CN108050979B - 一种用于无人机检验检测的角度测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机检验检测的角度测量系统及方法，包括水平角度测量装置与垂直角度测量装置，水平角度测量装置，包括设置在水平面上的第一底板，第一底板上设置有立柱，立柱上端设置放置无人机的第一顶板，所述第一底板外部环套设置有刻度板；垂直角度测量装置，包括水平设置的第二底板，所述第二底板上垂直设置有环状刻度板，所述环状刻度板内侧中心位置水平设置有用于固定无人机的第二顶板，所述第二顶板与第二底板的相对高度可调，且第二顶板中间设置有空隙，以便任务设备的指针无阻碍转动；通过水平角度测量装置和垂直角度测量装置分别测量无人机的任务设备的角位移角速度以及转动响应值，确定任务设备的转动性能。

Description

一种用于无人机检验检测的角度测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于无人机检验检测的角度测量系统及方法。

背景技术

随着无人机技术的迅猛发展，其在电力、航测、植保等领域的应用也越来越广泛，相应需求也不断增加，但各制造厂家所设计制造的无人机性能参差不齐，也没有相应权威性的指标与检测设备进行检测评判，阻碍了飞行机器人巡检系统的发展与应用。近期在无人机检测领域里一系列的标准即将出台，尤其是对直升机的检测方法、检测装备也将日趋规范化。

目前各领域所用无人机出厂前并没有经过专门机构的检测，尤其是对于应用型无人机，不仅是对于无人机本体，对其任务设备的要求也越来越严格，随着无人机适航管理条例出台的越来越近，任务设备所捕捉效果往往制约着无人机应用发展，因此，提出一种对无人机任务设备的检测方法与检测装置将为无人机发展做出贡献。

任务设备是指搭载在无人机上，用于检测、采集和记录各种信息的设备或装置，比如云台相机，红外吊舱等，在任务设备各个技术参数中，其转动性能作为无人机系统任务设备的关键指标，受到了用户广泛关注，故需要设计一种检测装置，用于检测无人机任务设备转动性能的好坏，以确保无人机满足在各种环境正常工作的能力。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于无人机检验检测的角度测量系统及方法，本发明根据检验任务设备型号与转动特点等具体情况，分别设计一种水平角度测量器、垂直角度测量器通用检测设备，可对被检测无人机任务设备中心位置设置指针装置，可清晰判定任务设备视场中心位置，能够确保无人机满足在各种环境正常工作的能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于无人机检验检测的角度测量系统，包括水平角度测量装置与垂直角度测量装置，其中：

所述水平角度测量装置，包括设置在水平面上的第一底板，第一底板上设置有立柱，立柱上端设置放置无人机的第一顶板，所述第一底板外部环套设置有刻度板，第一顶板外侧圆周均匀分布有固定无人机机身的安装环，确定无人机在其任务设备转动过程中保持静止和在水平角度测量装置的中心处；

所述垂直角度测量装置，包括水平设置的第二底板，所述第二底板上垂直设置有环状刻度板，所述环状刻度板内侧中心位置水平设置有用于固定无人机的第二顶板，所述第二顶板与第二底板的相对高度可调，且第二顶板中间设置有空隙，以便任务设备的指针无阻碍转动；

通过水平角度测量装置和垂直角度测量装置分别测量无人机的任务设备的角位移角速度以及转动响应值，确定任务设备的转动性能。

进一步的，所述第一顶板和第二顶板均为多孔式结构，设置有多个孔洞。

进一步的，所述水平角度测量装置的刻度板，采用分节式安装，将刻度板分成多块，安装口采用卡扣式，防止角度位移造成的测量误差。

进一步的，所述水平角度测量装置的立柱包括不同型号的加强筋板以保持立板结构的稳定性，加强筋板设置在立板内部，均匀布置安装保证了立板的稳定性。

进一步的，所述刻度板通过若干沿第一底板均匀分布的连接板与底板连接，所述连接板与刻度板和第一底板的连接处设置有压板。

进一步的，所述环状刻度板的固定板安装在第二底板上，且采用槽扣方式固定。

进一步的，所述垂直角度测量装置的第二底板和第二顶板之间设置有升降机构，能够调节第二顶板的高度，此高度根据无人机的高度以及翼展大小来确定。

进一步的，所述垂直角度测量装置上安装高精度水平仪。

进一步的，所述水平角度测量装置安装高精度水平仪。

进一步的，所述刻度板和环状刻度板上均设置有圆周刻度。

基于上述系统的测量方法，任务设备检测时指针在水平面内转动，在水平面内转动360度，将无人机系统放置在水平角度测量装置中，使无人机系统的任务设备的水平转动轴与水平角度测量装置的中心重合，控制任务设备分别沿顺时针和逆时针方向水平转动至极限值，测量并记录任务设备视场中心所对准的角度位置，然后控制任务设备以最大角速度沿顺时针或逆时针方向水平转动至极限值，完成整个任务设备的水平角度检测；

能够始终使无人机任务设备处于垂直角度测量装置中心位置处，使无人机系统的任务设备的垂直转动轴与角度测量装置的中心重合，且将任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备分别向上和向下垂直转动至极限值，然后使任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备以最大角速度在垂直方向转动至极限值停止，完成无人机任务设备的垂直角度检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过设计两种无人机任务设备转动精度测量装置，有效解决了目前无人机检测领域中对于任务设备转动性能的精确检测，为无人机行业应用，尤其是对可见光与红外等设备要求较高的应用提供了有力的技术支撑；

本发明所设计的水平角度测量装置，能够将无人机放置并固定，在任务设备转动过程中，水平角度测量装置始终保持静止，保证了测量的准确性，此外，由于部分无人机翼展较大，所设计的水平角度测量装置满足了大翼展无人机任务设备的检测，指针可清晰判定任务设备视场中心位置，且装置方便拆卸安装，对无人机任务设备检测起到了良好效果；

本发明所设计的垂直角度测量装置，能够始终使无人机任务设备处于中心处，且中心位置根据无人机大小可进行高度调节，调节范围广，中心板为半圆式设计可方便指针转动，由于装置本身体积较大，为便于运输，圆盘设置为可拆卸式，对整个装置也进行可拆卸方式设计。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明水平角度测量装置示意图；

图2为本发明水平角度测量装置的顶板结构示意图；

图3为本发明的垂直角度测量装置示意图；

图4为本发明垂直角度测量装置的支撑机构结构示意图；

其中，水平角度测量装置：1.立柱、2.焊接圆环、3.底板、4.压板、5.连接板、6.刻度板、7.顶板、8-10.加强筋板、11.安装环。

垂直角度测量装置：12.刻度板箱体上、13.顶板、14.压板、15.刻度板箱体下、16.刻度板箱体固定板、17.整体底板、18.下支座、19.下支座固定板、20.底板连接板、21.上支座。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

任务设备是指搭载在无人机上，用于检测、采集和记录各种信息的设备或装置，比如云台相机，红外吊舱等。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在检测无人机任务设备转动性能的好坏的手段缺陷的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于无人机任务设备转动性能的检测装置，根据检验任务设备型号与转动特点等具体情况，分别设计一种水平角度测量器、垂直角度测量器通用检测设备，为满足无人机尺寸要求所设计的水平角度测量器直径为2米，设置精度较高的角度刻度盘，刻度分明，为了便于安装携带设置可拆卸方式，且中心处有固定无人机装置，为减轻装置重量中心板处设置为多孔式，对被检测无人机任务设备中心位置设置指针装置，指针可清晰判定任务设备视场中心位置。为满足无人机尺寸要求所设计的垂直角度测量器直径为3米，设置精度较高的角度刻度盘，且中心处有固定无人机装置，为减轻重量中心板处设置为多孔式，且中心位置根据无人机大小可进行高度调节，调节范围广，中心板为半圆式设计可方便指针转动，由于装置本身体积较大，为便于运输，圆盘设置为可拆卸式，对整个装置采取可拆卸方式设计。垂直角度测量，该装置可对被检测无人机任务设备中心位置设置指针装置，可清晰判定任务设备视场中心位置，此外，为便于寻找平衡位置，每个装置位置放置高精度水平仪。

本申请的一种典型的实施方式中，本发明提出两个无人机任务设备角度测量装置，可完成水平角度以及垂直角度的测量，有效解决了目前无人机检测领域中对于任务设备转动性能的精确检测，尤其是对可见光与红外等设备要求较高的应用提供了有力的技术支撑；

水平角度测量装置设计方案的总体结构如图1所示。采用上下布局，一个作为支撑底座，另一个作为无人机放置底座，主要包括立柱1、焊接圆环2、底板3、压板4、连接板5、刻度板6、顶板7；如图2所示，水平角度测量装置的立柱1与顶板7细节部分，包括加强筋板、安装环11，其中，底板3内侧设置有焊接圆环2，焊接圆环2内部设置有立柱1，立柱1上设置有顶板7，底板3外侧套设有环状的刻度板6，所述刻度板6与底板3之间设置有多个连接板5，连接板5与底板3和刻度板6的连接处均设置有压板4。顶板7上设置有加强筋板。

本发明可用于无人机任务设备的水平角度的测量检测，配合任务设备指针感应以及无人机地面站任务系统，把水平角度测量数据进行处理，然后根据得到任务设备水平角度位移，速度加速度等，可实现水平角度高精度高可靠性的检验检测。

立柱1采用不同型号的加强筋板8以保持立板结构的稳定性，可承载了不同质量等级的无人机，在实际检测中能够保证装置的性能。水平角度测量装置的焊接圆2环内有均匀分布的安装孔，可与底板3焊接连接，也可与底板3螺孔安装。

顶板7采用多孔式方式，最大化减少装置的重量，在实际检测过程中，将无人机系统放置在顶板7上，利用安装环11将无人机平台固定，水平角度测量装置安装环11，便于固定无人机起落架，保证在测量任务设备转动的同时，无人机本身没有移动。此外，所检测无人机在任务设备启动的同时，需要将无人机平台启动，故使用安装环11处理将无人机固定，保证检测任务设备过程中误操作或其他原因导致的无人机平台起飞等现象的发生。

刻度板6可清晰显示圆周每一个刻度，任务设备检测时指针在水平面内转动，可在水平面内转动360度，将无人机系统放置在水平角度测量装置中，使无人机系统的任务设备的水平转动轴与水平角度测量装置的中心重合。控制任务设备分别沿顺时针和逆时针方向水平转动至极限值，测量并记录任务设备视场中心所对准的角度位置，然后控制任务设备以最大角速度沿顺时针或逆时针方向水平转动至极限值，完成整个任务设备的水平角度检测。

由于刻度板直径较大，需采用分节式安装，将刻度板分成8块，安装口采用卡扣式，防止角度位移造成的测量误差。

水平角度测量装置压板4与连接板5连接均匀分布在圆周内，压板与连接板一一对应。压板4与连接板5的安装，一端与刻度板连接，另一端与底板连接，均采用螺母连接。

垂直角度测量装置设计方案的总体结构如图3所示，以中心点为参照对象，装置主要包括刻度板箱体上12、顶板13、压板14、刻度板箱体下15、刻度板箱体固定板16、整体底板17、下支座18、下支座固定板19、底板连接板20、上支座21。刻度板箱体上12和刻度板箱体下15组合呈一个整体，刻度板箱体下15通过刻度板箱体固定板16固定在底板17上。下支座18通过下支座固定板19固定在底板17上。整体底板17上设置有两个分体的顶板13。

垂直角度测量装置刻度板箱体上12、刻度板箱体下15，具有一定的厚度，可以保证指针在压板14与刻度板箱体15的安装采用螺母连接。

垂直角度测量装置顶板13可放置不同规格无人机，并设置安装环便于固定无人机起落架，保证在测量任务设备转动的同时，无人机本身没有移动，所述顶板之间设置空隙，以便任务设备的指针无阻碍转动。垂直角度测量装置的整体底板17，固定于测试台上，整体底板分两块。底板连接板20连接两个分体的整体地板17。垂直角度测量装置刻度板箱体固定板16，需安装在整体底板上，采用螺丝连接，为便于安装，箱体板固定板与刻度板箱体下之间采用槽扣方式，将刻度板固定在箱体板中。

垂直角度测量装置的下支座18与所述的下支座固定板19连接紧固，下支座固定板19与整体地板17连接，上支座21设置有升降机构，当顶板13需要垂直方向移动时，可沿纵向顶板13平台的高度，此高度根据无人机的高度以及翼展大小来确定，垂直角度测量装置安装高精度水平仪。

能够始终使无人机任务设备处于中心处，且中心位置根据无人机大小可进行高度调节，调节范围广，中心板为半圆式设计可方便指针转动，由于装置本身体积较大，为便于运输，圆盘设置为可拆卸式，对整个装置也进行可拆卸方式设计，将无人机系统放置在垂直角度测量装置中，使无人机系统的任务设备的垂直转动轴与角度测量装置的中心重合，且将任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备分别向上和向下垂直转动至极限值，然后使任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备以最大角速度在垂直方向转动至极限值停止，完成无人机任务设备的垂直角度检测。水平与垂直角度测量装置配合完成对无人机任务设备最大转动极限以及角速度值的检测。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：包括水平角度测量装置与垂直角度测量装置，其中：

所述水平角度测量装置，包括设置在水平面上的第一底板，第一底板上设置有立柱，立柱上端设置放置无人机的第一顶板，所述第一底板外部环套设置有刻度板，第一顶板外侧圆周均匀分布有固定无人机机身的安装环，确定无人机在其任务设备转动过程中保持静止和在水平角度测量装置的中心处；

所述垂直角度测量装置，包括水平设置的第二底板，所述第二底板上垂直设置有环状刻度板，所述环状刻度板内侧中心位置水平设置有用于固定无人机的第二顶板，所述第二顶板与第二底板的相对高度可调，且第二顶板中间设置有空隙，以便任务设备的指针无阻碍转动；

通过水平角度测量装置和垂直角度测量装置分别测量无人机的任务设备的角位移角速度以及转动响应值，确定任务设备的转动性能。

2.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述第一顶板和第二顶板均为多孔式结构，设置有多个孔洞。

3.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述水平角度测量装置的刻度板，采用分节式安装，将刻度板分成多块，安装口采用卡扣式，防止角度位移造成的测量误差。

4.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述水平角度测量装置的立柱包括不同型号的加强筋板以保持立板结构的稳定性，加强筋板设置在立板内部，均匀布置安装保证了立板的稳定性。

5.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述刻度板通过若干沿第一底板均匀分布的连接板与底板连接，所述连接板与刻度板和第一底板的连接处设置有压板。

6.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述环状刻度板的固定板安装在第二底板上，且采用槽扣方式固定。

7.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述垂直角度测量装置的第二底板和第二顶板之间设置有升降机构，能够调节第二顶板的高度，此高度根据无人机的高度以及翼展大小来确定。

8.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述垂直角度测量装置上安装高精度水平仪；所述水平角度测量装置安装高精度水平仪。

9.如权利要求1所述的一种用于无人机检验检测的角度测量系统，其特征是：所述刻度板和环状刻度板上均设置有圆周刻度。

10.基于如权利要求1-9中任一项所述的系统的测量方法，其特征是：任务设备检测时指针在水平面内转动，在水平面内转动360度，将无人机系统放置在水平角度测量装置中，使无人机系统的任务设备的水平转动轴与水平角度测量装置的中心重合，控制任务设备分别沿顺时针和逆时针方向水平转动至极限值，测量并记录任务设备视场中心所对准的角度位置，然后控制任务设备以最大角速度沿顺时针或逆时针方向水平转动至极限值，完成整个任务设备的水平角度检测；

能够始终使无人机任务设备处于垂直角度测量装置中心位置处，使无人机系统的任务设备的垂直转动轴与角度测量装置的中心重合，且将任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备分别向上和向下垂直转动至极限值，然后使任务设备视场中心对准0度位置，控制任务设备以最大角速度在垂直方向转动至极限值停止，完成无人机任务设备的垂直角度检测。

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