于：所述的一种推扫型成像光谱仪还包括控制器（6）；所述的成像光谱仪(2)连接二维平移机(4)，所述二维平移机（4）包括扫描平移机构(41)和调焦平移机构(42)。

2.根据权利要求1所述的一种推扫型高光谱成像仪，其特征在于：所述的成像光谱仪(2)通过固定转接件(5)连接二维平移机(4)，所述固定转接件(5)为一体化结构。

3.根据权利要求2所述的一种推扫型高光谱成像仪，其特征在于：所述的调焦平移机构(42)包括调焦电机（421），调焦电机（421）连接有调焦电机座（422），调焦电机座（422）与一层底座（7）相连接，所述一层底座（7）通过交叉滚珠导轨（10）连接二层台面（8）的底部，所述二层台面（8）的顶部通过交叉滚珠导轨（10）连接有台面（9）；所述调焦电机（421）的转动轴通过第一平移驱动轴（423）与二层台面（8）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种推扫型高光谱成像仪，其特征在于：所述的扫描平移机构(41)包括扫描电机（411），扫描电机（411）通过扫描电机座（412）固定在二层台面（8）的侧面；所述扫描电机（411）的转动轴连接第二平移驱动轴（413），第二平移驱动轴（413）连接台面（9）。

5.根据权利要求4所述的一种推扫型高光谱成像仪，其特征在于：所述的扫描电机（411）的转动轴与第二平移驱动轴（413）通过皮带（414）和皮带轮（415）传动。