一種五自由度航空攝影測量模擬系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種航空攝影測量系統，具體涉及一種五自由度航空攝影測量模擬系統。
【背景技術】
[0002]航空攝影測量是指在飛行器上用航攝儀器對地面連續(xù)攝取像片，結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。航空攝影測量一直是我國基本地圖成圖的主要方式，由于其制圖速度快，精度高且均勻，是我們今后數字制圖的一個重要發(fā)展方向。隨著數字地球在中國的廣泛認同，數字城市建設正如火如荼。航空數字測量為數字城市建設提供基礎城市空間數據，同時還廣泛應用于國土資源調查、土地利用、城市規(guī)劃、道路交通、港口選址及房地產等方面。按攝像機物鏡主光軸相對于地表的垂直度，又可分為垂直航空攝影和傾斜航空攝影。為了更簡便有效地研究航空攝影測量技術，相關技術人員亟需一種能夠有效模擬航空攝影測量過程的設備?；谠撔枨螅袊鴮＠?01310298803.5公開了一種航空攝影測量模擬系統，可以模擬固定水平面內飛行器的運動，然而由于整個模擬系統不能調節(jié)飛行器姿態(tài)，故該系統無法滿足傾斜航空攝影的研究需要。中國專利201220681352.4公開了一種數字航空傾斜攝影測量裝置，其在云臺上按照前后左右下五個方向安裝五個相機，來實現傾斜航空攝影，然而若基于該思路研制相關傾斜航空攝影模擬系統則存在成本高的缺點，并且由于相機數量多導致云臺整體質量較大，從而不利于對云臺實施平穩(wěn)的控制。此外，中國專利201210501131.9、中國專利201220646494.7也公開了類似的裝置，然而這些裝置均無法模擬飛行器在豎直方向的運動，無法模擬飛行器的姿態(tài)變化。從科學研究的意義上來看，前述系統或裝置尚缺乏模擬信息的完整性與航線設置的靈活性。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種五自由度航空攝影測量模擬系統，該系統可模擬成像裝置跟隨飛行器在三維空間中的平動以及成像裝置自身相對于飛行器的俯仰與滾轉運動。
[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種五自由度航空攝影測量模擬系統，包括導軌系統、云臺機構、成像裝置及控制裝置;所述導軌系統包括三個直線軌道和一個運動臺，其中第一直線導軌與第二直線導軌在水平面內相互平行設置，第三直線導軌橫跨在所述第一直線導軌和所述第二直線導軌之上，且第三直線導軌與所述第一直線導軌和所述第二直線導軌形成滑動連接;所述運動臺滑動連接在所述第三直線導軌的下方;所述云臺機構固定安裝在所述運動臺的下方，所述云臺機構可實現一個平動自由度和兩個轉動自由度的運動;所述成像裝置固定安裝于所述云臺機構的底部;所述控制裝置可操作地控制所述運動臺在所述軌道系統上的運動及成像裝置在所述云臺機構上的運動。
[0005]所述云臺機構包括從上至下依次設置的安裝座、位姿調整機構及對接機構，所述安裝座固定在所述運動臺的下方，所述位姿調整機構安裝于所述安裝座的下方，所述位姿調整機構可實現豎直方向的平移運動及繞兩個相互垂直的水平軸線的旋轉運動，所述對接機構固定安裝于所述位姿調整機構的末端。
[0006]所述成像裝置包括裝夾機構和CCD相機，所述裝夾機構固定安裝于所述對接機構的下方，所述CCD相機裝夾于所述裝夾機構的下方。
[0007]所述控制裝置包括工控機和PMAC運動控制卡，所述工控機用于生成所述成像裝置的運動軌跡，并且接收、存儲、處理航攝相片，所述PMAC運動控制卡嵌入在所述工控機中，所述PMAC運動控制卡與所述工控機實時通信獲取運動指令，并控制所述軌道系統及所述云臺機構的運動，使所述成像裝置實現三個平動自由度及兩個轉動自由度的運動。
[0008]所述第三直線軌道通過第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過第二滑塊與所述第二直線軌道連接，所述第一滑塊由第一電機通過第一傳動機構驅動，所述第一電機安裝在所述第一直線軌道的一端，所述第二滑塊由第二電機通過第二傳動機構驅動，所述第二電機安裝在所述第二直線軌道的一端;所述運動臺由第三電機通過第三傳動機構驅動。
[0009]在所述第一直線導軌的一端安裝有第一限位開關，另一端安裝有第二限位開關，在所述第三直線導軌的一端安裝有第三限位開關，另一端安裝有第四限位開關，所述第一限位開關、所述第二限位開關、所述第三限位開關和所述第四限位開關均與所述PMAC運動控制卡相連。
[0010]在所述第一直線導軌的一端安裝有第一機械限位，另一端安裝有第二機械限位；在所述第二直線導軌的一端安裝有第三機械限位，另一端安裝有第四機械限位;在所述第三直線導軌的一端安裝有第五機械限位，另一端安裝有第六機械限位。
[0011]所述第三直線軌道通過第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過第二滑塊與所述第二直線軌道連接，所述第一滑塊由第一電機通過第一傳動機構驅動，所述第一電機安裝在所述第一直線軌道的一端，所述第二滑塊由第二電機通過第二傳動機構驅動，所述第二電機安裝在所述第二直線軌道的一端;所述運動臺由第三電機通過第三傳動機構驅動;所述第一電機、所述第二電機及所述第三電機分別與所述PMAC運動控制卡相連，并且所述第一電機和所述第二電機在所述PMAC運動控制卡的控制下同步運轉。
[0012]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:可以精確模擬垂直航空攝影以及傾斜航空攝影的主要過程，解決現有技術靈活性與完整性不足的缺陷。具體地說，該系統可以靈活地實現成像裝置三個平動自由度及兩個轉動自由度的運動;可模擬成像裝置跟隨飛行器在三維空間中的平動以及成像裝置自身相對于飛行器的俯仰與滾轉運動。與地物模型、航攝數據處理技術相結合后，既能滿足攝影測量相關專業(yè)的教學需求，又能為攝影測量專業(yè)的技術人員開展科學研究提供專業(yè)化實驗裝備。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0014]圖2為本實用新型應用的結構示意圖。
[0015]圖中:1_軌道系統;4-云臺機構；5-成像裝置;6-控制裝置；10-第一直線軌道；11-第一滑塊；12-第一電機；13-第一限位開關；14-第二限位開關；15-第一機械限位；16-第二機械限位;20-第二直線軌道;21-第二滑塊;22-第二電機;25-第三機械限位;26-第四機械限位;30-第三直線軌道;31-運動臺；32-第三電機12; 33-第三限位開關;34-第四限位開關；35-第五機械限位;36-第六機械限位;41-安裝座;42-位姿調整機構;43-對接機構;51-裝夾機構;52-C⑶相機;61-工控機;62-PMAC運動控制卡;63-控制線;7-地物模型。
【具體實施方式】
[0016]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0017]請參閱圖1，一種五自由度航空攝影測量模擬系統，包括導軌系統1、云臺機構4、成像裝置5及控制裝置6。
[0018]所述導軌系統I通常固定于室內空間頂部，若必須設置于室外則需對系統加裝防塵罩。所述導軌系統I包括三個直線軌道和一個運動臺31，其中第一直線導軌10與第二直線導軌20在水平面內相互平行設置，第三直線導軌30橫跨在所述第一直線導軌10和所述第二直線導軌20之上，且第三直線導軌30與所述第一直線導軌10和所述第二直線導軌20形成滑動連接;所述運動臺31滑動連接在所述第三直線導軌30的下方。當三個直線軌道配合運動時，可實現運動臺31在軌道所在平面內任意軌跡的運動。
[0019]所述云臺機構4固定安裝在所述運動臺31的下方，所述云臺機構4可實現一個平動自由度和兩個轉動自由度的運動。
[0020]所述成像裝置5固定安裝于所述云臺機構4的底部，用于獲取航攝相片。
[0021]所述控制裝置6可操作地控制所述運動臺31在所述軌道系統I上的運動及成像裝置5在所述云臺機構4上的運動，進而實現成像裝置5的三個平動自由度及兩個轉動自由度的運動。
[0022]在本實施例中，云臺裝置4包括從上至下依次設置的安裝座41、位姿調整機構42及對接機構43，安裝座41固定設置于所述運動臺31的下方，用于連接運動臺31及位姿調整機構42，所述位姿調整機構42安