一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置转让专利
申请号 : CN202010763529.4
文献号 : CN111966121B
文献日 : 2021-06-04
发明人 : 夏浩铭 , 陈优括 , 赵威 , 秦耀辰
申请人 : 河南大学
摘要 :
权利要求 :
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,所述升降支架(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(404)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。
说明书 :
一种无人机倾斜摄影测量偏航角自动纠偏装置
技术领域
背景技术
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。
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。
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
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。
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;
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。
机的输出轴穿过机翼板的上端均设置有螺旋桨。
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。
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。
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
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。
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
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。
动纠偏装置。
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)。
302。
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。
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。
524的上端连接有与球铰支座523相配合的球头525。
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)。
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。
302。
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。
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。
524的上端连接有与球铰支座523相配合的球头525。