試樣雙向反射分布函數測量轉臺制造技術

試樣雙向反射分布函數測量轉臺，屬于雙向反射分布函數測量技術領域。它解決了現有BRDF測量轉臺體積大，成本高的問題。它包括激光器、探測器、場鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、光源支架、水平轉臺、探測器安裝架、場鏡安裝架、連桿、試樣、試樣座、底座、第一轉軸、兩個端板和第二轉軸；激光器發射的平行光束經第一平面反射鏡反射后入射至第二平面反射鏡，第二平面反射鏡的反射光束入射至試樣的上表面，試樣的反射光束通過場鏡匯聚后入射至探測器的光接收面，探測器位于場鏡的焦距處。本發明專利技術適用于試樣雙向反射分布函數的測量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及試樣雙向反射分布函數測量轉臺，屬于雙向反射分布函數測量

技術介紹
現有雙向反射分布函數BRDF測量轉臺有下述兩種類型:第一種為:BRDF測量轉臺上試樣靜止不動，光源和探測器運動，能夠覆蓋試樣半球空間的測量，它存在以下缺點:(I)光源需要直接安裝在運動裝置上，更換不同波長的光源較困難，需要輸出力矩較大的電機進行驅動；(2)裝置體積一般很大，對機械結構的加工精度要求較高，成本大幅增加，且裝置整體重量大，不易搬運。第二種為:BRDF測量轉臺上光源保持靜止，試樣和探測器分別運動。它存在的缺點如下:(I)試樣必需能夠俯仰運動才能等效代替光源在天頂角方向上的運動，由此，試樣必須可靠固定在試樣底座上，由于夾緊力的存在，可能會使被測試樣出現內應力，使得如玻璃等原本各項同性的材料出現各向異性的情況，影響測量結果；(2)不同材料的試樣其尺寸可能大同小異，不易設計通用的固定裝置，若出現固定不可靠情況會引入較大的角度誤差；(3)只能測試固體試樣。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有BRDF測量轉臺體積大，成本高的問題，提供了一種試樣雙向反射分布函數測量轉臺。本專利技術所述試樣雙向反射分布函數測量轉臺，它包括激光器，它還包括探測器、場鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、光源支架、水平轉臺、探測器安裝架、場鏡安裝架、連桿、試樣、試樣座、底座、第一轉軸、兩個端板和第二轉軸，探測器安裝架和場鏡安裝架由上至下設置在連桿的上端，連桿通過聯軸器與第一轉軸垂直連接，第一轉軸設置在兩個端板之間，兩個端板的底端固定在水平轉臺上；探測器安裝架上固定有探測器，場鏡安裝架上固定有場鏡；第一平面反射鏡和第二平面反射鏡分別設置在光源支架上，光源支架的底端固定在底座上，第二轉軸穿過底座，第二轉軸的底端連接水平轉臺的中心，第二轉軸的頂端連接試樣座的中心，試樣座上居中放置試樣；激光器發射的平行光束經第一平面反射鏡反射后入射至第二平面反射鏡，第二平面反射鏡的反射光束入射至試樣的上表面，試樣的反射光束通過場鏡匯聚后入射至探測器的光接收面，探測器位于場鏡的焦距處。它還包括第一三相步進電機，第一三相步進電機的輸出軸通過薄片聯軸器與第一轉軸相連,第一三相步進電機用來帶動第一轉軸旋轉，從而使探測器在天頂角方向上運動。它還包括從動齒輪、主動齒輪和兩相步進電機，從動齒輪的直徑大于主動齒輪的直徑；從動齒輪套接在水平轉臺的外圓表面，從動齒輪與主動齒輪相配合，主動齒輪套接在兩相步進電機的輸出軸上，兩相步進電機用于帶動主動齒輪旋轉，從而帶動水平轉臺在水平方向上轉動，實現探測器方位角的改變。它還包括第二三相步進電機，第二三相步進電機的輸出軸與第二轉軸連接，第二三相步進電機帶動第二轉軸旋轉，從而使激光器發射的平行光束在方位角方向上運動。激光器發射的平行光束與第一平面反射鏡的水平高度相同；光源支架呈圓弧狀，該光源支架的圓心與試樣的中心重合，通過改變第一平面反射鏡與其入射平行光束之間的角度，進而改變第二平面反射鏡在光源支架上的位置，從而實現激光器發射的平行光束在天頂角方向的運動。激光器發射的平行光束的天頂角為O °、5°、10°、15°、30°、45°、60°及75。。激光器發射的平行光束的方位角通過第二三相步進電機控制，半步動作步進值為0.6° ,探測器的天頂角通過第一三相步進電機控制，半步動作步進值為0.6° ;探測器的方位角通過兩相步進電機控制，半步動作步進值為0.6°。場鏡的焦距為60mm。主動齒輪和從動齒輪的傳動比為1: 4.5。本專利技術的優點:本專利技術所述測量轉臺在測試過程中，試樣能始終保持水平，因此可用于固態或液態試樣的測量。它使光源以平行光入射并經過反射鏡反射至待測試樣表面，散射光接收前再通過場鏡即透鏡匯聚。光源天頂角可在0°、5°、10°、15°、30°、45°、60°及75°典型值上變化；光源方位角能夠在0-360°變化，精度為3° ;探測器天頂角接近0-90°變化，精度為3°，方位角接近0-360°變化，精度為3°。本專利技術所述測量轉臺機械結構簡單，大小適中，價格相對較低，在測量過程中能夠保證試樣處于水平狀態，光源為通過激光器發出的水平激光，通過更換不同激光器可以達到改變光源波長的效果。入射光為平行光，能保證試樣不同位置的入射角相等。附圖說明圖1是本專利技術所述試樣雙向反射分布函數測量轉臺的結構示意圖；圖2是實施方式二的結構示意圖；圖3是實施方式三的結構示意圖；圖4是實施方式四的結構示意圖；圖5是兩個平面反射鏡改變光源天頂角的原理圖，所述光源為激光器發射的光束；圖6是兩個平面反射鏡放置角度的獲取方法推導原理圖；圖7是光源天頂角運動的實現示意圖；圖8是單片機與第一三相步進電機、第二三相步進電機及兩相步進電機的驅動接口電路圖；圖9是兩相步進電機的驅動電路原理圖；圖10是兩相步進電機控制信號時序圖；圖11是兩個二相步進電機的驅動電路原理圖；圖12是兩個三相步進電機的控制信號時序圖。具體實施例方式具體實施方式一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述試樣雙向反射分布函數測量轉臺，它包括激光器1，它還包括探測器2、場鏡3、第一平面反射鏡4、第二平面反射鏡5、光源支架6、水平轉臺7、探測器安裝架8、場鏡安裝架9、連桿10、試樣11、試樣座12、底座13、第一轉軸14、兩個端板15和第二轉軸16，探測器安裝架8和場鏡安裝架9由上至下設置在連桿10的上端，連桿10通過聯軸器與第一轉軸14垂直連接，第一轉軸14設置在兩個端板15之間，兩個端板15的底端固定在水平轉臺7上；探測器安裝架8上固定有探測器2，場鏡安裝架9上固定有場鏡3 ；第一平面反射鏡4和第二平面反射鏡5分別設置在光源支架6上，光源支架6的底端固定在底座13上，第二轉軸16穿過底座13，第二轉軸16的底端連接水平轉臺7的中心，第二轉軸16的頂端連接試樣座12的中心，試樣座12上居中放置試樣11 ；激光器I發射的平行光束經第一平面反射鏡4反射后入射至第二平面反射鏡5，第二平面反射鏡5的反射光束入射至試樣11的上表面，試樣11的反射光束通過場鏡3匯聚后入射至探測器2的光接收面，探測器2位于場鏡3的焦距處。具體實施方式二:下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，本實施方式還包括第一三相步進電機17,第一三相步進電機17的輸出軸通過薄片聯軸器與第一轉軸14相連，第一三相步進電機17用來帶動第一轉軸14旋轉，從而使探測器2在天頂角方向上運動。為實現探測器2在天頂角方向上的運動，將探測器2固定在探測器安裝架8內，探測器安裝架8與場鏡安裝架9共同放置在連桿10上，連桿10通過探測器聯軸器與第一轉軸14相連，而第一三相步進電機17也通過薄片聯軸器與第一轉軸14相連。通過控制第一三相步進電機17轉動就可以帶動第一轉軸14旋轉，從而使探測器2在天頂角方向上運動，如圖2所示。第一三相步進電機17整步距角為1.2。，具體控制時采用半步控制，這樣探測器天頂角最小分辨率為0.6°。具體實施方式三:下面結合圖3說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或二的進一步說明，本實施方式還包括從動齒輪18、主動齒輪19和兩相步進電機20,從動齒輪18的直徑大于主動齒輪19的直徑；從動齒輪18套接在水平轉臺7的外圓表面，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種試樣雙向反射分布函數測量轉臺，它包括激光器(1)，其特征在于，它還包括探測器(2)、場鏡(3)、第一平面反射鏡(4)、第二平面反射鏡(5)、光源支架(6)、水平轉臺(7)、探測器安裝架(8)、場鏡安裝架(9)、連桿(10)、試樣(11)、試樣座(12)、底座(13)、第一轉軸(14)、兩個端板(15)和第二轉軸(16)，探測器安裝架(8)和場鏡安裝架(9)由上至下設置在連桿(10)的上端，連桿(10)通過聯軸器與第一轉軸(14)垂直連接，第一轉軸(14)設置在兩個端板(15)之間，兩個端板(15)的底端固定在水平轉臺(7)上；探測器安裝架(8)上固定有探測器(2)，場鏡安裝架(9)上固定有場鏡(3)；第一平面反射鏡(4)和第二平面反射鏡(5)分別設置在光源支架(6)上，光源支架(6)的底端固定在底座(13)上，第二轉軸(16)穿過底座(13)，第二轉軸(16)的底端連接水平轉臺(7)的中心，第二轉軸(16)的頂端連接試樣座(12)的中心，試樣座(12)上居中放置試樣(11)；激光器(1)發射的平行光束經第一平面反射鏡(4)反射后入射至第二平面反射鏡(5)，第二平面反射鏡(5)的反射光束入射至試樣(11)的上表面，試樣(11)的反射光束通過場鏡(3)匯聚后入射至探測器(2)的光接收面，探測器(2)位于場鏡(3)的焦距處。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：齊超，王子譽，楊旭強，戴景民，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：