CN114234929A - 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
本发明涉及无人机技术领域。目的在于提供一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置,包括无人机主体,所述主体的底部设置有具有摄像角度调节功能的测绘摄像机构,所述测绘摄像机构的外围设置有可调式起落架;所述可调式起落架包括环绕在测绘摄像机构上部外围的圆环状的连接圈,所述连接圈与主体的底部之间通过多根短立柱连接,所述短立柱绕连接圈的中心呈环形均匀分布;所述可调式起落架还包括多根绕连接圈呈环形均匀分布的支撑腿,所述支撑腿由上至下依次包括上水平段、倾斜段和下水平段。本发明能够实现起落架的快速调节,既不影响起落架的正常使用,又能避免其对测绘摄像机构造成干扰和影响。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,具体涉及一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置。
背景技术
无人机通常应用在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。目前,无人机测绘是利用安装在无人机上的五个摄像头,从垂直、前斜、后斜、左斜、右斜等多个角度对地形环境进行倾斜、垂直的全面幅图像采集,结合定位、融合、建模等技术,生成对应的三维模型,其能够真实直观的展示出地形细节,是目前普遍采用的一种高精度测绘方式。
通常测绘无人机的摄像头搭载在无人机机体下方的安装架上,但无人机在飞行过程中,由于飞行姿态不可能完全保持水平,这就导致拍摄出的画面无法真正的达到标准,需要进行后期的图像矫正,这将耗费大量的人力、物力和时间。为此,如何通过一种简单的方式实现无人机在不同飞行姿态下摄像头标准角度的矫正,是本领域的一大难题。尽管目前市面上出现了部分具有纠偏功能的方案,但这些方案不仅结构复杂,且控制逻辑冗杂,制造成本极高。同时,出于调节的需求,现有安装架通常会设计若干电动推杆、气缸、电缸等源动部件,而出于高空飞行减重的目的,这些源动部件通常都选择较小尺寸、小规格的部件。又由于安装的摄像头数量众多,摄像机构的总体重量又不轻,这就导致驱动摄像机构调节的源动部件实际上存在较大的负荷,影响源动部件的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、使用寿命长的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置。
为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是: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,所述无人机本体的底部设置有固定架,所述固定架的下方设置有摆动板,所述摆动板与固定架之间通过调节机构连接,摆动板的底面固定设置有安装座,航拍摄像头固定设置在安装座上;
所述调节机构包括至少三根电控伸缩部件,所述电控伸缩部件绕摆动板的中心呈环形均匀分布,电控伸缩部件的上下两端分别通过一个第一万向球铰与固定架和摆动板连接;所述调节机构还包括设置在固定架与摆动板中心之间的弹簧牵拉组,所述弹簧牵拉组由多根并排布置的、竖向的螺旋弹簧构成,所述螺旋弹簧的两端分别通过一个第二万向球铰与固定架和摆动板连接;
还包括计算芯片和控制芯片,所述计算芯片与无人机本体内的陀螺仪电性连接,用于获取无人机本体的飞行姿态,并根据无人机本体的飞行姿态计算出各电控伸缩部件的伸长长度;所述控制芯片与计算芯片电性连接,用于接收计算芯片反馈的电控伸缩部件伸长长度信息,并据此生成控制指令;所述控制芯片与电控伸缩部件电性连接,用于向电控伸缩部件下达控制指令。
优选的,所述螺旋弹簧始终处于拉伸状态。
优选的,所述摆动板呈方形。
优选的,所述电控伸缩部件为电动伸缩杆。
优选的,所述电动伸缩杆的数量为四根,且四根电动伸缩杆分别位于摆动板靠近四个角部的位置。
优选的,所述螺旋弹簧的数量为四根,四根螺旋弹簧呈矩阵式阵列分布。
优选的,所述安装座由四张倒等腰梯形状的围板和一张正方形的底板围合构成,每一张围板和底板上均设置有一个航拍摄像头,所述底板上的航拍摄像头垂直朝下、围板上的航拍摄像头斜朝下。
优选的,所述无人机本体的周侧设置有四根用于安装飞行桨叶的支撑臂,所述支撑臂的悬伸端底部设置有倒U形的固定座;每一个固定座上均设置有一根支撑腿。
优选的,所述支撑腿包括电动推杆,所述电动推杆的输出端朝下,且设置有接地盘。
优选的,所述固定座的底部设置有竖向的套筒,所述套筒的中心孔贯穿固定座,套筒与电动推杆的推杆主体相配合,所述推杆主体的上端设置有挡盘,所述挡盘与固定座之间的推杆主体外套设有缓冲弹簧,所述缓冲弹簧的两端分别与固定座和挡盘固接。
本发明的有益效果集中体现在:能够快速、灵敏的根据无人机主体的飞行姿态实现调节板任意角度的调节,使得航拍摄像头保持标准拍摄位,降低了后期图像处理的难度,同时采用弹簧牵拉组对调节板进行牵拉,降低了电控伸缩部件的负荷,延长了使用寿命。具体来说,本发明在使用过程中,陀螺仪实时探测无人机本体的飞行姿态,获取无人机本体的飞行倾角,计算芯片据此实时计算出要使调节板达到平衡需要的电控伸缩部件伸长量。并将该伸长量数据下发至控制芯片,控制芯片生成控制指令,并控制各电控伸缩部件改变至既定长度,保持调节板水平,使各航拍摄像头处于标准拍摄角度。同时,本发明采用伸长电动伸缩部件通过长度实现调节板角度调节,螺旋弹簧始终处于拉伸状态,对调节板具有一个回拉力,能够极大的分担电控伸缩部件的牵拉负荷,避免其损坏,延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明一种使用状态的结构示意图;
图3为调节板的结构示意图;
图4为本发明的电路框图。
具体实施方式
如图1-4所示的,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1,无人机本体1可采用四轴、六轴等多种机型,此处以四轴无人机本体1为例,如图1所示,所述无人机本体1的周侧设置有四根用于安装飞行桨叶的支撑臂。
本发明所述无人机本体1的底部设置有固定架2,固定架2作为安装基础,其具体结构形态较多,可以是圆形、方形、环形等等,所述固定架2的下方设置有摆动板3,同理摆动板3也可以采用圆形、方形等各种形状,所述摆动板3与固定架2之间通过调节机构连接,摆动板3的底面固定设置有安装座4,航拍摄像头5固定设置在安装座4上。总体来看,本发明固定架2与无人机本体1采用固定方式连接,摆动板3能够实现角度自由调节,从而保证其上搭载的安装座4、航拍摄像头5的稳定性。
所述调节机构包括至少三根电控伸缩部件6,所述电控伸缩部件6可采用电动伸缩杆、电动气缸、电动液压缸等多种形式,考虑到小尺寸要求,其最好是采用电动伸缩杆。如图中所示,所述电动伸缩杆的数量可以为四根,且四根电动伸缩杆分别位于摆动板3靠近四个角部的位置。所述电控伸缩部件6绕摆动板3的中心呈环形均匀分布,电控伸缩部件6的上下两端分别通过一个第一万向球铰7与固定架2和摆动板3连接;所述调节机构还包括设置在固定架2与摆动板3中心之间的弹簧牵拉组,所述弹簧牵拉组由多根并排布置的、竖向的螺旋弹簧8构成,所述螺旋弹簧8的两端分别通过一个第二万向球铰9与固定架2和摆动板3连接;所述螺旋弹簧8的数量为四根,四根螺旋弹簧8呈矩阵式阵列分布,一般情况下四根螺旋弹簧8提供的牵拉力基本能够满足使用需求,在特殊情况下,可适当增加或减少螺旋弹簧8的数量。
除此之外,本发明还包括计算芯片和控制芯片,所述计算芯片与无人机本体1内的陀螺仪10电性连接,用于获取无人机本体1的飞行姿态,并根据无人机本体1的飞行姿态计算出各电控伸缩部件6的伸长长度;所述控制芯片与计算芯片电性连接,用于接收计算芯片反馈的电控伸缩部件6伸长长度信息,并据此生成控制指令;所述控制芯片与电控伸缩部件6电性连接,用于向电控伸缩部件6下达控制指令。
本发明在使用过程中,陀螺仪实时探测无人机本体的飞行姿态,获取无人机本体的飞行倾角,计算芯片据此实时计算出要使调节板3达到平衡需要的电控伸缩部件6伸长量。并将该伸长量数据下发至控制芯片,控制芯片生成控制指令,并控制各电控伸缩部件改变至既定长度,保持调节板3水平,使各航拍摄像头5处于标准拍摄角度。同时,本发明采用伸长电控伸缩部件6通过长度实现调节板3角度调节,螺旋弹簧8始终处于拉伸状态,对调节板3具有一个回拉力,能够极大的分担电控伸缩部件6的牵拉负荷,避免其损坏,延长了使用寿命。
本发明所述安装座4由四张倒等腰梯形状的围板和一张正方形的底板围合构成,每一张围板和底板上均设置有一个航拍摄像头5,所述底板上的航拍摄像头5垂直朝下、围板上的航拍摄像头5斜朝下。为了为固定板2、调节机构的安装留下空间,所述支撑臂的悬伸端底部设置有倒U形的固定座;每一个固定座上均设置有一根支撑腿。进一步的,为了实现支撑腿的伸缩,所述支撑腿包括电动推杆11,所述电动推杆11的输出端朝下,且设置有接地盘12。另外,为了实现对降落冲击力的缓冲,所述固定座的底部设置有竖向的套筒13,所述套筒13的中心孔贯穿固定座,套筒13与电动推杆11的推杆主体相配合,所述推杆主体的上端设置有挡盘14,所述挡盘14与固定座之间的推杆主体外套设有缓冲弹簧15,所述缓冲弹簧15的两端分别与固定座和挡盘14固接。
Claims (10)
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)的底部设置有固定架(2),其特征在于:所述固定架(2)的下方设置有摆动板(3),所述摆动板(3)与固定架(2)之间通过调节机构连接,摆动板(3)的底面固定设置有安装座(4),航拍摄像头(5)固定设置在安装座(4)上;
所述调节机构包括至少三根电控伸缩部件(6),所述电控伸缩部件(6)绕摆动板(3)的中心呈环形均匀分布,电控伸缩部件(6)的上下两端分别通过一个第一万向球铰(7)与固定架(2)和摆动板(3)连接;所述调节机构还包括设置在固定架(2)与摆动板(3)中心之间的弹簧牵拉组,所述弹簧牵拉组由多根并排布置的、竖向的螺旋弹簧(8)构成,所述螺旋弹簧(8)的两端分别通过一个第二万向球铰(9)与固定架(2)和摆动板(3)连接;
还包括计算芯片和控制芯片,所述计算芯片与无人机本体(1)内的陀螺仪(10)电性连接,用于获取无人机本体(1)的飞行姿态,并根据无人机本体(1)的飞行姿态计算出各电控伸缩部件(6)的伸长长度;所述控制芯片与计算芯片电性连接,用于接收计算芯片反馈的电控伸缩部件(6)伸长长度信息,并据此生成控制指令;所述控制芯片与电控伸缩部件(6)电性连接,用于向电控伸缩部件(6)下达控制指令。
2.根据权利要求1所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述螺旋弹簧(8)始终处于拉伸状态。
3.根据权利要求2所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述摆动板(3)呈方形。
4.根据权利要求3所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述电控伸缩部件(6)为电动伸缩杆。
5.根据权利要求4所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述电动伸缩杆的数量为四根,且四根电动伸缩杆分别位于摆动板(3)靠近四个角部的位置。
6.根据权利要求5所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述螺旋弹簧(8)的数量为四根,四根螺旋弹簧(8)呈矩阵式阵列分布。
7.根据权利要求6所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述安装座(4)由四张倒等腰梯形状的围板和一张正方形的底板围合构成,每一张围板和底板上均设置有一个航拍摄像头(5),所述底板上的航拍摄像头(5)垂直朝下、围板上的航拍摄像头(5)斜朝下。
8.根据权利要求7所述的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)的周侧设置有四根用于安装飞行桨叶的支撑臂,所述支撑臂的悬伸端底部设置有倒U形的固定座;每一个固定座上均设置有一根支撑腿。
9.根据权利要求8所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述支撑腿包括电动推杆(11),所述电动推杆(11)的输出端朝下,且设置有接地盘(12)。
10.根据权利要求9所述的无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置,其特征在于:所述固定座的底部设置有竖向的套筒(13),所述套筒(13)的中心孔贯穿固定座,套筒(13)与电动推杆(11)的推杆主体相配合,所述推杆主体的上端设置有挡盘(14),所述挡盘(14)与固定座之间的推杆主体外套设有缓冲弹簧(15),所述缓冲弹簧(15)的两端分别与固定座和挡盘(14)固接。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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