专利名称：一种远控多角度定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及探测设备技术领域，更具体地说，涉及一种远控多角度定位装置。
背景技术：
离水辐射是指辐射能量进入水体后与水体发生吸收、散射、透射作用后，最后离开 水面的辐射能量。离水辐射因为包含了水体的信息，而成为水质遥感研究的一个重要物理量。利用光谱仪在水面上现场测量离水辐射时，一般遵循水表面以上测量法。传统的 方法是用手持一根杆子，在杆子的一头安装光谱仪探头，并且用目视估计探头的方位角和 天顶角，以满足规范要求的观测几何角度。此外，由于水体离水辐射具有二向性，因此不同 角度离水辐射存在很大差异，对于多个角度离水辐射的测量，传统的目视估计定位的简易 测量更无法得以采用。传统方法测量离水辐射具有以下缺点1、由于原有方法在多角度离水辐射测量过程中无法保证探头始终探测水面同一 点，故假定实验观测的水面是同性的，这会带来误差。2、目视估计方位角和天顶角具有很大误差，故传统方法的定位精度差。3、传统方法以目视确定测量角度无法满足多角度测量离水辐射的要求。4、传统方法的观测者和观测对象水体十分接近，会影响测量精度。因此，用传统方法进行测量的准确性和精确度很低，无法满足遥感定量化实验对 数据质量的要求，而目前国际上并没有比较成熟的用于多角度测量水面同一点离水辐射的
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发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种远控多角度定位装置，能够高精度地将光谱仪的探 头定位，依靠远程控制降低观测者对观测结果的影响，使测量结果更准确。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种远控多角度定位装置，包括支架本体，该支架本体上设有水平中空管；插设在所述水平中空管中的水平杆；固定在所述水平杆一端的旋转装置，所述旋转装置包括蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗 杆机构具体由相互啮合的蜗轮和蜗杆组成；一端和所述蜗轮的支撑轴相连的铅垂杆；固定在所述铅垂杆另一端上的半圆形架，该半圆形架上设有探头插槽，所述探头 插槽的轴线指向所述半圆形架所在圆的圆心；可转动的设置在所述水平杆另一端上的手轮；一端和所述手轮相连，另一端和所述蜗杆相连的传动轴。
优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述支架本体具体包括具有三个支腿的 三角架、固定在所述三角架上的水平中空管，所述水平中空管上设置有水平杆定位螺丝、固 定在所述水平中空管上的钢丝支撑架、以及固定在所述钢丝支撑架上的第一铁质环；所述水平杆上靠近所述旋转装置的位置处设有第二铁质环；还包括穿过所述第一铁质环的钢丝，该钢丝一端固定在所述水平杆设置手轮的一 端上，另一端固定在所述第二铁质环上。优选的，在上述远控多角度定位装置中，还包括一端和所述水平杆相连用于支撑 所述水平杆的支撑架。优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述支撑架具体包括支撑架基座，其具 有中空的竖直立柱；一端插设在所述竖直立柱内的顶杆；设置在所述竖直立柱上用于固定顶杆伸出高度的螺丝。优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述支撑架还包括固定在所述顶杆上的 中空管，该中空管上设有固定所述水平杆的螺丝。优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述铅垂杆连接在所述半圆形架的中间 位置上，且所述半圆形架上的探头插槽为9个，9个探头插槽分别设置在所述半圆形架的中 间位置，以及与该中间位置相差15°、30°、45°和60°位置上。优选的，在上述远控多角度定位装置中，还包括分别设置在所述半圆形架两端上， 且完全相同的配重，且所述半圆形架的圆心角小于180°。优选的，在上述远控多角度定位装置中，还包括设置在所述水平杆上的配重，该配 重位于所述水平杆设有手轮的一端上。优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述水平杆和所述铅垂杆均由多个杆件 组成，且各个杆件通过螺管连接在一起。优选的，在上述远控多角度定位装置中，所述传动轴为软轴。从上述的技术方案可以看出，本发明通过在水平杆的一端设置旋转装置，另一端 设置手轮，并通过传动轴连接手轮和旋转装置的蜗杆，从而可将手轮的转动传递给蜗杆 ’铅 垂杆上设置有半圆形架，半圆形架上设有用于卡装探头的探头插槽，铅垂杆和蜗轮的支撑 轴相连。因此，可将手轮的转动通过蜗杆传递给蜗轮，蜗轮蜗杆机构就以一定的转速旋转铅 垂杆，进而调整光谱仪探头的方位角。本发明可以精确调节探头在X，Y，Z三维空间中的定 位，利用水平和垂直方向的杆体(水平杆和铅垂杆)长度的选择来调节探头与被测物的距 离，极好地满足了多角度精确测量的需求。


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为本发明实施例提供的远控多角度定位装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的支架本体的结构示意4
图3为本发明实施例提供的水平杆的结构示意图；图4为本发明实施例提供的支撑架的结构示意图；图5为本发明实施例提供的半圆形架的结构示意图。
具体实施例方式本发明公开了一种远控多角度定位装置，能够高精度地将光谱仪的探头定位，依 靠远程控制降低观测者对观测结果的影响，使测量结果更准确。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做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。请参阅图1，图1为本发明实施例提供的远控多角度定位装置的结构示意图。其中，1为支架本体，2为水平杆，3为铅垂杆，4为半圆形架，5为支撑架，6为手轮， 7为配重，8为钢丝，9为旋转装置。本发明提供的远控多角度定位装置，用于为探头提供一个良好的探测环境，其包 括支架本体1、水平杆2、旋转装置9、铅垂杆3、半圆形架4和手轮6。其中，支架本体1上 设有水平中空管，该水平中空管用于穿插水平杆2。该水平杆2的一端固定有旋转装置9， 旋转装置9包括蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构具体由相互啮合的蜗轮和蜗杆组成。铅垂 杆3的一端和蜗轮的支撑轴相连，另一端上连接有半圆形架4，该半圆形架4上设有用于插 设探头的探头插槽。手轮6可转动的设置在所述水平杆2的另一端上，手轮6通过传动轴 将转动传递给蜗杆。为了避免手轮6的轴线和蜗杆的轴线出现偏差，本发明提供的传动轴优选为软 轴，而且软轴是最为方便于实验操作的传动装置，或者具体为转速表线，转速表线具有传递 转动的功能，可以作为本发明中的传动轴。蜗轮蜗杆机构具有严格转速比，通过旋转手轮6和转速表线传动，蜗轮蜗杆装置 就以一定的转速旋转铅垂杆，进而调整光谱仪探头的方位角。本实施例中蜗轮蜗杆装置采 用1 240的转速比，即手轮6转动240圈，蜗轮蜗杆装置控制铅垂杆3转动360度。在 1 240的转速比的条件下，手轮每转10圈，半圆形架4则转15度，可以方便地将半圆形架 4的方位角调节到15度、30度、45度、60度、75度、90度等。综上所述，本发明通过在水平杆2的一端设置旋转装置9，另一端设置手轮6，并通 过传动轴连接手轮6和旋转装置9的蜗杆，从而可将手轮6的转动传递给蜗杆；铅垂杆3上 设置有半圆形架4，半圆形架4上设有用于卡装探头的探头插槽，铅垂杆3和蜗轮的支撑轴 相连。因此，可将手轮6的转动通过蜗杆传递给蜗轮，蜗轮蜗杆机构就以一定的转速旋转铅 垂杆3，进而调整光谱仪探头的方位角。半圆形架的探头插槽可以固定探头的观测天顶角。 本发明可以精确调节探头在X，Y，Z三维空间中的定位，利用水平和垂直方向的杆体(水平 杆和铅垂杆)长度的选择来调节探头与岸(船)的距离以及距水面的高度，极好地满足了 多角度精确测量离水辐射的需求。请参阅图2，图2为本发明实施例提供的支架本体的结构示意图。其中，11为第一铁质环，12为钢丝支撑架，13为水平杆定位螺丝，14为水平中空管，15为三角架。本发明提供的支架本体1具体包括第一铁质环11、钢丝支撑架12、水平杆定位螺 丝13、水平中空管14和三角架15。其中，三角架15为具有三个支腿的三角架，三个支腿可使得支架本体1更具稳定 性。水平中空管14固定在所述三角架15上，水平中空管14用于穿过水平杆2，以架起水面 以上的半圆形架等实验装置。水平中空管14上设置有水平杆定位螺丝13，优选的水平杆定 位螺丝13为两个，两个水平定位螺丝13用来固定水平杆2的位置，保持水平杆2稳定。水 平中空管14上设置有钢丝支撑架12，钢丝支撑架12上设置有第一铁质环11。第一铁质环 11用来穿过牵引水平杆2的钢丝8，以保持水面上方的水平杆2是平直的。请参阅图3，图3为本发明实施例提供的水平杆的结构示意图。其中，21为短螺管，22为长螺管，23为第二铁质环。水平杆2上靠近旋转装置9的位置处设有第二铁质环23，结合图1所示，钢丝8穿 过第一铁质环11，且该钢丝8的一端固定在水平杆2设置手轮6的一端上，另一端固定在所 述第二铁质环23上。从图2中可知，本实施例提供的第二铁质环23为两个，当然也可以为 1个或更多，第二铁质环23设置的数量越多，越有助于保证水平杆的水平度。下面结合图3详细描述本发明提供的水平杆2和铅垂杆3的优选结构形式。水平 杆2和铅垂杆3的材料和设计基本一样，区别有两点第一，水平杆2上焊接有第二铁质环 23，用来固定钢丝8 ；第二，铅垂杆3的一端内部车有螺纹，用来和半圆形架4相连。对于铅 垂杆3和半圆形架4的连接方式还可以有其他方式，本发明优选为螺纹连接。水平杆2和铅垂杆3的两头外表面均车出一段螺纹，以方便添加额外的杆件。长、 短螺管(22、21)均为中空结构，且内部车有螺纹，它们的作用是紧固地连接不同的杆件以 组成相应长度的水平杆2和铅垂杆3。本领域技术人员可以理解的是，由多段杆件组成水平 杆2和铅垂杆3是本发明优选的一种方式，通过选择不同长度的杆件，可以组合出不同长度 的水平杆2和铅垂杆3。当然，水平杆2和铅垂杆3也可以由一段杆件组成。使用时，先将两个需要连接的杆件按照需求用长螺管22先衔接好，然后使劲转动 短螺管21，让螺纹的力矩增加，而使得长螺管22连接的部分不会轻意转动，从而保证连接 的两个杆件相对位置不会改变，保证半圆形架4垂直于水平面。实际使用中，组成整个支架 的所有部分，包括转速表线和半圆形架均漆成黑色，以防止光线反射对测量造成的影响。请参阅图4，图4为本发明实施例提供的支撑架的结构示意图。其中，51为螺丝，52为中空管，53为顶杆，54为螺丝，55为支撑架基座。进一步为了优化上述技术方案，本发明还包括一端和所述水平杆2相连用于支撑 所述水平杆2的支撑架5。支撑架5是为了撑起水平杆2，以防止其弯曲或者折断而设置的。其中，支撑架5具体包括支撑架基座55、中空管52和顶杆53。支撑架基座55上 具有中空的竖直立柱，该竖直立柱用于插设顶杆53，顶杆53可沿竖直立柱上下调节，在竖 直立柱上设置有用于固定顶杆53伸出高度的螺丝54。中空管52固定在顶杆53上，且该中 空管52上设有固定所述水平杆的螺丝51。通过螺丝54控制顶杆53伸出支撑架基座55的长短，以方便水平杆2从中空管52 中穿过。螺丝51用来固定穿过中空管52的水平杆2。请参阅图5，图5为本发明实施例提供的半圆形架的结构示意图。
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其中，41为连接螺管，42为探头插槽，43为配重。铅垂杆3连接在所述半圆形架4的中间位置上，以保证半圆形架4上的探头插槽 的位置相互对称。优选的，半圆形架4通过一个车有螺纹的连接螺管41与铅垂杆3连接。 在本实施例中，半圆形架4上的探头插槽42为9个，9个探头插槽42分别设置在半圆形架 4的中间位置，以及与该中间位置相差15°、30°、45°和60°位置上。若以半圆形架4的 中点规定为0度，本发明共焊接有0度，15度，30度，45度，60度共9个探头插槽42，可以穿 过并固定探头。每个探头可以从下往上或者从上往下穿过探头插槽42，以分别满足测量天 空光辐射和水体辐射的目的。本发明提供的半圆形架4在中点两侧每15度为一个单位装有一个探头插槽42，探 头可以从两个方向插入插槽以实现对水体辐射或天空光辐射的探测，观测时最大天顶角可 达60度。为了避免波浪起伏扰动半圆形架4，可以沿图6中虚线将圆形架4两端截掉一部 分，并以计算好长度的线绳悬挂两个配重43，使得在自由状态下，两个配重的底面和所述半 圆形架两端的底面位于同一平面上，且两个配重43重量相等。这样既能实现放下铅垂杆3 时可以判断是否半圆架以水面为中心，以调整高度，又能避免水浪影响。本发明在测量时，探头是对准半圆支架所确定的圆形的圆心的。如果支架做成完 整的半圆形，在测量时，支架两端就必须刚好接触水面，以满足探头是对准圆心的。而支架 的两端在接触水面时，水的浮力或波动会扰动半圆支架，它在X，Y，Z空间中的位置就会产 生偏差。解决水对半圆支架的扰动问题的办法是先将支架制作成完整的半圆形，然后将支 架的两端各截去一段，并用两根计算好长度的线绳各悬挂一个配重，使得配重在刚好接触 水面时，探头是正对圆心的，即在自由状态下，需要保证两个配重的底面和原先半圆形架两 端的底面位于同一平面上。这样一来，水的扰动就只会干扰到软的线绳，而不会改变支架的 空间位置。这两根线绳的长度是十分重要的，配重的作用是为了使线绳完全绷紧，以确保配 重在刚好接触水面时，探头刚好正对半圆形架所确定的圆形的圆心。进一步为了优化上述技术方案，本发明还包括设置在所述水平杆2上的配重7，该 配重位于所述水平杆设有手轮6的一端上。配重7可以是圆柱形铁块，用焊接在其顶部的 圆环挂在水平杆2没有悬挂半圆形架4的一端，以起到平衡水平杆2两端重量的作用。需要说明的是，上面各实施例均是以离水辐射作为测量对象所作的描述，本领域 技术人员可以理解的是，本发明提供的远控多角度定位装置还可以用于测量植被反射、土 壤反射以及岩矿反射等参数，其测量原理和离水辐射相同或相近，在此不再赘述。因此，用 于离水辐射测量的用途不能构成对本发明保护范围的限制。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种远控多角度定位装置，其特征在于，包括支架本体(1)，该支架本体(1)上设有水平中空管(14)；插设在所述水平中空管中(14)的水平杆(2)；固定在所述水平杆(2)一端的旋转装置(9)，所述旋转装置(9)包括蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构具体由相互啮合的蜗轮和蜗杆组成；一端和所述蜗轮的支撑轴相连的铅垂杆(3)；固定在所述铅垂杆(3)另一端上的半圆形架(4)，该半圆形架(4)上设有探头插槽(42)，所述探头插槽(42)的轴线指向所述半圆形架(4)所在圆的圆心；可转动的设置在所述水平杆(2)另一端上的手轮(6)；一端和所述手轮(6)相连，另一端和所述蜗杆相连的传动轴。
2.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述支架本体(1)具体包 括具有三个支腿的三角架(15)、固定在所述三角架(15)上的水平中空管(14)，所述水平 中空管(14)上设置有水平杆定位螺丝(13)、固定在所述水平中空管(14)上的钢丝支撑架 (12)、以及固定在所述钢丝支撑架(12)上的第一铁质环(11)；所述水平杆上靠近所述旋转装置(9)的位置处设有第二铁质环(23)；还包括穿过所述第一铁质环(11)的钢丝(8)，该钢丝(8) —端固定在所述水平杆设置 手轮的一端上，另一端固定在所述第二铁质环(23)上。
3.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，还包括一端和所述水平杆 (2)相连用于支撑所述水平杆的支撑架(5)。
4.如权利要求3所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述支撑架(5)具体包括: 支撑架基座(55)，其具有中空的竖直立柱；一端插设在所述竖直立柱内的顶杆(53)；设置在所述竖直立柱上用于固定顶杆伸出高度的螺丝(54)。
5.如权利要求4所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述支撑架(5)还包括固定 在所述顶杆(53)上的中空管(52)，该中空管(52)上设有固定所述水平杆的螺丝(51)。
6.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述铅垂杆(3)连接在所述 半圆形架(4)的中间位置上，且所述半圆形架(4)上的探头插槽(42)为9个，9个探头插槽 (42)分别设置在所述半圆形架(4)的中间位置，以及与该中间位置相差15°、30°、45°和 60°位置上。
7.如权利要求6所述的远控多角度定位装置，其特征在于，还包括分别设置在所述半 圆形架(4)两端上，且完全相同的配重(43)，且所述半圆形架(4)的圆心角小于180°。
8.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，还包括设置在所述水平杆 上的配重(7)，该配重(7)位于所述水平杆设有手轮(6)的一端上。
9.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述水平杆(2)和所述铅垂 杆(3)均由多个杆件组成，且各个杆件通过螺管连接在一起。
10.如权利要求1所述的远控多角度定位装置，其特征在于，所述传动轴为软轴。
全文摘要
本发明公开了一种远控多角度定位装置，包括支架本体，该支架本体上设有水平中空管；插设在水平中空管中的水平杆；固定在水平杆一端的旋转装置，旋转装置包括蜗轮蜗杆机构；一端和蜗轮的支撑轴相连的铅垂杆；固定在铅垂杆另一端上的半圆形架，该半圆形架上设有探头插槽；可转动的设置在水平杆另一端上的手轮；一端和手轮相连，另一端和蜗杆相连的传动轴。本发明可以精确调节探头在X，Y，Z三维空间中的定位，利用水平和垂直方向的杆体(水平杆和铅垂杆)长度的选择来调节探头与被测物的距离，极好地满足了多角度精确测量的需求。
文档编号G01N21/01GK101975747SQ201010280828
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者吴远峰, 吴迪, 宋阳, 张兵, 张 浩, 李俊生, 申茜 申请人:中国科学院对地观测与数字地球科学中心