CN105539870A - 一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置 - Google Patents

一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其包括一连接框及设置于连接框内的多个光学相机(本实施例采用双光学相机为例),连接框包括相对设置的内边框和外边框,内边框上旋接一横梁,横梁上分别设置有系统控制器、伺服电机及传动装置。本发明通过通过安装两台或者三台光学相机在同一平台上,通过系统控制器控制伺服电机,控制连接框摆动任意约定次数、角度,同时控制光学相机摆动并曝光约定次数、角度,来实现获取地面的多个图像数据,记录储存与获得图像数据对应的地理信息。本发明结构简单,使用方便;重量轻,提高了无人机的续航能力;而且以较少的相机来代替较多相机完成的任务,从而提高了无人机的使用效率。

Description

一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置
技术领域
本发明涉及无人机测绘遥感技术领域的倾斜摄影测量应用中,具体涉及一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,能够为无人机倾斜摄影提供可靠稳定的航空传感器搭载平台。
背景技术
基于倾斜影像的大场景实景三维模型能为用户提供更丰富的地理信息,更友好的用户体验,在国内外受到广泛欢迎。但是,该技术发展缓慢、推广困难,主要受制于获取倾斜影像的倾斜摄影航摄仪。目前国内外生产的倾斜航摄仪技术成熟、性能稳定,但价格一般在数百万,重量一般在数十公斤,必须采用有人驾驶飞机进行运载,这使得倾斜影像的获取效率低下,成本高昂,成为制约大场景三维建模技术得到推广应用的瓶颈。随着无人机技术的发展,其应用领域不断扩大,从传统的无人机航空摄影测量,逐步延伸至倾斜摄影实现三维立体建模。传统的倾斜摄影是通过五台相机按一定的安装角度对地物的多个角度进行拍摄,从而得到地物的真三维影像数据,目前无人机市场上最轻的五拼相机也在2KG以上,对于无人机来说其重量,体积,成本都较大,应用难度增加;也有三拼相机进行十字交叉飞行的,虽然少了相机重量,但飞行的作业量翻了一倍,增加了作业的时间成本和作业风险。
发明内容
为了克服上述问题,本发明提供一种结构简单,通过较少的相机利用倾斜加控制安装有光学相机的相机安装架多次摆动,自动控制相机多次曝光的方式,可以一次得到更多航空影像,来实现较多相机完成的任务,从而提高无人机的使用效率的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置。
本发明的技术方案是提供一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其包括一连接框及设置于所述连接框内的多个光学相机,其特征在于:所述连接框包括相对设置的内边框和外边框,所述内边框上旋接一横梁,所述横梁上分别设置有系统控制器、伺服电机及传动装置。
优选的,所述外边框上分别设置有多个连接轴,所述连接轴上套接所述光学相机。
优选的,所述光学相机为两台设置,其包括左视、右视的两台所述光学相机倾斜对应排列。
优选的,所述光学相机为三台设置,其包括左视、右视及下视的三台所述光学相机,其中两台为倾斜排列,一台垂直向下设置。
优选的,所述横梁一角设置有一安装框,所述安装框内设置所述伺服电机。
优选的,所述传动装置连接所述伺服电机及所述连接框来控制所述光学相机摆动。
优选的,所述系统控制器分别与所述光学相机及所述伺服电机电联。
优选的,还包括有GPS天线,所述GPS天线连接所述系统控制器。
优选的,所述连接框及所述横梁均为轻质合金材料加工而成。
本发明的摇摆相机倾斜摄影装置包括2台(或3台)光学相机。其中,2台倾斜相机(或为2台倾斜相机加1台正射相机),通过连接轴对称安装在外边框的固定孔上;横梁上有安装框用于安装伺服电机;伺服电机与内边框之间由传动装置连接,通过系统控制器控制伺服电机带动传动装置控制连接框多次摆动,从而带动光学相机转动;系统控制器在相机转动至相应角度时,控制光学相机同时曝光;同时获取曝光瞬间的GPS位置信息,并自动储存至系统控制器内。
其中,两台倾斜相机的光轴互为60度,在无人机高速飞行状态下,通过摆动多次、多角度,能拍下所有角度影像,在完成一组拍摄后,自动恢复到初始位置。
GPS天线安装在本发明的任意位置,安装方向与无人机飞行方向应一致。
本发明有益效果为:1、结构简单,使用方便;2、重量轻,提高了无人机的续航能力;3、以较少的相机来代替较多相机完成的任务,从而提高了无人机的使用效率。
附图说明
图1是本发明最佳实施例的立体结构示意图;
图2是本发明最佳实施例的无光学相机的侧面结构示意图;
图3是本发明最佳实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本发明的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。
如图1至图3所示,本发明的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其包括一连接框1及设置于连接框1内的多个光学相机7(本实施例采用双光学相机7为例),连接框1包括相对设置的内边框11和外边框12,内边框11上旋接一横梁3,横梁3为U形设置,便于连接在连接框的两侧以及方便连接框控制光学相机的旋转,横梁3上分别设置有系统控制器4、伺服电机5及传动装置6。
外边框12上分别设置有多个连接轴2,连接轴2上套接光学相机7;光学相机7为两台设置,其包括左视、右视的两台光学相机7倾斜对应排列。
横梁3一角设置有一安装框51,安装框51内设置伺服电机5;传动装置6连接伺服电机5及连接框1来控制光学相机7摆动,系统控制器4分别与光学相机7及伺服电机5电联;本发明还包括有GPS天线(未图示),GPS天线连接系统控制器4,连接框1及横梁3均为轻质合金材料加工而成。
光学相机7,用于对地物进行成像,并将图像自动储存;伺服电机5,用于驱动相机安装架摆动,从而带动光学相机7摆动;GPS天线,用于测量该系统的地理信息。
系统控制器4,包括相机快门控制器、伺服驱动单元、供电模块、地理信息记录模块。相机快门控制器,用于接收控制命令,发送控制光学相机7曝光命令;供电模块,用于为伺服电机5和光学相机7提供相应电压供电;伺服驱动模块,用于发送控制信号给伺服电机5,驱动伺服电机5工作,从而带动相机摆动;地理信息记录模块,用于截取GPS实时地理信息,并储存光学相机7曝光瞬间的地理信息。
本发明的光学相机7安装在连接框1上;内边框11通过螺丝与外边框12相连接;可在内边框11和外边框12上调节光学相机7安装角度;内边框11通过转轴螺丝与横梁3连接;横梁3上设有安装伺服电机5的安装框51;伺服电机5旋接于安装框51内;伺服电机5通过传动装置6与内边框11连接,从而控制光学相机7摆动;系统控制器4与横梁3相连接,并与光学相机7和伺服电机5电源接口电联,系统控制器4还与光学相机7伺服电机5控制接口电联,从而控制伺服电机5通过传动装置6摆动同时控制光学相机7曝光。系统控制器4与GPS天线相连接,捕获并储存曝光瞬间地理位置信息。
本发明通过通过安装两台或者三台光学相机7在同一平台上,通过系统控制器4控制伺服电机5,控制连接框1摆动任意约定次数、角度,同时控制光学相机7摆动并曝光约定次数、角度,来实现获取地面的多个图像数据,记录储存与获得图像数据对应的地理信息。
本发明在实际工作中,当无人机起飞进入作业区域后,开始执行拍摄任务。以转动三次为例,当达到第一曝光点时,自动驾驶仪发出控制指令给系统控制器4,第一控制器控制内外边框12向前、向下、向后转动并控制相机曝光,曝光完成后内外边框12回到初始位置。在整个曝光过程中,两台倾斜相机在一个曝光点获得了六张倾斜影像;如是三光学相机7时,两台倾斜相机、一台正射相机,在一个曝光点获得了九张影像,其中6张为倾斜影像,另外3张为正射影像。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其包括一连接框及设置于所述连接框内的多个光学相机,其特征在于:所述连接框包括相对设置的内边框和外边框,所述内边框上旋接一横梁,所述横梁上分别设置有系统控制器、伺服电机及传动装置。
2.根据权利要求1所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述外边框上分别设置有多个连接轴,所述连接轴上套接所述光学相机。
3.根据权利要求2所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述光学相机为两台设置,其包括左视、右视的两台所述光学相机倾斜对应排列。
4.根据权利要求2所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述光学相机为三台设置,其包括左视、右视及下视的三台所述光学相机,其中两台为倾斜排列,一台垂直向下设置。
5.根据权利要求1所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述横梁一角设置有一安装框,所述安装框内设置所述伺服电机。
6.根据权利要求2所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述传动装置连接所述伺服电机及所述连接框来控制所述光学相机摆动。
7.根据权利要求1所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述系统控制器分别与所述光学相机及所述伺服电机电联。
8.根据权利要求1所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:还包括有GPS天线,所述GPS天线连接所述系统控制器。
9.根据权利要求1所述的一种搭载于无人机的摇摆相机倾斜摄影装置,其特征在于:所述连接框及所述横梁均为轻质合金材料加工而成。
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