CN209458620U - 用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，主要包括四个部分：第一部分是基座，包括底座、直流伺服电机、转动台，转动台实现整个装置的全方位旋转；第二部分是俯仰、升沉装置，由电推杆、虎克铰、上平台组成，虎克铰固定在电推杆和上平台上，配合电推杆实现俯仰；第三部分是横滚以及振动装置，由无刷直流电机、支撑架、振动台组成，实现横滚要求以及模拟空中振动环境；第四部分是线性移动装置，由电机驱动丝杠沿着光杆移动。本实用新型作为地面模拟飞行装置可以在满足无人机作业时的俯仰、横滚、升降以及振动环境的情况下，节约大量的人力、物资，能够很好的通过拍摄图像的质量对航拍相机的性能指标做出正确合理的评价。

Description

用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置

技术领域

本实用新型属于无人机飞行器技术领域，具体涉及用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置，主要是模拟无人机天空作业时的横滚、俯仰主要姿态以及影响拍摄质量的振动环境。

背景技术

近年来，无人机发展十分迅猛，应用十分广泛。在军用方面，无人机可用于战场侦察、通讯中继、导弹引导、火力攻击等领域；在民用方面，无人机可用于资源探测、气象监测、航拍摄影、医疗救护等领域。无人机执行空中作业时，最重要的就是航空相机的拍摄质量，其属于精密光学器件，搭载无人机拍摄受到无人机俯仰、横滚等主要姿态以及风向、气流等外部因素的影响，所以为了提高相机的拍摄质量，在投入生产使用之前需要对航空相机进行多次的实验、调试，然而每次调试阶段都要使用无人机作为载体进行实际飞行，这不仅浪费时间，而且也会因为调试阶段的失误产生较高成本费用。

授权公布号为CN 105923168 A的发明专利公开了一种机载云台测试的旋翼机飞行模拟平台，该云台包括底座、四自由度平台、链轮驱动机构、链条、相机云台支架以及相机云台等。虽然该模拟平台能够实现X、Z方向上的移动、俯仰角、翻滚角的要求，但是该平台采用的是链传动机构，由于链轮以及链条容易产生磨损，易伸长，并且在运行过程中会产生附加载荷，不宜用于急速反向运动中，成本高。

授权公布号为CN 105923168 A的发明专利公开了一种三轴转动振动台，该振动台包括直流伺服电机、转动轴、摆动架、电推杆等。该三轴转动振动台将实现俯仰功能的电推杆放置在摆动台上，当直流无刷电机驱动摆动台实现横滚时，电推杆、虎克铰以及球铰比竖直方向工作时承受更大的力，磨损更大。

设计出能够满足航空相机实际作业时最接近俯仰角、横滚角以及最大频率的振动环境的地面测试装置是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对无人机飞行模拟技术领域亟待解决的问题，本实用新型提供用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置，该测试装置主要包括四个部分：第一部分是横向和纵向运动机构，由电机、丝杠、光杆组成；第二部分是转动部分也就是基座，由底座、电机外壳、直流伺服电机、转动台组成；第三部分是俯仰、升沉装置，由电推杆、虎克铰、上平台组成；第四部分则是横滚以及振动装置，由无刷直流电机、联轴器、支撑架、振动台组成。

本实用新型的实施方式是：用两台电机分别带动横向、纵向丝杠转动，继而带动平台实现横向和纵向移动；将直流伺服电机和电机外壳固定在平动机构上，通过联轴器与转动轴相连接；将电推杆固定在下平台上，与转动部分相连接，实现航拍时的旋转，虎克铰分别固定在电推杆和上平台上，电推杆与上平台通过虎克铰连接，可以实现航拍时的俯仰；支撑架固定在上平台，直流无刷电机固定在支撑架上，通过联轴器与振动器连接，实现振动台的横滚，满足航拍典型姿态；振动台则是满足航拍时的振动环境,将机载相机云台放置在振动台上，用以测试航拍相机的拍摄质量。通过用于航拍相机测试的多自由度地面模拟飞行装置实现的转动、俯仰、升沉、横滚姿态、横向和纵向移动以及模拟振动环境来对航空相机的各项指标进行详细的评价。

附图说明

图1是本实用新型用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置结构示意图；

图2是本实用新型用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置正视图；

图3是本实用新型用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置系统结构图；

附图标记说明：丝杠（1）；光杆（2）；下平台（3）；上平台（4）；无刷直流电机（5）；振动台（6）；相机支架（7）；支撑架（8）；电推杆（9）；驱动电机（10）；光杆（11）；丝杠（12）；直流伺服电机（13）；虎克铰（14）；转动轴（15）。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型的用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供的用于航拍相机测试的多自由度的地面运动模拟装置，包括四个部分：第一部分是平动机构，由丝杠（1）、光杆（2）、光杆（11）和丝杠（1）组成；第二部分是转动部分也就是基座，由底座、电机外壳、直流伺服电机（13）、转动台组成；第三部分是俯仰、升沉装置，由下平台（3）、电推杆（9）、虎克铰（14）、上平台（4）组成；第四部分则是横滚以及振动装置，由无刷直流电机（5）、联轴器、支撑架（8）、振动台（6）组成。

如图1所示两套平动机构组合实现整个模拟装置的横向、纵向两个方向的直线运动，该部分利用电机通过联轴器与丝杠连接带动丝杠转动，从而带动整个模拟装置的直线移动，横向和纵向两个平动机构的实现方式一样。

如图2所示，转动机构位于平动机构和下平台之间，用于驱动试验台实现360°转动，模拟无人机空中原地打转。

如图1所示电推杆驱动装置（3）所能实现的功能是控制平台的升沉、俯仰以及侧倾，实现方式如下：（1）当三个液压缸在中位附近同时作伸缩运动时可以实现平台的升降运动；（2）当中位电推杆保持不动，对称的两个电推杆作差动时，平台可以作侧倾运动；（3）当中位电推杆作伸缩运动，对称的两个电推杆同步运动并与中位电推杆作差动时，平台可以作俯仰运动。与液压系统相比电推杆体积小、精度高、完全同步性好且由电机直接驱动干净卫生。

如图所示1所示将振动台（6）支撑在支撑架（8）上，航拍相机放置在振动台（6）上，无刷直流电机（5）直接驱动振动台（6）实现航拍相机横滚，横滚角度为±45°，振动台用于模拟无人机执行任务时的真实环境。

Claims (6)

1.用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于包括三个部分第一部分是平动机构，由丝杠1（X轴）、光杆11和光杆2、丝杠12（Y轴）组成；第二部分是转动部分也就是基座，由底座、电机外壳、直流伺服电机13、转动台组成；第三部分是俯仰、升沉装置，由下平台3、电推杆9、虎克铰14、上平台4组成；第四部分则是横滚以及振动装置，由无刷直流电机5、联轴器、支撑架8、振动台6组成，所述直流伺服电机固定在底座和电机外壳内，通过轴承与转动轴连接，带动转台部分进行转动；下平台与转动轴连接，将电推杆以及电推杆电机驱动装置一起固定在下平台，下平台与上平台通过虎克铰进行连接；支撑架固定在上平台上，无刷直流电机固定在支撑架与支撑架轴孔同一轴线上，无刷直流电机与振动台的连接轴通过联轴器相连，将相机支架固定在振动台上实现横滚要求。

2.根据权利要求1所述的用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于采用电推杆和虎克铰实现平台的俯仰、侧倾以及升沉动作，精确度高。

3.根据权利要求1所述的用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于支撑架左右两侧各一台无刷直流电机，极大地减小由一台无刷直流电机直接驱动所产生的转动力矩，实现相机云台的横滚要求。

4.根据权利要求1所述的用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于采用振动台模拟无人机空中作业时的振动环境。

5.根据权利要求1所述的用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于直流伺服电机驱动平台全方位旋转，实现航拍相机的全方位图像采集。

6.根据权利要求1所述的用于航拍相机测试的多自由度地面运动模拟装置，其特征在于两套平动机构能够实现横向（X轴）和纵向（Y轴）两个方向上的直线运动。