一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，包括吊臂機(jī)構(gòu)、攝像平臺(tái)、陀螺儀、設(shè)置在攝像平臺(tái)內(nèi)的相機(jī)和攝影控制裝置；所述吊臂機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件，并通過該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件與攝像平臺(tái)連接；所述攝像平臺(tái)內(nèi)設(shè)有第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件，控制該攝像平臺(tái)在同時(shí)垂直于水平面和第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；所述陀螺儀設(shè)置在攝像平臺(tái)上，并與第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件電連接。所述攝影控制裝置包括：主控模塊、傳輸模塊、總線模塊和電源模塊。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，能夠自動(dòng)控制數(shù)碼相機(jī)曝光，同時(shí)控制攝影圖片實(shí)時(shí)高速傳輸，能夠高效、快速地傳輸和切換。
【專利說明】一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，特別是一種適合于小型低空遙感無人機(jī)的穩(wěn)定平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)影像圖制作的基礎(chǔ)上，正在向攝影測量立體測圖專用領(lǐng)域發(fā)展。依據(jù)航空攝影測量規(guī)范，用于攝影測量的無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)對有效載荷的姿態(tài)穩(wěn)定度有著嚴(yán)格的量化要求。而飛機(jī)在航攝時(shí)會(huì)受到機(jī)體震動(dòng)和空中雜散氣流的影響，有效載荷會(huì)隨之改變攝影姿態(tài)，造成航攝漏洞以及攝影測量交會(huì)角過小等嚴(yán)重問題。
[0003]除了機(jī)身不穩(wěn)定的因素外，影響航拍獲取高質(zhì)量影像的因素有很多，例如針對不同的地形地貌的拍攝，若不調(diào)整相機(jī)參數(shù)，采用統(tǒng)一的感光度、分辨率和快門速度進(jìn)行拍攝，勢必會(huì)得到不同的圖像質(zhì)量。而目前尚未出現(xiàn)對無人機(jī)機(jī)載相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的裝置，使得相機(jī)在不同環(huán)境條件下，針對不同地形地貌無法自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致無人機(jī)航拍影像質(zhì)量不理想。
[0004]針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中通過使用獨(dú)立的穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)有效載荷的增穩(wěn)控制。該平臺(tái)式穩(wěn)定系統(tǒng)具有精度高計(jì)算簡單響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。但是現(xiàn)有技術(shù)中的獨(dú)立的穩(wěn)定平臺(tái)存在體積大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、補(bǔ)償范圍小和價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)；同時(shí)，獨(dú)立的穩(wěn)定平臺(tái)一般僅適用于大型軍用高端無人機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)。
[0006]本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，包括吊臂機(jī)構(gòu)、攝像平臺(tái)、陀螺儀、設(shè)置在攝像平臺(tái)內(nèi)的相機(jī)和攝影控制裝置；
[0008]所述吊臂機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件，并通過該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件與攝像平臺(tái)連接，控制攝像平臺(tái)在垂直于水平面的第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0009]所述攝像平臺(tái)內(nèi)設(shè)有第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件，控制該攝像平臺(tái)在同時(shí)垂直于水平面和第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0010]所述陀螺儀設(shè)置在攝像平臺(tái)上，并與第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件電連接，控制第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件的工作；
[0011]所述攝影控制裝置包括:主控模塊、傳輸模塊、總線模塊和電源模塊，所述主控模塊的輸入端連接至飛行器內(nèi)置的GPS定位模塊，主控模塊的輸出端連接至所述飛行器上的至少一臺(tái)相機(jī)，每臺(tái)相機(jī)內(nèi)均設(shè)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；所述主控模塊、傳輸模塊和總線模塊依次電連接，所述總線模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接；以及電源模塊為主控模塊和傳輸模塊供電。
[0012]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過使用陀螺儀、第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)在二維平面上的調(diào)整，方便相機(jī)視軸的穩(wěn)定，防止晃動(dòng)。同時(shí)，通過使用陀螺儀可以省去了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)，同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低和補(bǔ)償范圍更大的特點(diǎn)。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述吊臂機(jī)構(gòu)還包括一吊臂殼體，該殼體的縱截面為倒梯形；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件設(shè)置在該吊臂殼體內(nèi)；該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括與陀螺儀電連接的舵機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸；該主動(dòng)齒輪的中心與舵機(jī)轉(zhuǎn)軸連接；該從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪嚙合連接；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在該從動(dòng)齒輪中心；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸貫穿該吊臂殼體的前后兩側(cè)，且其兩端分別外露在吊臂殼體外并位于吊臂殼體的下端；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的兩端與攝像平臺(tái)連接。進(jìn)一步，通過使用主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪配合使用，可以使舵機(jī)的單軸輸出通過兩齒輪的傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)。將吊臂殼體的縱截面設(shè)置成倒梯形，可以減少占用的空間和吊臂的重量，同時(shí)也可以提供吊臂的剛性強(qiáng)度。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攝像平臺(tái)還包括平臺(tái)殼體和梁架；該平臺(tái)殼體包括上殼體、下殼體和兩側(cè)殼體；所述兩上下殼體對扣連接，形成一容納空間；所述兩側(cè)殼體分別設(shè)置在上下兩殼體連接處的相對兩側(cè)，并同時(shí)與上殼體和下殼體固定連接；該梁架設(shè)置在殼體內(nèi)；該上殼體上設(shè)有一吊臂開口 ；所述吊臂殼體的下端穿過該吊臂開口，嵌設(shè)在該梁架上并通過該驅(qū)動(dòng)軸與梁架的中心連接；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件設(shè)置在上下兩殼體的連接處。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攝像平臺(tái)還包括一固定蓋；該固定蓋設(shè)置在上殼體與下殼體之間，并與該下殼體扣合連接；該陀螺儀設(shè)置在該固定蓋上；該梁架位于固定蓋的上方并位于上殼體內(nèi)。進(jìn)一步，通過固定蓋可以將上下殼體分隔開來，避免內(nèi)部器件的相互影響，同時(shí)可以承載陀螺儀和梁架。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述下殼體內(nèi)設(shè)有兩組相互垂直的隔板，成“十”字型分布；其中每組隔板包括兩塊相互平行的隔板，形成五個(gè)相機(jī)容納槽；該容納槽包括由兩組隔板相交處所形成的中央容納槽和分布在該中央容納槽的四個(gè)方位上的側(cè)面容納槽；所述相機(jī)分別設(shè)置在該相機(jī)容納槽內(nèi)部。進(jìn)一步，通過隔板將下殼體分隔成五個(gè)相機(jī)容納槽，可以方便相機(jī)的安裝和增加攝像角度范圍。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述下殼體的相對兩內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有固定板，且該下殼體的兩相對外側(cè)壁上分別設(shè)有一軸架板；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件部件包括兩個(gè)與陀螺儀電連接的舵機(jī)和兩個(gè)連接軸；所述兩舵機(jī)分別通過螺釘與下殼體內(nèi)的兩固定板連接；該兩連接軸的一端分別與軸架板相連接，該兩連接軸的另一端分別與兩舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。進(jìn)一步，通過兩個(gè)舵機(jī)與連接軸的配合使用，實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)的在第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)難
iF.0
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相機(jī)包括一設(shè)在中央容納槽內(nèi)的正向相機(jī)和四個(gè)設(shè)在在側(cè)面容納槽內(nèi)的傾斜相機(jī)；該正向相機(jī)的視軸方向垂直向下；所述四個(gè)傾斜相機(jī)的視軸方向與正向相機(jī)的視軸方向所形成的角度為30?45度。進(jìn)一步，通過對五個(gè)相機(jī)的視軸角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)攝像的多角度的捕捉，使整個(gè)攝像效果更加清晰。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控模塊包括:控制器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)傳輸端口、串口通信端、相機(jī)控制端和GPS輸入端；其中，數(shù)據(jù)傳輸端口與傳輸模塊連接，從相機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中快速獲取的數(shù)據(jù)信息并傳遞至控制器；串口通信端與所述至少一臺(tái)相機(jī)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控相機(jī)拍攝的參數(shù)信息并傳遞至控制器；GPS輸入端與飛行器內(nèi)置的GPS定位模塊連接，實(shí)時(shí)讀取飛行器的位置信息并傳遞至控制器；所述存儲(chǔ)器中預(yù)先儲(chǔ)存著不同位置的相機(jī)拍攝的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信息；所述控制器對所接收的上述信息進(jìn)行分析，并利用相機(jī)控制端對相機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控模塊還設(shè)有報(bào)警模塊，當(dāng)串口通信端監(jiān)測到相機(jī)電池的電壓信號低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊報(bào)警。
[0020]進(jìn)一步，所述傳輸模塊為USB傳輸器，所述相機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為TF/SD卡。
[0021]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
[0022]1、本發(fā)明通過使用陀螺儀、第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)在二維平面上的調(diào)整，方便相機(jī)視軸的穩(wěn)定，防止晃動(dòng)。同時(shí)，通過使用陀螺儀可以省去了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)，同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低和補(bǔ)償范圍更大的特點(diǎn)。
[0023]2、進(jìn)一步，通過使用主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪配合使用，可以使舵機(jī)的單軸輸出通過兩齒輪的傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0024]3、進(jìn)一步，通過對五個(gè)相機(jī)的視軸角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)攝像的多角度的捕捉，使整個(gè)攝像效果更加清晰。
[0025]4、進(jìn)一步，還能根據(jù)飛行器飛行過程中的飛行位置來對數(shù)碼相機(jī)的當(dāng)前設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，從而使得飛行器在不同的飛行高度都能拍攝出高質(zhì)量的照片，獲得有用的航拍數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了攝影圖片的實(shí)時(shí)高速傳輸，也利用實(shí)現(xiàn)了多個(gè)圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取、傳輸和切換。
[0026]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的三軸陀螺的外部示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的三軸陀螺的剖面圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的三軸陀螺的爆炸圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的吊臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明的攝像平臺(tái)的下殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6是本發(fā)明的攝影控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。
[0033]圖7是本發(fā)明的攝影裝置中主控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]請同時(shí)參閱I?3，其中，圖1是本發(fā)明的三軸陀螺的外部示意圖，圖2是本發(fā)明的三軸陀螺的剖面圖，圖3是本發(fā)明的三軸陀螺的爆炸圖。
[0035]本發(fā)明的一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，包括吊臂機(jī)構(gòu)1、攝像平臺(tái)2、設(shè)置在攝像平臺(tái)內(nèi)的相機(jī)3、陀螺儀4、攝影控制裝置5、主控模塊51、傳輸模塊52、總線模塊53、電源模塊54、GPS定位模塊55、61...6Ν相機(jī)、71...7ΝTF/SD卡、控制器511、存儲(chǔ)器512、數(shù)據(jù)傳輸端口 513、串口通信端514、相機(jī)控制端515、GPS輸入端516。
[0036]所述吊臂機(jī)構(gòu)I包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11，并通過該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11與攝像平臺(tái)2連接，控制攝像平臺(tái)2在垂直于水平面的第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)。所述攝像平臺(tái)2內(nèi)設(shè)有第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24，控制該攝像平臺(tái)2在同時(shí)垂直于水平面和第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；所述陀螺儀4設(shè)置在攝像平臺(tái)2上，并與第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24電連接，控制第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24的工作。[0037]請參閱圖4，其為本發(fā)明的吊臂機(jī)構(gòu)I的結(jié)構(gòu)示意圖。所述吊臂機(jī)構(gòu)I包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11、吊臂殼體12和掛板13。具體的，所述吊臂殼體12的縱截面為倒梯形。所述掛板13設(shè)在在吊臂殼體12的上端。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11設(shè)置在該吊臂殼體12內(nèi)。該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11包括與陀螺儀4電連接的舵機(jī)111、主動(dòng)齒輪112、從動(dòng)齒輪113和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114 ;該主動(dòng)齒輪112的中心與舵機(jī)111轉(zhuǎn)軸連接；該從動(dòng)齒輪113與主動(dòng)齒輪112嚙合連接；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114設(shè)置在該從動(dòng)齒輪113中心；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114貫穿該吊臂殼體12的前后兩側(cè)，且其兩端分別外露在吊臂殼體12外并位于吊臂殼體12的下端；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114的兩端與攝像平臺(tái)2連接。
[0038]所述攝像平臺(tái)2包括平臺(tái)殼體21、梁架22、固定蓋23和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24。所述平臺(tái)殼體21包括上殼體211、下殼體212和兩側(cè)殼體213 ;該上殼體211和下殼體212對扣連接，形成一容納空間。兩側(cè)殼體213設(shè)在該兩上下殼體連接處的相對兩側(cè)，以固定連接兩上殼體211和下殼體212。進(jìn)一步，所述側(cè)殼體213與下殼體212之間還設(shè)有一加強(qiáng)板2131。
[0039]請參閱圖5，其為本發(fā)明的攝像平臺(tái)2的下殼體212的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，所述上殼體211上設(shè)有一吊臂開口 2111。所述下殼體212內(nèi)設(shè)有多個(gè)隔板2121 ;該隔板2121與下殼體212的內(nèi)壁連接，形成多個(gè)相機(jī)容納槽；該相機(jī)容納槽的底部分別設(shè)有攝像開口。進(jìn)一步，所述下殼體212內(nèi)設(shè)有兩組相互垂直的隔板2121，成“十”字型分布；其中每組隔板2121包括兩塊相互平行的隔板2121，形成五個(gè)相機(jī)容納槽。具體的，所述容納槽包括由兩組隔板2121相交處所形成的中央容納槽和分布在該中央容納槽的四個(gè)方位上的側(cè)面容納槽。其中，所述相機(jī)3分別設(shè)置在該相機(jī)容納槽內(nèi)部。
[0040]所述下殼體212的相對兩內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有固定板2122，且該下殼體212的兩相對外側(cè)壁上分別設(shè)有一軸架板2123。具體的，所述側(cè)殼體213設(shè)在兩軸架板2123的外側(cè)。
[0041]所述固定蓋23設(shè)置在上殼體211與下殼體212之間，并與該下殼體212扣合連接；所述梁架22位于固定蓋23的上方并位于上殼體211內(nèi)。所述吊臂殼體12的下端穿過上殼體211的吊臂開口 2111，嵌設(shè)在該梁架22上并通過該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114與梁架22的中心連接；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24設(shè)置在上下兩殼體的連接處。
[0042]所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24包括兩個(gè)與陀螺儀4電連接的舵機(jī)241和兩個(gè)連接軸242 ；所述兩舵機(jī)241分別通過螺釘與下殼體212內(nèi)的兩固定板2122連接。所述兩連接軸242的一端分別與軸架板2123相連接，該兩連接軸242的另一端分別與兩舵機(jī)241的轉(zhuǎn)軸連接。
[0043]所述相機(jī)3包括一設(shè)在中央容納槽內(nèi)的正向相機(jī)3和四個(gè)設(shè)在在側(cè)面容納槽內(nèi)的傾斜相機(jī)3 ;該正向相機(jī)3的視軸方向垂直向下；所述四個(gè)傾斜相機(jī)3的視軸方向與正向相機(jī)3的視軸方向所形成的角度為30?45度。
[0044]所述陀螺儀4設(shè)置在該固定蓋23上。并且，該陀螺儀4同時(shí)與第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24電連接，控制第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24的工作。
[0045]該攝影控制裝置5設(shè)置在飛行器上，與該飛行器上5臺(tái)用于航拍的數(shù)碼相機(jī)連接，這5臺(tái)數(shù)碼相機(jī)分別位于飛行器的不同位置，朝向不同的方位，從而可方便地拍攝不同角度的畫面。該飛行器中設(shè)置有GPS定位模塊。
[0046]本發(fā)明的三軸陀螺的穩(wěn)定平臺(tái)可以安裝在直升機(jī)等飛行器上；在遭遇氣流影響產(chǎn)生的顛簸或晃動(dòng)時(shí)，可以通過本發(fā)明的穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，以保證攝像過程中的穩(wěn)定。具體的，通過陀螺儀4檢測攝像平臺(tái)2的位置信息，當(dāng)攝像平臺(tái)2出現(xiàn)傾斜或晃動(dòng)時(shí)，該陀螺儀4控制第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24進(jìn)行工作。其中，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11的舵機(jī)111在接收到陀螺儀4的信號后，通過主動(dòng)齒輪112和從動(dòng)齒輪113控制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114的轉(zhuǎn)動(dòng)；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸114與梁架22連接，控制梁架22的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以控制攝像平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)在第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整攝像角度。同理，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24中的舵機(jī)241在接收到陀螺儀4的信號后，通過連接軸242控制軸架板2123的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以控制該攝像平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)在第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整攝像角度。而因?yàn)樵摰谝晦D(zhuǎn)動(dòng)平面和第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面時(shí)相互垂直的，所以可以實(shí)現(xiàn)在二維平面上的任意角度的調(diào)整。
[0047]本發(fā)明具有多種變形實(shí)施例，比如，所述的相機(jī)3的分布位置可以根據(jù)不同情況任意調(diào)整，也可以根據(jù)具體情況調(diào)整相機(jī)3的視軸角度。
[0048]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過使用陀螺儀4、第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件11和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件24，實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)2在二維平面上的調(diào)整，方便相機(jī)3視軸的穩(wěn)定，防止晃動(dòng)。同時(shí)，通過使用陀螺儀4可以省去了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)，同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低和補(bǔ)償范圍更大的特點(diǎn)。
[0049]請參閱圖6，為本發(fā)明的攝影控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。該攝影控制裝置5其包括:主控模塊51、傳輸模塊52、總線模塊53和電源模塊54。其中，主控模塊51為單片機(jī)，如可選用價(jià)格低、處理速度快、系統(tǒng)中斷響應(yīng)能力強(qiáng)的ARM處理器。傳輸模塊52優(yōu)選為USB2.0傳輸控制器，可選用高速傳輸芯片?？偩€模塊53可采用總線收發(fā)器，負(fù)責(zé)總線數(shù)據(jù)的收發(fā)。主控模塊51的輸入端連接至飛行器內(nèi)置的GPS定位模塊55，主控模塊51的輸出端連接至所述飛行器上的N臺(tái)相機(jī)61...6N，每臺(tái)相機(jī)內(nèi)均設(shè)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在本實(shí)施例中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為TF/SD卡71，72...7N，并且N為5。主控模塊51、傳輸模塊52和總線模塊53依次電連接，在具體實(shí)施過程中，這三個(gè)主要功能模塊分別設(shè)置在三塊電路板上，以排線形式連接。該總線模塊51還與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器71…7N連接。電源模塊54為主控模塊51和傳輸模塊52供電。
[0050]請參閱圖7，是主控模塊的主要構(gòu)成圖，如圖7所示，主控模塊51包括:控制器511、存儲(chǔ)器512、數(shù)據(jù)傳輸端口 513、串口通信端514、相機(jī)控制端515和GPS輸入端516。數(shù)據(jù)傳輸端口 513具體為5組I/O端口，依次與傳輸模塊52和總線模塊53通信，分別向5張TF/SD卡中讀取數(shù)據(jù)信息。串口通信端514作為調(diào)試觀察串口，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行器上各臺(tái)相機(jī)的拍攝參數(shù)，使控制器511及時(shí)了解相機(jī)的狀態(tài)，采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)控措施。GPS輸入端516可實(shí)時(shí)讀取飛行器的GPS定位模塊55所采集的當(dāng)前位置信息，并將當(dāng)前位置信息傳輸至控制器511，控制器511根據(jù)飛行器當(dāng)前所處位置，將該位置所對應(yīng)的預(yù)存于存儲(chǔ)器512內(nèi)的相機(jī)參數(shù)與串口通信端514所監(jiān)測到的參數(shù)進(jìn)行比對，若當(dāng)前參數(shù)信息與預(yù)設(shè)值不同，則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而使得相機(jī)在不同位置時(shí)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù)值，使其拍攝出高質(zhì)量的圖片。相機(jī)參數(shù)可以包括像素?cái)?shù)、分辨率、感光度、快門速度等，預(yù)存的參數(shù)信息根據(jù)相機(jī)型號的不同而不同。相機(jī)控制端14根據(jù)控制器10給出的控制指令對相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，從而使 得相機(jī)在不同位置時(shí)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù)值，使其拍攝出高質(zhì)量的圖片。
[0051]作為優(yōu)選，在本實(shí)施例的主控模塊中還可以設(shè)置其他輔助模塊，如Flash存儲(chǔ)模塊和低電壓報(bào)警模塊等。采用Flash存儲(chǔ)模塊，可以有選擇性地保存相機(jī)操作的數(shù)據(jù)，可采用SPI方式和主控模塊通信。采用低電壓報(bào)警模塊，可以采集相機(jī)電池的電壓信號，設(shè)置閾值，如3v，當(dāng)電池電壓低于3v時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。
[0052]在本發(fā)明中，傳輸模塊52通過總線模塊53的收發(fā)功能讀取儲(chǔ)存在相機(jī)TF/SD卡中的信息，并將信息高速傳輸至主控模塊51。具體為采用四數(shù)據(jù)線SDIO模式與總線模塊3進(jìn)行通信，Sl-SDCLK-C是SD卡驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，由傳輸模塊52提供，S1-SDDATA0-C、S1-SDDATA1-C、S1-SDDATA2-C、S1-SDDATA3-C 是 TF/SD 卡的數(shù)據(jù)線，S1-SDCDM-C 為 SD 卡 CMD線，TF/SD卡通過CMD線接收傳輸模塊52的控制命令和返回狀態(tài)命令，同時(shí)CMD線和主控模塊51通信，接受主控模塊51的調(diào)度，Sl-SDCDN為TF/SD卡狀態(tài)探測線，高電平(2.4-3.3V)表示沒有探測到卡，低電平(0-0.3V)表示已探測到卡，Sl-SDffP寫保護(hù)線；S1-DM、Sl-DP為USB2.0的數(shù)據(jù)線，經(jīng)過磁珠過濾后接USB方型端口，USB 口是四線制，3.3V電源經(jīng)過電感為USB通信模塊供電，減少了外部的電磁干擾。
[0053]在本發(fā)明中，電源模塊54具體包括電源轉(zhuǎn)換電路。電源轉(zhuǎn)換電路采用國標(biāo)12v直流電源，12v正電壓經(jīng)過瞬態(tài)抑制防靜電保護(hù)穩(wěn)壓管和高阻抗電阻連接至地(GND)形成穩(wěn)壓保護(hù)。12v正電壓經(jīng)過鋁電解電容正極濾波后，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓輸出，同時(shí)經(jīng)過穩(wěn)壓管負(fù)極穩(wěn)壓、電感過濾、電解電容濾波之后形成穩(wěn)定可靠的5V電壓電路供后繼電路使用；該穩(wěn)定的5V電壓再經(jīng)過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為3.3V電壓供主控模塊及其他IC芯片使用。
[0054]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:包括吊臂機(jī)構(gòu)、攝像平臺(tái)、陀螺儀、設(shè)置在攝像平臺(tái)內(nèi)的相機(jī)和攝影控制裝置； 所述吊臂機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件，并通過該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件與攝像平臺(tái)連接，控制攝像平臺(tái)在垂直于水平面的第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述攝像平臺(tái)內(nèi)設(shè)有第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件，控制該攝像平臺(tái)在同時(shí)垂直于水平面和第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面上轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述陀螺儀設(shè)置在攝像平臺(tái)上，并與第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件電連接，控制第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件的工作； 所述攝影控制裝置包括:主控模塊、傳輸模塊、總線模塊和電源模塊，所述主控模塊的輸入端連接至飛行器內(nèi)置的GPS定位模塊，主控模塊的輸出端連接至所述飛行器上的至少一臺(tái)相機(jī)，每臺(tái)相機(jī)內(nèi)均設(shè)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；所述主控模塊、傳輸模塊和總線模塊依次電連接，所述總線模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接；以及電源模塊為主控模塊和傳輸模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述吊臂機(jī)構(gòu)還包括一吊臂殼體，該殼體的縱截面為倒梯形；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件設(shè)置在該吊臂殼體內(nèi)；該第一轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括與陀螺儀電連接的舵機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸；該主動(dòng)齒輪的中心與舵機(jī)轉(zhuǎn)軸連接；該從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪嚙合連接；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在該從動(dòng)齒輪中心；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸貫穿該吊臂殼體的前后兩側(cè)，且其兩端分別外露在吊臂殼體外并位于吊臂殼體的下端；該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的 兩端與攝像平臺(tái)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述攝像平臺(tái)還包括平臺(tái)殼體和梁架；該平臺(tái)殼體包括上殼體、下殼體和兩側(cè)殼體；所述兩上下殼體對扣連接，形成一容納空間；所述兩側(cè)殼體分別設(shè)置在上下兩殼體連接處的相對兩側(cè)，并同時(shí)與上殼體和下殼體固定連接；該梁架設(shè)置在殼體內(nèi)；該上殼體上設(shè)有一吊臂開口 ；所述吊臂殼體的下端穿過該吊臂開口，嵌設(shè)在該梁架上并通過該驅(qū)動(dòng)軸與梁架的中心連接；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件設(shè)置在上下兩殼體的連接處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述攝像平臺(tái)還包括一固定蓋；該固定蓋設(shè)置在上殼體與下殼體之間，并與該下殼體扣合連接；該陀螺儀設(shè)置在該固定蓋上；該梁架位于固定蓋的上方并位于上殼體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述下殼體內(nèi)設(shè)有兩組相互垂直的隔板，成“十”字型分布；其中每組隔板包括兩塊相互平行的隔板，形成五個(gè)相機(jī)容納槽；該容納槽包括由兩組隔板相交處所形成的中央容納槽和分布在該中央容納槽的四個(gè)方位上的側(cè)面容納槽；所述相機(jī)分別設(shè)置在該相機(jī)容納槽內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述下殼體的相對兩內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有固定板，且該下殼體的兩相對外側(cè)壁上分別設(shè)有一軸架板；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件部件包括兩個(gè)與陀螺儀電連接的舵機(jī)和兩個(gè)連接軸；所述兩舵機(jī)分別通過螺釘與下殼體內(nèi)的兩固定板連接；該兩連接軸的一端分別與軸架板相連接，該兩連接軸的另一端分別與兩舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述相機(jī)包括一設(shè)在中央容納槽內(nèi)的正向相機(jī)和四個(gè)設(shè)在在側(cè)面容納槽內(nèi)的傾斜相機(jī)；該正向相機(jī)的視軸方向垂直向下；所述四個(gè)傾斜相機(jī)的視軸方向與正向相機(jī)的視軸方向所形成的角度為30~45度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述主控模塊包括:控制器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)傳輸端口、串口通信端、相機(jī)控制端和GPS輸入端；其中，數(shù)據(jù)傳輸端口與傳輸模塊連接，從相機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中快速獲取的數(shù)據(jù)信息并傳遞至控制器；串口通信端與所述至少一臺(tái)相機(jī)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控相機(jī)拍攝的參數(shù)信息并傳遞至控制器；GPS輸入端與飛行器內(nèi)置的GPS定位模塊連接，實(shí)時(shí)讀取飛行器的位置信息并傳遞至控制器；所述存儲(chǔ)器中預(yù)先儲(chǔ)存著不同位置的相機(jī)拍攝的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信息；所述控制器對所接收的上述信息進(jìn)行分析，并利用相機(jī)控制端對相機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述主控模塊還設(shè)有報(bào)警模塊，當(dāng)串口通信端監(jiān)測到相機(jī)電池的電壓信號低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊報(bào)警。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述多鏡頭航空攝影穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于:所述傳輸模塊為USB傳輸器，所述相機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 為TF/SD卡。
【文檔編號】F16M11/06GK103754380SQ201410032641
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】徐鵬 申請人:徐鵬