四軸飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探測設備，尤其涉及一種四軸飛行器。
【背景技術】
[0002]近年來我國交通事業(yè)迅速發(fā)展，為緩解交通壓力，城市立交橋、高架橋以及各級公路上的橋梁逐年增加。隨著時間的推移，各種情況的出現會導致橋梁的危險系數上升，如:通行車輛增加導致橋梁負荷增大，設計過程中存在缺陷，橋梁路面不平整導致震動性局部損壞，材料老化，惡劣外部氣候環(huán)境的沖擊等因素的存在。諸如此類因素的存在而導致橋梁出現裂紋，如發(fā)現養(yǎng)護不及時很容易造成橋梁結構性損傷，嚴重時致橋梁垮塌而產生嚴重的安全事故，此類事故的報道屢見不鮮。
[0003]因此，及時發(fā)現并采取養(yǎng)護補救措施對橋梁安全非常重要，目前檢測方法主要是人工識別法，借助于高倍放大鏡和顯微鏡對橋梁進行測量記錄，該方法主要依賴于人力，存在測量周期長、成本高、人為經驗因素較強等缺陷，同時在輔助測量時需借助于腳手架等設備，在交通通行量較大的高架橋、立交橋區(qū)域存在大流量車輛通行，對測量人員的安全和效率也產生較大影響。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種能夠自動對橋梁進行測量記錄的四軸飛行器。
[0005]一種四軸飛行器，包括飛行器本體，所述飛行器本體上設置有支撐架，該支撐架設置有呈十字形交叉的四個機械臂，每個機械臂的端部設置有螺旋槳，所述螺旋槳通過無刷電調裝置控制驅動電機驅動使其轉動；在每個螺旋槳的螺旋槳軸頂部設置有超聲傳感器；在支撐架面對地面的一面安裝有氣壓高度傳感器，在飛行器本體上設置有控制箱，該控制箱內安裝有集成控制器的芯片；在支撐架上還設置有一個突出端，在該突出端上設置有工業(yè)相機。
[0006]進一步地，如上所述的四軸飛行器，每個機械臂其兩段寬，中間窄。
[0007]本發(fā)明提供的四軸飛行器，可以實現自動地對橋梁裂紋進行檢測巡查，從而節(jié)省了大量的人力物力，且測量方便，而且該飛行器制造成本低，測量效率高。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明四軸飛行器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0010]圖1為本發(fā)明四軸飛行器結構示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的四軸飛行器，包括飛行器本體I，所述飛行器本體I上設置有支撐架11，該支撐架11設置有呈十字形交叉的四個機械臂12，每個機械臂12的端部設置有螺旋槳13，所述螺旋槳13通過驅動電機14驅動其轉動；在每個螺旋槳13的螺旋槳軸131頂部設置有超聲傳感器；在支撐架面11對地面的一面安裝有氣壓高度傳感器，在飛行器本體I上設置有控制箱16，該控制箱16內安裝有集成控制器的芯片。在支撐架11上還設置有一個突出端17，在該突出端17上設置有工業(yè)相機15。
[0011]具體地，所述控制器的芯片上集成有DSP處理器、GPS模塊、三軸陀螺儀、三軸加速度計、無線收發(fā)模塊、無線圖像傳輸模塊，所述DSP處理器與所述驅動電機連接，所述無線收發(fā)模塊、無線圖像傳輸模塊與手持設備對應，手持設備用于輸入各種參數來使飛行器正常飛行。
[0012]本發(fā)明的飛行器可以實現2種測量模式，一種為自動測量模式，一種為手動測量模式，其中，自動測量模式是通過飛行器本體上設置的控制箱來實現控制的，而手動測量模式是通過與手持設備對應的飛行方向控制球來實現的。
[0013]當飛行器處于自動測量模式時，測量人員首先通過手持設備設定距離橋梁底部安全距離和飛行基準高度。不同橋梁高度不同，為適應各類型橋梁結構，該飛行器可以通過手持設備借助于氣壓高度傳感器設定飛行基準高度，飛行器始終在該高度附近飛行。該高度的設定同時需要結合拍照工業(yè)相機的焦距，以便保證最佳拍照角度和距離。由于橋梁底部某些位置可能出現凹凸不平以及爬行植物及其他障礙物的存在，在飛行器本體的支撐架面對地面的一面安裝氣壓高度傳感器來不停檢測飛行器與橋梁底部的距離，當距離小于設定安全距離時，自動調節(jié)飛行器在測量同時做低幅度俯仰飛行，直到安全距離達到后恢復正常飛行姿態(tài)，從而保證飛行器在處于最佳拍照位置的同時避免與橋梁底部的障礙物發(fā)生碰撞，保障測量安全準確進行。
[0014]所述DSP控制器通過四個無刷電調裝置控制四個驅動電機帶動對應的四個螺旋槳旋轉，四個螺旋槳通過支撐架的四個機械臂對稱分布在飛行器本體周圍，本發(fā)明飛行器本體通過四個螺旋槳正轉和反轉使飛行器實現前后、上下、俯仰、滾動、偏航、懸停等飛行動作，同時DSP控制器實時采集三軸陀螺儀和三軸加速度計的信號以計算飛行器當前相對地面的姿態(tài)及加速度、角速度，并通過特定算法分析計算出保持飛行狀態(tài)所需的旋轉力和升力，通過改變螺旋翼的轉動方向和轉速來實現上述動作。
[0015]橋梁裂紋信息的采集主要通過攜帶在飛行器本體突出端的工業(yè)面陣相機實現圖像信號的采集，工業(yè)相機的驅動采用DSP控制器和FPGA驅動控制器相結合的方式，所述FPGA驅動控制器由DSP控制器控制啟動，FPGA控制器負責相機驅動、信號采集，同時通過LVDS總線將信號并行傳輸給DSP控制器用于圖像數據的分析；DSP處理器分析工業(yè)相機采集到的圖像信息，計算當前位置圖像中是否出現裂紋，裂紋長度是多少以及裂紋的寬度及最大寬度是多少，當檢測到裂紋出現時保持飛行器處于懸停狀態(tài)以指示出現裂紋位置，通過將裂紋最大寬度、裂紋長度信息通過無線收發(fā)模塊傳送給手持設備，同時將對應采樣的圖像信息通過無線圖像傳輸模塊傳送給手持設備，以便測量人員做出初步裂紋程度分析以及后期存檔、維修記錄數據。在手持設備中裝有大容量存儲設備，手持設備通過USB接口可以將圖像信息上傳到PC服務器存檔。而當測量人員已完成分析記錄后發(fā)出繼續(xù)巡檢信號，飛行器繼續(xù)按照原有設定模式進行巡檢，巡檢路線由手持設備中坐標信息來決定，所述控制箱內的芯片上也集成有一個GPS模塊，用于指示當前飛行器所處的坐標位置。當接收到每個坐標位置后自動調節(jié)飛行姿態(tài)朝預定位置飛行，到達終點位置后自動按照原路徑返回并在起點位置降落完成測量過程。
[0016]本發(fā)明在每個螺旋槳的螺旋槳軸頂部設置有超聲傳感器，所述超聲傳感器用于測量飛行器上的螺旋槳距離周圍障礙物的距離，然后將該距離信息傳送給DSP處理器，然后DSP處理器根據該距離信息對飛行器的飛行狀況進行調整。具體地，在飛行器飛行過程中，一方面在橋梁底部結構可能會出現凹凸不平的結構，甚至是爬行植物及樹枝等障礙物，如果不設定飛行器與橋梁底部的安全距離，則可能造成飛行器與障礙物相碰撞從而造成障礙物受損。另一方面，在橋梁四周有可能會出現綠化樹木的樹枝等物體的存在，如果不考慮智能蔽障，則也可能造成飛行器受損。因此在飛行器的自動巡航飛行器系統(tǒng)中，超聲傳感器組非常重要。
[0017]測量人員攜帶手持式設備，該設備通過無線收發(fā)模塊控制飛行器的動作，同時通過無線圖像傳輸模塊實現接受疑似橋梁裂紋的圖像數據，及當前疑似位置的裂紋長度、最大裂紋寬度等數據信息。手持設備帶有自定義鍵盤和寬LED顯示屏，要求通過鍵盤先設定橋梁高度、飛行器飛行高度和飛行安全距離，并設定飛行器飛行速度，為簡化操作，將速度分為五個檔次。同時需要設定飛行檢測路線，結合GPS給出檢測起點、關鍵中間點、終點的坐標位置，坐標位置由手持設備內部程序根據GPS信號自動獲取，并將檢測行進路線上所有設定點的坐標按順序通過無線收發(fā)模塊以協議形式發(fā)給飛行器，飛行器收到后按照坐標位置在行進過程中自動調整飛行姿態(tài)。設定完成后啟動飛行器，飛行器將從起點位置開始上升到飛行高度，按照設定路線啟動工業(yè)相機檢測。當檢測到疑似裂紋時會懸停，手持設備收到相應信號后再一次按啟動工作，飛行器會從懸停位置繼續(xù)開始按照設定路線飛行并檢測。同時手持設備內置大容量存儲器，通過數據庫管理軟件可以將裂紋相關信息(裂紋長度、裂紋最大寬度、裂紋檢測時間)和裂紋存在處圖像信息融合在一起存儲起來，通過USB口可以上傳到PC端進行進一步分析和確認。
[0018]進一步地，為了減輕本發(fā)明所的四軸飛行器的重量，本發(fā)明所所述每個機械臂12其兩段寬，中間窄，且還可以將飛行器本體的結構設置為鏤空結構。
[0019]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種四軸飛行器，其特征在于，包括飛行器本體(I)，所述飛行器本體(I)上設置有支撐架(11)，該支撐架(11)設置有呈十字形交叉的四個機械臂(12)，每個機械臂(12)的端部設置有螺旋槳(13)，所述螺旋槳(13)通過無刷電調裝置控制驅動電機(14)驅動使其轉動；在每個螺旋槳(13)的螺旋槳軸(131)頂部設置有超聲傳感器；在支撐架(11)面對地面的一面安裝有氣壓高度傳感器，在飛行器本體(I)上設置有控制箱(16)，該控制箱(16)內安裝有集成控制器的芯片；在支撐架(11)上還設置有一個突出端(17)，在該突出端(17)上設置有工業(yè)相機(15)。
2.根據權利要求1所述的四軸飛行器，其特征在于，每個機械臂(12)其兩段寬，中間窄。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種四軸飛行器，包括飛行器本體，所述飛行器本體上設置有支撐架，該支撐架設置有呈十字形交叉的四個機械臂，每個機械臂的端部設置有螺旋槳，所述螺旋槳通過驅動電機驅動其轉動；在每個螺旋槳的螺旋槳軸頂部設置有超聲傳感器；在支撐架面對地面的一面安裝有氣壓高度傳感器，在飛行器本體上設置有控制箱，該控制箱內安裝有集成控制器的芯片；在支撐架上還設置有一個突出端，在該突出端上設置有工業(yè)相機。本發(fā)明提供的四軸飛行器，可以實現自動地對橋梁裂紋進行檢測巡查，從而節(jié)省了大量的人力物力，且測量方便，而且該飛行器制造成本低，測量效率高。
【IPC分類】B64D47-00, B64C27-32, B64C27-08
【公開號】CN104875882
【申請?zhí)枴緾N201510263397
【發(fā)明人】龍夏, 檀明, 胡春玲, 張艷明, 鄒樂
【申請人】合肥學院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月21日