基于ProE的影像光谱仪红外窗口设计

基于ProE的影像光谱仪红外窗口设计是一项集成了红外扫描系统几何设计、光学模拟与计算机辅助设计(CAD)技术的研究成果。研究者们提出了一种基于Pro/E的几何设计方法，用于设计红外扫描系统中的传输窗口。本文讨论了该设计方法的具体流程，包括建立三维系统模型、组装二维扫描镜并根据光学路径可逆性原则来模拟发射和反射光线，并通过分析这些光线与扫描镜壳体的交点来确定传输窗口的几何参数。研究者们成功开发出了一个集成了影像光谱仪的原型机，验证了该方法的可行性与正确性。 文中提到的技术关键词包括Pro/E、红外扫描系统、传输窗口和几何设计。Pro/E（现在通常被称为Creo）是PTC公司开发的一套高端CAD/CAM/CAE软件，它广泛应用于产品设计、工程模拟和制造领域。在红外技术领域，Pro/E软件被用于实现复杂部件的精确建模和仿真。红外扫描系统是指那些利用红外辐射进行测量和成像的系统，通常用于遥感技术、热像仪、夜视设备等领域。 文章中还提到了影像光谱仪的结构设计，这些设计通常有三种主要形式：多光谱扫描仪安装在飞行器上，其扫描镜旋转使得瞬时视场在飞行方向垂直的方向移动，以实现行扫描。飞行器的前进运动使得多光谱扫描仪能够通过二维扫描获得多光谱遥感图像信息。多光谱扫描仪也可能是地面移动平台上的，利用车辆的前进速度来实现扫描。第三种形式是卫星搭载的扫描系统，通过卫星在轨道上的运动，实现对地球的广域扫描。 为了设计红外窗口，研究者们首先建立了红外扫描系统的三维模型。然后，根据扫描镜的九个位置将其组装到系统中。接下来，利用光学路径的可逆性，建模了两个圆柱体分别模拟发射和反射的光线。通过分析被拒绝圆柱体与扫描镜壳体的交点，形成曲线，指示入射光线的范围，由此确定窗口的几何参数。最小边界曲线可以确定所有九个交点的几何参数。 这项研究证明了在高精度光学仪器设计领域，Pro/E等先进CAD软件的重要性。通过这样的设计和仿真工具，设计师可以验证他们的想法而不需要实际制造出物理模型，这可以显著节省时间和成本，并允许设计师在设计过程中尝试更多的迭代和优化方案。Pro/E软件的强大功能，如参数化设计、装配设计、动态模拟和热分析等，使得工程师能够创建出性能优异的复杂系统。 研究者们强调了光学遥感技术的快速发展对于各种光学遥感仪器技术性能的提升有着极大的贡献。特别是红外成像光谱仪，它们在多光谱扫描、地物分类、农作物监测、环境监测和灾害预警等方面的应用日益增多。这些应用领域对影像光谱仪的精确度和可靠性提出了更高的要求，因此对红外传输窗口的设计和制造提出了更高的技术挑战。基于Pro/E的设计方法能够应对这些挑战，使得设计出的仪器可以在实际应用中获得优质的图像和精确的数据。