[实用新型]三轴向土壤高光谱成像实验台

说明书

技术领域

本实用新型属于一种采集土壤高光谱图像的实验装置，特别是一种适用于土壤光谱多点定位式扫描检测的三轴向土壤高光谱成像实验台。

背景技术

土壤光谱是土壤理化性质综合作用的一种显现形式，采用高光谱图像技术来检测土壤理化性质已成为土壤学研究的一种新方法和新手段。在UV-Vis-NIR(200～2500nm)范围内，不同类型土壤的光谱特征差异较为明显，一般采用提取土壤试验剖面样本来进行检测，多点定位扫描检测结果的准确性较高。土壤剖面样本的最大尺寸为：长250mm，宽1500mm，重量在100kg左右。采用的USB4000及NIR256-25型分光计作为高光谱成像装置，光纤探头的视场角为25°，孔径最小为3mm，在20～200mm物距条件下，测量范围直径最小为47mm，要拍摄整个土壤剖面样本需要先对土壤样本进行多点定位式扫描成像，再通过计算机进行拼接，完成土壤剖面样本光谱的分析与研究。目前国外SisuROCK等成像扫描装置在X轴方向采用平台台面移动的方式进行定位，扫描长度在1200mm以内，而承重能力也受台面的驱动能力限制，这种方式下土壤剖面样本的扫描范围和平台的承重能力无法满足土壤剖面样本高光谱成像实验的要求，在国内还未有土壤光谱多点定位扫描检测实验设备的开发与应用。因此，针对土壤高光谱成像试验的需求，研制开发一种适用于三轴向多点定位式扫描检测的三轴向土壤高光谱成像实验台，能快速、准确、连续、在线地对土壤高光谱信号进行采集与检测，对土壤分析与研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种适用于土壤理化性质高光谱成像试验的三轴向土壤高光谱成像实验台，是针对目前国外土壤剖面样本成像扫描装置的扫描范围较小和平台承重能力有限，且国内尚无类似实验装置等问题，提供一种最大扫描长度可达到1500mm，承重能力达到100kg，有自动控制功能的三轴向土壤高光谱成像实验台。该实验台具有结构合理、扫描范围广、采集速度快、测试精度高、使用成本低、一机多用等特点，可快速、准确、连续、在线地对土壤高光谱信号进行采集与检测，能够实现X轴、Y轴、Z轴方向的可控准确定位，且X轴、Y轴方向上的扫描路径自动生成，对土壤分析与研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

本实用新型的目的是这样实现的：三轴向土壤高光谱成像实验台由机架总成、工作台面、光源与探头固定装置、Y轴方向运动系统、Z轴方向运动系统、龙门桁架、X轴方向运动系统等组成。机架总成的顶部固定有工作台面，X轴方向运动系统设置在机架总成内，X轴方向运动系统联结有龙门桁架，龙门桁架顶部平行设置有Y轴方向运动系统，Y轴方向运动系统上垂直联结有Z轴方向运动系统，光源与探头固定装置设置在Z轴方向运动系统上。

机架总成由机架直角固定件、纵向铝合金异型梁、横向铝合金异型梁、X轴位移拖链承载导轨、X轴方向运动系统固定基准杆、机架垂直支撑立柱、X轴方向运动系统固定支架等组成。4根纵向铝合金异型梁与4根横向铝合金异型梁通过机架直角固定件分上下两层分别与机架垂直支撑立柱联结，4根X轴方向运动系统固定基准杆分别联结在4根机架垂直支撑立柱的内侧，2根X轴位移拖链承载导轨的两端分别固定在X轴方向运动系统固定基准杆上，纵向铝合金异型梁上设置有X轴方向运动系统固定支架。

龙门桁架由左侧支承板、Y轴方向运动系统固定横梁、右侧支承板、X轴方向运动系统拖带横梁等组成。Y轴方向运动系统固定横梁与X轴方向运动系统拖带横梁的左侧分别与左侧支承板联结，Y轴方向运动系统固定横梁与X轴方向运动系统拖带横梁的右侧分别与右侧支承板联结。

X轴位移运动系统由X轴滚珠丝杆前固定装置、X轴滚珠丝杆联轴器、X轴驱动步进电机、X轴驱动步进电机安装支架、X轴方向运动系统固定支架横梁、X轴左极限限位行程开关、X轴复位原点检测光电传感器、X轴直线滑动导轨、导轨滑块、X轴右极限限位行程开关、X轴滚珠丝杆后固定装置、X轴滚珠丝杆滑块、X轴滚珠丝杆等组成。X轴驱动步进电机安装在X轴驱动步进电机安装支架上，X轴驱动步进电机通过X轴滚珠丝杆联轴器与X轴滚珠丝杆联结，左右2根X轴直线滑动导轨分别与X轴滚珠丝杆前固定装置和X轴滚珠丝杆后固定装置的两端联结，X轴滚珠丝杆的两端分别安装在X轴滚珠丝杆前固定装置和X轴滚珠丝杆后固定装置上，X轴滚珠丝杆上设置有X轴滚珠丝杆滑块，X轴直线滑动导轨上设置有导轨滑块，右侧X轴直线滑动导轨侧面的两端分别安装有X轴左极限限位行程开关和X轴后极限限位行程开关，X轴左极限限位行程开关旁间隔安装有X轴复位原点检测光电传感器。