一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置

本技术涉及无人机，具体为一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置。

背景技术：

1、一般来说，无人机分为消费级无人机与工业级无人机两大品类，消费级无人机，主要用于航拍、跟拍等娱乐场景，工业级无人机，主要用于农林植保、物流、安保巡防以及油气开采等众多行业，用户更注重无人机数据采集的精准化，以及在此基础上形成的资源分析与利用价值，无论是消费机无人机还是工业级无人机，大多需要使用摄像头对画面进行实时监控或通过摄像头进行视频采集。

2、双目视觉系统需要经过世界坐标系、相机坐标系、成像坐标系和像素坐标系四个坐标系之间的转换来通过两个相机获得的视差图得到目标的三维空间信息，系统需要先标定以获得坐标系转换需要的内参数与外参数，处于已标定好的机位时摄像头能够正常采集图像视频信息，但在搭载于无人机的室外环境工作时，由于双目系统摄像头的标定位置固定，不能在工作中一次性满足不同尺度目标的拍摄要求，同时频繁地起落无人机手动更换双目系统机位会导致检测工作时间成本的增加，从而使得双目视觉系统无人机的工作效率降低；且在无人机高空工作时，摄像头如不能垂直拍摄目标平面，会在成像边缘产生一定的畸变，会导致成像画面的精确度，影响工作，因此需要一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置来满足人们的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，以解决无人机搭载的双目视觉系统在不同尺度目标的拍摄要求下时间成本高和成像边缘易产生畸变影响成像精度的问题。

2、本实用新型是通过以下技术方案来实现：

3、一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，包括无人机主体和探测装置，探测装置包括装置外壳、调节结构、三维扫描仪和两个摄像头，装置外壳旋转设置于无人机主体的顶部，两个摄像头通过调节结构滑动设置于装置外壳内部，摄像头的头部伸出装置外壳且朝向外侧，三维扫描仪设置于装置外壳外部；调节结构包括滑槽架、齿轮驱动结构和两个第一螺纹杆，滑槽架设置于装置外壳内部，齿轮驱动结构包括第三舵机、主动齿轮和联动齿轮；第三舵机的固定端与滑槽架相连接，第三舵机的旋转端与主动齿轮的下端固定连接，两个第一螺纹杆对称设置于滑槽架上，滑槽架的长度轴线与第一螺纹杆的长度轴线平行，两个第一螺纹杆相邻的一端设有联动齿轮，主动齿轮设置于两个第一螺纹杆之间，联动齿轮的轴线与主动齿轮的轴线垂直，主动齿轮与联动齿轮啮合；两个摄像头分别滑动设置于两个第一螺纹杆上。

4、优选的，装置外壳与无人机主体之间设有连接装置，连接装置包括第一支架、第一舵机、第二支架和第二舵机；第一舵机的旋转轴线与第二舵机的旋转轴线垂直，第一支架的底部与无人机主体的顶部固定连接，第一支架的顶板侧面与第一舵机的固定端连接，第一舵机的旋转端与第二支架的下端侧面连接，第二支架的上端顶面与第二舵机的固定端连接，第二舵机的旋转端与装置外壳的底面外壁中心处相连接。

5、优选的，滑槽架与装置外壳的底板之间设有缓冲柱。

6、优选的，摄像头与第一螺纹杆之间设有安装座，安装座包括座体、缓冲器和安装板，缓冲器包括顶板和多个缓冲柱，多个缓冲柱均匀设置于座体顶部与顶板之间，安装板与顶板连接，摄像头固定于安装板上；座体的底部与第一螺纹杆连接。

7、优选的，座体的底部固定设置有第二螺纹杆，第二螺纹杆的长度轴线与第一螺纹杆的长度轴线平行，第一螺纹杆和第二螺纹杆螺纹啮合。

8、优选的，座体的底部还开设有第一压缩弹簧和滑块，滑块通过第一压缩弹簧嵌设于座体底部，第一压缩弹簧的伸缩轴线与第二螺纹杆的长度轴线垂直，滑块用于锁定安装座在滑槽架上的位置；滑槽架的底面上设有多个卡位槽，卡位槽的长度轴线与第二螺纹杆的长度轴线垂直，锁定时，滑块位于卡位槽中。

9、优选的，还包括两个滑轮推杆结构，两个滑轮推杆结构分别设置于滑槽架的两端，滑轮推杆结构包括第四舵机、第一定滑轮、动滑轮、第二定滑轮、传动带、传动杆和多个推杆；第四舵机的旋转轴线与第二螺纹杆的轴线平行，第四舵机的固定端与滑槽架相连接，第一定滑轮、第二定滑轮间隔平行且转动设置于滑槽架上，动滑轮平行设置于第一定滑轮与第二定滑轮的下方，动滑轮与滑槽架转动连接，第四舵机、第一定滑轮、动滑轮、第二定滑轮间通过传动带连接，传动带的一段固定于第四舵机的旋转端，另一端依次绕过第一定滑轮和动滑轮固定于第二定滑轮的滑轮面上，传动杆的一端与动滑轮转动连接，另一端与推杆连接；推杆数量与卡位槽数量相等。

10、优选的，滑槽架的两侧设有滑轨，滑轨的长度轴线与滑槽架的长度轴线平行，座体侧面设置轴承，轴承滑动设置于滑轨中。

11、优选的，无人机主体的底部外侧转动安装有螺旋桨；螺旋桨的外侧设置有防撞框。

12、优选的，防撞框的底部设有第三支架，第三支架的底部设有弹性缓冲结构，弹性缓冲结构包括第二压缩弹簧和缓冲支杆，缓冲支杆通过弹性缓冲结构滑动设置于支架的底部。

13、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

14、本实用新型一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置通过连接装置、探测装置等复合结构的设置与协调工作，能够使两相机的安装座朝相反方向等距移动。同时通过滑块、卡位槽和滑轮推杆结构的配合，能够使摄像头自由固定于各个已标定好的位置，使摄像头间距发生改变，适用于各种目标的不同拍摄尺度要求，避免了传统单一位子双目视觉监测系统的拍摄精度不够或单次拍摄范围过小等问题。

15、本实用新型通过三维激光扫描仪的设置，在工作过程中，得到目标平面的三维点云，经过拟合得到目标的空间平面方程，进一步得到目标平面与相机平面的空间夹角，对应电子陀螺仪传感器模组所输出的各方向角度，通过第一舵机和第二舵机的配合，能够调节探测装置的角度，使摄像头垂直照向需要拍摄的目标，以减少成像边缘畸变的产生，保证了装置工作过程中能满足高精度要求。

16、本实用新型通过支架、第二缓冲弹簧、缓冲支杆的设置，使无人机能够在崎岖的地面上正常起落，增大了本实用新型装置的适用范围。

技术特征：

1.一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，包括无人机主体(1)和探测装置，探测装置包括装置外壳(5)、调节结构、三维扫描仪(6)和两个摄像头(11)，装置外壳(5)旋转设置于无人机主体(1)的顶部，两个摄像头(11)通过调节结构滑动设置于装置外壳(5)内部，摄像头(11)的头部伸出装置外壳且朝向外侧，三维扫描仪(6)设置于装置外壳(5)外部；调节结构包括滑槽架(81)、齿轮驱动结构(83)和两个第一螺纹杆(82)，滑槽架(81)设置于装置外壳内部，齿轮驱动结构(83)包括第三舵机(831)、主动齿轮(832)和联动齿轮(833)；第三舵机(831)的固定端与滑槽架(81)相连接，第三舵机(831)的旋转端与主动齿轮(832)的下端固定连接，两个第一螺纹杆(82)对称设置于滑槽架(81)上，滑槽架(81)的长度轴线与第一螺纹杆(82)的长度轴线平行，两个第一螺纹杆(82)相邻的一端设有联动齿轮(833)，主动齿轮(832)设置于两个第一螺纹杆(82)之间，联动齿轮(833)的轴线与主动齿轮(832)的轴线垂直，主动齿轮(832)与联动齿轮(833)啮合；两个摄像头(11)分别滑动设置于两个第一螺纹杆(82)上。

2.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，装置外壳(5)与无人机主体(1)之间设有连接装置(4)，连接装置(4)包括第一支架(41)、第一舵机(42)、第二支架(43)和第二舵机(44)；第一舵机(42)的旋转轴线与第二舵机(44)的旋转轴线垂直，第一支架(41)的底部与无人机主体(1)的顶部固定连接，第一支架(41)的顶板侧面与第一舵机(42)的固定端连接，第一舵机(42)的旋转端与第二支架(43)的下端侧面连接，第二支架(43)的上端顶面与第二舵机(44)的固定端连接，第二舵机(44)的旋转端与装置外壳(5)的底面外壁中心处相连接。

3.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，滑槽架(81)与装置外壳(5)的底板之间设有缓冲柱(7)。

4.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，摄像头(11)与第一螺纹杆(82)之间设有安装座(10)，安装座(10)包括座体(1011)、缓冲器(102)和安装板(103)，缓冲器(102)包括顶板和多个缓冲柱(7)，多个缓冲柱(7)均匀设置于座体(1011)顶部与顶板之间，安装板(103)与顶板连接，摄像头(11)固定于安装板(103)上；座体(1011)的底部与第一螺纹杆(82)连接。

5.根据权利要求4所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，座体(1011)的底部固定设置有第二螺纹杆(1012)，第二螺纹杆(1012)的长度轴线与第一螺纹杆(82)的长度轴线平行，第一螺纹杆(82)和第二螺纹杆(1012)螺纹啮合。

6.根据权利要求5所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，座体(1011)的底部还开设有第一压缩弹簧(1013)和滑块(1014)，滑块(1014)通过第一压缩弹簧(1013)嵌设于座体(1011)底部，第一压缩弹簧(1013)的伸缩轴线与第二螺纹杆(1012)的长度轴线垂直，滑块(1014)用于锁定安装座(10)在滑槽架(81)上的位置；滑槽架(81)的底面上设有多个卡位槽(86)，卡位槽(86)的长度轴线与第二螺纹杆(1012)的长度轴线垂直，锁定时，滑块(1014)位于卡位槽(86)中。

7.根据权利要求6所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，还包括两个滑轮推杆结构(9)，两个滑轮推杆结构(9)分别设置于滑槽架(81)的两端，滑轮推杆结构(9)包括第四舵机(91)、第一定滑轮(92)、动滑轮(93)、第二定滑轮(94)、传动带(95)、传动杆(96)和多个推杆(97)；第四舵机(91)的旋转轴线与第二螺纹杆(1012)的轴线平行，第四舵机(91)的固定端与滑槽架(81)相连接，第一定滑轮(92)、第二定滑轮(94)间隔平行且转动设置于滑槽架(81)上，动滑轮(93)平行设置于第一定滑轮(92)与第二定滑轮(94)的下方，动滑轮(93)与滑槽架(81)转动连接，第四舵机(91)、第一定滑轮(92)、动滑轮(93)、第二定滑轮(94)间通过传动带(95)连接，传动带(95)的一段固定于第四舵机(91)的旋转端，另一端依次绕过第一定滑轮(92)和动滑轮(93)固定于第二定滑轮(94)的滑轮面上，传动杆(96)的一端与动滑轮(93)转动连接，另一端与推杆(97)连接；推杆(97)数量与卡位槽(86)数量相等。

8.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，滑槽架(81)的两侧设有滑轨(84)，滑轨(84)的长度轴线与滑槽架(81)的长度轴线平行，座体(1011)侧面设置轴承(85)，轴承(85)滑动设置于滑轨(84)中。

9.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，无人机主体(1)的底部外侧转动安装有螺旋桨(2)；螺旋桨(2)的外侧设置有防撞框(3)。

10.根据权利要求1所述的适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，其特征在于，防撞框(3)的底部设有第三支架(12)，第三支架(12)的底部设有弹性缓冲结构，弹性缓冲结构包括第二压缩弹簧(13)和缓冲支杆(14)，缓冲支杆(14)通过弹性缓冲结构滑动设置于第三支架(12)的底部。

技术总结
本技术涉及无人机技术领域，尤其涉及一种适用于无人机载双目相机的自动位姿调节装置，包括无人机主体和探测装置，探测装置包括装置外壳、调节结构、三维扫描仪和两个摄像头，调节结构包括滑槽架、主动齿轮和两个第一螺纹杆，两个第一螺纹杆对称设置于滑槽架上，两个第一螺纹杆相邻的一端设有联动齿轮，主动齿轮设置于两个第一螺纹杆之间，主动齿轮与联动齿轮啮合；两个摄像头分别滑动设置于两个第一螺纹杆上。本技术通过连接装置、探测装置等复合结构的设置与协调工作，能够使两相机的安装座朝相反方向等距移动，使摄像头自由固定于各个已标定好的位置，使摄像头间距发生改变，适用于各种目标的不同拍摄尺度要求。

技术研发人员：张宁,李兆轩,陈亚飞,刘宸瑜,刘昊男
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/1/15