CN103395497A - 一种无人机小型摄录吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机小型摄录吊舱，由方位组件、俯仰组件和摄录组件组成，方位组件和摄录组件分别与俯仰组件固定并由电缆连接通讯，方位组件和摄录组件之间连接有通讯电缆，方位组件与俯仰组件通过迷宫密封实现水密，采用模块化设计的紧凑型两轴稳定平台，以承载光电传感器等有效载荷并实现两轴稳定，具有拍摄并存储数码照片，实时输出可见光视频，快速搜索和观察被检测目标，具有陀螺增稳功能，实现瞄准线稳定，具有步进拍照功能，即以相机水平视场角为方位步进角，垂直视场角为俯仰步进角，驱动吊舱方位和俯仰运动，同时控制相机快门拍照，完成对特定区域的全覆盖自动摄影，具有结构简单，有效地减小载荷的重量，适用范围广等特点。

Description

一种无人机小型摄录吊舱

技术领域

本发明涉及一种无人机小型摄录吊舱，属于飞行器、航空技术中光电设备技术领域。

背景技术

为保证电力线路的安全运行，电力巡线工作人员在日常的工作中经常翻山越岭，工作条件十分艰苦，巡线效率低；部分巡线地段人员跋涉难以到达，需要大量的人力物力支持；尤其是严重的自然灾害对电力线路造成很大的破坏，灾害后电力故障难以及时修复，给工业生产、交通运输、人民群众的生活带来了很大的影响。

采用无人机对山区、峡谷、森林、河流等人员难以到达地段的电力线路进行日常巡检，具有飞行灵活、操作简单、工作效率高的优势，有效降低了电力巡线的成本；在各种严重的自然灾害后，可使用无人机在第一时间飞入事故区域进行监测，完成电力突发事故处理、电力抢修、电力拉线等任务，赢得抢修时间，减少灾害损失。

目前国内研制生产的光电吊舱普遍存在重量重、功耗高、配置固定等缺陷，难以满足国内电力行业用户的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重量轻、结构紧凑、模块化的小型光电摄录吊舱。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无人机小型摄录吊舱，由方位组件、俯仰组件和摄录组件组成，方位组件和摄录组件分别与俯仰组件固定并由电缆连接通讯，方位组件和摄录组件之间连接有通讯电缆，方位组件与俯仰组件通过迷宫密封实现水密，所述的方位组件包括方位壳体以及设于方位壳体上的方位轴和方位盖，方位轴上固定有刻度盘和第一大带轮，方位壳体上还固定有图像板和控制板，方位盖上设有与控制板连接的数传模块以及与数传模块连接的天线，方位壳体上设有电机座，电机座内安装有方位电机组，方位电机组通过第一同步带与第一大带轮连接，电机座上设有与刻度盘连接的光开关。

所述的一种无人机小型摄录吊舱，其俯仰组件包括俯仰壳体以及通过两个第三轴承与俯仰壳体连接的左轴和右轴，左轴和右轴上分别固定有后盖和前盖，所述的左轴上通过带轮座固定有第二大带轮，俯仰壳体上设有俯仰电机组，俯仰电机组通过第二同步带与第二大带轮连接。

所述的一种无人机小型摄录吊舱，其方位电机组与俯仰电机组上均安装有伺服驱动电机及高精度测角***。

所述的一种无人机小型摄录吊舱，其摄录组件包括传感器板以及固定在传感器板上方的相机，传感器板下方固定陀螺座、电源板和摄像机座，陀螺座上设有陀螺，摄像机座上设有摄像机。

本发明的有益效果是：方位组件、俯仰组件和摄录组件之间通过电缆相连实现信息传递，采用模块化设计的紧凑型两轴稳定平台，以承载光电传感器等有效载荷并实现两轴稳定，具有拍摄并存储数码照片，实时输出可见光视频，快速搜索和观察被检测目标，具有陀螺增稳功能，实现瞄准线稳定，具有步进拍照功能，即以相机水平视场角为方位步进角，垂直视场角为俯仰步进角，驱动吊舱方位和俯仰运动，同时控制相机快门拍照，完成对特定区域的全覆盖自动摄影，具有结构简单，有效地减小载荷的重量，适用范围广等特点。

附图说明

图1 为本发明主视方向的结构示意图；

图2 为本发明俯视方向的结构示意图；

图3 为本发明方位组件主视方向的结构示意图；

图4 为本发明方位组件俯视方向的结构示意图；

图5 为本发明俯仰组件主视方向的结构示意图；

图6 为本发明俯仰组件俯视方向的结构示意图；

图7 为本发明摄录组件的结构示意图。

其中各标记名称为：1—方位组件，101—数传模块，102—方位盖，103—大压圈，104—图像板，105—控制板，106—刻度盘，107—方位壳体，108—第一轴承，109—方位轴，110—第二轴承，111—轴承压圈，112—天线，113—插座，114—第一大带轮，115—第一同步带，116—张紧组件，117—光开关，118—方位电机组，119—电机座，2—俯仰组件，201—左轴，202—带轮座，203—第二大带轮，204—第二同步带，205—侧盖，206—俯仰电机组，207—连接板，208—俯仰壳体，209—USB座，210—张紧轮，211—右轴，212—张紧座，213—限位开关，214—第三轴承，215—小压圈，216—后盖，217—第一保护玻璃，218—第二保护玻璃，219—前盖，3—摄录组件，301—传感器板，302—陀螺，303—陀螺座，304—电源板，305—相机，306—摄像机，307—摄像机座，308—镜头卡箍。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2所示，本发明公开了一种无人机小型摄录吊舱，由方位组件1、俯仰组件2和摄录组件3组成，方位组件1和摄录组件3分别与俯仰组件2固定并由电缆连接通讯，方位组件1和摄录组件3之间连接有通讯电缆，方位组件1与俯仰组件2通过迷宫密封实现水密。

其中，如图3、图4所示，所述的方位组件1包括方位壳体107以及设于方位壳体107上的方位轴109和方位盖102，方位轴109上固定有刻度盘106和第一大带轮114，刻度盘106与光开关117实现方位连续旋转的计数，方位壳体107上还固定有图像板104和控制板105，方位盖102上设有与控制板105连接的数传模块101以及与数传模块101连接的天线112，数传模块101实现图像的无线传输，方位壳体107上设有电机座119，电机座119内安装有方位电机组118，方位电机组118通过第一同步带115与第一大带轮114连接，第一同步带115连接第一大带轮114和电机组118上的小带轮，方位与俯仰转动均由伺服电机驱动第一同步带115实现，电机座119上设有与刻度盘106连接的光开关117，刻度盘106与方位轴109固定，所述的方位轴109和方位壳体107通过第一轴承108、第二轴承110和轴承压圈111压紧连接，所述的方位盖102上设有插座113，电机座119上还固定有张紧组件116，第一大带轮114由大压圈103压紧固定在方位轴109上。

其中，如图5、图6所示，所述的俯仰组件2包括俯仰壳体208以及通过两个第三轴承214与俯仰壳体208连接的左轴201和右轴211，第三轴承214上设有小压圈215，左轴201和右轴211上分别固定有后盖216和前盖219，所述的左轴201上通过带轮座202固定有第二大带轮203，俯仰壳体208上设有俯仰电机组206，俯仰电机组206通过第二同步带204与第二大带轮203连接，所述的前盖219上粘贴有第一保护玻璃217和第二保护玻璃218，所述的俯仰壳体208上设有连接板207，连接板207两端设有侧盖205，所述的俯仰壳体208上设有USB座209、限位开关213和张紧座212，张紧座212上设有张紧轮210。

其中，所述的方位电机组118与俯仰电机组206上均安装有伺服驱动电机及高精度测角***。

其中，如图7所示，所述的摄录组件3包括传感器板301以及固定在传感器板301上方的相机305，相机305上设有镜头卡箍308，传感器板301下方固定陀螺座303、电源板304和摄像机座307，陀螺座303上设有陀螺302，摄像机座307上设有摄像机306。

本发明工作过程如下：

无人机向小型摄录吊舱提供机载直流12V电源，经过摄录组件3上电源板304的电源变换模块转换成+5V、±15V、+7.2V电源，然后分别输出到方位组件1的控制板105、图像板104以及陀螺302与驱动电机，地面站的控制信息通过无人机测控***综合无线电双向数据链经方位组件1的数传模块101和天线112传送给控制板105，吊舱摄录的实时图像经图像链传输给地面显控设备，并通过内置编码器及伺服驱动电机，测量传感器图像所处的坐标系的方位和高度角，实现传感器组件在水平、俯仰方向的双轴复合运动，方位组件1的控制板105依据目标图像状态通过地面站操作手给出的操作指令，控制吊舱的正常运行，并显示吊舱的工作状态。

稳定过程：安装在吊舱内的陀螺302感应到无人机的摇摆，将信号量输出到控制板105，控制板105将稳定计算后的信号量输出驱动方位电机组118和俯仰组件2上的俯仰电机组206，使摄录组件3的瞄准线保持惯性稳定。

跟踪过程：控制板105接收图像板104测取目标质心相对于摄录组件3瞄准线中心的方位、俯仰偏差，通过陀螺302稳定驱动方位电机组118和俯仰电机组206，使摄录组件3的瞄准线保持对目标的自动跟踪。

步进拍照过程：以相机水平视场角为方位步进角，垂直视场角为俯仰步进角，驱动吊舱方位和俯仰运动，同时控制相机快门拍照，完成对特定区域的全覆盖自动摄影，步进角、拍照数量、重叠系数等可由用户进行设置。

本发明方位组件1、俯仰组件2和摄录组件3之间通过电缆相连实现信息传递，采用模块化设计的紧凑型两轴稳定平台，以承载光电传感器等有效载荷并实现两轴稳定，具有拍摄并存储数码照片，实时输出可见光视频，快速搜索和观察被检测目标，具有陀螺增稳功能，实现瞄准线稳定，具有步进拍照功能，即以相机水平视场角为方位步进角，垂直视场角为俯仰步进角，驱动吊舱方位和俯仰运动，同时控制相机快门拍照，完成对特定区域的全覆盖自动摄影，具有结构简单，有效地减小载荷的重量，适用范围广等特点。

本发明的优点是，采用模块化设计，具有拍摄并存储数码照片，实时输出可见光视频，快速搜索和观察被检测目标，具有陀螺增稳功能，实现瞄准线稳定，具有步进拍照功能，即以相机水平视场角为方位步进角，垂直视场角为俯仰步进角，驱动吊舱方位和俯仰运动，同时控制相机快门拍照，完成对特定区域的全覆盖自动摄影，具有结构简单，有效地减小载荷的重量，适用范围广等特点。吊舱内置1.2kg的单反相机，并实现了陀螺稳定功能，结构紧凑而且体积小，重量仅为6kg，载荷适装性强，由于配备了无线数传模块，外部电气接口非常简单，操作维护简便，由于备了电视摄像机，增强了航拍过程中操作手对电力设备情况的探测及识别能力。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人机小型摄录吊舱，由方位组件（1）、俯仰组件（2）和摄录组件（3）组成，方位组件（1）和摄录组件（3）分别与俯仰组件（2）固定并由电缆连接通讯，方位组件（1）和摄录组件（3）之间连接有通讯电缆，方位组件（1）与俯仰组件（2）通过迷宫密封实现水密，其特征在于：所述的方位组件（1）包括方位壳体（107）以及设于方位壳体（107）上的方位轴（109）和方位盖（102），方位轴（109）上固定有刻度盘（106）和第一大带轮（114），方位壳体（107）上还固定有图像板（104）和控制板（105），方位盖（102）上设有与控制板（105）连接的数传模块（101）以及与数传模块（101）连接的天线（112），方位壳体（107）上设有电机座（119），电机座（119）内安装有方位电机组（118），方位电机组（118）通过第一同步带（115）与第一大带轮（114）连接，电机座（119）上设有与刻度盘（106）连接的光开关（117）。

2.根据权利要求1所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的俯仰组件（2）包括俯仰壳体（208）以及通过两个第三轴承（214）与俯仰壳体（208）连接的左轴（201）和右轴（211），左轴（201）和右轴（211）上分别固定有后盖（216）和前盖（219），所述的左轴（201）上通过带轮座（202）固定有第二大带轮（203），俯仰壳体（208）上设有俯仰电机组（206），俯仰电机组（206）通过第二同步带（204）与第二大带轮（203）连接。

3.根据权利要求2所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的方位电机组（118）与俯仰电机组（206）上均安装有伺服驱动电机及高精度测角***。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的摄录组件（3）包括传感器板（301）以及固定在传感器板（301）上方的相机（305），传感器板（301）下方固定陀螺座（303）、电源板（304）和摄像机座（307），陀螺座（303）上设有陀螺（302），摄像机座（307）上设有摄像机（306）。

5.根据权利要求4所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的方位轴（109）和方位壳体（107）通过第一轴承（108）、第二轴承（110）和轴承压圈（111）压紧连接。

6.根据权利要求5所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的方位盖（102）上设有插座（113），电机座（119）上还固定有张紧组件（116），第一大带轮（114）由大压圈（103）压紧固定在方位轴（109）上。

7.根据权利要求6所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的前盖（219）上粘贴有第一保护玻璃（217）和第二保护玻璃（218）。

8.根据权利要求7所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的俯仰壳体（208）上设有连接板（207），连接板（207）两端设有侧盖（205）。

9.根据权利要求8所述的一种无人机小型摄录吊舱，其特征在于，所述的俯仰壳体（208）上设有USB座（209）、限位开关（213）和张紧座（212），张紧座（212）上设有张紧轮（210）。

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