CN208872657U - 一种地物双向反射率室内测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种地物双向反射率室内测量装置，包括支架、可同轴旋转的外圆轨道和外圆轨道，外圆轨道的内部设置有与其同轴设置的圆形载物台，圆形载物台通过升降架安装于支架上，内圆轨道的上表面设置有通过第一圆形刻度盘连接的第一竖杆，光源通过第一水平杆安装于第一竖杆上端；外圆轨道的上表面设置通过第二圆形刻度盘连接的第二竖杆，光学镜头通过第二水平杆安装于的第二竖杆的上端，光学镜头通过光纤连接全色光谱仪。本实用新型的有益效果是：能够根据测量要求连续调整光的方位向、倾向，同时能够连续调整光谱测量的方位向和倾向，并能保持待测物体与光源的距离保持不变，从而实现地物二向反射光谱的连续测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及定量遥感技术领域，特别是一种地物双向反射率室内测量装置。
背景技术
遥感技术能够大范围、实时地获取地物目标反射、辐射和后向散射信息(以下简称反射)，实现了对地物特性的高效认知，在国土、资源、测绘、气象和军事侦察等方面具有广阔的应用前景。随着对地观测遥感技术逐渐向定量化应用方向发展，地物反射特性成为地物识别、地质找矿、农作物病虫害监测、传感器研制等方面重要依据和基础数据，地物反射特性的定量化与精细化研究已得到国内外的广泛重视。理论分析和应用研究表明，地物反射特性具有二向性(Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)特点，即反射特性与太阳光入射方向(方位向和倾向)和测量方向(方位向和倾向)有关，因此，科学测量地物反射的二向特性，这对研究地物光谱方向性、多角度遥感及定量遥感具有重要意义。为了能够进一步研究地物BRDF特性，亟需一种能够实现二向光谱特性测量实验装置。此实验装置需要能够连续调节模拟太阳光的方位向和倾向；需要实现测量不同方位向和倾向条件下的地物光谱，并能进行地物二向光谱的高可控、连续的测量装置。而目前并未有此类地物光谱二向测量的实验装置，直接影响到研究者对地物光谱二向特性的深入研究工作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种地物双向反射率室内测量装置，解决现有技术中地物二向光谱测量不能真实反映地物二向光谱特性的难题，进而提供能够实现地物二向反射率可控、连续测量的实验装置，促进我国针对地物二向特性的理论和应用研究。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种地物双向反射率室内测量装置，包括支架，支架的上部具有用于安装呈环形的外圆轨道的安装孔，外圆轨道可绕其轴心旋转地安装于安装孔内，呈环形的内圆轨道与外圆轨道同轴设置，且内圆轨道可绕其轴心旋转地安装于外圆轨道内侧，外圆轨道和内圆轨道均水平设置，
外圆轨道的内部设置有与其同轴设置的圆形载物台，圆形载物台通过升降架安装于支架上，升降架驱动圆形载物台升降，以调节圆形载物台的高度，
内圆轨道的上表面设置有第一支脚，第一竖杆通过第一圆形刻度盘与第一支脚连接，第一圆形刻度盘的轴心沿内圆轨道的径向设置，第一竖杆的上端设置有第一水平杆，当第一竖杆沿垂直方向放置时，第一水平杆沿内圆轨道的径向延伸，第一水平杆位于内圆轨道内侧的一端固定安装有光源，光源用于模拟太阳光，提供室内光谱测量所需的光线，第一竖杆上设置有用于安装手机的第一手机托架；
外圆轨道的上表面设置有第二支脚，第二竖杆通过第二圆形刻度盘与第二支脚连接，第二圆形刻度盘的轴心沿外圆轨道的径向设置，第二竖杆的上端设置有第二水平杆，当第二竖杆沿垂直方向放置时，第二水平杆沿外圆轨道的径向延伸，第二水平杆位于外圆轨道内侧的一端固定安装有光学镜头，第二竖杆上设置有用于安装手机的第二手机托架；第一手机托架和第二手机托架上均安装有内置测角度应用软件的手机；
光学镜头通过光纤连接全色光谱仪，全色光谱仪安装于支架上。
使用时，调节第一水平杆的位置，使得当第一竖杆沿垂直方向放置时，光源位于内圆轨道的轴心处，调节第二水平杆的位置，使得当第二竖杆沿垂直方向放置时，光学镜头位于外圆轨道的轴心处，通过调节光源的方位向和倾向、以及光学镜头的方位向和倾向，测量不同观测条件下载物台上的地物的反射率光谱。
可选的，所述的光纤可以固定于第二水平杆上，以分担光纤自重对光纤的拉扯，防止光纤折断。
可选的，所述的第一竖杆的上端安装有第一水平导轨，第一水平杆滑动安装于第一水平导轨内，并由连接螺栓实现第一水平杆在第一水平导轨上的固定；所述的第二竖杆的上端安装有第二水平导轨，第二水平杆滑动安装于第二水平导轨内，并由连接螺栓实现第二水平杆在第二水平导轨上的固定。
内圆轨道和外圆轨道分别实现了光源和光学镜头可以绕圆形载物台的圆心360°旋转；第一圆形刻度盘实现了光源以圆形载物台的圆心为原点以第一竖杆为半径的双向0°～90°转动；第二圆形刻度盘实现了光学镜头以圆形载物台的圆心为原点以第二竖杆为半径的双向0°～90°转动。实现保持光源和待测地物的高度处于最佳状态，实现地物在光源方向(方位向和倾向)和探测方向(方位向和倾向)的二向光谱反射率可控、连续测量。
优选的，所述的圆形载物台可绕轴心旋转地安装于升降架上，圆形载物台的外径略小于外圆轨道的内径。
优选的，所述的升降架包括周向限位的升降主体和与驱动电机连接的驱动螺杆，驱动螺杆与升降主体通过螺纹连接，从而由驱动电机带动驱动螺杆旋转，驱动螺杆通过螺纹驱动升降主体沿垂直方向升降。进一步优选的，驱动电机连接控制装置，通过控制装置实现升降架的手动和自动两种升降方式，通过升降架实现对圆形载物台的高度的调节，以保持待测物体与光源处于等同高度，获得相同的光照条件。优选的，所述的升降架的升降精度不低于2mm。
优选的，所述的内圆轨道和外圆轨道的旋转精度均不低于0.5°，在地物光谱测量中表达为方位向角度。
优选的，所述的第一圆形刻度盘和第二圆形刻度盘的结构相同，第一圆形刻度盘和第二圆形刻度盘均包括刻度盘和指针盘，刻度盘和指针盘同轴设置并可绕轴心相对旋转，与刻度盘上刻有36个分度刻度，刻度范围为0°～90°，每个刻分度为2.5°，第一圆形刻度盘的刻度盘与第一支脚固定连接，第一圆形刻度盘的指针盘与第一竖杆固定连接；第二圆形刻度盘的刻度盘与第二支脚固定连接，第二圆形刻度盘的指针盘与第二竖杆固定连接。第一竖杆和第二竖杆均可绕对应的圆形刻度盘的轴心做正负双向0°～90°的倾向运动，旋转精度均不低于1°，在地物光谱测量中表达为倾向角度
优选的，所述的第一手机托架的手机安装平面与第一竖杆和第一水平杆构成的平面平行；所述的第二手机托架的手机安装平面与第二竖杆和第二水平杆构成的平面平行。从而确保手机托架上安装的手机的面板与光源的出射方向一致、确保手机面板与光学镜头垂直面一致，通过手机托架上固定的手机及手机测角度应用软件APP自动测量光源及光学镜头的方位向和倾向，确保利用手机APP测量的倾角和方位角与光源和光学镜头所在的倾角和方位角完全一致，精度误差控制在1°以内。
优选的，所述的全色光谱仪测量范围为350nm～2500nm。
为降低待测物体周围背景反射影响，支架的上表面、外圆轨道、内圆轨道、第一支脚、第二支脚、第一竖杆、第二竖杆、第一水平杆、第二水平杆、圆形载物台、第一手机托架和第二手机托架的上表面全部着色为黑色糙面，可以用亚光黑色漆上色，也可以贴黑色绒布，确保背景反射光的强度低于2％。
优选的，所述的支架的底部设置有万向轮，以便于装置的自由移动。
自动升降的圆形载物台位于光源和光学镜头的正下方，光源和光学镜头均可同时绕环形轨道的轴心360°旋转和绕圆形刻度盘的轴心旋转实现0°～90°倾角调节，从而可以连续调节光源和光学镜头的方位向和倾向，实现地物在光源方向(方位向和倾向)和探测方向(方位向和倾向)的二向光谱反射率可控、连续测量。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型通过构建一个地物二向反射实验装置，并加装有自动升降平台系统、太阳光模拟系统和光谱测量系统，自动升降的圆形载物台位于光源和光学镜头的正下方，光源和光学镜头均可同时绕环形轨道的轴心360°旋转和绕圆形刻度盘的轴心旋转实现0°～90°倾角调节，从而可以连续调节光源和光学镜头的方位向和倾向，实现地物在光源方向(方位向和倾向)和探测方向(方位向和倾向)的二向光谱反射率可控、连续测量；即能够根据测量要求连续调整光的方位向、倾向，同时能够连续调整光谱测量的方位向和倾向，并能保持待测物体与光源的距离保持不变，从而实现地物二向反射光谱的连续测量，有利于我国针对地物光谱二向特性的深入研究顺利进行。
附图说明
图1为本实用新型的俯视结构示意图。
图2为本实用新型的剖视结构示意图。
图中，11-支架，2-内圆轨道，3-外圆轨道，4-圆形载物台，5-第一支脚，6-第一竖杆，7-第一水平杆，8-光源，9-第一手机托架，10-第二支脚，11-第二竖杆，12-第二水平杆，13-光学镜头，14-第二手机托架，15-光纤，16-全色光谱仪，17-万向轮，18-升降架，19-第一圆形刻度盘，20-第二圆形刻度盘。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：
如图1、图2所示，一种地物双向反射率室内测量装置，包括支架1，支架1的上部具有用于安装呈环形的外圆轨道3的安装孔，外圆轨道3可绕其轴心旋转地安装于安装孔内，呈环形的内圆轨道2与外圆轨道3同轴设置，且内圆轨道2可绕其轴心旋转地安装于外圆轨道3内侧，外圆轨道3和内圆轨道2均水平设置，
外圆轨道3的内部设置有与其同轴设置的圆形载物台4，圆形载物台4通过升降架18安装于支架1上，升降架18驱动圆形载物台4升降，以调节圆形载物台4的高度，
内圆轨道2的上表面设置有第一支脚5，第一竖杆6通过第一圆形刻度盘19与第一支脚5连接，第一圆形刻度盘19的轴心沿内圆轨道2的径向设置，第一竖杆6的上端设置有第一水平杆7，当第一竖杆6沿垂直方向放置时，第一水平杆7沿内圆轨道2的径向延伸，第一水平杆7位于内圆轨道2内侧的一端固定安装有光源8，光源8用于模拟太阳光，提供室内光谱测量所需的光线，第一竖杆6上设置有用于安装手机的第一手机托架9；
外圆轨道3的上表面设置有第二支脚10，第二竖杆11通过第二圆形刻度盘20与第二支脚10连接，第二圆形刻度盘20的轴心沿外圆轨道3的径向设置，第二竖杆11的上端设置有第二水平杆12，当第二竖杆11沿垂直方向放置时，第二水平杆12沿外圆轨道3的径向延伸，第二水平杆12位于外圆轨道3内侧的一端固定安装有光学镜头13，第二竖杆11上设置有用于安装手机的第二手机托架14；第一手机托架9和第二手机托架14上均安装有内置测角度应用软件的手机；
光学镜头13通过光纤15连接全色光谱仪16，全色光谱仪16安装于支架1上。
使用时，调节第一水平杆7的位置，使得当第一竖杆6沿垂直方向放置时，光源8位于内圆轨道2的轴心处，调节第二水平杆12的位置，使得当第二竖杆11沿垂直方向放置时，光学镜头13位于外圆轨道3的轴心处，通过调节光源8的方位向和倾向、以及光学镜头13的方位向和倾向，测量不同观测条件下载物台上的地物的反射率光谱。
可选的，所述的光纤15可以固定于第二水平杆12上，以分担光纤自重对光纤的拉扯，防止光纤折断。
可选的，所述的第一竖杆6的上端安装有第一水平导轨，第一水平杆7滑动安装于第一水平导轨内，并由连接螺栓实现第一水平杆7在第一水平导轨上的固定；所述的第二竖杆11的上端安装有第二水平导轨，第二水平杆12滑动安装于第二水平导轨内，并由连接螺栓实现第二水平杆12在第二水平导轨上的固定。
内圆轨道2和外圆轨道3分别实现了光源8和光学镜头13可以绕圆形载物台4的圆心360°旋转；第一圆形刻度盘19实现了光源8以圆形载物台4的圆心为原点以第一竖杆6为半径的双向0°～90°转动；第二圆形刻度盘20实现了光学镜头13以圆形载物台4的圆心为原点以第二竖杆11为半径的双向0°～90°转动。实现保持光源8和待测地物的高度处于最佳状态，实现地物在光源8方向(方位向和倾向)和探测方向(方位向和倾向)的二向光谱反射率可控、连续测量。
优选的，所述的圆形载物台4可绕轴心旋转地安装于升降架18上，圆形载物台4的外径略小于外圆轨道3的内径。
优选的，所述的升降架18包括周向限位的升降主体和与驱动电机连接的驱动螺杆，驱动螺杆与升降主体通过螺纹连接，从而由驱动电机带动驱动螺杆旋转，驱动螺杆通过螺纹驱动升降主体沿垂直方向升降。进一步优选的，驱动电机连接控制装置，通过控制装置实现升降架18的手动和自动两种升降方式，通过升降架18实现对圆形载物台4的高度的调节，以保持待测物体与光源8处于等同高度，获得相同的光照条件。优选的，所述的升降架的升降精度不低于2mm。
优选的，所述的内圆轨道2和外圆轨道3的旋转精度均不低于0.5°，在地物光谱测量中表达为方位向角度。
优选的，所述的第一圆形刻度盘19和第二圆形刻度盘20的结构相同，第一圆形刻度盘19和第二圆形刻度盘20均包括刻度盘和指针盘，刻度盘和指针盘同轴设置并可绕轴心相对旋转，与刻度盘上刻有36个分度刻度，刻度范围为0°～90°，每个刻分度为2.5°，第一圆形刻度盘19的刻度盘与第一支脚5固定连接，第一圆形刻度盘19的指针盘与第一竖杆6固定连接；第二圆形刻度盘20的刻度盘与第二支脚10固定连接，第二圆形刻度盘20的指针盘与第二竖杆11固定连接。第一竖杆6和第二竖杆11均可绕对应的圆形刻度盘的轴心做正负双向0°～90°的倾向运动，旋转精度均不低于1°，在地物光谱测量中表达为倾向角度。
优选的，所述的第一手机托架9的手机安装平面与第一竖杆6和第一水平杆7构成的平面平行；所述的第二手机托架14的手机安装平面与第二竖杆11和第二水平杆12构成的平面平行。从而确保手机托架上安装的手机的面板与光源8的出射方向一致、确保手机面板与光学镜头13垂直面一致，通过手机托架上固定的手机及手机测角度应用软件APP自动测量光源8及光学镜头13的方位向和倾向，确保利用手机APP测量的倾角和方位角与光源8和光学镜头13所在的倾角和方位角完全一致，精度误差控制在1°以内。
优选的，所述的全色光谱仪16测量范围为350nm～2500nm。
为降低待测物体周围背景反射影响，支架1的上表面、外圆轨道3、内圆轨道2、第一支脚5、第二支脚10、第一竖杆6、第二竖杆11、第一水平杆7、第二水平杆12、圆形载物台4、第一手机托架9和第二手机托架14的上表面全部着色为黑色糙面，可以用亚光黑色漆上色，也可以贴黑色绒布，确保背景反射光的强度低于2％。
优选的，所述的支架1的底部设置有万向轮17，以便于装置的自由移动。
自动升降的圆形载物台4位于光源8和光学镜头13的正下方，光源8和光学镜头13均可同时绕环形轨道的轴心360°旋转和绕圆形刻度盘的轴心旋转实现0°～90°倾角调节，从而可以连续调节光源8和光学镜头13的方位向和倾向，实现地物在光源8方向(方位向和倾向)和探测方向(方位向和倾向)的二向光谱反射率可控、连续测量。
Claims (8)
1.一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：包括支架，支架的上部具有用于安装呈环形的外圆轨道的安装孔，外圆轨道可绕其轴心旋转地安装于安装孔内，呈环形的内圆轨道与外圆轨道同轴设置，且内圆轨道可绕其轴心旋转地安装于外圆轨道内侧，外圆轨道和内圆轨道均水平设置，外圆轨道的内部设置有与其同轴设置的圆形载物台，圆形载物台通过升降架安装于支架上，
内圆轨道的上表面设置有第一支脚，第一竖杆通过第一圆形刻度盘与第一支脚连接，第一圆形刻度盘的轴心沿内圆轨道的径向设置，第一竖杆的上端设置有第一水平杆，当第一竖杆沿垂直方向放置时，第一水平杆沿内圆轨道的径向延伸，第一水平杆位于内圆轨道内侧的一端固定安装有光源，第一竖杆上设置有用于安装手机的第一手机托架；
外圆轨道的上表面设置有第二支脚，第二竖杆通过第二圆形刻度盘与第二支脚连接，第二圆形刻度盘的轴心沿外圆轨道的径向设置，第二竖杆的上端设置有第二水平杆，当第二竖杆沿垂直方向放置时，第二水平杆沿外圆轨道的径向延伸，第二水平杆位于外圆轨道内侧的一端固定安装有光学镜头，第二竖杆上设置有用于安装手机的第二手机托架；
第一手机托架和第二手机托架上均安装有内置测角度应用软件的手机；
光学镜头通过光纤连接全色光谱仪，全色光谱仪安装于支架上。
2.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的圆形载物台可绕轴心旋转地安装于升降架上，圆形载物台的外径略小于外圆轨道的内径。
3.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的第一圆形刻度盘和第二圆形刻度盘的结构相同，第一圆形刻度盘和第二圆形刻度盘均包括刻度盘和指针盘，刻度盘和指针盘同轴设置并可绕轴心相对旋转。
4.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的第一手机托架的手机安装平面与第一竖杆和第一水平杆构成的平面平行；所述的第二手机托架的手机安装平面与第二竖杆和第二水平杆构成的平面平行。
5.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的全色光谱仪测量范围为350nm～2500nm。
6.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的内圆轨道和外圆轨道的旋转精度均不低于0.5°。
7.根据权利要求1或3所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的第一圆形刻度盘和第二圆形刻度盘的旋转精度均不低于1°。
8.根据权利要求1所述的一种地物双向反射率室内测量装置，其特征在于：所述的升降架的升降精度不低于2mm。
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2018
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Cited By (2)
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| CN109115689A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-01 | 鲁东大学 | 一种地物双向反射率室内测量装置 |
| CN109115689B (zh) * | 2018-10-10 | 2024-02-09 | 鲁东大学 | 一种地物双向反射率室内测量装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190517 Effective date of abandoning: 20240209 |
|
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