CN104168460A - 一种轻型机载三轴稳定影像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型机载三轴稳定影像装置，包括俯仰稳定轴系、横滚稳定轴系、航向稳定轴系和影像组件，俯仰稳定轴系包括俯仰框架、俯仰驱动电机、俯仰角度传感器、俯仰支撑轴承、俯仰轴和姿态传感器，横滚稳定轴系包括横滚框架、横滚驱动电机、横滚角度传感器、横滚支撑轴承和横滚轴，航向稳定轴系包括航向轴承、航向内框架、航向外框架和航向驱动电机，影像组件包括连接板、高精度姿态传感器、密封镜筒、超高分辨率数码照相机、高清电视摄像机和陀螺传感器；本发明体积小、重量轻，拍摄的照片清晰、无扭曲、无旋转，特别适用于军用和/或民用机载环境下垂直向下对目标进行测绘、搜索、拍照、录像等。

Description

一种轻型机载三轴稳定影像装置

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种轻型机载三轴稳定影像装置。

背景技术

由于资源勘探、交通规划、地质分析、军事测绘等需要，通常需要对某一区域或范围内的地形地貌进行直观的拍照，通过技术处理后形成区域全貌，一般采用在载机平台上架设照相机或摄像机的方法进行拍照。该方法一般采用的照相机或摄像机分辨率不高，不适合对图像质量要求高的场合。而采用高分辨率照相机或摄像机时，由于在拍摄时载机平台的振动、载机俯仰、横滚、偏航等因素影响，所拍摄的照片往往产生模糊、扭曲、旋转等现象，影响拍摄效果，增加后期处理难度，甚至难以使用，不便于后期大面积图片拼接。如何克服上述影响因素，成为需要解决的关键技术。

发明内容

本发明针对上述现有技术设备的不足，提供一种体积小、重量轻，确保拍摄的照片清晰、无扭曲、无旋转的轻型机载三轴稳定影像装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻型机载三轴稳定影像装置，包括俯仰稳定轴系、横滚稳定轴系、航向稳定轴系以及影像组件，所述的俯仰稳定轴系包括固定在载机平台上的俯仰框架以及安装在俯仰框架上的俯仰驱动电机、俯仰角度传感器、俯仰支撑轴承和姿态传感器，俯仰支撑轴承内安装有俯仰轴，所述的横滚稳定轴系包括安装在俯仰轴上的横滚框架以及安装在横滚框架上的横滚驱动电机、横滚角度传感器和横滚支撑轴承，横滚支撑轴承内安装有横滚轴，所述的航向稳定轴系包括安装在横滚轴上的航向外框架以及安装在航向外框架上的航向驱动电机，还包括航向轴承以及固定连接在航向轴承内圈上的航向内框架, 航向轴承外圈与航向外框架固定连接，所述的影像组件包括固定安装在航向内框架上的连接板以及安装在连接板上部的高精度姿态传感器和安装在连接板下部的密封镜筒，密封镜筒内安装有超高分辨率数码照相机、高清电视摄像机和陀螺传感器。

所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其俯仰稳定轴系、横滚稳定轴系、航向稳定轴系和影像组件的重心处于同一水平面上，呈内外嵌套的扁平结构。

所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其俯仰框架为中空的多边形结构。

所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其影像组件通过螺纹连接在航向内框架上。

本发明的有益效果是：1、采用自主稳定技术，无须采用载机姿态信息，能实现瞄准线自主稳定；2、采用可更换式传感器安装方式，可根据需要快捷更换不同类型传感器或传感器组合；3、装置整体重量不超过30公斤，水平面尺寸不大于460×520毫米，适合安装于多种有人或无人机平台；4、采用影像传感器与高精度姿态传感器固联技术，可在采集每一幅影像的同时同步记录影像传感器的姿态信息，以便后期对影像进行校正处理，影像组件独立密封，与航向内框架连接简单，更换方便；5、采用三轴稳定平台，配以高清电视摄像机和超高分辨率数码照相机，具有抗载机平台振动、载机平台本身晃动、偏航能力，确保拍摄的照片清晰、无扭曲、无旋转，方便后期大面积图片拼接。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的侧视图。

各附图标记为：1—俯仰稳定轴系，1.1—俯仰框架，1.2—俯仰驱动电机，1.3—俯仰角度传感器，1.4—俯仰支撑轴承，1.5—姿态传感器，1.6—俯仰轴，2—横滚稳定轴系，2.1—横滚框架，2.2—横滚驱动电机，2.3—横滚角度传感器，2.4—横滚支撑轴承，2.5—横滚轴，3—航向稳定轴系，3.1—航向外框架，3.2—航向轴承，3.3—航向内框架，3.4—航向驱动电机，4—影像组件，4.1—连接板，4.2—高精度姿态传感器，4.3—密封镜筒，4.4—超高分辨率数码照相机，4.5—高清电视摄像机，4.6—陀螺传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2所示，本发明公开了一种轻型机载三轴稳定影像装置，包括俯仰稳定轴系1、横滚稳定轴系2、航向稳定轴系3以及影像组件4，俯仰稳定轴系1、横滚稳定轴系2、航向稳定轴系3和影像组件4的重心处于同一水平面上，呈内外嵌套的扁平结构,所述的俯仰稳定轴系1用于对本装置在俯仰方向进行稳定，它包括固定在载机平台上的俯仰框架1.1以及安装在俯仰框架1.1上的俯仰驱动电机1.2、俯仰角度传感器1.3、俯仰支撑轴承1.4和姿态传感器1.5，俯仰框架1.1为中空的多边形结构, 俯仰驱动电机1.2用于驱动俯仰稳定轴系1转动，姿态传感器1.5用于感应本装置或载机平台的当前姿态，俯仰支撑轴承1.4内安装有俯仰轴1.6，所述的横滚稳定轴系2包括安装在俯仰轴1.6上的横滚框架2.1以及安装在横滚框架2.1上的横滚驱动电机2.2、横滚角度传感器2.3和横滚支撑轴承2.4，用于对本装置在横滚方向进行稳定，横滚支撑轴承2.4内安装有横滚轴2.5，所述的航向稳定轴系3包括安装在横滚轴2.5上的航向外框架3.1以及安装在航向外框架3.1上的航向驱动电机3.4，还包括航向轴承3.2以及固定连接在航向轴承3.2内圈上的航向内框架3.3, 航向轴承3.2外圈与航向外框架3.1固定连接，用于对本装置在航向方向进行稳定，所述的影像组件4通过螺纹连接在航向内框架3.3上，具体而言，影像组件4包括固定安装在航向内框架3.3上的连接板4.1以及安装在连接板4.1上部的高精度姿态传感器4.2和安装在连接板4.1下部的密封镜筒4.3，影像组件4通过连接板4.1与航向内框架3.3连接，连接板4.1通过螺纹连接在航向内框架3.3上，这样拆卸方便，密封镜筒4.3内安装有超高分辨率数码照相机4.4、高清电视摄像机4.5和陀螺传感器4.6,用于对目标进行图片、图像的采集以及实时记录数码照相机当前的姿态信息，影像传感器与高精度姿态传感器固联，影像与高精度姿态信息同步采集，便于后期根据姿态信息进行图片处理。

使用时，本发明通过载机平台供电，安装在密封镜筒4.3内的陀螺传感器4.6敏感出载机平台俯仰角度和横滚角度，安装在俯仰框架1.1上的姿态传感器1.5敏感出载机飞行的航向姿态，并将上述数据输出到管理终端，管理终端分别向俯仰稳定轴系1、横滚稳定轴系2和航向稳定轴系3的驱动电机发送转动指令，使得载机平台飞行过程中影像组件4相对特定参照系始终保持一定姿态。

影像组件4中的高清电视摄像机4.5将拍摄的视频实时传输到终端，以便人工监视，超高分辨率数码照相机4.4连续拍摄的照片以及高精度姿态传感器4.2的姿态信息同步实时传输到记录系统。

飞行任务完成后，备份出上述的照片和高精度姿态信息，通过后期处理，拼接成区域大面积图片。

当需要更换不同的影像组件4时，只要松开影像组件4的连接板4.1与航向内框架3.3之间的螺钉，将影像组件4从航向内框架3.3中抽出即可。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种轻型机载三轴稳定影像装置，其特征在于：包括俯仰稳定轴系（1）、横滚稳定轴系（2）、航向稳定轴系（3）以及影像组件（4），所述的俯仰稳定轴系（1）包括固定在载机平台上的俯仰框架（1.1）以及安装在俯仰框架（1.1）上的俯仰驱动电机（1.2）、俯仰角度传感器（1.3）、俯仰支撑轴承（1.4）和姿态传感器（1.5），俯仰支撑轴承（1.4）内安装有俯仰轴（1.6），所述的横滚稳定轴系（2）包括安装在俯仰轴（1.6）上的横滚框架（2.1）以及安装在横滚框架（2.1）上的横滚驱动电机（2.2）、横滚角度传感器（2.3）和横滚支撑轴承（2.4），横滚支撑轴承（2.4）内安装有横滚轴（2.5），所述的航向稳定轴系（3）包括安装在横滚轴（2.5）上的航向外框架（3.1）以及安装在航向外框架（3.1）上的航向驱动电机（3.4），还包括航向轴承（3.2）以及固定连接在航向轴承（3.2）内圈上的航向内框架（3.3）, 航向轴承（3.2）外圈与航向外框架（3.1）固定连接，所述的影像组件（4）包括固定安装在航向内框架（3.3）上的连接板（4.1）以及安装在连接板（4.1）上部的高精度姿态传感器（4.2）和安装在连接板（4.1）下部的密封镜筒（4.3），密封镜筒（4.3）内安装有超高分辨率数码照相机（4.4）、高清电视摄像机（4.5）和陀螺传感器（4.6）。

2.根据权利要求1所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其特征在于，所述的俯仰稳定轴系（1）、横滚稳定轴系（2）、航向稳定轴系（3）和影像组件（4）的重心处于同一水平面上，呈内外嵌套的扁平结构。

3.根据权利要求1所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其特征在于，所述的俯仰框架（1.1）为中空的多边形结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种轻型机载三轴稳定影像装置，其特征在于，所述的影像组件（4）通过螺纹连接在航向内框架（3.3）上。