[發明專利]二維測角儀

無效

• 申請號: 201110372334.8
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103134463A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 肖愛平;焦子銻;譚月勝;劉廣
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種遙感用兩自由度測角儀。?

背景技術

數百年來，測角儀已經廣泛用于各種學科的角度測量和提供準確的參考系角。測角儀最初是設計用于測量和導航應用的，隨著人們對雙向反射分布函數(BRDF)認識的日益加深，他們在遙感科學中的作用越來越重要。?

遙感用兩自由度測角儀由測角儀和光譜儀構成，它能夠快速測量地表各種物質的的雙向反射系數(BRF)和提取雙向反射分布函數(BRDF)，建立不同地表雙的向反射函數模型。光譜儀是測量不同波長的光線的譜線強度的光學設備；而測角儀能夠使得光譜儀在一個半球面上運動，記錄光譜儀的位置信息，間接地測量各種反射的光線的反射角度。融合大量的光譜儀測得的光譜強度信息和測角儀測得的光線反射角度信息，便構成了被測地物(地面上各種有形物，如山川、森林、建筑物等和無形物，如省、縣界等)的雙向反射函數模型(BRDF)，再將不同地物的BRDF模型應用于地理遙感系統，可以解決許多生態和遙感的難題。?

但是，目前國內外對遙感用兩自由度測角儀的設計和研究還很少，技術發展不成熟，自動化程度不高，尚且沒有商用的成型裝置。?

發明內容

本發明的目的是，提供一種用于遙感信息系統中收集地表反射信息的兩自由度測角儀，該裝置能夠使得光譜儀在半球面上運動，從而在各個角度收集地表的反射信息以及測量出與之對應的光譜儀的角度信息。本裝置實現了光譜儀兩自由度運動的自動控制，保證了測量的精度和效率。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

在按照本發明的裝置中，底部軌道由六段半徑相同的圓弧角為60°的弧形零件拼接而成，這樣做的目的是便于裝置的運輸。如附圖2所示：導軌上有滑塊導向槽(5)，限制滑塊(2)的5個自由度，只允許滑塊繞著導軌中心轉動。滑塊上裝有直流伺服電機(1)，此電機輸出軸固連一只齒輪(9)，此齒輪帶動齒輪(7)旋轉，而齒輪(7)和導軌外圍的輪齒(6)向嚙合，因此電機通電轉動后就帶動滑塊繞著底部導軌的中心軸轉動。?

在按照本發明的裝置中，如附圖1和附圖3所示：用平板將兩只滑塊固連到一起，整個支架部分坐落在此平板上，支架的底部有一根轉動軸(26)，整個支架能夠繞此軸轉動，支架的轉動方向始終垂直于支架和滑塊的連接點到底部圓弧中心軸線的垂線，支架的轉動角度為±75°。?

在按照本發明的裝置中，如附圖3所示：驅動支架轉動的機構采用三只推桿電機(20，21，22)，構成一個平面八桿機構，該機構的自由度為3個，但是該機構擁有三個原動件，故能使得支架保持確定的位置，使得支架的轉動角度為±75°(支架的立桿垂直于導軌時設為0°)。兩只推桿電機(20，21)的底端分別連接到固定兩只滑塊的大平板(29)上，推桿電機能夠分別繞著各自的連接點轉動，將兩只推桿的末端(推桿伸縮部分的末端)用一根軸(23)連接起來，此軸還連接著第三只推桿電機(22)的底端，此推桿電機的末端與支架通過零件(24)相連接。?

在按照本發明的裝置中，當支架的立桿垂直于導軌時，支架橫桿端部的光譜儀位于底部導軌的中心軸線上，光譜儀對準導軌中心的測量目標。光譜儀隨著支架轉動時，光譜儀始終對準導軌中心的測量目標；整個支架隨著滑塊繞著導軌中心旋轉時，光譜儀也始終對準導軌中心的測量目標；光譜儀的運動軌跡為以導軌中心軸線上一確定點為球心，以光譜儀到此確定點為半徑的球面運動(此確定點為支架旋轉軸線所在的水平面和導軌中心軸線的交點)。附圖1為裝置的初始狀態圖，附圖4為滑塊和支架分別旋轉30°之后的位置狀態圖，在這兩種狀態中，支架頂端的光譜儀始終對準導軌中心軸線的一確定點。?

附圖說明

圖1為遙感用兩自由度測角儀的初始位置軸測圖；?

圖2為裝置的滑塊及其驅動模塊軸測圖；?

圖3為裝置支架的驅動模塊軸測圖；?

圖4為裝置的滑塊和支架轉動一定角度后的軸測圖；?

具體實施方式??實施例?

下面將參照圖1和圖4對本發明的一實施例加以描述，按照本發明的實施例將本發明裝置放置于一塊草地上，野外的陽光充足。?

首先，將裝置的各部分結構裝配起來，形成一個測量的整體。然后，連接裝置的控制系統(不在本發明專利論述之內，控制系統的主要功能就是控制裝置中各個電機的運動)，運行控制系統，驅動電機運動，使得滑塊運動到一個設定的初始位置(設為0°位置)以及讓支架傾覆至極限位置(-75°的位置)。最后，光譜儀開始測量并且記錄實驗數據，驅動推桿電機轉動支架，使得支架的位置依次保持以下位置：-70°，-65°，-60°，-55°，-50°，-45°，-40°，-35°，-30°，-25°，-20°，-15°，-10°，-5°，0°，5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°，40°，45°，50°，55°，60°，65°，70°，75°，測量并且記錄以上對應位置的實驗數據(此時滑塊的位置為0°，保持不變)；驅動導軌伺服電機，使得滑塊轉動15°，接著改變支架的位置(每次轉動5°)，使得支架保持以下位置：75°，70°，65°，60°，55°，50°，45°，40°，35°，30°，25°，20°，15°，10°，5°，0°，-5°，-10°，-15°，-20°，-25°，-30°，-35°，-40°，-45°，-50°，-55°，-60°，-65°，-70°，-75°測量并且記錄以上對應位置的實驗數據(此時滑塊的位置為15°，保持不變)；重復以上操作，即滑塊每次轉動15°，直至滑塊的位置為360°，這樣就完成了半球面的實驗數據的測量。?