CN109343297A - 一种被动热控型月面相机及成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种被动热控型月面相机及成像方法，包括镜头及焦面盒，焦面盒包括壳体，壳体包括连接筒、前盖板及后盖板；前盖板及后盖板分别位于连接筒的前后两端，镜头设置在前盖板处，后盖板的顶部及两侧均突出连接筒。本发明的被动热控型月面相机及成像方法，利用相机在月面上的工作特点，通过对其后盖板的结构尺寸进行设计，使得后盖板能够对焦面盒起到遮阳的效果，从而能够适应月球表面白天环境温度高，昼夜温差大的工作环境，解决了现有月面相机体积大、重量大及功耗高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种月面相机及基于该被动热控型月面相机的成像方法。
背景技术
月面工作相机即工作于月球表面进行图像采集的仪器，其工作环境条件与普通相机、地球卫星、探月卫星相比有很大不同。其中一个主要方面便是温度环境条件。
月球所接受的太阳辐照理论上与地球大气外相同，但由于月球没有大气层，所以昼夜温度相差大，夜晚温度低，白天有光照时温度非常高。相机到达月面时，白天时的环境工作温度在120℃左右，且实际工作环境温度与地面计算会有较大出入，因此，月面相机既要适应较高的环境温度，还要适应较大的温度变化。
为此，需要进行特殊的温度控制措施。保证仪器在较高环境温度下工作时，仪器内部有相对较低的实际温度。
现有月面相机有两种，一种是搭载在卫星上，绕着月球旋转，绘制月面地图；一种是放置在月球车上，在月球上跑，用于发现月面平坦区域。这两种月面相机的热量可以分别散到卫星或月球车上，卫星和月球车相对于月面相机要大的多，可以承载更多热量，因此，对于月面相机的重量要求较低，散热也较容易实现。
本发明的月面相机是装在机械臂末端的，用于对月球表面成像，从而指导机械臂进行月面土壤采集，由于机械臂是细长的杆状的结构，因此，要求月面相机体积小、重量轻，以避免由于月面相机重量大对机械臂造成过大的压力，从而对机械臂的动作产生影响；但同时，由于机械臂是细长的杆状结构，因此，不能有效的对月面相机的热量进行传导，而月面没有空气，也没有低温的地方可以导热，因此导热从原理上难以实现。另外，即使有导热的地方，现在航天应用的热控装置效率普遍较低，仅热控部分就和相机重量相当，约300g；因此，工作于机械臂上月面相机的温控是一个问题。
发明内容
为了适应月球表面白天环境温度高，昼夜温差大的工作环境，并满足月面相机对重量方面的要求，本发明提供一种被动热控型月面相机及成像方法。
本发明的技术解决方案是：
一种被动热控型月面相机，包括镜头及焦面盒，所述焦面盒包括壳体，所述壳体包括连接筒、前盖板及后盖板；
所述前盖板及后盖板分别位于连接筒的前后两端，所述镜头设置在前盖板处，其特殊之处在于：
所述后盖板的顶部及两侧均突出连接筒，从后盖板的后面朝向镜头的方向看，只能看到后盖板。
进一步地，所述后盖板的外侧还设置有反光膜。
进一步地，所述连接筒的横截面为矩形，所述后盖板的形状为矩形，所述后盖板的尺寸大于连接筒的横截面尺寸。
进一步地，所述焦面盒壳体的材质为铝合金。
进一步地，所述镜头的镜筒材质为钛合金。
同时，本发明还提供了基于上述的被动热控型月面相机的成像方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)调整机械臂，使被动热控型月面相机的后盖板对连接筒进行遮阳；
2)开启被动热控型月面相机，进行图像采集。
进一步地，步骤1)中动热控型月面相机的后盖板正对太阳，从而对连接筒进行遮阳。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、本发明的被动热控型月面相机，利用相机在月面上的工作特点，通过对其后盖板的结构尺寸进行设计，后盖板的顶部及两侧均突出连接筒，使得后盖板能够对焦面盒起到遮阳的效果，从而能够有效降低相机的温度，而且使得焦面盒内部的器件受到太阳辐照所产生的温差减小；同时相机的重量可以减半，满足了月面相机轻质的要求。
2、本发明的被动热控型月面相机，通过在后盖板的外侧面设置反光膜，反光膜会更好的将阳光反射，由于月面无空气，其它地方的热也不会传输到相机上，从而进一步降低了相机的温度。
3本发明的成像方法，不仅能够解决月面相机对较高的环境温度的适应性问题；同时，当被动热控型月面相机的后盖板处于遮阳状态时，目标对于相机来说是顺光，太阳不会对成像造成影响，成像会更加清楚。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构图。
其中附图标记为：1-镜头、2-焦面盒、21-前盖板、22-连接筒、23-后盖板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细说明。
月面相机安装于机械臂上，月面没有空气，只要太阳照不到的地方温度就会很低，本发明根据相机在月面工作时的特点，设计了一种被动热控型月面相机。
如图1所示，本发明的被动热控型月面相机，包括镜头1及焦面盒2，焦面盒2包括壳体及设置在壳体内的电子器件，壳体包括连接筒22、前盖板21及后盖板23，前盖板21及后盖板23分别位于连接筒22的前后两端，镜头1设置在前盖板21处，前盖板21的外形为矩形，连接筒22的横截面为矩形，后盖板23的形状为矩形，后盖板23的尺寸既大于前盖板21的尺寸也大于连接筒22的横截面尺寸。后盖板23的顶部及两侧均突出连接筒22。
在使用时，通过调整机械臂以调整相机的姿态，使得相机的拍摄方向始终是顺着太阳光的照射方向，此时，后盖板23对着太阳。由于后盖板23的顶部及两侧均突出连接筒22，因此可以对焦面盒2起到遮阳、降温的作用。
另外，本发明的后盖板23的外侧设置有反光膜，反光膜会更好的将阳光反射，由于月面无空气，其它地方的热也不会传输到相机上，从而进一步降低了相机的温度。
另外，焦面盒2采用比重较轻的铝合金为支撑材料，镜筒材料选用钛合金，其线膨胀系数与光学玻璃材料接近，从而可降低对热控的要求，当环境温度比较恶劣时，系统仍能保证有良好的成像质量。
Claims (7)
1.一种被动热控型月面相机，包括镜头(1)及焦面盒(2)，所述焦面盒(2)包括壳体，所述壳体包括连接筒(22)、前盖板(21)及后盖板(23)；
所述前盖板(21)及后盖板(23)分别位于连接筒(22)的前后两端，所述镜头(1)设置在前盖板(21)处，其特征在于：
所述后盖板(23)的顶部及两侧均突出连接筒(22)。
2.根据权利要求1所述的被动热控型月面相机，其特征在于：
所述后盖板(23)的外侧面还设置有反光膜。
3.根据权利要求1或2所述的被动热控型月面相机，其特征在于：
所述连接筒(22)的横截面为矩形，所述后盖板(23)的形状为矩形，所述后盖板(23)的尺寸大于连接筒(22)的横截面尺寸。
4.根据权利要求3所述的被动热控型月面相机，其特征在于：
所述焦面盒壳体的材质为铝合金。
5.根据权利要求4所述的被动热控型月面相机，其特征在于：
所述镜头(1)的镜筒材质为钛合金。
6.基于权利要求1-5任一所述的被动热控型月面相机的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)调整机械臂，使被动热控型月面相机的后盖板对连接筒进行遮阳；
2)开启被动热控型月面相机，进行图像采集。
7.根据权利要求6所述的被动热控型月面相机的成像方法，其特征在于：
步骤1)中动热控型月面相机的后盖板正对太阳，从而对连接筒进行遮阳。
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