CN114234930A - 一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域。目的在于提供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，调节机构；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；还包括计算芯片和控制芯片。本发明能够快速、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。

Description

一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置

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高精度全画幅倾斜摄影测量装置。

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多个摄像头，从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，安装架一般都具有纠偏功能，也就是在无人机飞行的过程中，能够实时的调节摄像头的倾角，以防止倾角过大，影响后续的提取、融合、建模等步骤。然而这就存在一个问题，无人机的起落需要起落架，无人机在完全水平的状态下飞行时，由于此时摄像头的朝向大体朝下，起落架基本不会对拍摄的画面造成干扰，但当无人机以倾斜姿态飞行时，由于无人机起落架无法跟随调节，摄像头相对于起落架的角度发生变化，此时起落架就会对无人机的摄像头造成阻挡、干扰，增加了后期图像处理的难度。为此，如何设计一种无人机测量装置，避免无人机起落架对其造成干扰，是本领域亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止画面干扰的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置。

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***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***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；所述上水平段的中部与短立柱的中段铰接，上水平段靠近测绘摄像机构的一段构成接触部、远离测绘摄像机构的一段上设置有让位孔；所述上水平段下方的短立柱上设置有拐臂，所述拐臂的中段与短立柱铰接，拐臂靠近上水平段上接触部的一端设置有接触轮，并通过接触轮与接触部的上表面接触，拐臂的另一端与驱动组件连接；所述支撑腿的倾斜段与连接圈之间设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与倾斜段和连接圈固接。

优选的，所述驱动组件包括驱动环和固定设置在主体底部的环槽，所述环槽的截面呈C字形，且环槽环绕设置在测绘摄像机构的***；所述驱动环由包括位于外层的、与环槽相配合的滑动圈和位于内层的、内侧壁上设置有键齿的齿圈；所述滑动圈穿设在环槽内，并与环槽构成滑动配合；所述滑动圈与驱动齿轮啮合，所述驱动齿轮与固定设置在主体内的驱动电机传动连接；所述驱动组件还包括拉线和设置在每一根支撑腿对应的短立柱上的导向轮，所述拉线的一端穿过环槽上的导向孔与滑动圈固接、另一端绕过导向轮并经让位孔穿出后与拐臂连接。

优选的，所述滑动圈靠近导向孔的侧壁上设置有一圈环形的收纳槽。

优选的，每一根所述短立柱均由两根并排布置的竖向片体构成。

优选的，所述导向轮、支撑腿的上水平段、拐臂均位于两根竖向片体之间。

优选的，所述支撑腿的上水平段的接触部由两根并排布置的横向片体构成，所述拐臂穿设在横向片体之间。

优选的，所述接触轮设置有两个，两个所述接触轮的轮面上均设置有与横向片体相配合的轮槽，两个接触轮分别与两根横向片体接触，且横向片***于轮槽内。

优选的，所述横向片体的悬伸端设置有斜向上弯折的弯钩段。

优选的，所述支撑腿的倾斜段由两段构成，且两段之间相互铰接；倾斜段的两段之间对应设置有连接座，所述连接座之间设置有橡胶弹性棒，所述橡胶弹性棒的两端分别与连接座固接，橡胶弹性棒内沿轴心设置有中心孔，两个连接座中的一个上设置有与中心孔贯通的螺纹孔，并设配有调节螺栓；所述调节螺栓通过改变其伸入橡胶弹性棒中心孔内的长度以调节橡胶弹性棒的弹性。

优选的，所述支撑腿的下水平段的底部设置有缓冲胶垫。

本发明的有益效果集中体现在：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。具体来说，本发明的可调式起落架能够实现快速的收起和放下，在收起时，紧贴无人机主体底部，能够减少对测绘摄像机构的干扰；在放下时，又能够起到正常的支撑作用，同时具有缓冲降落冲击力的作用，能够对测绘摄像机构、无人机主体以及可调式起落架自身提供有效的防护，实现柔性着陆，降低了损坏风险。具体而言，需要收起可调式起落架时，驱动组件驱动拐臂旋转，拐臂利用接触轮带动支撑腿上水平段的接触部，进而带动支撑腿整个绕着铰接中心旋转，支撑腿的倾斜段以及下水平段斜向上翘起，贴靠在无人机主体的底部。需要放下可调式起落架时，驱动组件放松，缓冲弹簧带动支撑腿复位，降落时，由于支撑腿采用铰接的结构，具有活动裕度，冲击力可反馈至缓冲弹簧上，通过缓冲弹簧的弹性形变实现支撑腿的压力施放，能够在一定程度上减缓冲击，避免支撑腿及其他设备损伤。

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为图1中A部放大图；

图4为图3中B部放大图；

图5为接触轮的俯视图。

具体实施方式

如图1-5所示的，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1，所述无人机一般选用多旋翼无人机，通常可采用四轴或六轴的形式，具有更好的飞行稳定性。所述主体1的底部设置有具有摄像角度调节功能的测绘摄像机构2，测绘摄像机构2用于对需要测量的场地进行拍摄，结合图像提取、融合、建模等最终实现三维模型的建立。传统测量装置采用固定式起落架，这种起落架在无人机飞行过程中，容易对测绘摄像机构2的拍摄画面造成干扰、甚至阻挡，影响后续的图像处理，但由于主体1搭载有测绘摄像机构2，测绘摄像机构2多个摄像头重量又较大。为了保证正常起落，防止起落架对图像的干扰，本发明采用可调式起落架，具体而言，所述测绘摄像机构2的***设置有可调式起落架。

结合图1和3所示，所述可调式起落架包括环绕在测绘摄像机构2上部***的圆环状的连接圈3，所述连接圈3与主体1的底部之间通过多根短立柱4连接，所述短立柱4绕连接圈3的中心呈环形均匀分布。所述短立柱4可以就是一根实心柱，但为了将降低重量，同时便于安装其他的部件，本发明更好的做法可以是，每一根所述短立柱4均由两根并排布置的竖向片体构成。在这种情况下，其他安装在其上的部件的安装方式可以是，位于两根竖向片体之间，也就是说所述导向轮21、支撑腿5的上水平段6、拐臂11均位于两根竖向片体之间。

所述可调式起落架还包括多根绕连接圈3呈环形均匀分布的支撑腿5，如图1中所示，所述支撑腿5由上至下依次包括上水平段6、倾斜段7和下水平段8。如图3中所示，所述上水平段6的中部与短立柱4的中段铰接，上水平段6靠近测绘摄像机构2的一段构成接触部9、远离测绘摄像机构2的一段上设置有让位孔10，以供驱动组件动作。所述支撑腿5的倾斜段7与连接圈3之间设置有缓冲弹簧13，所述缓冲弹簧13的两端分别与倾斜段7和连接圈3固接。正常支撑状态下，主体1、测绘摄像机构2自然下压，缓冲弹簧13形成拉扯支撑。

为了实现对支撑腿5的驱动，所述上水平段6下方的短立柱4上设置有拐臂11，所述拐臂11的中段与短立柱4铰接，构成铰接的方式通常是在两根竖向片体之间设置铰接销，拐臂11套设在铰接销上形成铰接，拐臂11靠近上水平段6上接触部9的一端设置有接触轮12，并通过接触轮12与接触部9的上表面接触。为了提高接触轮12与接触部9之间接触的稳定性，所述支撑腿5的上水平段6的接触部9由两根并排布置的横向片体构成，所述拐臂11穿设在横向片体之间，这种结构与构成短立柱4的两根竖向片体相仿。在这种情况下，如图5中所示，所述接触轮12设置有两个，两个所述接触轮12的轮面上均设置有与横向片体相配合的轮槽23，两个接触轮12分别与两根横向片体接触，且横向片***于轮槽23内，进一步的，所述横向片体的悬伸端设置有斜向上弯折的弯钩段24，以防止接触轮12与横向片体完全脱离。总的来说，本发明拐臂11的另一端与驱动组件连接，驱动组件带动拐臂11，拐臂11带动支撑腿5进行角度调整。

本发明的可调式起落架能够实现快速的收起和放下，在收起时，紧贴无人机主体1底部，能够减少对测绘摄像机构2的干扰；在放下时，又能够起到正常的支撑作用，同时具有缓冲降落冲击力的作用，能够对测绘摄像机构2、无人机主体1以及可调式起落架自身提供有效的防护，实现柔性着陆，降低了损坏风险。具体而言，需要收起可调式起落架时，驱动组件驱动拐臂11旋转，拐臂11利用接触轮12带动支撑腿5上水平段6的接触部9，进而带动支撑腿5整个绕着铰接中心旋转，支撑腿5的倾斜段7以及下水平段8斜向上翘起，贴靠在无人机主体1的底部。需要放下可调式起落架时，驱动组件放松，缓冲弹簧13带动支撑腿5复位，降落时，由于支撑腿5采用铰接的结构，具有活动裕度，冲击力可反馈至缓冲弹簧13上，通过缓冲弹簧13的弹性形变实现支撑腿5的压力施放，能够在一定程度上减缓冲击，避免支撑腿5及其他设备损伤。

在此基础上，为了进一步提高支撑腿5对冲击力的缓冲性能，还可以在所述支撑腿5的下水平段8的底部设置有缓冲胶垫28。另外，更好的做法还可以是，如图1中所示，所述支撑腿5的倾斜段7由两段构成，且两段之间相互铰接。倾斜段7的两段之间对应设置有连接座25，所述连接座25之间设置有橡胶弹性棒26，所述橡胶弹性棒26的两端分别与连接座25固接。这样一来，当冲击力过大时，倾斜段7的两段之间可相对旋转，将冲击力转移到橡胶弹性棒26上，使橡胶弹性板26弯折，实现应力释放，与缓冲弹簧13相结合，具有极好的缓冲性能，且这种多段缓冲的结构尤其适合搭载重量较大、支撑腿5倾斜段7较长的情况下进行使用。当然，为了快速的调整缓冲性能，也就是调整橡胶弹性棒26的弹性，本发明采用了一种极为简便的方式，其通过改变橡胶弹性棒26的可变性段长短，直接实现了其支撑刚性调整。具体来说，橡胶弹性棒26内沿轴心设置有中心孔，两个连接座25中的一个上设置有与中心孔贯通的螺纹孔，并设配有调节螺栓27。旋转调节螺栓27，调节螺栓27通过改变其伸入橡胶弹性棒26中心孔内的长度以调节橡胶弹性棒26的可变性段长度，进而改变其支撑强度，实现适应的弹性缓冲力大小的调节，这种方式能够适应不同搭载重量的调节，通用性更强。

关于如何驱动拐臂11旋转，本发明的结构多种多样，其可以是通过多根拉杆驱动，也可以如图3和4中所示，所述驱动组件包括驱动环14和固定设置在主体1底部的环槽15，所述环槽15的截面呈C字形，C字形的开口朝内，且环槽15环绕设置在测绘摄像机构2的***。所述驱动环14由包括位于外层的、与环槽15相配合的滑动圈16和位于内层的、内侧壁上设置有键齿的齿圈17。所述滑动圈16穿设在环槽15内，并与环槽15构成滑动配合。所述滑动圈16与驱动齿轮18啮合，所述驱动齿轮18与固定设置在主体1内的驱动电机19传动连接。所述驱动组件还包括拉线20和设置在每一根支撑腿5对应的短立柱4上的导向轮21，所述拉线20的一端穿过环槽15上的导向孔与滑动圈16固接、另一端绕过导向轮21并经让位孔10穿出后与拐臂11连接。使用时，驱动电机19动作，带动驱动齿轮18动作，进而带动齿圈17动作，齿圈17动作同步带动滑动圈16动作，也就是带动整个驱动环14旋转，驱动环14在旋转的过程中，通过拉线20带动拐臂11绕铰接中心旋转，最终驱动支撑腿5。由于拉线20在驱动环14旋转时，有一段会进入驱动环14和环槽15之间，为了避免拉线20卡顿，所述滑动圈16靠近导向孔的侧壁上设置有一圈环形的收纳槽22，以供拉线20纳入。

Claims (10)

1.一种无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：包括无人机主体(1)，所述主体(1)的底部设置有具有摄像角度调节功能的测绘摄像机构(2)，所述测绘摄像机构(2)的***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(2)上部***的圆环状的连接圈(3)，所述连接圈(3)与主体(1)的底部之间通过多根短立柱(4)连接，所述短立柱(4)绕连接圈(3)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(3)呈环形均匀分布的支撑腿(5)，所述支撑腿(5)由上至下依次包括上水平段(6)、倾斜段(7)和下水平段(8)；所述上水平段(6)的中部与短立柱(4)的中段铰接，上水平段(6)靠近测绘摄像机构(2)的一段构成接触部(9)、远离测绘摄像机构(2)的一段上设置有让位孔(10)；所述上水平段(6)下方的短立柱(4)上设置有拐臂(11)，所述拐臂(11)的中段与短立柱(4)铰接，拐臂(11)靠近上水平段(6)上接触部(9)的一端设置有接触轮(12)，并通过接触轮(12)与接触部(9)的上表面接触，拐臂(11)的另一端与驱动组件连接；所述支撑腿(5)的倾斜段(7)与连接圈(3)之间设置有缓冲弹簧(13)，所述缓冲弹簧(13)的两端分别与倾斜段(7)和连接圈(3)固接。

2.根据权利要求1所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述驱动组件包括驱动环(14)和固定设置在主体(1)底部的环槽(15)，所述环槽(15)的截面呈C字形，且环槽(15)环绕设置在测绘摄像机构(2)的***；所述驱动环(14)由包括位于外层的、与环槽(15)相配合的滑动圈(16)和位于内层的、内侧壁上设置有键齿的齿圈(17)；所述滑动圈(16)穿设在环槽(15)内，并与环槽(15)构成滑动配合；所述滑动圈(16)与驱动齿轮(18)啮合，所述驱动齿轮(18)与固定设置在主体(1)内的驱动电机(19)传动连接；所述驱动组件还包括拉线(20)和设置在每一根支撑腿(5)对应的短立柱(4)上的导向轮(21)，所述拉线(20)的一端穿过环槽(15)上的导向孔与滑动圈(16)固接、另一端绕过导向轮(21)并经让位孔(10)穿出后与拐臂(11)连接。

3.根据权利要求2所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述滑动圈(16)靠近导向孔的侧壁上设置有一圈环形的收纳槽(22)。

4.根据权利要求3所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：每一根所述短立柱(4)均由两根并排布置的竖向片体构成。

5.根据权利要求4所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述导向轮(21)、支撑腿(5)的上水平段(6)、拐臂(11)均位于两根竖向片体之间。

6.根据权利要求5所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述支撑腿(5)的上水平段(6)的接触部(9)由两根并排布置的横向片体构成，所述拐臂(11)穿设在横向片体之间。

7.根据权利要求6所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述接触轮(12)设置有两个，两个所述接触轮(12)的轮面上均设置有与横向片体相配合的轮槽(23)，两个接触轮(12)分别与两根横向片体接触，且横向片***于轮槽(23)内。

8.根据权利要求7所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述横向片体的悬伸端设置有斜向上弯折的弯钩段(24)。

9.根据权利要求8所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述支撑腿(5)的倾斜段(7)由两段构成，且两段之间相互铰接；倾斜段(7)的两段之间对应设置有连接座(25)，所述连接座(25)之间设置有橡胶弹性棒(26)，所述橡胶弹性棒(26)的两端分别与连接座(25)固接，橡胶弹性棒(26)内沿轴心设置有中心孔，两个连接座(25)中的一个上设置有与中心孔贯通的螺纹孔，并设配有调节螺栓(27)；所述调节螺栓(27)通过改变其伸入橡胶弹性棒(26)中心孔内的长度以调节橡胶弹性棒(26)的弹性。

10.根据权利要求9所述的无人机高精度全画幅倾斜摄影测量装置，其特征在于：所述支撑腿(5)的下水平段(8)的底部设置有缓冲胶垫(28)。

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