CN111959770B - 一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置 - Google Patents

一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无人机倾斜摄影检测技术领域，具体公开了一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置；包括无人机本体，无人机本体上均匀连接有若干旋翼机臂，每个旋翼机臂的外端部下表面固定有驱动电机，驱动电机的输出轴穿过旋翼机臂的上端设置有螺旋桨，无人机本体下表面的中心处连接有矩形块，矩形块的前侧面固定设置有调节电机，矩形块的内部设置有转动腔，转动腔的中间设置有大齿轮；本发明的装置其在实际使用中能够进行摄影角度与广角的实时调节；并且通过一个调节电机即可同时实现四个第二高清摄像头拍摄角度的调节，无需在每个第二高清摄像机的端部设置一个调节电机，极大降低了设备成本，更重要的是有效降低了整个无人机的载重量。

Description

一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置
技术领域
本发明涉及无人机倾斜摄影检测技术领域，具体公开了一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置。
背景技术
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台高清摄像头，其高清摄像头一般设置为五个，从而同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界，它不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维城市模型。
目前，现有的无人机倾斜摄影测量装置中五个高清摄像头的均是固定在无人机的连接架本体上，并且其中四个倾斜设置的高清摄像头一般均是倾斜45°设置，无法对其角度进行调节。然而在进行实际测量与操作时，往往由于角度与广角的范围而导致摄影或者测量不合格。因此，在实际使用中如何进行摄影角度与广角的实时调节，对于无人机的倾斜摄影测量来说至关重要。另外，由于无人机上的四个倾斜设置的高清摄像头均是呈对称分布在无人机本体的四个方向，如需对其进行角度调节，需要在每个高清摄像头处均设置一个调节装置，而其调节装置一般由电机或者液压杆等方式实现，其在每个高清摄像头处设置一个调节装置会极大增加了整个装置的重量，其对无人机各个方面的性能要求更高。
例如专利号为CN208567886U的实用新型就公开了一种基于倾斜摄影模型的三维实景数字地图测量设备，包括无人机，无人机下端中央处通过中端转轴悬挂有中端相机，且无人机下端前区通过前置转轴悬挂有前置相机，并且无人机下端后区通过后置转轴悬挂有后置相机，无人机下端右区通过右翼支撑臂连接有右翼转轴，且右翼转轴下端悬挂有右翼相机，无人机下端左区通过左翼支撑臂连接有左翼转轴，且左翼转轴下端悬挂有左翼相机。该实用新型利用给无人机的降落架内部设置有减震用的弹簧，使得无人机降落时，震动幅度可以减小，且将相机通过转轴与无人机连接，使得相机的角度可以360°旋转，但是欲实现相机的360°转动需要在转轴的端部连接一个驱动马达，而欲实现对四个相机角度的调节，则需要在无人机本体上连接四个驱动马达，极大增加了整个无人机的负重，对无人机进行倾斜摄影测量过程中造成了极大的影响。因此，针对现有无人机倾斜摄影检测装置的上述不足，设计一种能够有效解决上述技术问题的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置是一项有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服无人机倾斜摄影装置无法对其摄影时的角度广角进行实时调节，且无法对升降过程中进行有效减震导致高清摄像头容易损坏的不足，设计一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，包括无人机本体，所述无人机本体上均匀连接有若干旋翼机臂，每个所述旋翼机臂的外端部下表面固定有驱动电机，所述驱动电机的输出轴穿过旋翼机臂的上端设置有螺旋桨，所述无人机本体下表面的中心处连接有矩形块，所述矩形块的前侧面固定设置有调节电机，所述矩形块的内部设置有转动腔，所述转动腔的中间设置有大齿轮，所述调节电机的输出轴伸入转动腔的端部与大齿轮相连接，位于所述大齿轮左右两侧的转动腔中均转动设置有从动小齿轮，两个所述从动小齿轮对称设置且与大齿轮相啮合，所述矩形块的左右两端面均开设有竖向滑槽，两个所述竖向滑槽的内壁分别与转动腔的左右两端相连通，每个所述竖向滑槽中均设置有与限位滑条，所述限位滑条的内侧面设置有与对应从动小齿轮相啮合的齿面，所述限位滑条的外侧面设置有第一转动件，所述第一转动件上转动连接有活动杆；
所述矩形块的下表面设置有第一高清摄像机，所述第一高清摄像机垂直向下设置，位于所述竖向滑槽上方的矩形块两侧面上均固定有U型连接架，所述U型连接架的两外端下表面均连接有竖条，两个所述竖条的下端连接有水平转杆，所述水平转杆的前后两端均固定连接有U型相机固定框，所述U型相机固定框中设置有第二高清摄像机，所述第二高清摄像机向外倾斜45°角设置，所述水平转杆的中间段固定连接有第二转动件，所述活动杆的外端与第二转动件活动连接。
作为上述方案的进一步设置，所述U型连接架的两端均连接有降落缓冲支脚，每个所述降落缓冲支脚的下端连接有滚轮。
作为上述方案的进一步设置，所述U型连接架的两端的下表面均设置有第三转动件，所述降落缓冲支脚由上竖直段和下倾斜段组成，所述上竖直段的顶端与所述第三转动件相连接，位于所述第三转动件外侧的U型连接架上固定连接有凸块，所述凸块的下表面连接有第一缓冲弹簧，所述竖直段的外侧面连接有固定座，所述第一缓冲弹簧与所述固定座相连接，所述滚轮与所述下倾斜段的下端相连接。
作为上述方案的进一步设置，所述下倾斜段的下端转动连接有凸轮形转动件，所述滚轮转动设置在凸轮形转动件的下端，所述凸轮形转动件的上表面连接有横条，所述横条上倾斜连接有第二缓冲弹簧，所述下倾斜段的外表面固定有斜块，所述第二缓冲弹簧的上端与斜块相连接。
作为上述方案的进一步设置，所述无人机本体上连接的旋翼机臂为五个，且五个旋翼机臂呈环形阵列状连接在无人机本体上。
作为上述方案的进一步设置，所述旋翼机臂的外端下表面均连接有三角形加强肋板，所述三角形加强肋板与驱动电机的外壳固定连接。
作为上述方案的进一步设置，所述无人机本体飞行时的承重力不低于8kg。
有益效果：
1、本发明公开的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置与现有技术相比，其四个倾斜设置的高清摄像头的与地面之间的倾斜角度并非固定不动，其通过调节电机驱动大齿轮转动，然后在活动杆等多个部件的联动作用下将固定在水平转杆上的U型相机固定框向外推动，从而使得水平转杆转动第一角度，实现对四个第二高清摄像头的同时调节，使其在实际使用中进行摄影角度与广角的实时调节；另外，本装置仅通过设置的一个调节电机即可同时实现四个第二高清摄像头拍摄角度的调节，无需在每个第二高清摄像机的端部设置一个调节电机，极大降低了设备成本，更重要的是有效降低了整个无人机的载重量，使其对无人机的要求不严苛，其无人机的适用性更强。
2、本发明通过将一般无人机上的降落支脚改装成具有较强缓冲性能的降落缓冲支脚，其先通过第二缓冲弹簧的作用使得滚轮与地面接触时，起到第一时间的缓冲作用，然后通过第一缓冲弹簧的作用，当整个无人机下降较快时期能够起到更深一步的缓冲作用，两者缓冲相结合能够有效降低因无人机起降过程中冲击力过大而对第一高清摄像机或第二高清摄像机造成的冲击，能够有效防止对摄像机造成的损坏以及固定的高清摄像机的角度偏离，其效果更加优异。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的第一角度立体结构图；
图2为本发明中无人机本体的立体结构图；
图3本实施例1中矩形块、第一高清摄像机和第二高清摄像机等立体结构图；
图4为本发明中矩形块的内部截面图；
图5为实施例2中的第一角度立体结构图；
图6为实施例2中矩形块、降落缓冲支脚等立体结构图；
图7为发明中旋翼机臂、驱动电机、螺旋桨等立体结构图；
图8为本发明中限位滑条的立体结构图。
其中，1-无人机本体，101-旋翼机臂，102-驱动电机，103-螺旋桨，104-三角形加强肋板，2-矩形块，201-转动腔，202-大齿轮，203-从动小齿轮，204-竖向滑槽，205-限位滑条，206-齿面，207-第一转动件，208-活动杆，3-调节电机，4-第一高清摄像机，5-U型连接架，6-竖条，7-水平转杆，8-U型相机固定框，9-第二高清摄像机，10-第二转动件，11-降落缓冲支脚，111-上竖直段，112-下倾斜段，12-滚轮，13-第三转动件，14-凸块，15-第一缓冲弹簧，16-固定座，17-凸轮形转动件，18-横条，19-第二缓冲弹簧，20-斜块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～8，并结合实施例来对本发明的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置。
实施例1
本实施例1介绍了一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，参考附图1、附图2和附图7，其包括无人机本体1，无人机本体1上均匀连接有若干旋翼机臂101，每个旋翼机臂101的外端部下表面固定有驱动电机102，驱动电机102的输出轴穿过旋翼机臂101的上端设置有螺旋桨103。在具体设置时，本实施例中无人机本体1上连接的旋翼机臂101为五个，且五个旋翼机臂101呈环形阵列状连接在无人机本体1上，其无人机通过多个进行对称设置的旋翼机臂101一起驱动机构，使得整个无人机本体1飞行时的承重力不低于8kg，并且飞行过程中更加平衡、稳定。另外，为了加强驱动电机102与旋翼机臂101之间的链接稳定性，还在旋翼机臂101的外端下表面均连接有三角形加强肋板104，并且将三角形加强肋板104与驱动电机102的外壳固定连接。
参考附图3、附图4和附图8，在无人机本体1下表面的中心处连接有矩形块2，矩形块2的前侧面固定设置有调节电机3，矩形块2的内部设置有转动腔201，转动腔201的中间设置有大齿轮202，调节电机3的输出轴伸入转动腔201的端部与大齿轮202相连接，位于大齿轮202左右两侧的转动腔201中均转动设置有从动小齿轮203，两个从动小齿轮203对称设置且与大齿轮202相啮合，矩形块2的左右两端面均开设有竖向滑槽204，两个竖向滑槽204的内壁分别与转动腔201的左右两端相连通，每个竖向滑槽204中均设置有与限位滑条205，限位滑条205的内侧面设置有与对应从动小齿轮203相啮合的齿面206，限位滑条205的外侧面设置有第一转动件207，第一转动件207上转动连接有活动杆208；本处通过调节电机3的正反转能够实现大齿轮202的正反转，然后在齿轮啮合的传动下使得左右两个对称设置的从动小齿轮203转动，并且两个从动小齿轮203转向相反，而由于从动小齿轮203与对应限位滑条205上齿面206之间的啮合作用，从而实现左右两个限位滑条205同时沿着竖向滑槽204向上或向下滑动。
参考附图1和附图3，本实施例在矩形块2的下表面设置有第一高清摄像机4，并且将第一高清摄像机4垂直向下设置。位于竖向滑槽204上方的矩形块2两侧面上均固定有U型连接架5，U型连接架5的两外端下表面均连接有竖条6，两个竖条6的下端连接有水平转杆7，水平转杆7的前后两端均固定连接有U型相机固定框8，U型相机固定框8中设置有第二高清摄像机9，第二高清摄像机9向外倾斜45°角设置，水平转杆7的中间段固定连接有第二转动件10，活动杆208的外端与第二转动件10活动连接。本实施例通过调节电机3的转动作用，使得限位滑条205沿着竖向滑槽204上下移动，而在限位滑条205上下移动的过程中，由于其活动杆208的连接作用，从而使得水平转杆7在两个竖条6下端之间转动，并且由于U型相机固定框8与水平转杆7之间是固定连接，从而实现对倾斜设置的四个第二高清摄像机4角度的调节，使其在摄影测量的角度范围更广，测量的精度更低。
实施例2
实施例2是基于实施例1的基础上，做出的进一步改进，下面结合附图1～6对其进行进一步说明。
实施例2公开了基于实施例1的基础上改进后的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，参考附图1、附图2和附图7，其包括无人机本体1，无人机本体1上均匀连接有若干旋翼机臂101，每个旋翼机臂101的外端部下表面固定有驱动电机102，驱动电机102的输出轴穿过旋翼机臂101的上端设置有螺旋桨103。在具体设置时，本实施例中无人机本体1上连接的旋翼机臂101为五个，且五个旋翼机臂101呈环形阵列状连接在无人机本体1上，其无人机通过多个进行对称设置的旋翼机臂101一起驱动机构，使得整个无人机本体1飞行时的承重力不低于8kg，并且飞行过程中更加平衡、稳定。另外，为了加强驱动电机102与旋翼机臂101之间的链接稳定性，还在旋翼机臂101的外端下表面均连接有三角形加强肋板104，并且将三角形加强肋板104与驱动电机102的外壳固定连接。
参考附图3、附图4和附图8，在无人机本体1下表面的中心处连接有矩形块2，矩形块2的前侧面固定设置有调节电机3，矩形块2的内部设置有转动腔201，转动腔201的中间设置有大齿轮202，调节电机3的输出轴伸入转动腔201的端部与大齿轮202相连接，位于大齿轮202左右两侧的转动腔201中均转动设置有从动小齿轮203，两个从动小齿轮203对称设置且与大齿轮202相啮合，矩形块2的左右两端面均开设有竖向滑槽204，两个竖向滑槽204的内壁分别与转动腔201的左右两端相连通，每个竖向滑槽204中均设置有与限位滑条205，限位滑条205的内侧面设置有与对应从动小齿轮203相啮合的齿面206，限位滑条205的外侧面设置有第一转动件207，第一转动件207上转动连接有活动杆208；本处通过调节电机3的正反转能够实现大齿轮202的正反转，然后在齿轮啮合的传动下使得左右两个对称设置的从动小齿轮203转动，并且两个从动小齿轮203转向相反，而由于从动小齿轮203与对应限位滑条205上齿面206之间的啮合作用，从而实现左右两个限位滑条205同时沿着竖向滑槽204向上或向下滑动。
参考附图1和附图3，本实施例在矩形块2的下表面设置有第一高清摄像机4，并且将第一高清摄像机4垂直向下设置。位于竖向滑槽204上方的矩形块2两侧面上均固定有U型连接架5，U型连接架5的两外端下表面均连接有竖条6，两个竖条6的下端连接有水平转杆7，水平转杆7的前后两端均固定连接有U型相机固定框8，U型相机固定框8中设置有第二高清摄像机9，第二高清摄像机9向外倾斜45°角设置，水平转杆7的中间段固定连接有第二转动件10，活动杆208的外端与第二转动件10活动连接。本实施例通过调节电机3的转动作用，使得限位滑条205沿着竖向滑槽204上下移动，而在限位滑条205上下移动的过程中，由于其活动杆208的连接作用，从而使得水平转杆7在两个竖条6下端之间转动，并且由于U型相机固定框8与水平转杆7之间是固定连接，从而实现对倾斜设置的四个第二高清摄像机4角度的调节，使其在摄影测量的角度范围更广，测量的精度更低。
本实施例2还在U型连接架5的两端均连接有降落缓冲支脚11，具体参考附图5和附图6，其在每个降落缓冲支脚11的下端连接有滚轮12。具体设置时，其在U型连接架5的两端的下表面均设置有第三转动件13，其降落缓冲支脚11由上竖直段111和下倾斜段112组成，上竖直段111的顶端与第三转动件13相连接，位于第三转动件13外侧的U型连接架5上固定连接有凸块14，凸块14的下表面连接有第一缓冲弹簧15，竖直段111的外侧面连接有固定座16，第一缓冲弹簧15与固定座16相连接，滚轮12与下倾斜段112的下端相连接。
同时，本实施例为了进一步增强其缓冲减震作用，降低无人机与地面接触时对高清摄像机的冲击，还在下倾斜段112的下端转动连接有凸轮形转动件17，滚轮12转动设置在凸轮形转动件17的下端，凸轮形转动件17的上表面连接有横条18，横条18上倾斜连接有第二缓冲弹簧19，下倾斜段112的外表面固定有斜块20，第二缓冲弹簧19的上端与斜块20相连接。本实施例1通过两处缓冲设置能够有效降低无人机升级时其与地面之间的冲击力，有效避免了对无人机上装载的第一高清摄像头4和第二高清摄像头9的冲击损坏，其效果优异。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，包括无人机本体(1)，所述无人机本体(1)上均匀连接有若干旋翼机臂(101)，每个所述旋翼机臂(101)的外端部下表面固定有驱动电机(102)，所述驱动电机(102)的输出轴穿过旋翼机臂(101)的上端设置有螺旋桨(103)，其特征在于，所述无人机本体(1)下表面的中心处连接有矩形块(2)，所述矩形块(2)的前侧面固定设置有调节电机(3)，所述矩形块(2)的内部设置有转动腔(201)，所述转动腔(201)的中间设置有大齿轮(202)，所述调节电机(3)的输出轴伸入转动腔(201)的端部与大齿轮(202)相连接，位于所述大齿轮(202)左右两侧的转动腔(201)中均转动设置有从动小齿轮(203)，两个所述从动小齿轮(203)对称设置且与大齿轮(202)相啮合，所述矩形块(2)的左右两端面均开设有竖向滑槽(204)，两个所述竖向滑槽(204)的内壁分别与转动腔(201)的左右两端相连通，每个所述竖向滑槽(204)中均设置有与限位滑条(205)，所述限位滑条(205)的内侧面设置有与对应从动小齿轮(203)相啮合的齿面(206)，所述限位滑条(205)的外侧面设置有第一转动件(207)，所述第一转动件(207)上转动连接有活动杆(208)；
所述矩形块(2)的下表面设置有第一高清摄像机(4)，所述第一高清摄像机(4)垂直向下设置，位于所述竖向滑槽(204)上方的矩形块(2)两侧面上均固定有U型连接架(5)，所述U型连接架(5)的两外端下表面均连接有竖条(6)，两个所述竖条(6)的下端连接有水平转杆(7)，所述水平转杆(7)的前后两端均固定连接有U型相机固定框(8)，所述U型相机固定框(8)中设置有第二高清摄像机(9)，所述第二高清摄像机(9)向外倾斜45°角设置，所述水平转杆(7)的中间段固定连接有第二转动件(10)，所述活动杆(208)的外端与第二转动件(10)活动连接；
所述无人机本体(1)飞行时的承重力不低于8kg。
2.根据权利要求1所述的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于，所述U型连接架(5)的两端均连接有降落缓冲支脚(11)，每个所述降落缓冲支脚(11)的下端连接有滚轮(12)。
3.根据权利要求2所述的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于，所述U型连接架(5)的两端的下表面均设置有第三转动件(13)，所述降落缓冲支脚(11)由上竖直段(111)和下倾斜段(112)组成，所述上竖直段(111)的顶端与所述第三转动件(13)相连接，位于所述第三转动件(13)外侧的U型连接架(5)上固定连接有凸块(14)，所述凸块(14)的下表面连接有第一缓冲弹簧(15)，所述竖直段(111)的外侧面连接有固定座(16)，所述第一缓冲弹簧(15)与所述固定座(16)相连接，所述滚轮(12)与所述下倾斜段(112)的下端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于，所述下倾斜段(112)的下端转动连接有凸轮形转动件(17)，所述滚轮(12)转动设置在凸轮形转动件(17)的下端，所述凸轮形转动件(17)的上表面连接有横条(18)，所述横条(18)上倾斜连接有第二缓冲弹簧(19)，所述下倾斜段(112)的外表面固定有斜块(20)，所述第二缓冲弹簧(19)的上端与斜块(20)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于，所述无人机本体(1)上连接的旋翼机臂(101)为五个，且五个旋翼机臂(101)呈环形阵列状连接在无人机本体(1)上。
6.根据权利要求5所述的一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于，所述旋翼机臂(101)的外端下表面均连接有三角形加强肋板(104)，所述三角形加强肋板(104)与驱动电机(102)的外壳固定连接。
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