CN111721717B - 农用多光谱成相系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种农用多光谱成相系统，包括相机、转轮、滤光片、安装平台和转轮转动机构，所述的转轮上设置有若干个滤光片孔，所述的滤光片孔上安装不同波段的滤光片，所述的镜头和转轮转动机构安装在安装平台上。本发明采用舵机(可带动主轴做往复运动)和前、后支座(配有单斜槽和对称V型槽)的共同作用下，使主轴定角度转动，从而实现滤光片的精准切换。相比采用步进电机带动转盘做定角度转动，舵机价格低，容错能力好，使得设备的造价低、转动精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种农用多光谱成相系统，属于光谱检测领域。
背景技术
多光谱图像是评估土壤生产力和分析作物生长状态非常有效的工具。有如下几点好处：(1)识别病虫害，通过作物反射光谱的特征波段进行作物病虫害的识别、预警，进行优化农药使用和作物喷雾。(2)作物估产，识别作物种类并计算作物数量、种植间距等参数，估算作物产量。(3)墒情监测及灌溉预报，通过多光谱图像进行作物水分胁迫识别、反演土壤墒情，并结合作物生育期及气象预报等数据进行灌溉预报，从而指导农事活动。(4)渍害监测预警，根据多光谱数据进行农田涝渍灾害监测，进行农田排水。
现有多光谱相机一般采用在一个转盘上设置若干个滤光片，在驱动机构的带动下进行滤光片的转换，进行不同光谱波段照片的拍照。现有的驱动机构大都采用步进电机，转盘进行一定角度的转动，实现不同滤光片的转换。步进电机虽然可以实现转盘的按照一定角度转动，但是存在以下问题：(1)精度不高，步进电机每步的精度在3％-5％，导致转盘转动的角度与设定不一致，进而导致滤光片切换不准确；(2)步进电机结构复杂，维修更换成本高。
发明内容
本发明提供了一种农用多光谱成相系统，解决了现有多光谱相机的转盘在转动时角度不准确，导致拍照不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种农用多光谱成相系统，包括相机、转轮、滤光片、安装平台和转轮转动机构，所述的转轮上设置有若干个滤光片孔，所述的滤光片孔上安装不同波段的滤光片，所述的相机和转轮转动机构安装在安装平台上，所述的转轮转动机构包括前支座、主轴、后支座和动力机构，所述的前支座包括带固定孔的前底座、前圆环和均匀设置在前圆环右侧面上的与滤光片孔个数一致的单斜槽，所述的后支座包括带固定孔的后底座、后圆环和均匀设置在后圆环左侧面上的与滤光片孔个数一致的对称槽，所述的主轴上设置有导向板，所述的导向板对应前支座的一端设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端设置有对称刃，所述的主轴的前端穿过前圆环与所述的转盘转轮固定在一起，所述的主轴的后端穿过后圆环与所述的动力机构安装在一起，所述的后圆环与所述的动力机构之间设置有复位弹簧，所述的动力机构和复位弹簧带动主轴做往复运动，所述的主轴带动转轮转动一定角度，实现滤光片的切换。
优选地：所述的滤光片孔的四周设置有安装凹槽。
优选地：所述的主轴的两端设置有垫片。
优选地：所述的动力机构为舵机。
优选地：所述的滤光片孔的个数为奇数，所述的导向板对应前支座的一端的一侧设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端的一侧设置有对称刃；所述的滤光片孔的个数为偶数，所述的导向板对应前支座的一端的两侧设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端的两侧设置有对称刃。
本发明的有益效果：
本发明农用多光谱成相系统采用在舵机(价格低，动作简单)带动在主轴导向板做往复运动，左支座的单斜槽和右支座的V形槽的作用下，使主轴做定角度转动，实现滤光片的精准转换。相比采用步进电机带动转盘做定角度转动，舵机价格低，动作简单，使得设备的造价低、转动精确，系统容错能力好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。
图1为本发明的农用多光谱成相系统的主视图；
图2为本发明的农用多光谱成相系统的俯视图；
图3为本发明的转轮的结构示意图；
图4为本发明的前支座的结构示意图；
图5为本发明的后支座的结构示意图；
图6为本发明的导向板的一个实施例的结构示意图；
图7为本发明的导向板的另一个实施例的结构示意图；
图8为本发明的运行过程示意图；
图中，1为转轮，2为垫片，3为主轴，4为前底座，5为前圆环，6为单斜槽，7为单斜刃，8为导向板，9为安装平台，10为对称刃，11为对称槽，12为后圆环，13为后底座，14为复位弹簧，15为相机，16为舵机，17为安装凹槽，18为滤光片孔。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-6和8所示，一种农用多光谱成相系统，包括相机15、转轮1、滤光片、安装平台9和转轮1转动机构，所述的相机15采用工业相机。
所述的转轮1上设置有若干个滤光片孔18，所述的滤光片孔18上安装不同波段的滤光片，滤光片孔18的个数根据滤光片的个数设置。
所述的相机15和转轮转动机构安装在安装平台9上，镜头的中心与所述的滤光片孔18得中心重合。安装平台9主要用于本发明多光谱相机15的安装固定，采用为方形板。
转轮转动机构包括前支座、主轴主轴3、后支座和动力机构，
所述的前支座包括带固定孔的前底座4、前圆环5和均匀设置在前圆环5右侧面上的与滤光片孔18个数一致的单斜槽6，
所述的后支座包括带固定孔的后底座13、后圆环12和均匀设置在后圆环12左侧面上的与滤光片孔18个数一致的对称槽11，所述的主轴主轴3上设置有导向板8，所述的导向板8对应前支座的一端设置有单斜刃7，所述的导向板8对应后支座的一端设置有对称刃10，所述的主轴的前端穿过前圆环5与所述的转轮1固定在一起，所述的主轴的后端穿过后圆环12与所述的动力机构安装在一起，所述的后圆环12与所述的动力机构之间设置有复位弹簧14，所述的动力机构和复位弹簧14带动主轴做往复运动，所述的主轴带动转轮1转动一定角度，实现滤光片的切换。
所述的单斜槽6的顶端与对称槽11的槽底呈一定夹角a固定在安装平台9上，所述的夹角的角度不大于对称槽11的角度的一半，所述的对称刃10的顶端对应对称槽11的槽底，所述的单斜刃7与对应所述的单斜槽6。
滤光片孔18的四周设置有安装凹槽17，便于滤光片的安装和更换。
主轴主轴3的两端设置有垫片2，便于将转轮1和复位弹簧14安装固定。
动力机构为舵机16。舵机16价格低，容错能力好，采用舵机16作为动力机构成本低，精度高。
滤光片孔18的个数可以根据需要设置，本实施中为6个，每次转轮1转动可以转过60度，实现6种不同滤光片的切换。
如图7所示，滤光片孔18的个数的为奇数，所述的导向板8对应左支座的一端的一侧设置有单斜刃7，所述的导向板8对应后支座的一端的一侧设置有对称刃10；如图6所示，所述的滤光片孔18的个数为偶数，导向板8上的单斜刃7和对称刃10的结构可以与奇数的一致，也可以采取所述的导向板8对应前支座的一端的两侧设置有单斜刃7，所述的导向板8对应后支座的一端的两侧设置有对称刃10。采用对称的单斜刃7和对称刃10的结构可以更稳定的推动主轴主轴3转动。
具体运行方法：
本实施例中滤光片孔18的个数为6，所述的单斜槽6的顶端与对称槽11的槽底呈15度夹角(空间角)固定在安装平台9上。
如图8，本实施例中滤光片的转换过程如下：
(1)在复位弹簧14的作用，主轴上的导向板8“B边”和“D边”，位于后支座的对称槽11底部。假设“B边”位于“后1”槽底部，“D边”位于“后4”槽底部。
(2)舵机16推动主轴向前运动，在“A边”和“C边”接触到前支座单斜槽6后，由于斜面作用，导向板8带动主轴向逆时针转动，当“A边”接触到“前1”槽底后，主轴停止转动。从接触到前支座到停止，主轴共转动了45°(60°-15°＝45°)。
(3)舵机16停止推主轴，并回到原位，主轴由于复位弹簧14作用，向后运动。在“B边”和“D边”接触到后支座对称槽11后，由于斜面作用，导向板8带动主轴向逆时针转动，当“B边”接触到“后2”槽底后，主轴停止转动。从接触到后支座到停止，主轴共转动了15°。
从1到3是一个完整动作，完成了一次镜片的切换，共转动60°。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种农用多光谱成相系统，其特征在于：包括相机、转轮、滤光片、安装平台和转轮转动机构，所述的转轮上设置有若干个滤光片孔，所述的滤光片孔上安装不同波段的滤光片，所述的相机和转轮转动机构安装在安装平台上，所述的转轮转动机构包括前支座、主轴、后支座和动力机构，所述的前支座包括带固定孔的前底座、前圆环和均匀设置在前圆环右侧面上的与滤光片孔个数一致的单斜槽，所述的后支座包括带固定孔的后底座、后圆环和均匀设置在后圆环左侧面上的与滤光片孔个数一致的对称槽，所述的主轴上设置有导向板，所述的导向板对应前支座的一端设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端设置有对称刃，所述的主轴的前端穿过前圆环与所述的转轮固定在一起，所述的主轴的后端穿过后圆环与所述的动力机构安装在一起，所述的后圆环与所述的动力机构之间设置有复位弹簧，所述的动力机构和复位弹簧带动主轴做往复运动，所述的主轴带动转轮转动一定角度，实现滤光片的切换。
2.根据权利要求1所述的一种农用多光谱成相系统，其特征在于：所述的滤光片孔的四周设置有安装凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种农用多光谱成相系统，其特征在于：所述的主轴的两端设置有垫片。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种农用多光谱成相系统，其特征在于：所述的动力机构为舵机。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种农用多光谱成相系统，其特征在于：所述的滤光片孔的个数为奇数，所述的导向板对应前支座的一端的一侧设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端的一侧设置有对称刃；所述的滤光片孔的个数为偶数，所述的导向板对应前支座的一端的两侧设置有单斜刃，所述的导向板对应后支座的一端的两侧设置有对称刃。
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