留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析

马磊,  张子昂

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2019 >  48(5): 517003-0517003(6)
马磊, 张子昂. 双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 517003-0517003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
引用本文: 马磊, 张子昂. 双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 517003-0517003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
shu
Ma Lei, Zhang Zi'ang. BRDF measuring device design and pointing accuracy analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 517003-0517003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
Citation: Ma Lei, Zhang Zi'ang. BRDF measuring device design and pointing accuracy analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 517003-0517003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
shu

双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析

doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
  • 1.

    中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林 长春 130017

基金项目: 

国家自然科学基金（11673082）

详细信息
    作者简介:

    马磊(1982-),男,工程师,博士,主要从事光学精密仪器设计与检测方面的研究。Email:mal@cho.ac.cn

  • 中图分类号: TP73;TP241.3

BRDF measuring device design and pointing accuracy analysis

  • 1.

    Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130017,China

  • 摘要: 为实现对样品的双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）的测量，设计了一种少光线遮拦、大回转半径和高定位精度的测量装置。根据测量空间和角度需要，设计了大回转半径（1.3 m）的方位圆环轨道和天顶弧形轨道。轨道外侧安装同步齿形带，采用伺服电机驱动带轮分别实现两个方向的运动。安装在天顶弧形轨道的探测器对位于装置中心的样品在方位角180，天顶角75范围内进行探测。为避免在大尺寸结构下的运动卡滞，设计了基于弹簧预紧的防卡死机构，并对机构引入的指向精度进行误差分析，最后对测量装置的指向精度进行了测量。实验结果表明：BRDF测量装置方位轨道指向精度优于0.147，天顶轨道指向精度优于0.358，测量结果与分析结果相符，验证了所设计的BRDF测量装置能够满足指标要求。
    Abstract: To measure the bidirectional reflectance distribution function(BRDF) of the sample, measuring device with less light obscuration, large gyration radius and high positioning accuracy was designed. According to the requirement of measurement space and angle, the azimuth circle rail(Radius 1.3 m) and the zenith arc rail were designed to provide rotary orbit. Synchronous toothed belt were attached to the rails. Servo motors were assembled to realize the motion in two directions. The detector was installed on the zenith arc rail to achieve the sample detection in the range of 180 azimuth angle and 75 zenith angle. To avoid motion lag in the large size structure, the anti-jamming mechanism based on preloaded springs were designed, and the error analysis of introduced pointing accuracy was carried out. Finally, the pointing accuracy of the measuring device was measured. The experimental results show that the azimuth and zenith pointing accuracy of the measuring device is better than 0.147 and 0.358 separately. The measurement results are in agreement with the analysis results, which verifies that the designed BRDF measuring device meets the requirements of the indicators.
  • [1] Zhang Quan. Research of the oil spill detection system based on the Near-infrared spectroscopy[D]. Qinhuangdao:Yanshan University, 2010. (in Chinese)张权. 海上溢油近红外实时监测系统的研究[D]. 秦皇岛:燕山大学, 2010.
    [2] Doctor K Z, Bachmann C M, Gray D J. Wavelength dependence of the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) of beach sands[J]. Applied Optics, 2015, 54(31):F243-F255.
    [3] Tian Qichen, Li Zhi, Xu Can, et al. Motion analysis of precession space target based on optical cross section[J].Acta Photonica Sinica, 2017, 46(S1):90-95. (in Chinese)田琪琛, 李智, 徐灿, 等. 基于光学散射截面的进动空间目标运动分析[J]. 光子学报, 2017, 46(S1):90-95.
    [4] Tian Qichen, Zong Xiaoying. In-lab system-level BRDF measurement method of calibration diffuser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1):0117004. (in Chinese)田琪琛, 宗肖颖. 定标漫反射板实验室系统级BRDF测量方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1):0117004.
    [5] Zhang Ying, Song Ping, Zhao Huijie. Double -Gauss polarimetric BRDF model of painted surfaces[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11):1117002. (in Chinese)张颖, 宋平, 赵慧洁. 一种适用于涂层的双高斯偏振BRDF模型[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11):1117002.
    [6] Sun Huayan, Guo Huichao, Fan Youchen, et al. Analysis of BRDF character in active laser imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(S1):S106004. (in Chinese)孙华燕, 郭惠超, 范有臣, 等. 激光主动成像中的BRDF特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(S1):S106004.
    [7] Jackson R D, Teillet P M, Slater P N, et al. Bidirectional measurements ofsurface reflectance for view angle corrections of oblique imagery[J]. Remote Sens Environ, 1990, 32:189-202.
    [8] Coburn C A, Peddle D R. A low-cost field and laboratory goniometer system for estimating hyper spectral bidirectional reflectance[J]. Can J Remote Sensing, 2006, 32(3):244-253.
    [9] Sandmeier S R. Acquisition of bidirectional reflectance factor data with field goniometers[J]. Remote Sensing of Environment, 2000, 73(3):257-269.
    [10] Bachmann C M, Gray D, Abelev A, et al. Linking goniometer measurements to hyper-spectral and multisensor imagery for retrieval of beach properties and coastal characteriza-tion[C]//SPIE Defense, Security, and Sensing. International Society for Optics and Photonics, 2012, 8390:83901D.
    [11] Juha Suomalainen, Teemu Hakala, Jouni Peltoniemi, et al. Polarized multi-angular reflectance measurements using the finish geodetic institute field goniospectro-meter[J]. Sensor, 2009, 9:3891-3907.
    [12] Xu Rong, Zhao Fei, Li Huaifeng, et al. Parallel measurement of spectral bidirectional reflectance distribution function of non-resolved space objects in laboratory[J]. Acta Photonica Sinica, 2016, 45(2):0212002. (in Chinese)徐融, 赵飞, 李怀峰, 等. 非分辨空间目标光谱双向反射分布函数的实验室平行测量[J].光子学报, 2016, 45(2):0212002.
    [13] Cao Diansheng, Lin Guanyu, Wen Baopeng, et al. Wavelength scanning mechanism design and accuracy analysis of infrared double grating spectrometer[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(5):0511002. (in Chinese)曹佃生, 林冠宇, 闻宝朋, 等. 红外双光栅光谱仪波长扫描机构设计与精度分析[J]. 中国激光, 2017, 44(5):0511002.
  • [1] 李元鹏, 郭疆.  星敏感器支架的指向性标定及校正 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210875-1-20210875-8. doi: 10.3788/IRLA20210875
    [2] 钟卉.  大视场间隔双焦面成像遥感相机焦面装调 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200172-1-20200172-7. doi: 10.3788/IRLA20200172
    [3] 宋俊儒, 邢辉, 裴景洋, 杨天远, 穆生博.  低温镜头能量集中度测试及其误差分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717007-0717007(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0717007
    [4] 安其昌, 张景旭, 杨飞, 赵宏超.  GSSMP转动精度的测量与标定 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917004-0917004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0917004
    [5] 叶思熔, 江万寿, 李金龙, 刘晓波.  某大视场机载摆扫红外扫描仪几何成像仿真与误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420005-0420005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0420005
    [6] 闫勇刚, 邓小玲, 马祥, 欧阳健飞.  人体皮肤彩色视频误差分析及一致性提高 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 222-226. doi: 10.3788/IRLA201645.S126005
    [7] 张海燕, 管建安, 庄馥隆, 汪洋, 陈安森, 龚海梅.  红外焦平面低温形变测试方法及其误差分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 504001-0504001(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0504001
    [8] 付丽, 凌权宝, 赵融冰, 钱志瀚, 钱宏亮, 苟伟, 郭文, 范庆元, 刘庆会.  TM65 m天线基础和轨道沉降及对天线指向的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1117006-1117006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1117006
    [9] 王昊京, 王建立, 吴量, 杨轻云, 王鸣浩.  用空间解析几何法进行天文定位定向的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2364-2374.
    [10] 杨晓杰, 李向军, 刘建军.  石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1827-1831.
    [11] 薛海建, 郭晓松, 周召发, 魏皖宁.  激光陀螺任意二位置寻北仪及误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1784-1789.
    [12] 戚二辉, 罗霄, 李明, 郑立功, 张学军.  五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 639-646.
    [13] 黄伟, 吉洪湖.  蒙皮反射的背景辐射对亚声速飞机红外特征的影响研究(一):方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1699-1703.
    [14] 胡亚东, 胡巧云, 孙斌, 王羿, 洪津.  暗电流对短波红外偏振测量精度的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2375-2381.
    [15] 赵英秀, 杨阳, 刘伟.  空间激光通信轨道运动模拟器的设计及定位精度检测 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 205-212.
    [16] 张刘, 支帅.  双目测量系统目标相对位置误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 116-122.
    [17] 王安祥, 吴振森.  光散射模型中遮蔽函数的参数反演 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 332-337.
    [18] 尹逊龙, 吴易明, 吴璀罡, 姚震.  新型高精度空间折转光管的设计方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3735-3739.
    [19] 王洋, 颜昌翔, 汪逸群, 高志良.  扫描镜非接触式检测系统的位置误差分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1804-1808.
    [20] 韩哲, 李大鹏, 薛斌党, 白相志, 周付根.  基于红外辐射聚合模型的城市街道红外辐射特性分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1421-1425.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  346
  • HTML全文浏览量:  49
  • PDF下载量:  40
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-05
  • 修回日期:  2019-01-15
  • 刊出日期:  2019-05-25

双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析

doi: 10.3788/IRLA201948.0517003
  • 1. 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林 长春 130017
    • 作者简介:

    马磊(1982-),男,工程师,博士,主要从事光学精密仪器设计与检测方面的研究。Email:mal@cho.ac.cn

  • 收稿日期: 2018-12-05
  • 修回日期: 2019-01-15
  • 刊出日期: 2019-05-25
基金项目:

国家自然科学基金（11673082）

  • 中图分类号: TP73;TP241.3

摘要: 为实现对样品的双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）的测量，设计了一种少光线遮拦、大回转半径和高定位精度的测量装置。根据测量空间和角度需要，设计了大回转半径（1.3 m）的方位圆环轨道和天顶弧形轨道。轨道外侧安装同步齿形带，采用伺服电机驱动带轮分别实现两个方向的运动。安装在天顶弧形轨道的探测器对位于装置中心的样品在方位角180，天顶角75范围内进行探测。为避免在大尺寸结构下的运动卡滞，设计了基于弹簧预紧的防卡死机构，并对机构引入的指向精度进行误差分析，最后对测量装置的指向精度进行了测量。实验结果表明：BRDF测量装置方位轨道指向精度优于0.147，天顶轨道指向精度优于0.358，测量结果与分析结果相符，验证了所设计的BRDF测量装置能够满足指标要求。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (13)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计