通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物距离的结构的制作方法

1.本实用新型涉及无人机领域，特别是一种通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物距离的结构。


背景技术：

2.农业无人机作业过程中因距离较远，无法肉眼观察出田间障碍物与飞机的实际距离，尽管目前已添加飞行方向的摄像头，但是从监控画面上是二维状态，又无参照物，特别是无人机桨叶尖又在飞机的最前端，所以仍然很难判断出具体距离，添加雷达系统避障会导致成本较高，且复杂田块因避障安全问题导致自主作业效率非常的低，此方案设计是基于不开启雷达避障的情况，人工辅助驾驶作业过程中如何通过监控画面判断桨叶尖距离障碍物的实际距离。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种应用通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物距离的方法的结构。
4.实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种应用通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物距离的方法的结构，包括机架、摄像头、监控屏、辅助支架和对地距离传感器，所述机架包括前固定板、后固定板、第一连接横梁、支撑柱、第二连接横梁和底部支撑杆，所述前固定板和后固定板相对设置，所述第一连接横梁分别位于前固定板和后固定板宽度方向的两侧，所述支撑柱的一端连接在前固定板和后固定板上，所述支撑柱的另一端与底部支撑杆连接，所述第二连接横梁在宽度方向上连接相邻两根支撑柱，所述辅助支架的顶部与前固定板连接，所述辅助支架的底部与第二连接横梁连接，所述摄像头位于辅助支架上，所述对地距离传感器设置在辅助支架上且位于摄像头的下方，所述摄像头的镜头方向朝下设置且与水平面之间的夹角为45
°
。
5.通过采用上述技术方案，能够在现有的框架式无人机上，对摄像头和对地距离传感器进行安装。
6.作为优选，所述辅助支架包括固定座，所述摄像头设置在固定座的前端，所述对地距离传感器设置在固定座上，所述固定座宽度方向的两侧设置有第一连接臂，所述第一连接臂向下延伸，所述固定座的两侧分别向上延伸形成加强块，所述加强块向上延伸形成第二连接臂，所述第一连接臂的上端与加强块连接，所述第一连接臂的下端与第二连接横梁连接，所述第二连接臂的上端与前固定板连接，所述第二连接臂的下端与加强块连接。
7.通过采用上述技术方案，加强连接强度，减少对中心固定座的振动影响。
8.作为优选，所述前固定板在高度方向上呈中空设置，所述前固定板内设置有加强筋，所述第二连接臂的上端与前固定板的内侧连接。
9.通过采用上述技术方案，便于讲第二连接臂在前固定板的内部进行安装，节省无人机的空间。
10.作为优选，所述第二连接臂分别位于加强块宽度方向的两侧。
11.通过采用上述技术方案，增加连接固定的连接位置，提高连接强度。
12.作为优选，所述加强块在高度方向呈垂直设置。
13.作为优选，所述固定座上设置有与摄像头连接的配合面，所述配合面与水平面的夹角为45
°
。
14.通过采用上述技术方案，即无需对摄像头进行结构调整，提高适配性。
15.作为优选，所述第一连接臂的末端设置有连接件，所述连接件包括与第二连接横梁配合的固定环，所述固定环在宽度方向上设置有开口，所述固定环在开口设置有连接块，所述连接块在开口的高度方向的两侧设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置有螺栓，所述连接块上贯穿设置有固定孔。
16.通过采用上述技术方案，方便辅助支架的安装，同时固定孔可供无人机进行排线。
17.作为优选，所述摄像头距离桨叶最远端为1.5米。
18.通过采用上述技术方案，将摄像头安装于距离桨叶最远端 1.5米是为了考虑农业植保作业特性的要求设计，无人机植保作业大部分飞行高度为2米，所以当以2米高度飞行时判断出来的障碍物距离也就是2m，此距离为摄像头与障碍物的距离，那么经过摄像头与桨叶尖的距离换算，得出桨叶尖距离障碍物为 0.5m，此距离为非常合适的作业安全距离。
19.其有益效果在于，摄像头安装于机体前方，距离飞机的螺旋桨叶最远端为1.4米-1.7米范围内，并将摄像头的安装预设一定的角度，使摄像头的对地监控的画面边界线与水平线成45度角，这样使得无人机摄像头距离障碍物的实际距离与无人机的高度距离形成等腰直角三角形，也就是说当看见监控屏内画面中障碍物的地面端与监控画面的下边界线重合的时候，摄像头与障碍物的距离也就等于飞机的摄像头高度，摄像头的高度可通过无人机的对地距离传感器获得，通过飞机的高度距离间接获得了摄像头的距离，所以我们可以通过飞机的高度距离从而远程判断出了飞机距离障碍物的实际距离。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.图2是图1所示a部放大示意图；
22.图3是本实用新型的使用状态示意图；
23.图4是本实用新型的辅助支架的结构示意图；
24.图5是本实用新型的辅助支架与前固定板的连接结构示意图；
25.图中，11、摄像头；12、障碍物；13、固定座；14、第一连接臂；15、第二连接臂；16、加强块；17、加强筋；18、配合面； 19、固定环；191、开口；192、连接块；193、螺纹孔；194、螺栓；195、固定孔；2、机架；21、前固定板；22、后固定板；23、第一连接横梁；24、支撑柱；25、第二连接横梁；26、底部支撑杆。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型进行具体描述，实施例:如图1 至图5所示，一种通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物距离的方法，包括无人机、摄像头11、监控屏、辅助支架和对地距离传感器，图中监控屏未示出，辅助支架设置在无人机的正前方，摄像头11设置
在辅助支架上，对地距离传感器设置在辅助支架上且位于摄像头11的下方，摄像头11的镜头方向朝下设置且与水平面之间的夹角为45
°
，使摄像头11距离前方障碍物12的实际距离与无人机的高度距离成等腰直角三角形，即使得监控屏画面中地面端与监控画面的下边界重合时，摄像头11与障碍物 12之间的距离等于飞机摄像头11的高度，摄像头11距离桨叶最远端为1.4米-1.7米，本实施例中,摄像头11距离桨叶最远端为1.5米。
27.为了应用上述方案，所采用的结构为：如图1至图5所示，一种应用通过监控画面判断无人机桨叶尖与障碍物12距离的方法的结构，包括机架2、摄像头11、监控屏、辅助支架和对地距离传感器。
28.机架2包括前固定板21、后固定板22、第一连接横梁23、支撑柱24、第二连接横梁25和底部支撑杆26，前固定板21和后固定板22相对设置，第一连接横梁23分别位于前固定板21 和后固定板22宽度方向的两侧，支撑柱24的一端连接在前固定板21和后固定板22上，支撑柱24的另一端与底部支撑杆26 连接，第二连接横梁25在宽度方向上连接相邻两根支撑柱24，辅助支架的顶部与前固定板21连接，辅助支架的底部与第二连接横梁25连接，摄像头11位于辅助支架上，对地距离传感器设置在辅助支架上且位于摄像头11的下方，摄像头11的镜头方向朝下设置且与水平面之间的夹角为45
°
。
29.如图1和图4所示，摄像头11设置在固定座13的前端，对地距离传感器设置在固定座13上，固定座13宽度方向的两侧设置有第一连接臂14，第一连接臂14向下延伸，固定座13的两侧分别向上延伸形成加强块16，如图3所示，加强块16在高度方向呈垂直设置，加强块16向上延伸形成第二连接臂15，第二连接臂15分别位于加强块16宽度方向的两侧，即一块加强块 16上设置有两块第二连接臂15，第一连接臂14的上端与加强块 16连接，第一连接臂14的下端与第二连接横梁25连接，第二连接臂15的上端与前固定板21连接，第二连接臂15的下端与加强块16连接。
30.如图5所示，前固定板21在高度方向上呈中空设置，前固定板21内设置有加强筋17，第二连接臂15的上端与前固定板 21的内侧通过螺丝进行连接，如图2所示，固定座13上设置有与摄像头11连接的配合面18，配合面18与水平面的夹角为45
°
，配合面18的中心孔供摄像头11的镜头伸出，中心孔两侧的孔位内安装有led灯。
31.如图1和图5所示，第一连接臂14的末端设置有连接件，连接件包括与第二连接横梁25配合的固定环19，固定环19在宽度方向上设置有开口191，固定环19在开口191设置有连接块192，连接块192在开口191的高度方向的两侧设置有螺纹孔 193，螺纹孔193内设置有螺栓194，通过对螺栓194进行旋紧，使第一连接臂14与第二连接横梁25进行连接，连接块192上贯穿设置有固定孔195，固定孔195起到变形与供管线穿过的作用。
32.工作原理：
33.如图1和图3所示，摄像头11安装于机体前方，距离飞机的螺旋桨叶最远端为1.5m，并将摄像头11的安装预设一定的角度，使摄像头11的对地监控的画面边界线与水平线成45度角，这样使得无人机摄像头11距离障碍物12的实际距离与无人机的高度距离形成等边直角三角形，也就是说当看见画面中障碍物 12的地面端与监控画面的下边界线重合的时候，摄像头11与障碍物12的距离也就等于飞机的摄像头11高度，摄像头11的高度可通过无人机gps与对地距离传感器获得，此配件为飞机标配零件，无需额外增加，通过飞机的高度距离间接获得了摄像头 11的距离，所以我们可以通过飞机的高度距离从而远程判断出了飞机
距离障碍物12的实际距离，无需格外增加对前方的距离传感器；将摄像头11安装于距离桨叶最远端1.5米是为了考虑农业植保作业特性的要求设计，无人机植保作业大部分飞行高度为2米，所以当我以2米高度飞行时判断出来的障碍物12距离也就是2m，此距离为摄像头11与障碍物12的距离，那么经过摄像头11与桨叶尖的距离换算，得出桨叶尖距离障碍物12为 0.5m，此距离为非常合适的作业安全距；此方案的操作应用也非常的方便，无人机作业飞行时，只需观察监控画面里的障碍物 12即可，当障碍物12的地面端接近画面的边界线后停止前进，即可最大程度的接近障碍物12，到达安全控制的作用，也能尽可能的将农药喷洒至障碍物12边缘。
34.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。