基于机械臂的太赫兹反射成像系统技术方案

本发明专利技术公开了基于机械臂的太赫兹反射成像系统，涉及成像系统。包括太赫兹发射源、太赫兹探测器、第一光路组件、第二光路组件；还包括一五自由度机械臂；所述五自由度机械臂由安装臂、用于驱使安装臂转动的转动臂、用于驱使转动臂转动的第二伸展臂、用于驱使第二伸展臂的第一伸展臂、用于驱使第一伸展臂伸展的旋转臂和安装箱组成；所述安装臂上安装有太赫兹发射源和太赫兹探测器；所述第一光路组件安装在太赫兹发射源的输出端，所述第二光路组件安装在太赫兹探测器的接收端。本发明专利技术实用可靠、稳定性好，能够实现不移动样品完成对样品不同方位的检测，丰富拓展太赫兹反射成像系统使用场景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
基于机械臂的太赫兹反射成像系统


[0001]本专利技术涉及成像系统，更具体地说，它涉及基于机械臂的太赫兹反射成像系统。

技术介绍

[0002]太赫兹波(Terahertz Wave，简称THz波)是指频率介于100GHz
‑
10 THz(波长30μm
‑
3mm)之间的一段电磁波，位于红外波和微波波段之间。太赫兹波是电磁波谱中研究相对滞后的一个波段，从1990年科学家发现大功率飞秒激光可以产生太赫兹波段的电磁辐射开始，太赫兹波段的研究得到迅速发展，成为极有价值的科学工具。太赫兹波相对于其他波段的电磁波有一些独特的性质。因为太赫兹波恰好位于红外波和微波之间，因此兼具有两种波段的特点：在宏观上具有类似微波的穿透能力和类似光波的方向性；在微观上具有量子特征单光子能量和分子的转动能级相当。太赫兹波对很多介电材料和非极性液体具有良好的穿透性，因此可以用于安全检查和质量控制等领域。与X射线相比，太赫兹波的光子能量远低于损害生物组织的能量阈值，因此安全性远高于其他波段的电磁波。与此同时，大多数在安检领域比较重视的物质(例如毒品、炸药等)在太赫兹波段存在特征谱，因此可以通过光谱分析将这些物质鉴定出来。此外，太赫兹波对水有较高的灵敏性，并且不会对生物分子、生物细胞和阻止产生有害的电离和破坏，特别适用于对生物组织进行活体检查。因此，太赫兹波可以作为医学成像和癌症检测的工具。
[0003]太赫兹连续波成像系统可以分为透射成像和反射成像两大类。其中，属于透射成像技术的有二维透射成像技术、太赫兹层析成像技术和太赫兹单像素成像技术等。尽管基于透射光强的太赫兹成像技术发展迅速，然而，太赫兹波不能穿透金属和含水量高的物质，因此太赫兹连续波反射成像技术也有重要的研究价值。现有的太赫兹反射成像技术中，太赫兹光束都是由凸透镜或离轴抛物面镜进行准直或者聚焦的，因此现有的成像技术中所用的太赫兹光束均为太赫兹高斯光束。众所周知，在该技术中必须权衡考虑高斯光束的宽度和焦深。然而，贝塞尔光束能够在较长的无衍射距离范围内保持光束宽度和横截面光强分布不变。因此，将零阶贝塞尔光束用于太赫兹反射成像系统中可以扩展成像系统的景深。
[0004]现有的太赫兹反射成像系统，为方便对焦操作，一般是将样品放在样品台上，通过样品台的移动实现对焦。而系统的太赫兹发射源、衍射光学元件太赫兹探测器等部件固定安装。例如公开号为CN112362612A公开的基于三维Radon变换的太赫兹层析成像系统及其成像方法、操作方法。但这样的结构会导致系统的使用场景受限，同时也限制了太赫兹反射成像技术的推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供基于机械臂的太赫兹反射成像系统。
[0006]本专利技术所述的基于机械臂的太赫兹反射成像系统，包括太赫兹发射源、太赫兹探测器、第一光路组件、第二光路组件、五自由度机械臂；所述五自由度机械臂由安装臂、用于
驱使安装臂转动的转动臂、用于驱使转动臂转动的第二伸展臂、用于驱使第二伸展臂的第一伸展臂、用于驱使第一伸展臂伸展的旋转臂和安装箱组成；
[0007]所述安装臂上安装有太赫兹发射源和太赫兹探测器；所述第一光路组件安装在太赫兹发射源的输出端，所述第二光路组件安装在太赫兹探测器的接收端。
[0008]所述安装箱中设有第一电机、第一同步轮和第二同步轮；所述第一电机固定安装在安装箱中，所述第一同步轮固定安装在第一电机的输出轴上，所述第二同步轮通过第一连接转杆转动安装在安装箱的一侧，所述第一同步轮和第二同步轮通过第一同步带传动连接，所述旋转臂固定安装在第一连接转杆的末端。
[0009]所述旋转臂包括第一臂体、第二双轴电机；所述第一臂体固定安装在第一连接转杆的末端，所述第二双轴电机固定安装在第一臂体中，所述第二双轴电机输出轴上固定安装有第三同步轮，所述第一臂体的一端转动安装有第二连接转杆，所述第二连接转杆的两端均固定安装有第四同步轮，位于所述第一臂体同一侧的第三同步轮和第四同步轮通过第二同步带传动连接；所述第一伸展臂与第二连接转杆固定连接。
[0010]所述第一伸展臂包括第二臂体、第三双轴电机；所述第二臂体与第二连接转杆固定连接，所述第三双轴电机固定安装在第二臂体中，所述第三双轴电机输出轴上固定安装有第五同步轮，所述第二臂体的一端转动安装有第三连接转杆，所述第三连接转杆的两端均固定安装有第六同步轮，位于所述第二臂体同一侧的第五同步轮和第六同步轮通过第三同步带传动连接；所述第二伸展臂与第三连接转杆固定连接。
[0011]所述第二伸展臂包括第三臂体、第四电机；所述第三臂体与第三连接转杆固定连接，所述第四电机固定安装在第三臂体中，所述第四电机的输出轴上固定安装有第七同步轮，所述第三臂体中转动安装有第四连接转杆，所述第四连接转杆的末端固定安装有第八同步轮，所述第七同步轮和第八同步轮通过第四同步带传动连接；所述第八同步轮的一侧固定设有安装盘，所述转动臂与安装盘固定连接。
[0012]所述转动臂包括第四臂体、第五双轴电机；所述第四臂体与安装盘固定连接，所述第五双轴电机固定安装在第四臂体中，所述第五双轴电机输出轴上固定安装有第九同步轮，所述第四臂体的一端转动安装有第五连接转杆，所述第五连接转杆的两端均固定安装有第十同步轮，位于所述第四臂体同一侧的第九同步轮和第十同步轮通过第五同步带传动连接；所述安装臂与第五连接转杆固定连接。
[0013]所述安装臂包括连接座、连接板；所述连接座与第五连接转杆固定连接，所述连接板固定设在连接座的一侧，所述连接板上设有安装盒；所述安装盒中开设有与连接板相匹配的插接槽，所述连接板插接在插接槽中，所述安装盒上旋接有用于顶紧连接板的第一锁紧旋钮，所述太赫兹发射源、太赫兹探测器均固定安装在安装盒中。
[0014]所述安装盒中开设有用于放置太赫兹发射源的第一空腔和用于放置太赫兹探测器的第二空腔，所述安装盒的一侧旋接有用于顶紧太赫兹发射源的第二锁紧旋钮和用于顶紧太赫兹探测器的第三锁紧旋钮。
[0015]所述第一光路组件包括准直透镜、硅片和第一衍射元件；所述太赫兹发射源发射端外围的安装盒上设有多个第一定位杆，多个所述第一定位杆共同固定准直透镜、硅片和第一衍射元件。
[0016]所述第二光路组件包括聚焦透镜和第二衍射元件；所述太赫兹探测器接收端外围
的安装盒上设有多个第二定位杆，多个所述第二定位杆共同固定聚焦透镜和第二衍射元件。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术的优点在于：通过五自由度机械臂可带动太赫兹发射源、太赫兹探测器及其相关组件进行水平方位、竖直方位以及角度的移动，能够实现不移动样品完成对样品不同方位的检测，丰富拓展太赫兹反射成像系统使用场景。此外，五自由度机械与太赫兹发射源、太赫兹探测器的集成式安装，方便了太赫兹反射成像系统的整体布置以及运输。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的太赫兹反射成像系统立体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的五自由度机械臂立体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机械臂的太赫兹反射成像系统，包括太赫兹发射源(2)、太赫兹探测器(3)、第一光路组件(4)、第二光路组件(5)；其特征在于，还包括一五自由度机械臂(1)；所述五自由度机械臂(1)由安装臂(16)、用于驱使安装臂(16)转动的转动臂(15)、用于驱使转动臂(15)转动的第二伸展臂(14)、用于驱使第二伸展臂(14)的第一伸展臂(13)、用于驱使第一伸展臂(13)伸展的旋转臂(12)和安装箱(11)组成；所述安装臂(16)上安装有太赫兹发射源(2)和太赫兹探测器(3)；所述第一光路组件(4)安装在太赫兹发射源(2)的输出端，所述第二光路组件(5)安装在太赫兹探测器(3)的接收端。2.根据权利要求1所述的基于机械臂的太赫兹反射成像系统，其特征在于，所述安装箱(11)中设有第一电机、第一同步轮(18)和第二同步轮(19)；所述第一电机固定安装在安装箱(11)中，所述第一同步轮(18)固定安装在第一电机的输出轴上，所述第二同步轮(19)通过第一连接转杆转动安装在安装箱(11)的一侧，所述第一同步轮(18)和第二同步轮(19)通过第一同步带传动连接，所述旋转臂(12)固定安装在第一连接转杆的末端。3.根据权利要求2所述的基于机械臂的太赫兹反射成像系统，其特征在于，所述旋转臂(12)包括第一臂体(121)、第二双轴电机(122)；所述第一臂体(121)固定安装在第一连接转杆的末端，所述第二双轴电机(122)固定安装在第一臂体(121)中，所述第二双轴电机(122)输出轴上固定安装有第三同步轮(123)，所述第一臂体(121)的一端转动安装有第二连接转杆(125)，所述第二连接转杆(125)的两端均固定安装有第四同步轮(124)，位于所述第一臂体(121)同一侧的第三同步轮(123)和第四同步轮(124)通过第二同步带传动连接；所述第一伸展臂(13)与第二连接转杆(125)固定连接。4.根据权利要求3所述的基于机械臂的太赫兹反射成像系统，其特征在于，所述第一伸展臂(13)包括第二臂体(131)、第三双轴电机(132)；所述第二臂体(131)与第二连接转杆(125)固定连接，所述第三双轴电机(132)固定安装在第二臂体(131)中，所述第三双轴电机(132)输出轴上固定安装有第五同步轮(133)，所述第二臂体(131)的一端转动安装有第三连接转杆(136)，所述第三连接转杆(136)的两端均固定安装有第六同步轮(134)，位于所述第二臂体(131)同一侧的第五同步轮(133)和第六同步轮(134)通过第三同步带(135)传动连接；所述第二伸展臂(14)与第三连接转杆(136)固定连接。5.根据权利要求4所述的基于机械臂的太赫兹反射成像系统，其特征在于，所述第二伸展臂(14)包括第三臂体(141)、第四电机(142)；所述第三臂体(141)与第三连接转杆(136)固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛丽婷，涂子跃，李威，韩太坤，陈万佳，朱伟桉，龙慧，覃允培，魏雪敏，陆理强，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：