CN109632096A - 无人机多光谱侦查相机 - Google Patents

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刘岩
王晶东
高然
陈广俊
王佳琦
汤翔
袁新宇
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    • G01J3/28—Investigating the spectrum

Abstract

本发明无人机多光谱侦查相机，属于航空成像技术领域，解决了现有技术中存在的结构不稳定测量光谱单一的技术问题；本发明无包括方位轴机构、俯仰轴机构、横滚轴机构、减震机构和光学系统安装架、光学系统；减震机构分布在方位轴机构底部，俯仰机构在方位轴机构内部，横滚轴机构在俯仰机构内部，光学系统分布在光学系统安装架上，光学系统安装架固定连接在横滚轴机构上方；本发明的俯仰轴和偏航轴具有自锁功能，能够实现多光谱测量，且本发明三轴框架，具体结构稳定的优点。

Description

无人机多光谱侦查相机
技术领域
本发明属于航空成像技术领域，具体涉及一种无人机多光谱侦查相机。
背景技术
航空相机是安装在航空器上，对地面摄影的精密光学仪器，第一次世界大战初期，英国皇家空军为了获得德国占领区的军事情报，积极发展航空摄影。1915年英国开始使用半自动航空相机。此后，航空相机获得进一步发展，相机的类型增多，性能不断改善。
现代航空相机按用途可以分为侦察相机和测绘相机两种。现有技术中的航空侦查相机，均采用两轴框架机构，具有不稳定的技术缺陷，且能够测量的光谱单一。
发明内容
本发明的目的是提供无人机多光谱侦查相机，解决现有技术中存在的结构不稳定测量光谱单一的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明无人机多光谱侦查相机包括方位轴机构、俯仰轴机构、横滚轴机构、减震机构和光学系统安装架、光学系统；减震机构分布在方位轴机构底部，俯仰机构在方位轴机构内部，横滚轴机构在俯仰机构内部，光学系统分布在光学系统安装架上，光学系统安装架固定连接在横滚轴机构上方。
减震机构包括减震连接架和四个硅胶减震器；减震连接架固定连接在方位框架底部，四个硅胶减震器分别分布在减震连接架的四个角上。
方位轴机构包括方位框架、齿轮机构、蜗轮蜗杆机构；方位框架固定连接在航空飞机上；
齿轮机构位于方位框架左侧；齿轮机构包括电位器小齿轮、小齿轮支架、电位器大齿轮、电位器齿轮轴和角度传感器；电位器齿轮轴与俯仰框架的左侧固定连接，电位器大齿轮固定连接在电位器齿轮轴上，电位器小齿轮固定连接在小齿轮支架上；电位器大齿轮与电位器小齿轮啮合，角度传感器固定连接在方位框架上，位于电位器小齿轮旁；
蜗轮蜗杆机构位于方位框架右侧；蜗轮蜗杆机构包括蜗轮、蜗杆、电机座、电机、蜗轮轴；电机座固定连接在方位框架上，电机固定连接在电机座内，电机的输出轴通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮固定连接在蜗轮轴上，蜗轮轴固定连接在俯仰框架上，蜗轮与蜗杆啮合。
俯仰轴机构包括俯仰框架、蜗轮蜗杆机构Ⅰ、齿轮机构Ⅰ；
齿轮机构Ⅰ位于俯仰框架上方，齿轮机构包括电位器小齿轮Ⅰ、小齿轮支架Ⅰ、电位器大齿轮Ⅰ、电位器齿轮轴Ⅰ和角度传感器Ⅰ；电位器齿轮轴Ⅰ与横滚轴座连接，大齿轮Ⅰ固定连接在电位器齿轮轴Ⅰ上，电位器小齿轮Ⅰ固定连接在小齿轮支架Ⅰ上；电位器大齿轮Ⅰ与电位器小齿轮Ⅰ啮合，角度传感器Ⅰ固定连接在俯仰框架上，位于电位器小齿轮Ⅰ旁；
蜗轮蜗杆机构Ⅰ位于俯仰框架下方，蜗轮蜗杆机构Ⅰ包括蜗轮Ⅰ、蜗杆Ⅰ、电机座Ⅰ、电机Ⅰ、蜗轮轴Ⅰ；电机座Ⅰ固定连接在俯仰框架上，电机Ⅰ固定连接在电机座Ⅰ内，电机Ⅰ的输出轴通过联轴器与蜗杆Ⅰ连接，蜗轮Ⅰ固定连接在蜗轮轴Ⅰ上，蜗轮轴Ⅰ固定连接在横滚轴座上，蜗轮Ⅰ与蜗杆Ⅰ啮合。
横滚轴机构包括横滚轴、横滚轴座、横滚轴电位器、横滚轴承、横滚轴压圈、横滚大齿轮、三个横滚小齿轮；横滚轴通过横滚轴承和横滚轴压圈固定在横滚轴座内，横滚轴与横滚大齿轮固定连接，横滚轴固定连接在横滚轴座上，横滚轴座周边分布三个横滚小齿轮，每个横滚小齿轮对应一个横滚轴电位器，每个横滚小齿轮对应一个电机Ⅱ，电机Ⅱ的输出轴通过联轴器与横滚小齿轮连接，横滚大齿轮分别与三个横滚小齿轮啮合。
光学系统包括陀螺仪、近红外相机、光谱仪、远红外相机、可见光相机；光学系统均设置在光学系统安装架上，光学系统安装架15固定连接在横滚轴座上。
本发明的工作原理及工作过程：
工作前，首先将相机通过减震器连接架安装在航空器上，四角的硅胶减震器起到减震作用。光学系统安装架上布置有近红外相机，远红外相机，可见光相机，光谱仪，以便捕捉到更多详细的影像。分别通过涡轮蜗杆机构和蜗轮蜗杆机构Ⅰ驱动相机的方位轴以及俯仰轴，相机的横滚轴由电机通过单级齿轮传动驱动；为了提高电位器的精度，方位轴、俯仰轴以及横滚轴布置的方位器均通过单级齿轮传动放大；电位器将各轴电机的运动参数提供给控制器，控制器通过捕捉的影像对镜头进行调整。
本发明的有益技术效果：
1、本发明的俯仰轴和偏航轴利用涡轮蜗杆驱动，具有自锁功能，保证工作过程中的准确性。
2、本发明能够实现多光谱测量，获得的图像数据更加全面。
3、本发明的三轴框架，结构合理，变形小，保证轴端同轴度，相机工作更加稳
附图说明
图1为本发明无人机多光谱侦查相机的结构示意图；
图2为本发明无人机多光谱侦查相机的另一结构示意图；
图3为本发明无人机多光谱侦查相机的剖视图；
其中，1、方位框架，2、减震连接架，3、硅胶减震器，4、电位器小齿轮，5、电位器大齿轮，6、电位器齿轮轴，7、俯仰框架，8、横滚轴座，9、横滚电位器、10、陀螺仪，11、近红外相机，12、光谱仪，13、远红外相机，14、可见光相机，15、光学系统安装架，16、横滚轴压圈，17、横滚轴承，18、电机座Ⅱ，19、横滚小齿轮，20、电机，21、电机Ⅱ，22、电机座Ⅰ，23、蜗杆Ⅰ，24、蜗轮Ⅰ，25、方位蜗轮轴Ⅰ，26、横滚大齿轮，27、方位轴座，28、轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参见附图1、附图2和附图3，本发明无人机多光谱侦查相机包括方位轴机构、俯仰轴机构、横滚轴机构、减震机构和光学系统安装架、光学系统；减震机构分布在方位轴机构底部，俯仰机构在方位轴机构内部，横滚轴机构在俯仰机构内部，光学系统分布在光学系统安装架上，光学系统安装架固定连接在横滚轴机构上方。
减震机构包括减震连接架2和四个硅胶减震器3；减震连接架2固定连接在方位框架1底部，四个硅胶减震器3分别分布在减震连接架2的四个角上。
方位轴机构包括方位框架1、齿轮机构、蜗轮蜗杆机构；方位框架1固定连接在航空飞机上；
齿轮机构位于方位框架左侧；齿轮机构包括电位器小齿轮4、小齿轮支架、电位器大齿轮5、电位器齿轮轴和角度传感器Ⅰ；电位器齿轮轴与俯仰框架7的左侧固定连接，电位器大齿轮5固定连接在电位器齿轮轴上，电位器小齿轮4固定连接在小齿轮支架上；电位器大齿轮5与电位器小齿轮4啮合，角度传感器固定连接在方位框架1上，位于电位器小齿轮4旁；
蜗轮蜗杆机构位于方位框架右侧；蜗轮蜗杆机构包括蜗轮、蜗杆、电机座、电机、蜗轮轴；电机座固定连接在方位框架上，电机固定连接在电机座内，电机的输出轴通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮固定连接在蜗轮轴上，蜗轮轴固定连接在俯仰框架上，蜗轮与蜗杆啮合。
俯仰轴机构包括俯仰框架7、蜗轮蜗杆机构Ⅰ、齿轮机构Ⅰ；
齿轮机构Ⅰ位于俯仰框架7上方，齿轮机构包括电位器小齿轮Ⅰ、小齿轮支架Ⅰ、电位器大齿轮Ⅰ、电位器齿轮轴Ⅰ和角度传感器Ⅰ；电位器齿轮轴Ⅰ与横滚轴座连接，大齿轮Ⅰ固定连接在电位器齿轮轴Ⅰ上，电位器小齿轮Ⅰ固定连接在小齿轮支架Ⅰ上；电位器大齿轮Ⅰ与电位器小齿轮Ⅰ啮合，角度传感器Ⅰ固定连接在俯仰框架上，位于电位器小齿轮Ⅰ旁；
蜗轮蜗杆机构Ⅰ位于俯仰框架7下方，蜗轮蜗杆机构Ⅰ包括蜗轮Ⅰ24、蜗杆Ⅰ23、电机座Ⅰ22、电机Ⅰ、蜗轮轴Ⅰ25；电机座Ⅰ22固定连接在俯仰框架7上，电机Ⅰ固定连接在电机座Ⅰ22内，电机Ⅰ的输出轴通过联轴器与蜗杆Ⅰ23连接，蜗轮Ⅰ24固定连接在蜗轮轴Ⅰ25上，蜗轮轴Ⅰ25固定连接在横滚轴座8上，蜗轮Ⅰ24与蜗杆Ⅰ23啮合。
横滚轴机构包括横滚轴、横滚轴座8、横滚轴电位器9、横滚轴承17、横滚轴压圈16、横滚大齿轮26、三个横滚小齿轮19；横滚轴通过横滚轴承17和横滚轴压圈16固定在横滚轴座8内，横滚轴与横滚大齿轮26固定连接，横滚轴固定连接在横滚轴座8上，横滚轴座8周边分布三个横滚小齿轮19，每个横滚小齿轮19对应一个横滚轴电位器9，每个横滚小齿轮19对应一个电机Ⅱ21，电机Ⅱ21的输出轴通过联轴器与横滚小齿轮19连接，横滚大齿轮26分别与三个横滚小齿轮19啮合。
光学系统包括陀螺仪10、近红外相机11、光谱仪12、远红外相机13、可见光相机14；光学系统均设置在光学系统安装架15上，光学系统安装架15固定连接在横滚轴座8上。

Claims (6)

1.无人机多光谱侦查相机，其特征在于，包括方位轴机构、俯仰轴机构、横滚轴机构、减震机构和光学系统安装架、光学系统；减震机构分布在方位轴机构底部，俯仰机构在方位轴机构内部，横滚轴机构在俯仰机构内部，光学系统分布在光学系统安装架上，光学系统安装架固定连接在横滚轴机构上方。
2.根据权利要求1所述的无人机多光谱侦查相机，其特征在于，减震机构包括减震连接架(2)和四个硅胶减震器(3)；减震连接架(2)固定连接在方位框架(1)底部，四个硅胶减震器(3)分别分布在减震连接架(2)的四个角上。
3.无人机多光谱侦查相机，其特征在于，方位轴机构包括方位框架(1)、齿轮机构、蜗轮蜗杆机构；方位框架(1)固定连接在航空飞机上；
齿轮机构位于方位框架左侧；齿轮机构包括电位器小齿轮(4)、小齿轮支架、电位器大齿轮(5)、电位器齿轮轴和角度传感器Ⅰ；电位器齿轮轴与俯仰框架(7)的左侧固定连接，电位器大齿轮(5)固定连接在电位器齿轮轴上，电位器小齿轮(4)固定连接在小齿轮支架上；电位器大齿轮(5)与电位器小齿轮(4)啮合，角度传感器固定连接在方位框架(1)上，位于电位器小齿轮(4)旁；
蜗轮蜗杆机构位于方位框架右侧；蜗轮蜗杆机构包括蜗轮、蜗杆、电机座、电机、蜗轮轴；电机座固定连接在方位框架上，电机固定连接在电机座内，电机的输出轴通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮固定连接在蜗轮轴上，蜗轮轴固定连接在俯仰框架上，蜗轮与蜗杆啮合。
4.无人机多光谱侦查相机，其特征在于，俯仰轴机构包括俯仰框架(7)、蜗轮蜗杆机构Ⅰ、齿轮机构Ⅰ；
齿轮机构Ⅰ位于俯仰框架(7)上方，齿轮机构包括电位器小齿轮Ⅰ、小齿轮支架Ⅰ、电位器大齿轮Ⅰ、电位器齿轮轴Ⅰ和角度传感器Ⅰ；电位器齿轮轴Ⅰ与横滚轴座连接，大齿轮Ⅰ固定连接在电位器齿轮轴Ⅰ上，电位器小齿轮Ⅰ固定连接在小齿轮支架Ⅰ上；电位器大齿轮Ⅰ与电位器小齿轮Ⅰ啮合，角度传感器Ⅰ固定连接在俯仰框架上，位于电位器小齿轮Ⅰ旁；
蜗轮蜗杆机构Ⅰ位于俯仰框架(7)下方，蜗轮蜗杆机构Ⅰ包括蜗轮Ⅰ(24)、蜗杆Ⅰ(23)、电机座Ⅰ(22)、电机Ⅰ、蜗轮轴Ⅰ(25)；电机座Ⅰ(22)固定连接在俯仰框架(7)上，电机Ⅰ固定连接在电机座Ⅰ(22)内，电机Ⅰ的输出轴通过联轴器与蜗杆Ⅰ(23)连接，蜗轮Ⅰ(24)固定连接在蜗轮轴Ⅰ(25)上，蜗轮轴Ⅰ(25)固定连接在横滚轴座(8)上，蜗轮Ⅰ(24)与蜗杆Ⅰ(23)啮合。
5.无人机多光谱侦查相机，其特征在于，横滚轴机构包括横滚轴、横滚轴座(8)、横滚轴电位器(9)、横滚轴承(17)、横滚轴压圈(16)、横滚大齿轮(26)、三个横滚小齿轮(19)；横滚轴通过横滚轴承(17)和横滚轴压圈(16)固定在横滚轴座(8)内，横滚轴与横滚大齿轮(26)固定连接，横滚轴固定连接在横滚轴座(8)上，横滚轴座(8)周边分布三个横滚小齿轮(19)，每个横滚小齿轮(19)对应一个横滚轴电位器(9)，每个横滚小齿轮(19)对应一个电机Ⅱ(21)，电机Ⅱ(21)的输出轴通过联轴器与横滚小齿轮(19)连接，横滚大齿轮(26)分别与三个横滚小齿轮(19)啮合。
6.无人机多光谱侦查相机，其特征在于，光学系统包括陀螺仪((10)、近红外相机(11)、光谱仪(12)、远红外相机(13)、可见光相机(14)；光学系统均设置在光学系统安装架(15)上，光学系统安装架(15)固定连接在横滚轴座(8)上。
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