CN206057559U - 具有校准装置的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有校准装置的无人机，所述具有校准装置的无人机包括机体(1)、安装在所述机体(1)上的调节装置(2)，所述调节装置(2)包括第一调节件、第一驱动件、第二调节件、第二驱动件和校准组件(3)，所述第二调节件上设置有固定件，所述固定件上安装有激光测距装置(4)，所述校准组件(3)包括安装在所述第二调节件上的第三驱动件、与所述第三驱动件传动连接的支架和安装在所述支架上的白板，所述支架能够在第三驱动件的驱动下移至或者离开所述激光测距装置(4)的正下方。本实用新型提供的具有校准装置的无人机能够减小测量的距离数据的偏差。

Description

具有校准装置的无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机测量技术领域，尤其涉及一种具有校准装置的无人机。

背景技术

随着无人机技术的不断发展，无人机测绘测量在遥感测绘中占有非常重要的作用。无人机可以机载多种遥感设备，如高分辨率CCD数码相机、激光扫描仪、轻型光学相机等获取信息，并通过相应的软件对所获取的图像信息进行处理，按照一定精度要求制作成图像。在实际应用中，为适应测绘测量的需求，对无人机的高度数据需要具有高精度的要求。

无人机目前使用的高度测量装置主要有气压高度计、激光测量装置等。相对于气压高度计测量范围宽、但误差较大的问题，激光测量装置是较为理想的高度测量装置。

激光测量装置在测量时均会存在一定的测量偏差，需要通过白板来对激光测量撞击进行校准，现有的无人机上安装的激光测量装置的校准方式是在无人机每次起飞前进行校准，但是激光测量装置在无人机飞行过程中进行多次测量便会积累较大的误差，导致测量的距离数据存在偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有校准装置的无人机，能够减小测量的距离数据的偏差。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有校准装置的无人机，所述具有校准装置的无人机包括机体、安装在所述机体上的调节装置，所述调节装置包括第一调节件、能够驱动所述第一调节件绕垂直于YZ平面的方向转动的第一驱动件、第二调节件、安装在所述第一调节件上并且能够驱动所述第二调节件绕垂直于XZ平面的方向转动的第二驱动件和安装在所述第二调节件上的校准组件，所述第二调节件上设置有固定件，所述固定件上安装有激光测距装置，所述校准组件包括安装在所述第二调节件上的第三驱动件、与所述第三驱动件传动连接的支架和安装在所述支架上的白板，所述支架能够在第三驱动件的驱动下移至或者离开所述激光测距装置的正下方。

优选地，所述第三驱动件为舵机，所述支架能够在第三驱动件的驱动下绕垂直于XY平面的方向转动，所述白板能够随着所述支架的转动而移至或者离开所述激光测距装置的正下方。

优选地，所述支架包括与所述第三驱动件传动连接的连接板和固定连接在所述连接板上的用于固定所述白板的紧固件，所述紧固件包括具有缺口的紧固环和螺栓，所述紧固环的缺口的两侧分别设置有开设有通孔的凸起，所述螺栓穿过两个所述凸起的通孔后通过螺母紧固。

优选地，所述激光测距装置包括激光发生器、准直透镜、接收物镜和光电转换器，所述激光发生器产生的测量光束经所述准直透镜转折后投射到被测物表面形成光斑，所述接收物镜接收被测物反射的光束，所述光电转换器对所述接收物镜上的成像进行光电转换，所述接收物镜的光轴平行于所述准直透镜投射到被测物上的光束。

优选地，所述光电转换器采用雪崩光电二极管或者PIN光电二极管作为光敏元件。

优选地，所述第一驱动件固定安装在连接件上，所述第一调节件通过转轴可转动地安装在所述连接件上，所述第一驱动件与所述第一调节件传动连接，以驱动所述第一调节件围绕所述转轴转动。

优选地，所述第一调节件包括相互垂直连接的第一安装板和第二安装板，所述转轴安装在所述第一安装板上，所述第二驱动件安装在所述第二安装板上，所述第一驱动件的输出轴通过驱动板与所述第一安装板传动连接。

优选地，所述第一驱动件为舵机，所述驱动板的一端与所述舵机的摆臂铰接连接，所述驱动板的另一端与所述第二安装板铰接连接。

优选地，所述第二调节件包括第三安装板，所述第三安装板与所述第二驱动件传动连接。

优选地，所述第二驱动件为舵机，所述舵机的摆臂与所述第三安装板固定连接。

本实用新型与现有技术的不同之处在于，本实用新型提供的具有校准装置的无人机通过将激光测距装置和校准组件均设置在调节装置上，调节装置通过第一驱动件和第二驱动件可以实现固定件角度的调节，从而使得安装在其上的激光测距装置可以保持竖直状态，并通过校准组件的第三驱动件可以在每次使用激光测距装置测量前将白板移动到激光测距装置的正下方进行校准，从而能够实现在无人机飞行时可以对激光测量头进行校准，因此能够减小测量的距离数据的偏差。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种实施方式的具有校准装置的无人机的结构示意图；

图2是图1所示的具有校准装置的无人机的激光测距装置的结构原理图；

图3是图1所示的具有校准装置的无人机的调节装置和校准组件的结构示意图；

图4是图3所示的调节装置和校准组件的主视图；

图5是图3所示的校准组件的结构示意图；

附图标记说明：

1-机体；2-调节装置；21-第一调节件；211-第一安装板；212-第二安装板；22-第一驱动件；23-第二调节件；24-第二驱动件；25-固定件；26-驱动板；27-摆臂；3-校准组件；31-第三驱动件；32-支架；321-连接板；322-紧固件；33-白板；4-激光测距装置；41-激光发生器；42-准直透镜；43-接收物镜；44-光电转换器；5-被测物；6-连接件；61-转轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本实用新型，并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本实用新型的保护范围局限于此。

在本实用新型中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下、左、右”是指本实用新型提供的具有校准装置的无人机在正常使用情况下定义的，并与附图4中所示的上下左右方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本实用新型保护范围的限制。

适当参考图1、图3所示，本实用新型提供的基本实施方式的具有校准装置的无人机包括机体1、安装在所述机体1上的调节装置2，所述调节装置2包括第一调节件21、能够驱动所述第一调节件21绕垂直于YZ平面的方向转动的第一驱动件22、第二调节件23、安装在所述第一调节件21上并且能够驱动所述第二调节件23绕垂直于XZ平面的方向转动的第二驱动件24和安装在所述第二调节件23上的校准组件3，所述第二调节件23上设置有固定件25，所述固定件25上安装有激光测距装置4，所述校准组件3包括安装在所述第二调节件23上的第三驱动件31、与所述第三驱动件31传动连接的支架32和安装在所述支架32上的白板33，所述支架32能够在第三驱动件31的驱动下移至或者离开所述激光测距装置4的正下方。

在本实用新型中，所述YZ平面，即图3中所示的Y轴和Z轴构成的平面，垂直于YZ平面的方向，即平行于X轴的方向，所述XZ平面，即图3中所示的X轴和Z轴构成的平面，垂直于XZ平面的方向，即平行于Y轴的方向。图中所示的Z轴方向，为本实用新型提供的无人机测量头调节装置安装在无人机上、并且无人机的机臂处于水平状态时的竖直方向，即Z轴方向为无人机机臂处于水平状态时，垂直于无人机机臂的方向。

上述基本实施方式的具有校准装置的无人机在飞行过程中需要测量高度数值时，首先通过无人机的飞控系统确定无人机的飞行姿态，并确定此时竖直方向相对于无人机的坐标系的角度，然后控制第一驱动件22，通过第一驱动件22调整第一调节件21的角度，并控制第二驱动件24，通过第二驱动件24调整第二调节件23的角度，从而调整安装在第二调节件23上的固定件25的角度，使安装在固定件25上的激光测距装置4朝向底面发出的光线保持竖直。然后通过无人机的飞控系统控制第三驱动件31旋转，使得安装在支架32上的白板33移动到激光测距装置4的正下方，激光测距装置4即可通过白板33进行校准，激光测距装置4校准完毕后，飞控系统控制第三驱动件31，使得所述白板33从固定件25的正下方移开，激光测距装置4即可准确的测量高度数据。当在每次使用激光测距装置4测量高度数据时，即可通过第三驱动件31使得白板33移动到激光测距装置4的正下方，从而能够保证每次测得的高度数据的准确性。

在本实用新型中，所述校准组件3可以采用各种适当的使得白板33移动到激光测距装置4正下方的适当结构。例如，所述第三驱动件31可以采用直线电机，直线电机固定在第二调节件23上，直线电机的输出轴的轴线垂直于激光测距装置4，白板33固定安装在直线电机的输出轴上，通过控制直线电机的输出轴的伸出与缩回，即可使得移至或者离开所述激光测距装置4的正下方。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图4、图5所示，所述第三驱动件31为舵机，所述支架32能够在第三驱动件31的驱动下绕垂直于XY平面的方向转动，所述白板33能够随着所述支架32的转动而移至或者离开所述激光测距装置4的正下方。

具体地，所述支架32包括与所述第三驱动件31传动连接的连接板321和固定连接在所述连接板321上的用于固定所述白板33的紧固件322。通过设置紧固件322，可以方便牢固地安装白板33。

在本实用新型中，所述紧固件322优选包括具有缺口的紧固环和螺栓，所述紧固环的缺口的两侧分别设置有开设有通孔的凸起，所述螺栓穿过两个所述凸起的通孔后安装有螺母。

上述结构的紧固件322在安装白板33时，首先将螺母拧松，使得两个凸起之间的间距增大，从而增加紧固环的内径，然后将白板放置在紧固环内，再拧紧螺母，即可实现白板的固定。

在本实用新型中，所述激光测距装置4可以采用现有的任何适当的装置。

在本实用新型的一个优选实施方式中，如图2所示，所述激光测距装置4包括激光发生器41、准直透镜42、接收物镜43和光电转换器44，所述激光发生器41产生的测量光束经所述准直透镜42转折后投射到被测物5(如地面)表面形成光斑，所述接收物镜43接收被测物5反射的光束，所述光电转换器44对所述接收物镜43上的成像进行光电转换，所述接收物镜43的光轴平行于所述准直透镜42投射到被测物5上的光束。

在上述实施方式中，所述准直透镜42可以为一平行棱镜，该平行棱镜包括相互平行的两个反射面，激光发生器41出射的测量光束投射到一个反射面上并经过另一反射面射出成为投射向被测物5的光束。本领域的技术人员可很容易想到，在其它实施方式中，准直透镜42也可采用两个反射镜，只要该两个反射镜的反射面相互平行即能实现本实施方式中平行棱镜的功能。

本实用新型通过使用上述结构的激光测距装置4，由于接收物镜43的光轴平行于准直透镜42投射到被测物5上的光束，且两个光束距离很近，因此可以忽略在近距离的成像光斑中心偏移量，在远距离和近距离，光斑中心都不偏移，从而减小了超近距离的测距“盲区”，也提高了超近距离的测量稳定性。

在本实用新型中，所述光电转换器44优选采用雪崩光电二极管或者PIN光电二极管作为光敏元件。

需要注意的是，所述激光测距装置4可以整体安装在固定件25上，也可以部分安装在固定件25上，如激光的发射和接收部分。

在本实用新型提供的调节装置2可以以任何适当方式固定在无人机机体上，优选地，参考图3所示，所述第一驱动件22固定安装在连接件6上，所述第一调节件21通过转轴61可转动地安装在所述连接件6上，所述第一驱动件22与所述第一调节件21传动连接，以驱动所述第一调节件21围绕所述转轴61转动。在本实施方式中，无人机测量头调节装置是通过连接件6固定在无人机机体上的。

此时，第一调节件21通过转轴61可转动地安装在连接件6上，其安装方式可以为转轴61固定安装在连接件6上，第一调节件21通过轴承安装在转轴61上，或者转轴61通过轴承可转动地安装在连接件6上，第一调节件21与转轴61固定连接。

本实用新型中，所述第一调节件21是用于安装第二驱动件24的，因此可以采用各种适当的形状和结构。

在本实用新型的优选实施方式中，参考图3所示，所述第一调节件21包括相互垂直连接的第一安装板211和第二安装板212，所述转轴61安装在所述第一安装板211上，所述第二驱动件24安装在所述第二安装板212上，所述第一驱动件22的输出轴通过驱动板26与所述第一安装板211传动连接。

所述第一驱动件22安装在连接件6上，通过第一驱动件22可以驱动第一调节件21围绕转轴61旋转。

可选地，所述第一驱动件22可以为直线电机，直线电机的机体铰接在连接件6上，直线电机的输出轴与第二安装板212铰接，通过直线电机的输出轴的伸出与缩回，即可带动第二安装板212围绕转轴61转动。

在本实用新型的一个优选实施方式中，如图3所示，所述第一驱动件22为舵机，所述驱动板261的一端与所述舵机的摆臂27铰接连接，所述驱动板26的另一端与所述第二安装板212铰接连接。从而，通过舵机的摆臂27的摆动，可以带动驱动板26转动，从而带动第二安装板212围绕转轴61转动。

在本实用新型中，所述第二调节件23是用于安装固定件25的，因此与第一调节件21类似，第二调节件23也可以采用任何适当的结构，如柱体、块体、或框体等。

在本实用新型中，优选地，所述第二调节件23包括第三安装板，所述第三安装板与所述第二驱动件24传动连接。通过第二驱动件24的转动，即可带动第三安装板转动。

在本实用新型的一个优选实施方式中，如图4所示，所述第二驱动件24为舵机，所述舵机的摆臂与所述第三安装板固定连接。

以上实施方式的先后顺序仅为便于描述，不代表实施方式的优劣。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种具有校准装置的无人机，其特征在于,所述具有校准装置的无人机包括机体(1)、安装在所述机体(1)上的调节装置(2)，所述调节装置(2)包括第一调节件(21)、能够驱动所述第一调节件(21)绕垂直于YZ平面的方向转动的第一驱动件(22)、第二调节件(23)、安装在所述第一调节件(21)上并且能够驱动所述第二调节件(23)绕垂直于XZ平面的方向转动的第二驱动件(24)和安装在所述第二调节件(23)上的校准组件(3)，所述第二调节件(23)上设置有固定件(25)，所述固定件(25)上安装有激光测距装置(4)，所述校准组件(3)包括安装在所述第二调节件(23)上的第三驱动件(31)、与所述第三驱动件(31)传动连接的支架(32)和安装在所述支架(32)上的白板(33)，所述支架(32)能够在第三驱动件(31)的驱动下移至或者离开所述激光测距装置(4)的正下方，所述激光测距装置(4)包括激光发生器(41)、准直透镜(42)、接收物镜(43)和光电转换器(44)，所述激光发生器(41)产生的测量光束经所述准直透镜(42)转折后投射到被测物(5)表面形成光斑，所述接收物镜(43)接收被测物(5)反射的光束，所述光电转换器(44)对所述接收物镜(43)上的成像进行光电转换，所述接收物镜(43)的光轴平行于所述准直透镜(42)投射到被测物(5)上的光束。

2.根据权利要求1所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第三驱动件(31)为舵机，所述支架(32)能够在第三驱动件(31)的驱动下绕垂直于XY平面的方向转动，所述白板(33)能够随着所述支架(32)的转动而移至或者离开所述激光测距装置(4)的正下方。

3.根据权利要求2所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述支架(32)包括与所述第三驱动件(31)传动连接的连接板(321)和固定连接在所述连接板(321)上的用于固定所述白板(33)的紧固件(322)，所述紧固件(322)包括具有缺口的紧固环和螺栓，所述紧固环的缺口的两侧分别设置有开设有通孔的凸起，所述螺栓穿过两个所述凸起的通孔后通过螺母紧固。

4.根据权利要求1所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述光电转换器(44)采用雪崩光电二极管或者PIN光电二极管作为光敏元件。

5.根据权利要求1所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第一驱动件(22)固定安装在连接件(6)上，所述第一调节件(21)通过转轴(61)可转动地安装在所述连接件(6)上，所述第一驱动件(22)与所述第一调节件(21)传动连接，以驱动所述第一调节件(21)围绕所述转轴(61)转动。

6.根据权利要求5所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第一调节件(21)包括相互垂直连接的第一安装板(211)和第二安装板(212)，所述转轴(61)安装在所述第一安装板(211)上，所述第二驱动件(24)安装在所述第二安装板(212)上，所述第一驱动件(22)的输出轴通过驱动板(26)与所述第一安装板(211)传动连接。

7.根据权利要求6所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第一驱动件(22)为舵机，所述驱动板(26)的一端与所述舵机的摆臂(27)铰接连接，所述驱动板(26)的另一端与所述第二安装板(212)铰接连接。

8.根据权利要求7所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第二调节件(23)包括第三安装板，所述第三安装板与所述第二驱动件(24)传动连接。

9.根据权利要求8所述的具有校准装置的无人机，其特征在于，所述第二驱动件(24)为舵机，所述舵机的摆臂与所述第三安装板固定连接。