CN111966121A - 一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置 - Google Patents
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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倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置；包括无人机本体，所述无人机本体的上表面设置有控制模块，所述无人机本体的下表面固定有升降支架，所述无人机本体的下表面在纵向和横向上均设置有激光角度检测装置，所述激光角度检测装置与控制模块电性连接，所述无人机本体的下表面的中心处设置有航偏角纠偏机构；本发明的无人机在倾斜摄像时，其能够对航偏角进行实时调节，并且调节过程中能够真实地反映地物情况，达到倾斜摄影的技术效果，有效解决了当航偏角大于15°时，会造成后期影像拼接困难的问题，其结构新颖、效果优异、实用性强。
Description
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倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置。
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。
无人机在测绘时通常情况按规划航线飞行，并保持无人机偏航角不能过大(不能大于15°)，当航偏角大于15°时，会造成后期影像拼接困难，因此需要自动纠偏装置，而目前倾斜摄影的无人机上的摄像机都是固定设置，具体的其中一个摄像头垂直于地面固定设置，另外几个摄像头与地面成30～45°夹角设置，因此就无法避免无人机飞行时因航偏角过大造成的后期影像拼接困难的问题。
专利号为CN110015414A的发明公开了一种无人机多角度倾斜摄影设备，包括无人机主体、壳体、进水管、出水管、第一传送带、第二传送带和连接管，所述无人机主体内部下端左侧设有蓄电池，所述蓄电池上端设有存储器和GPS定位器，所述无人机主体下端中部设有壳体，所述壳体内壁中部设有隔板，所述隔板上端中部设有固定盘，所述壳体内部下端中部设有电机。该发明公开的无人机多角度倾斜摄影设备虽然能够通过电机驱动摄像机转动，从而实现角度的调节，但是在无人机飞行倾斜摄影的过程中，其摄像旋转后其倾斜设置的摄像机摄影点并不重合，因此无法达到从多方位聚焦，无法真实地反映地物情况，即无法达到倾斜摄影的技术效果。另外，该无人机倾斜摄影设备无法对飞行时无人机的航偏角进行实时监测，而操作者与无人机距离较远无法估计出无人机的航偏角，导致操作者也无法根据实际的航偏角进行自动调节。因此，针对现有无人机多角度倾斜摄影设备的上述不足，设计一种能够实时监测无人机航偏角大小，并根据航偏角大小对摄像机角度进行调节、且调节后的多个摄像机聚焦，从而到达倾斜摄影的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏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多角度倾斜摄影设其摄像旋转后其倾斜设置的摄像机摄影点并不重合，因此无法达到从多方位聚焦，无法真实地反映地物情况，无法达到倾斜摄影的技术效果，以及不能实时对航偏角进行检测的问题，设计一种能够有效解决上述技术问题的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，包括无人机本体，所述无人机本体的上表面设置有控制模块，所述无人机本体的下表面固定有升降支架，所述无人机本体的下表面在纵向和横向上均设置有激光角度检测装置，所述激光角度检测装置与控制模块电性连接，所述无人机本体的下表面的中心处设置有航偏角纠偏机构；
其中，所述航偏角纠偏机构包括顶板和设置在顶板两端的斜板，所述顶板的上端连接有转轴，所述无人机本体的下表面设置有与转轴转动连接的转筒，位于所述转筒旁侧的无人机本体下表面设置有第一电机，所述第一电机的输出轴上连接有主动齿轮，所述转轴上设置有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，每个所述斜板的前侧面设置有弧形转板，所述弧形转板的左右两端均设置有弧形滑口，所述斜板上设置有位于弧形滑口中的凸轴，位于所述弧形转板下方的斜板两端转动设置有第一滚轮，位于所述弧形转板上方的斜板两端均固定设置有转动件，每个所述转动件上转动设置有第二滚轮，所述弧形转板夹持在两个第一滚轮和两个第二滚轮之间，所述弧形转板的中间处固定有安装板，所述安装板的下端设置有固定连接有相机固定块，所述相机固定块上设置有第一摄像机，所述安装板的上端固定有转动条，所述转动条的上端转动连接有转动块，所述转动块的左右两端面开设有贯穿的螺纹孔，位于所述转动条上端的左右两侧斜板上固定有转动座，两个所述转动座之间设置有转动设置有丝杠，所述丝杠穿过螺纹孔设置，位于所述丝杠的其中一端部设置有第二电机，两个所述斜板的下端共同连接有底座板，所述底座板的下表面中心处设置有球铰支座，所述球铰支座的下方设置有第二摄像机，所述第二摄像机的上端连接有与球铰支座相配合的球头。
作为上述方案的进一步设置，所述无人机本体包括机体，所述机体上设置有呈中心对称设置的四个机翼板，每个所述机翼板的外端下表面均设置有飞行电机，所述飞行电机的输出轴穿过机翼板的上端均设置有螺旋桨。
作为上述方案的进一步设置，所述升降支脚包括四根呈中心对称设置有的斜杆，四个所述斜杆的下端共同连接有矩形框杆。
作为上述方案的进一步设置，所述激光角度检测装置包括与无人机本体固定连接的L型连接板，所述L型连接板的下端连接有挡光板，所述L型连接板的上端下表面连接有转动架，所述转动架上转动设置有转动连接块，所述转动连接块的下端连接有激光测距传感器，所述激光测距传感器与控制模块电性连接。
作为上述方案的进一步设置，所述控制模块包括微处理器、储存器、GPS定位器以及内置蓄电池。
作为上述方案的进一步设置，所述第一滚轮和第二滚轮的外圆面上开设有与弧形转板厚度相同的环槽。
作为上述方案的进一步设置，所述第一电机和第二电机均为微型伺服电机，且与控制模块电性连接。
有益效果：
1、本发明与现有的无人机多角度倾斜摄影设备相比，当无人机飞行时的航偏角大于15°时，其控制模块中的微处理器会控制航偏角纠偏机构中的第二电机转动，然后通过丝杠与转动块上螺纹孔之间的作用推动整个弧形转板在两个第一滚轮和两个第二滚轮之间转动，从而达到对第一摄像机拍摄角度的调节，并且须说明的是本处第一摄像机在转动时是以第一摄像机的镜头为转动点呈弧形转动；同时第二摄像机是通过球铰连接结构相连接的，所以无人机的航偏角为大，其第二摄像机在重力作用下其第二摄像机的镜头始终是处于垂直状态，因此本发明中的两个第一摄像机和第二摄像机的镜头一直都处于聚焦状态，其三个摄像机的聚焦点不受外在影响；由此可以看出，本发明的无人机在倾斜摄像时，其能够对航偏角进行实时调节，并且调节过程中能够真实地反映地物情况，达到倾斜摄影的技术效果，有效解决了当航偏角大于15°时，会造成后期影像拼接困难的问题，其结构新颖、效果优异、实用性强。
2、本发明还通过在无人机本体的下表面设置两个纵横设置的激光角度检测装置，其能够对无人机纵向和横向上的两个倾斜角度进行检测，具体地其激光角度检测装置时将传统的激光测距传感器进行改进的，具体原理是由于激光测距传感器的发射端始终垂直向下设置，而挡光板由于通过L型连接板会随着机体倾斜，当挡光板随着机体发生倾斜时，其激光测距传感器的监测距离会增大，此时激光测距传感器监测到的距离L＝L/cosA，此处角A即为航偏角，当L增大到一定值时，其控制模块中的微处理器会控制航偏角纠偏机构运行，从而实现第一摄像机的角度调节；由此可以看出，本发明中的激光角度检测装置能够实时对无人机的航偏角进行检测，然后通过控制模块实现及时调节，有效解决了现有无人机倾斜摄影时由于航偏角较大而造成后期影像拼接困难，其结构简单、实时监测原理巧妙、对航偏角的监测效果优异。
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为本发明的第一角度立体结构图；
图2为本发明的第二角度立体结构图；
图3为本发明中无人机本体、升级支架和激光角度检测装置的立体结构图；
图4为本发明中航偏角纠偏机构的立体结构图；
图5为本发明中弧形转板、第一滚轮、第二滚轮等立体结构图；
图6为本发明中斜板和凸轴的立体结构图；
图7为图2中A处的放大结构图；
图8为本发明中激光角度检测装置的立体结构图。
其中，1-无人机本体，101-机体，102-机翼板，103-飞行电机，104-螺旋桨，2-控制模块，3-升降支架，301-斜杆，302-矩形框杆，4-激光角度检测装置，401-L型连接板，402-挡光板，403-转动架，404-转动连接块，405-激光测距传感器，5-航偏角纠偏机构，501-顶板，502-斜板，503-转轴，504-转筒，505-第一电机，506-主动齿轮，507-从动齿轮，508-弧形转板，509-弧形滑口，510-凸轴，511-第一滚轮，512-转动件，513-第二滚轮，514-安装板，515-相机固定块，516-第一摄像机，517-转动条，518-转动块，519-转动座，520-丝杠，521-第二电机，522-底座板，523-球铰支座，524-第二摄像机，525-球头，526-环槽。
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倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置。
实施例1
本实施例1介绍了一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，参考附图1和附图2，其主体结构包括无人机本体1，其中无人机本体1包括机体101，机体101上设置有呈中心对称设置的四个机翼板102，每个机翼板102的外端下表面均设置有飞行电机103，飞行电机103的输出轴穿过机翼板102的上端均设置有螺旋桨104。无人机本体1的上表面设置有控制模块2，其控制模块2包括微处理器、储存器、GPS定位器以及内置蓄电池(其微处理器、储存器、GPS定位器均为画出)。
参考附图1和附图3，还在无人机本体1的下表面固定有升降支架3，具体地其升降支脚3包括四根呈中心对称设置有的斜杆301，四个斜杆301的下端共同连接有矩形框杆302。
参考附图1、附图2和附图4、，在在无人机本体1的下表面的中心处设置有航偏角纠偏机构5。其中，航偏角纠偏机构5包括顶板501和设置在顶板501两端的斜板502，并且在设置时其斜板502与顶板501之间的夹角为45°。顶板501的上端连接有转轴503，无人机本体1的下表面设置有与转轴503转动连接的转筒504，位于转筒504旁侧的无人机本体1下表面设置有第一电机505，第一电机505的输出轴上连接有主动齿轮506，转轴503上设置有与主动齿轮506相啮合的从动齿轮507。通过第一电机505的驱动作用能够实现整个航偏角纠偏机构5整体的角度调节。
参考附图4、附图5、附图6和附图7，每个斜板502的前侧面设置有弧形转板508，弧形转板508的左右两端均设置有弧形滑口509，斜板502上设置有位于弧形滑口509中的凸轴510，位于弧形转板508下方的斜板502两端转动设置有第一滚轮511，位于弧形转板508上方的斜板502两端均固定设置有转动件512，每个转动件512上转动设置有第二滚轮513，并且还在第一滚轮511和第二滚轮513的外圆面上开设有与弧形转板508厚度相同的环槽526，从而实现将弧形转板508夹持在两个第一滚轮511和两个第二滚轮513之间。弧形转板508的中间处固定有安装板514，安装板514的下端设置有固定连接有相机固定块515，相机固定块515上设置有第一摄像机516，安装板514的上端固定有转动条517，转动条517的上端转动连接有转动块518，转动块518的左右两端面开设有贯穿的螺纹孔，位于转动条517上端的左右两侧斜板502上固定有转动座519，两个转动座519之间设置有转动设置有丝杠520，丝杠520穿过螺纹孔设置，位于丝杠520的其中一端部设置有第二电机521，本实施例中的第一电机505和第二电机521均为微型伺服电机，并且与控制模块2中的微处理器电性连接。
参考附图4和附图7，还在两个斜板502的下端共同连接有底座板522，底座板522的下表面中心处设置有球铰支座523，球铰支座523的下方设置有第二摄像机524，第二摄像机524的上端连接有与球铰支座523相配合的球头525。
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的基础上改进后的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，参考附图1和附图2，其主体结构包括无人机本体1，其中无人机本体1包括机体101，机体101上设置有呈中心对称设置的四个机翼板102，每个机翼板102的外端下表面均设置有飞行电机103，飞行电机103的输出轴穿过机翼板102的上端均设置有螺旋桨104。无人机本体1的上表面设置有控制模块2，其控制模块2包括微处理器、储存器、GPS定位器以及内置蓄电池(其微处理器、储存器、GPS定位器均为画出)。
同时，本实施例2还在无人机本体1的下表面在纵向和横向上均设置有激光角度检测装置4，具体地其激光角度检测装置4可参考附图3和附图7，激光角度检测装置4包括与无人机本体1固定连接的L型连接板401，L型连接板401的下端连接有挡光板402，L型连接板401的上端下表面连接有转动架403，转动架403上转动设置有转动连接块404，转动连接块401的下端连接有激光测距传感器405，激光测距传感器405与控制模块2内部的微处理器电性连接。当无人机在飞行过程中，其航偏角度大于15°时，由于激光测距传感器405的发射端始终垂直向下设置，而挡光板402由于通过L型连接板401会随着机体101倾斜，当挡光板402随着机体101发生倾斜时，其激光测距传感器405的监测距离会增大，此时激光测距传感器405监测到的距离L＝L/cosA，此处角A即为航偏角，当L增大到一定值时，其控制模块2中的微处理器会控制航偏角纠偏机构5运行，从而实现第一摄像机516的角度调节。
参考附图1和附图3，还在无人机本体1的下表面固定有升降支架3，具体地其升降支脚3包括四根呈中心对称设置有的斜杆301，四个斜杆301的下端共同连接有矩形框杆302。
参考附图1、附图2和附图4、，在在无人机本体1的下表面的中心处设置有航偏角纠偏机构5。其中，航偏角纠偏机构5包括顶板501和设置在顶板501两端的斜板502，并且在设置时其斜板502与顶板501之间的夹角为45°。顶板501的上端连接有转轴503，无人机本体1的下表面设置有与转轴503转动连接的转筒504，位于转筒504旁侧的无人机本体1下表面设置有第一电机505，第一电机505的输出轴上连接有主动齿轮506，转轴503上设置有与主动齿轮506相啮合的从动齿轮507。通过第一电机505的驱动作用能够实现整个航偏角纠偏机构5整体的角度调节。
参考附图4、附图5、附图6和附图7，每个斜板502的前侧面设置有弧形转板508，弧形转板508的左右两端均设置有弧形滑口509，斜板502上设置有位于弧形滑口509中的凸轴510，位于弧形转板508下方的斜板502两端转动设置有第一滚轮511，位于弧形转板508上方的斜板502两端均固定设置有转动件512，每个转动件512上转动设置有第二滚轮513，并且还在第一滚轮511和第二滚轮513的外圆面上开设有与弧形转板508厚度相同的环槽526，从而实现将弧形转板508夹持在两个第一滚轮511和两个第二滚轮513之间。弧形转板508的中间处固定有安装板514，安装板514的下端设置有固定连接有相机固定块515，相机固定块515上设置有第一摄像机516，安装板514的上端固定有转动条517，转动条517的上端转动连接有转动块518，转动块518的左右两端面开设有贯穿的螺纹孔，位于转动条517上端的左右两侧斜板502上固定有转动座519，两个转动座519之间设置有转动设置有丝杠520，丝杠520穿过螺纹孔设置，位于丝杠520的其中一端部设置有第二电机521，本实施例中的第一电机505和第二电机521均为微型伺服电机，并且与控制模块2中的微处理器电性连接。
参考附图4和附图7，还在两个斜板502的下端共同连接有底座板522，底座板522的下表面中心处设置有球铰支座523，球铰支座523的下方设置有第二摄像机524，第二摄像机524的上端连接有与球铰支座523相配合的球头525。
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 (8)
1.一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，包括无人机本体(1)，所述无人机本体(1)的上表面设置有控制模块(2)，所述无人机本体(1)的下表面固定有升降支架(3)，其特征在于，所述无人机本体(1)的下表面在纵向和横向上均设置有激光角度检测装置(4)，所述激光角度检测装置(4)与控制模块(2)电性连接，所述无人机本体(1)的下表面的中心处设置有航偏角纠偏机构(5)；
其中，所述航偏角纠偏机构(5)包括顶板(501)和设置在顶板(501)两端的斜板(502)，所述顶板(501)的上端连接有转轴(503)，所述无人机本体(1)的下表面设置有与转轴(503)转动连接的转筒(504)，位于所述转筒(504)旁侧的无人机本体(1)下表面设置有第一电机(505)，所述第一电机(505)的输出轴上连接有主动齿轮(506)，所述转轴(503)上设置有与主动齿轮(506)相啮合的从动齿轮(507)，每个所述斜板(502)的前侧面设置有弧形转板(508)，所述弧形转板(508)的左右两端均设置有弧形滑口(509)，所述斜板(502)上设置有位于弧形滑口(509)中的凸轴(510)，位于所述弧形转板(508)下方的斜板(502)两端转动设置有第一滚轮(511)，位于所述弧形转板(508)上方的斜板(502)两端均固定设置有转动件(512)，每个所述转动件(512)上转动设置有第二滚轮(513)，所述弧形转板(508)夹持在两个第一滚轮(511)和两个第二滚轮(513)之间，所述弧形转板(508)的中间处固定有安装板(514)，所述安装板(514)的下端设置有固定连接有相机固定块(515)，所述相机固定块(515)上设置有第一摄像机(516)，所述安装板(514)的上端固定有转动条(517)，所述转动条(517)的上端转动连接有转动块(518)，所述转动块(518)的左右两端面开设有贯穿的螺纹孔，位于所述转动条(517)上端的左右两侧斜板(502)上固定有转动座(519)，两个所述转动座(519)之间设置有转动设置有丝杠(520)，所述丝杠(520)穿过螺纹孔设置，位于所述丝杠(520)的其中一端部设置有第二电机(521)，两个所述斜板(502)的下端共同连接有底座板(522)，所述底座板(522)的下表面中心处设置有球铰支座(523)，所述球铰支座(523)的下方设置有第二摄像机(524)，所述第二摄像机(524)的上端连接有与球铰支座(523)相配合的球头(525)。
2.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述无人机本体(1)包括机体(101)，所述机体(101)上设置有呈中心对称设置的四个机翼板(102)，每个所述机翼板(102)的外端下表面均设置有飞行电机(103)，所述飞行电机(103)的输出轴穿过机翼板(102)的上端均设置有螺旋桨(104)。
3.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述升降支脚(3)包括四根呈中心对称设置有的斜杆(301)，四个所述斜杆(301)的下端共同连接有矩形框杆(302)。
4.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述激光角度检测装置(4)包括与无人机本体(1)固定连接的L型连接板(401)，所述L型连接板(401)的下端连接有挡光板(402)，所述L型连接板(401)的上端下表面连接有转动架(403)，所述转动架(403)上转动设置有转动连接块(404)，所述转动连接块(401)的下端连接有激光测距传感器(405)，所述激光测距传感器(405)与控制模块(2)电性连接。
5.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述控制模块(2)包括微处理器、储存器、GPS定位器以及内置蓄电池。
6.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述斜板(502)与顶板(501)之间的夹角为45～60°。
7.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述第一滚轮(511)和第二滚轮(513)的外圆面上开设有与弧形转板(508)厚度相同的环槽(526)。
8.根据权利要求1所述的可穿戴的一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置，其特征在于，所述第一电机(505)和第二电机(521)均为微型伺服电机，且与控制模块(2)电性连接。
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