CN113734439A - 一种多旋翼无人机及夜间快速建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机建模技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人机及夜间快速建模方法。无人机包括机体、支撑组件、伸缩罩、调节组件、连接组件、摄像组件和建模平台；建模平台设置在机体上，与电脑通讯连接；支撑组件设置两组，位于机体的底部两侧；伸缩罩设置在两组支撑组件之间；调节组件设置在伸缩罩和支撑组件之间；摄像组件设置在伸缩罩内。本发明设置摄像组件，实现360度无死角拍摄，增大拍摄的灵活性和高效性，提高了建模的精准度。设置调节组件和连接组件配合，方便对摄像件进行收纳，有效保护摄像头。此外本发明通过建模平台获得实时位置信息和飞行信息，进行数据采集、校正、传输，实现了夜间建模的高效性、实时性、智能性和精准性。

Description

一种多旋翼无人机及夜间快速建模方法
技术领域
本发明涉及无人机建模技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人机及夜间快速建模方法。
背景技术
随着无人机的普及，无人机低空摄影、图像三维建模测量技术快速发展。但现有的无人机建模技术拍摄方式死板，拍摄角度单一，造成拍摄死角，此外拍摄受光线影响大，特别是夜间，导致建模精度不高。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，提出一种多旋翼无人机及夜间快速建模方法。本发明设置摄像组件，实现360度无死角拍摄，增大拍摄的灵活性和高效性，提高了建模的精准度。设置调节组件和连接组件配合，方便对摄像件进行收纳，有效保护摄像头。此外本发明通过建模平台获得实时位置信息和飞行信息，进行数据采集、校正、传输，实现了夜间建模的高效性、实时性、智能性和精准性。
本发明提出一种多旋翼无人机，包括机体、支撑组件、伸缩罩、调节组件、连接组件、摄像组件和建模平台；建模平台设置在机体上，与电脑通讯连接；支撑组件设置两组，位于机体的底部两侧；伸缩罩设置在两组支撑组件之间；调节组件设置在伸缩罩和支撑组件之间，用于调节伸缩罩和支撑组件的伸缩；摄像组件设置在伸缩罩内，通过连接组件和调节组件配合，实现摄像端的升降。摄像组件包括安装管、伸缩杆、安装板、驱动件、安装座和摄像件；安装管上端连接机体，下端连接滑动的伸缩杆；安装板设置在伸缩杆上；安装座通过驱动件传动，转动设置在安装板的下端；摄像件设置多组，呈放射状排布在安装座上，且通过驱动件传动，实现在安装座上的移动。摄像件包括移动套、连接杆、电机一和摄像头；安装座的底部设置导向槽；移动套滑动设置在导向槽上；通过电机一传动的连接杆一端与移动套转动连接，另一端连接摄像头。
优选的，摄像件还包括光源和超声波传感器；光源和超声波传感器均设置在安装座上；摄像头为1英寸以下的感光COMS相机，具有1000-2000万像素。
优选的，驱动件包括安装架、电机二、齿轮一、齿轮二、丝杠、移动块和电机三；安装板和安装座构成安装室；安装室底部设置连通导向槽的开口；安装架设置在安装室内；电机二设置在安装架的下端，主轴与齿轮一键连接；丝杠对应开口位置，转动设置安装室下端；齿轮二键连接丝杠的一端，同时与齿轮一啮合；移动块上端与丝杠螺纹配合，下端穿过开口，连接移动套；电机三设置在安装架的上端，主轴与安装板连接。
优选的，齿轮二设置数量与摄像组件数量匹配，多组齿轮二围绕齿轮一外周设置。
优选的，安装座的底部设置收纳筒；收纳筒与齿轮一同轴，侧壁上设置有与摄像头一一对应的收纳槽。
优选的，支撑组件包括支撑架、支撑杆和缓冲弹簧；支撑架为U型，其两侧的竖直段设置滑槽；支撑杆设置两组，每组支撑杆的上端连接机体，下端伸入对应侧的滑槽，与支撑架滑动连接；缓冲弹簧套在支撑杆上，上端连接机体，下端连接支撑架。
优选的，调节组件包括电机四、连接块和调节绳；电机四设置在机体上，主轴连接绕线辊；伸缩罩上端连接机体，下端设置有加重框；连接块设置在支撑架和加重框之间；调节绳连接绕线辊和连接块。
优选的，连接组件包括牵引绳、转轴和防滑套；转轴转动设置在安装管的外侧；防滑套套在转轴上；牵引绳绕接在防滑套上，一端连接安装板，另一端连接加重框。
优选的，建模平台包括数据采集模块、地形视觉模块、飞行轨迹设置模块、数据校正模块、通信模块、控制模块和数据传输模块。
本发明又提供一种多旋翼无人机的夜间快速建模方法，步骤如下：
S1、起飞前，通过飞行轨迹设置模块设置飞行轨迹，确定待拍摄物体位置；
S2、机体起飞后，通过地形视觉模块获得实时位置信息和飞行信息，并传输回电脑；
S3、机体移动至待拍摄物体外围，根据提前设置的飞行轨迹，飞行到指定位置，在以待拍摄物体为圆心，提前设定半径，做出的圆周上设置18-24拍摄点，开始移动、拍摄；
S4、拍摄过程中，首先调节组件和连接组件配合，电机四带动绕线辊转动，调节绳缩短，拉起连接块，支撑架顺着支撑杆上升，同时加重框带动伸缩罩上升，这个过程中由于牵引绳和安装板连接，使得伸缩杆滑出安装管，摄像件伸出伸缩罩；
S5、驱动件工作，电机二驱动，齿轮一、齿轮二传动，使得丝杠转动，摄像件同步朝向安装座外围移动，调节与待拍摄物体的距离，连接杆旋转，带动每组摄像件上的摄像头旋转，调节单个摄像角度，电机三带动安装座旋转，进一步调节单个摄像角度；
S6、光源补光，摄像头从不同角度、不同位置拍摄物体的图像，数据采集模块获取拍摄数据，数据校正模块对所有的数据汇总，并校正后将拍摄到照片传输到电脑端进行三维快速建模，拍摄过程中超声波传感器提供避障功能；
S7、拍摄结束后，调节组件和连接组件配合，支撑架和伸缩罩下移，摄像件缩回伸缩罩，连接杆反向旋转至与移动套贴合，最后卡入收纳槽。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本实施例设置摄像组件，调节与待拍摄物体的距离以及单个摄像角度。实现了360度无死角拍摄，增大了拍摄的灵活性和高效性，提高了建模的精准度。设置调节组件和连接组件配合，实现摄像件进出伸缩罩。方便在雨雪天气或非工作状态下对摄像件进行收纳，有效保护摄像头。通过建模平台获得实时位置信息和飞行信息，进行数据采集、校正、传输，实现了建模的高效性、实时性、智能性和精准性，便于夜间建模。
附图说明
图1为本发明一种实施例第一视角的结构示意图；
图2为本发明一种实施例第二视角的结构示意图；
图3为本发明一种实施例第三视角的结构示意图；
图4为本发明一种实施例中连接组件的非工作状态仰视图；
图5为本发明一种实施例中连接组件的非工作状态侧视图；
图6为本发明一种实施例中连接组件的工作状态侧视图；
图7为图6中A处的结构示意图；
图8为本发明一种实施例中安装室的内部结构示意图。
附图标记：1、机体；2、支撑组件；3、伸缩罩；4、调节组件；5、连接组件；6、摄像组件；7、支撑架；8、支撑杆；9、缓冲弹簧；10、连接块；11、调节绳；12、牵引绳；13、转轴；14、防滑套；15、安装管；16、伸缩杆；17、安装板；18、安装座；19、移动套；20、加重框；21、电机一；22、摄像头；23、导向槽；24、收纳筒；25、收纳槽；26、安装架；27、电机二；28、齿轮一；29、齿轮二；30、丝杠；31、移动块；32、电机三；33、光源；34、摄像件；35、连接杆。
具体实施方式
实施例一
如图1-8所示，本发明提出的一种多旋翼无人机，包括机体1、支撑组件2、伸缩罩3、调节组件4、连接组件5、摄像组件6和建模平台；建模平台设置在机体1上，与电脑通讯连接；支撑组件2设置两组，位于机体1的底部两侧；伸缩罩3设置在两组支撑组件2之间；调节组件4设置在伸缩罩3和支撑组件2之间，用于调节伸缩罩3和支撑组件2的伸缩；摄像组件6设置在伸缩罩3内，通过连接组件5和调节组件4配合，实现摄像端的升降。
摄像组件6包括安装管15、伸缩杆16、安装板17、驱动件、安装座18和摄像件34；安装管15上端连接机体1，下端连接滑动的伸缩杆16；安装板17设置在伸缩杆16上；安装座18通过驱动件传动，转动设置在安装板17的下端；摄像件34设置多组，呈放射状排布在安装座18上，且通过驱动件传动，实现在安装座18上的移动。驱动件包括安装架26、电机二27、齿轮一28、齿轮二29、丝杠30、移动块31和电机三32；安装板17和安装座18构成安装室；安装室底部设置连通导向槽23的开口；安装架26设置在安装室内；电机二27设置在安装架26的下端，主轴与齿轮一28键连接；丝杠30对应开口位置，转动设置安装室下端；齿轮二29设置数量与摄像组件6数量匹配，多组齿轮二29围绕齿轮一28外周设置，键连接丝杠30的一端，同时与齿轮一28啮合；移动块31上端与丝杠30螺纹配合，下端穿过开口，连接移动套19；电机三32设置在安装架26的上端，主轴与安装板17连接。安装座18的底部设置收纳筒24；收纳筒24与齿轮一28同轴，侧壁上设置有与摄像头22一一对应的收纳槽25，便于在非工作状态下，对摄像头22进行收纳，提供一定的保护。
摄像件34包括移动套19、连接杆35、电机一21和摄像头22；安装座18的底部设置导向槽23；移动套19滑动设置在导向槽23上；通过电机一21传动的连接杆35一端与移动套19转动连接，另一端连接摄像头22。摄像件34还包括光源33和超声波传感器；光源33和超声波传感器均设置在安装座18上；光源33为近红外灯，发出的光是介于可见光和中红外光之间的电磁波。摄像头22为1英寸以下的感光COMS相机，具有1000-2000万像素，可以在夜间捕捉到环境中的红外线的反馈，提高夜间拍摄的清晰度。
本实施例设置摄像组件6，通过驱动件工作，带动摄像件34同步朝向安装座18外围移动，调节与待拍摄物体的距离，连接杆35旋转，带动每组摄像件34上的摄像头22旋转，调节单个摄像角度，安装座18旋转，进一步调节单个摄像角度。实现了360度无死角拍摄，增大了拍摄的灵活性和高效性，提高了建模的精准度。
实施例二
如图1-6所示，在上述实施例的基础上，本实施例中支撑组件2包括支撑架7、支撑杆8和缓冲弹簧9；支撑架7为U型，其两侧的竖直段设置滑槽；支撑杆8设置两组，每组支撑杆8的上端连接机体1，下端伸入对应侧的滑槽，与支撑架7滑动连接；缓冲弹簧9套在支撑杆8上，上端连接机体1，下端连接支撑架7。调节组件4包括电机四、连接块10和调节绳11；电机四设置在机体1上，主轴连接绕线辊；伸缩罩3上端连接机体1，下端设置有加重框20；连接块10设置在支撑架7和加重框20之间；调节绳11连接绕线辊和连接块。连接组件5包括牵引绳12、转轴13和防滑套14；转轴13转动设置在安装管15的外侧；防滑套14套在转轴13上；牵引绳12绕接在防滑套14上，一端连接安装板17，另一端连接加重框20。
本实施例设置调节组件4和连接组件5配合，通过电机四带动绕线辊转动，调节绳11伸缩，支撑架7和伸缩罩3同步伸缩，这个过程中由于牵引绳12和安装板17连接，使得摄像件34进出伸缩罩3。方便在雨雪天气或非工作状态下对摄像件34进行收纳，有效保护摄像头22。
实施例三
在上述实施例的基础上，本实施例中建模平台包括数据采集模块、地形视觉模块、飞行轨迹设置模块、数据校正模块、通信模块、控制模块和数据传输模块。通信模块采用4G/5G通信技术。
本实施例通过建模平台获得实时位置信息和飞行信息，进行数据采集、校正、传输，实现了建模的高效性、实时性、智能性和精准性。
实施例四
在上述实施例的基础上，本实施例又提供一种多旋翼无人机的夜间快速建模方法，步骤如下：
S1、起飞前，通过飞行轨迹设置模块设置飞行轨迹，确定待拍摄物体位置；
S2、机体1起飞后，通过地形视觉模块获得实时位置信息和飞行信息，并传输回电脑；
S3、机体1移动至待拍摄物体外围，根据提前设置的飞行轨迹，飞行到指定位置，在以待拍摄物体为圆心，提前设定半径，做出的圆周上设置18-24拍摄点，开始移动、拍摄；
S4、拍摄过程中，首先调节组件4和连接组件5配合，电机四带动绕线辊转动，调节绳11缩短，拉起连接块10，支撑架7顺着支撑杆8上升，同时加重框20带动伸缩罩3上升，这个过程中由于牵引绳12和安装板17连接，使得伸缩杆16滑出安装管15，摄像件34伸出伸缩罩3；
S5、驱动件工作，电机二27驱动，齿轮一28、齿轮二29传动，使得丝杠30转动，摄像件34同步朝向安装座18外围移动，调节与待拍摄物体的距离，连接杆35旋转，带动每组摄像件34上的摄像头22旋转，调节单个摄像角度，电机三32带动安装座18旋转，进一步调节单个摄像角度；
S6、光源33补光，摄像头22从不同角度、不同位置拍摄物体的图像，数据采集模块获取拍摄数据，数据校正模块对所有的数据汇总，并校正后将拍摄到照片传输到电脑端进行三维快速建模，拍摄过程中超声波传感器提供避障功能；
S7、拍摄结束后，调节组件4和连接组件5配合，支撑架7和伸缩罩3下移，摄像件34缩回伸缩罩3，连接杆35反向旋转至与移动套19贴合，最后卡入收纳槽25。
本实施例中的多旋翼无人机的夜间快速建模方法，操作简单，拍摄范围大，灵活性、实用性、智能性强，便于夜间建模。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括机体(1)、支撑组件(2)、伸缩罩(3)、调节组件(4)、连接组件(5)、摄像组件(6)和建模平台；建模平台设置在机体(1)上，与电脑通讯连接；支撑组件(2)设置两组，位于机体(1)的底部两侧；伸缩罩(3)设置在两组支撑组件(2)之间；调节组件(4)设置在伸缩罩(3)和支撑组件(2)之间；摄像组件(6)设置在伸缩罩(3)内，通过连接组件(5)和调节组件(4)配合，实现摄像端的升降；
摄像组件(6)包括安装管(15)、伸缩杆(16)、安装板(17)、驱动件、安装座(18)和摄像件(34)；安装管(15)上端连接机体(1)，下端连接滑动的伸缩杆(16)；安装板(17)设置在伸缩杆(16)上；安装座(18)通过驱动件传动，转动设置在安装板(17)的下端；摄像件(34)设置多组，呈放射状排布在安装座(18)上，且通过驱动件传动，实现在安装座(18)上的移动；
摄像件(34)包括移动套(19)、连接杆(35)、电机一(21)和摄像头(22)；安装座(18)的底部设置导向槽(23)；移动套(19)滑动设置在导向槽(23)上；通过电机一(21)传动的连接杆(35)一端与移动套(19)转动连接，另一端连接摄像头(22)。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，摄像件(34)还包括光源(33)和超声波传感器；光源(33)和超声波传感器均设置在安装座(18)上；摄像头(22)为1英寸以下的感光COMS相机，具有1000-2000万像素。
3.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，驱动件包括安装架(26)、电机二(27)、齿轮一(28)、齿轮二(29)、丝杠(30)、移动块(31)和电机三(32)；安装板(17)和安装座(18)构成安装室；安装室底部设置连通导向槽(23)的开口；安装架(26)设置在安装室内；电机二(27)设置在安装架(26)的下端，主轴与齿轮一(28)键连接；丝杠(30)对应开口位置，转动设置安装室下端；齿轮二(29)键连接丝杠(30)的一端，同时与齿轮一(28)啮合；移动块(31)上端与丝杠(30)螺纹配合，下端穿过开口，连接移动套(19)；电机三(32)设置在安装架(26)的上端，主轴与安装板(17)连接。
4.根据权利要求3所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，齿轮二(29)设置数量与摄像组件(6)数量匹配，多组齿轮二(29)围绕齿轮一(28)外周设置。
5.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，安装座(18)的底部设置收纳筒(24)；收纳筒(24)与齿轮一(28)同轴，侧壁上设置有与摄像头(22)一一对应的收纳槽(25)。
6.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，支撑组件(2)包括支撑架(7)、支撑杆(8)和缓冲弹簧(9)；支撑架(7)为U型，其两侧的竖直段设置滑槽；支撑杆(8)设置两组，每组支撑杆(8)的上端连接机体(1)，下端伸入对应侧的滑槽，与支撑架(7)滑动连接；缓冲弹簧(9)套在支撑杆(8)上，上端连接机体(1)，下端连接支撑架(7)。
7.根据权利要求6所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，调节组件(4)包括电机四、连接块(10)和调节绳(11)；电机四设置在机体(1)上，主轴连接绕线辊；伸缩罩(3)上端连接机体(1)，下端设置有加重框(20)；连接块(10)设置在支撑架(7)和加重框(20)之间；调节绳(11)连接绕线辊和连接块。
8.根据权利要求7所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，连接组件(5)包括牵引绳(12)、转轴(13)和防滑套(14)；转轴(13)转动设置在安装管(15)的外侧；防滑套(14)套在转轴(13)上；牵引绳(12)绕接在防滑套(14)上，一端连接安装板(17)，另一端连接加重框(20)。
9.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机，其特征在于，建模平台包括数据采集模块、地形视觉模块、飞行轨迹设置模块、数据校正模块、通信模块、控制模块和数据传输模块。
10.一种包括权利要求1-9任一项所述多旋翼无人机的夜间快速建模方法，其特征在于，步骤如下：
S1、起飞前，通过飞行轨迹设置模块设置飞行轨迹，确定待拍摄物体位置；
S2、机体(1)起飞后，通过地形视觉模块获得实时位置信息和飞行信息，并传输回电脑；
S3、机体(1)移动至待拍摄物体外围，根据提前设置的飞行轨迹，飞行到指定位置，在以待拍摄物体为圆心，提前设定半径，做出的圆周上设置18-24拍摄点，开始移动、拍摄；
S4、拍摄过程中，首先调节组件(4)和连接组件(5)配合，电机四带动绕线辊转动，调节绳(11)缩短，拉起连接块(10)，支撑架(7)顺着支撑杆(8)上升，同时加重框(20)带动伸缩罩(3)上升，这个过程中由于牵引绳(12)和安装板(17)连接，使得伸缩杆(16)滑出安装管(15)，摄像件(34)伸出伸缩罩(3)；
S5、驱动件工作，电机二(27)驱动，齿轮一(28)、齿轮二(29)传动，使得丝杠(30)转动，摄像件(34)同步朝向安装座(18)外围移动，调节与待拍摄物体的距离，连接杆(35)旋转，带动每组摄像件(34)上的摄像头(22)旋转，调节单个摄像角度，电机三(32)带动安装座(18)旋转，进一步调节单个摄像角度；
S6、光源(33)补光，摄像头(22)从不同角度、不同位置拍摄物体的图像，数据采集模块获取拍摄数据，数据校正模块对所有的数据汇总，并校正后将拍摄到照片传输到电脑端进行三维快速建模，拍摄过程中超声波传感器提供避障功能；
S7、拍摄结束后，调节组件(4)和连接组件(5)配合，支撑架(7)和伸缩罩(3)下移，摄像件(34)缩回伸缩罩(3)，连接杆(35)反向旋转至与移动套(19)贴合，最后卡入收纳槽(25)。
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