一种基于无人机飞行中展开的平衡测绘装置的制作方法

1.本发明涉及无人机测绘技术领域，具体的是一种基于无人机飞行中展开的平衡测绘装置。


背景技术：

2.目前，无人机的使用涉及广泛，有用于农业喷药无人机、工业的运输无人机、航空的摄影测绘无人机等等；在利用无人机进行测绘工作时，摄像头容易因受到风力干扰以及无人机自身的振动干扰而出现测绘图像不合格的情况。
3.现有技中如申请号为201821755823.5专利公开了一种无人机航空摄影测绘平衡装置，包括无人机底板和平衡机构，无人机底板的底部并行开设有杆槽，杆槽内均安装有滑杆，滑杆的两端均设有滑块，滑块的中部开孔，孔径与的滑杆相吻合，滑块滑动安装于滑杆上，滑块的两端还均设有弹簧，弹簧套装于的滑杆；平衡机构由护板、活动杆、活动连接件和转轴组成；通过设置的平衡机构来使无人机在进行航空摄影测绘时保持摄影机的平衡、稳定，使摄影机摄录的图像平稳、清晰。
4.但是上述专利在使用过程中还存在以下问题：
5.一、上述装置在使用过程中主要依靠弹簧对滑块的缓冲来减小风力底摄像头的影响，但是上述装置仅在滑杆的轴线方向对摄像头具有缓冲来达到平衡的作用，当无人机在测绘过程中遭受侧风时无法对摄像头起到保持平衡的作用，而无人机在实际飞行时常受到来自不确定方向的风力干扰，所以上述装置无法有效地实现对摄像头的实际平衡目的。
6.二、上述专利中在受到风力干扰时，无人机机体相对于地面会出现角度变化，则无人机会带动护板下方的摄像头出现测绘角度的变化，而其中的平衡机构无法根据变化情况主动地对摄像头的测绘角度进行恢复调节，容易出现测绘图像与实际情况偏差较大的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于无人机飞行中展开的平衡测绘装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种基于无人机飞行中展开的平衡测绘装置，包括连接机构，所述连接机构固定安装在无人机主体的底部中心位置，连接机构的底端固定连接有多向缓冲机构，所述多向缓冲机构的底端连接有角度调节机构，所述角度调节机构中安装有摄像头，角度调节机构用于在无人机主体的测绘过程中以主动调节的方式来维持摄像头的有效测绘角度；
10.所述多向缓冲机构用于以缓冲的方式来减小测绘过程中无人机主体自身的变化对摄像头产生的影响，多向缓冲机构包括设置在连接机构正下方的安装台、与连接机构的底端固定连接的轴向缓冲组件以及设置在轴向缓冲组件和安装台之间的平面缓冲组件。
11.进一步的，所述连接机构包括第一连接座和第二连接座，所述第一连接座的外围
在顶端位置设置有凸缘，所述凸缘通过螺钉与无人机主体的底端固定连接，第一连接座的底面中心位置开设有连接槽，所述连接槽的内壁上开设有周向闭合的卡槽；
12.所述第二连接座同轴设置在第一连接座的下方，第二连接座的外围固定连接有多个装配杆，多个所述装配杆关于第二连接座的轴线周向固定连接，多个装配杆用于固定连接所述轴向缓冲组件。
13.进一步的，所述装配杆远离第二连接座的一端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外围上螺纹安装有锁紧环，所述第二连接座的顶面开设有与第二连接座同轴的第二安装槽，第二连接座的顶面开设有多个梯形凹槽，多个所述梯形凹槽关于第二安装槽周向阵列分布，第二连接座的顶面设置有与所述卡槽配合使用的连接组件，所述连接组件用于快速地将第一连接座和第二连接座进行安装或拆卸操作。
14.进一步的，所述连接组件包括光轴和固定安装在所述第二安装槽中的直线电机，所述直线电机的输出端固定连接有升降板，所述升降板的外围上固定连接有多个传动杆，多个所述传动杆的数量与多个梯形凹槽的数量相等，且多个传动杆分别与多个梯形凹槽一一对齐；
15.所述梯形凹槽的两侧之间转动安装有所述光轴，光轴的外围固定连接有卡板，所述卡板远离光轴的一端延伸至梯形凹槽的外部，卡板靠近升降板的侧面上沿着其中线方向开设有第二滑槽，所述第二滑槽中滑动安装有第三滑块，多个传动杆远离升降板的一端分别与多个所述第三滑块靠近升降板的一侧铰接，卡板的背面上在远离光轴的一端固定安装有卡块，多个所述卡块远离卡板的部分均卡设在卡槽中。
16.进一步的，所述轴向缓冲组件包括多个滑杆，多个滑杆的数量与多个所述装配杆的数量相等，所述滑杆的顶端固定安装有安装环，多个所述安装环分别滑动套设在所述螺纹杆的外围，且安装环被锁紧在锁紧环和装配杆的端面之间；
17.所述滑杆的外围上滑动安装有第一滑块，滑杆的底端滑动插设有插杆，所述插杆位于滑杆内部的一端固定安装有与滑杆内壁滑动连接的圆板，所述圆板与滑杆的内端面之间设置有阻尼器，插杆位于滑杆外部的一端固定连接有挡板，所述挡板与所述第一滑块的底面之间固定连接有套设在滑杆外围的第二弹簧。
18.进一步的，所述安装台设置在第二连接座的正下方，且多个所述滑杆包裹在安装台的外围；
19.所述安装台的顶面中心位置开设有第一安装槽，安装台的外围阵列开设有多个缓冲槽，多个缓冲槽的数量与多个滑杆的数量相等，所述缓冲槽的顶底面上均沿着其弧形中心开设有第一滑槽。
20.进一步的，所述平面缓冲组件包括第二滑块，多个所述缓冲槽中均设置有第二滑块，所述第二滑块的顶底端均固定安装有连接块，两个所述连接块远离第二滑块的一端均阻尼式嵌设有滚珠，两个所述滚珠位于连接块外部的部分分别与两个第一滑槽滚动接触；
21.所述连接块的两侧分别与缓冲槽的两侧之间固定连接有第一弹簧。
22.进一步的，所述第二滑块的外侧面上固定安装有铰接座，多个所述铰接座分别与多个第一滑块之间设置有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆靠近第一滑块的一端与第一滑块的侧面固定连接，弹性伸缩杆远离第一滑块的一端通过铰接座与对应位置第二滑块铰接。
23.进一步的，所述角度调节机构包括固定安装在所述第一安装槽中的第二电机，所
述第二电机的输出轴轴端转动贯穿第一安装槽的底面，且第二电机的输出轴轴端固定连接有位于安装台下方的连接板，所述连接板的底面中心位置固定连接有弧形安装板，所述弧形安装板的两端之间设置有安装板，所述安装板的外围上固定连接有两个对称设置的转轴，两个所述转轴远离安装板的一端分别在弧形安装板内侧的两端位置与弧形安装板转动连接；
24.所述弧形安装板外侧的一端固定安装有第一电机，靠近所述第一电机的转轴转动贯穿弧形安装板，且所述转轴靠近第一电机的一端与第一电机的输出轴轴端固定连接，弧形安装板的外侧面上在远离第一电机的一端固定安装有配重块；
25.所述安装板底面上固定安装有所述摄像头，安装板的顶面上安装有倾角传感器。
26.进一步的，所述安装板中设置有控制模块，所述控制模块与所述倾角传感器、第一电机和第二电机电性连接，控制模块用于接收倾角传感器的反馈信号，并根据倾角传感器的反馈信号控制第一电机和第二电机的启停以及正反转。
27.本发明的有益效果：
28.1、本发明中，在无人机主体受到风力干扰时，多向缓冲机构中的轴向缓冲组件会缓冲摄像头沿安装台的轴线方向的受力，从而较低摄像头随着无人机主体的晃动程度，同时多向缓冲机构中的平面缓冲组件会在平面内对摄像头进行缓冲，进一步降低摄像头随着无人机主体的晃动程度；相比较现有技术中单方向的缓冲功能，本发明中通过多向缓冲机构的设置实现了在多个维度对摄像头进行缓冲平衡，能够有效降低无人机主体在受风力干扰时对摄像头造成的不利影响，提高了无人机测绘工作过程的抗干扰力。
29.2、本发明中通过角度调节机构的设置，当无人机主体受风力影响带动摄像头出现较大的测绘角度偏差时，倾角传感器会将变动情况传递至控制模块，控制模块通过控制第一安装槽和第一电机带动摄像头做y轴转动和x轴转动，实现了主动将摄像头的测绘角度调节至合格状态的目的，从而提高了无人机测绘工作的测绘质量。
30.3、本发明的连接机构中通过直线电机控制升降板的升降带动多个卡板进行收缩或外扩，实现第二连接座与第一连接座之间的连接与松开，通过连接机构的设置方便工作人员对装置进行快速的安装或拆卸操作，提高本发明的使用便利性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
32.图1是本发明与无人机之间连接关系的整体三维结构示意图；
33.图2是图1的正视图；
34.图3是本发明中连接机构、多向缓冲机构和角度调节机构之间连接关系的三维结构示意图；
35.图4是本发明中连接机构和多向缓冲机构之间连接关系的三维结构示意图；
36.图5是图4中a部分的放大图；
37.图6是本发明中多向缓冲机构的三维结构示意图；
38.图7是图6的正视图；
39.图8是图7的剖视图；
40.图9是图8中c部分的放大图；
41.图10是图8中d部分的放大图；
42.图11是图8中b部分的放大图；
43.图12是本发明中第二连接座的三维结构示意图一；
44.图13是本发明中第二连接座的三维结构示意图二；
45.图14是图12中e部分的放大图；
46.图15是本发明中第一连接座和第二连接座之间连接关系的结构示意图；
47.图中附图标记如下：
48.1-无人机主体，2-连接机构，3-多向缓冲机构，4-角度调节机构，5-连接板，6-配重块，7-弧形安装板，8-转轴，9-安装板，10-倾角传感器，11-摄像头，12-第一电机，13-凸缘，14-第一连接座，15-第二连接座，16-装配杆，17-安装环，18-锁紧环，19-螺纹杆，20-滑杆，21-安装台，22-第二电机，23-第一安装槽，24-弹性伸缩杆，25-第一滑块，26-缓冲槽，27-第一弹簧，28-第二弹簧，29-插杆，30-挡板，31-连接块，32-第二滑块，33-滚珠，34-第一滑槽，35-阻尼器，36-圆板，38-卡槽，39-梯形凹槽，40-升降板，41-传动杆，42-第二安装槽，43-直线电机，44-光轴，45-第二滑槽，46-卡板，47-第三滑块，48-卡块。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
50.实施例1：
51.请参阅图1～11，本发明实施例中一种基于无人机飞行中展开的平衡测绘装置，包括连接机构2，连接机构2固定安装在无人机主体1的底部中心位置，连接机构2的底端固定连接有多向缓冲机构3，多向缓冲机构3的底端连接有角度调节机构4，角度调节机构4中安装有摄像头11，角度调节机构4用于在无人机主体1的测绘过程中以主动调节的方式来维持摄像头11的有效测绘角度；
52.多向缓冲机构3用于以缓冲的方式来减小测绘过程中无人机主体1自身的变化对摄像头11产生的影响，多向缓冲机构3包括设置在连接机构2正下方的安装台21、与连接机构2的底端固定连接的轴向缓冲组件以及设置在轴向缓冲组件和安装台21之间的平面缓冲组件。
53.如图3～5所示，连接机构2包括第一连接座14和第二连接座15，第一连接座14的外围在顶端位置设置有凸缘13，凸缘13通过螺钉与无人机主体1的底端固定连接，第一连接座14的底面中心位置开设有连接槽，连接槽的内壁上开设有周向闭合的卡槽38；
54.第二连接座15同轴设置在第一连接座14的下方，第二连接座15的外围固定连接有多个装配杆16，多个装配杆16关于第二连接座15的轴线周向固定连接，多个装配杆16用于固定连接轴向缓冲组件。
55.如图5～8和图11所示，轴向缓冲组件包括多个滑杆20，多个滑杆20的数量与多个
装配杆16的数量相等，滑杆20的顶端固定安装有安装环17，多个安装环17分别滑动套设在螺纹杆19的外围，且安装环17被锁紧在锁紧环18和装配杆16的端面之间；
56.滑杆20的外围上滑动安装有第一滑块25，滑杆20的底端滑动插设有插杆29，插杆29位于滑杆20内部的一端固定安装有与滑杆20内壁滑动连接的圆板36，圆板36与滑杆20的内端面之间设置有阻尼器35，插杆29位于滑杆20外部的一端固定连接有挡板30，挡板30与第一滑块25的底面之间固定连接有套设在滑杆20外围的第二弹簧28。
57.如图3、图4和图6～8所示，安装台21设置在第二连接座15的正下方，且多个滑杆20包裹在安装台21的外围；安装台21的顶面中心位置开设有第一安装槽23，安装台21的外围阵列开设有多个缓冲槽26，多个缓冲槽26的数量与多个滑杆20的数量相等，缓冲槽26的顶底面上均沿着其弧形中心开设有第一滑槽34。
58.如图6～10所示，平面缓冲组件包括第二滑块32，多个缓冲槽26中均设置有第二滑块32，第二滑块32的顶底端均固定安装有连接块31，两个连接块31远离第二滑块32的一端均阻尼式嵌设有滚珠33，两个滚珠33位于连接块31外部的部分分别与两个第一滑槽34滚动接触；连接块31的两侧分别与缓冲槽26的两侧之间固定连接有第一弹簧27；第二滑块32的外侧面上固定安装有铰接座，多个铰接座分别与多个第一滑块25之间设置有弹性伸缩杆24，弹性伸缩杆24靠近第一滑块25的一端与第一滑块25的侧面固定连接，弹性伸缩杆24远离第一滑块25的一端通过铰接座与对应位置第二滑块32铰接。
59.在无人机出现晃动时，安装台21会随着无人机主体1的晃动而变动，在周向缓冲组件中，安装台21的晃动瞬间，多个第一滑块25会在滑杆20上做相应的滑动，在第二弹簧28、插杆29和阻尼器35的作用下，使得与多个第一滑块25连接的安装台21在随着无人机主体1晃动时存在滞后性，从而降低摄像头11的晃动程度，提高摄像头11的测绘平衡性；同时在无人机主体1出现晃动时，多个第一滑块25通过弹性伸缩杆24和连接块31带动安装台21晃动，而第二滑块32与弹性伸缩杆24之间的铰接会使得弹性伸缩杆24与连接块31之间的角度发生一定变动，同时第二滑块32会在缓冲槽26中带动两个连接块31做一定的滑动，再配合滚珠33在第一滑槽34中的阻尼式滚动，使得安装台21在平面内做出相适应的滞后性晃动，其晃动程度再次降低，从而进一步提高摄像头11的稳定性。
60.目前，无人机的使用涉及广泛，有用于农业喷药无人机、工业的运输无人机、航空的摄影测绘无人机等等；在利用无人机进行测绘工作时，摄像头容易因受到风力干扰以及无人机自身的振动干扰而出现测绘图像不合格的情况。现有技中如申请号为201821755823.5专利提供了一种无人机航空摄影测绘平衡装置来使无人机在进行航空摄影测绘时保持摄影机的平衡、稳定，使摄影机摄录的图像平稳、清晰。但是上述专利在使用过程中还存在以下问题：
61.上述装置仅在滑杆的轴线方向对摄像头具有缓冲来达到平衡的作用，当无人机在测绘过程中遭受侧风时无法对摄像头起到保持平衡的作用。
62.本发明中，在无人机主体1受到风力干扰时，多向缓冲机构3中的轴向缓冲组件会缓冲摄像头沿安装台21的轴线方向的受力，从而较低摄像头11随着无人机主体1的晃动程度，同时多向缓冲机构3中的平面缓冲组件会在平面内对摄像头11进行缓冲，进一步降低摄像头11随着无人机主体1的晃动程度；相比较现有技术中单方向的缓冲功能，本发明中通过多向缓冲机构3的设置实现了在多个维度对摄像头11进行缓冲平衡，能够有效降低无人机
主体1在受风力干扰时对摄像头11造成的不利影响，提高了无人机测绘工作过程的抗干扰力。
63.本发明中通过角度调节机构4的设置，当无人机主体1受风力影响带动摄像头11出现较大的测绘角度偏差时，角度调节机构4会主动对摄像头11的测绘角度进行调节，使得摄像头11的测绘角度能够保持在有效范围内，从而提高了无人机测绘工作的测绘质量。
64.实施例2：
65.请参阅图12～15，在实施例1的基础上，装配杆16远离第二连接座15的一端固定连接有螺纹杆19，螺纹杆19的外围上螺纹安装有锁紧环18，第二连接座15的顶面开设有与第二连接座15同轴的第二安装槽42，第二连接座15的顶面开设有多个梯形凹槽39，多个梯形凹槽39关于第二安装槽42周向阵列分布，第二连接座15的顶面设置有与卡槽38配合使用的连接组件，连接组件用于快速地将第一连接座14和第二连接座15进行安装或拆卸操作。
66.连接组件包括光轴44和固定安装在第二安装槽42中的直线电机43，直线电机43的输出端固定连接有升降板40，升降板40的外围上固定连接有多个传动杆41，多个传动杆41的数量与多个梯形凹槽39的数量相等，且多个传动杆41分别与多个梯形凹槽39一一对齐；
67.梯形凹槽39的两侧之间转动安装有光轴44，光轴44的外围固定连接有卡板46，卡板46远离光轴44的一端延伸至梯形凹槽39的外部，卡板46靠近升降板40的侧面上沿着其中线方向开设有第二滑槽45，第二滑槽45中滑动安装有第三滑块47，多个传动杆41远离升降板40的一端分别与多个第三滑块47靠近升降板40的一侧铰接，卡板46的背面上在远离光轴44的一端固定安装有卡块48，多个卡块48远离卡板46的部分均卡设在卡槽38中。
68.连接机构2中通过连接组件的设置能够对第一连接座14和第二连接座15之间的快速安装或拆卸操作，第一连接座14和第二连接座15在处于连接状态时，直线电机43带动升降板40处于靠近第二连接座15顶面的位置，传动杆41带动第三滑块47在第二滑槽45中处于靠近光轴44的一端，此时多个卡板46远离光轴44的一端呈外扩状，则卡块48远离卡板46的部分会被挤压在卡槽38中，从而维持了第二连接座15与第一连接座14之间的固定连接状态；在需要将装置从无人机主体1上取下进行例如检查等操作时(即将第二连接座15从第一连接座14中拆出)，可以控制直线电机43带动升降板40上升至极限位置，过程中升降板40通过传动杆41带动第三滑块47在第二滑槽45中滑动中靠近卡块48的一端，则多个卡板46远离光轴44的一端会向内侧转动收缩，使得卡块48与卡槽38分离，此时将第二连接座15从第一连接座14中取下即可。本发明中通过连接机构2的设置方便工作人员对装置进行快速的安装或拆卸，提高本发明的使用便利性。
69.实施例3：
70.请参阅图1～3，在实施例2的基础上，角度调节机构4包括固定安装在第一安装槽23中的第二电机22，第二电机22的输出轴轴端转动贯穿第一安装槽23的底面，且第二电机22的输出轴轴端固定连接有位于安装台21下方的连接板5，连接板5的底面中心位置固定连接有弧形安装板7，弧形安装板7的两端之间设置有安装板9，安装板9的外围上固定连接有两个对称设置的转轴8，两个转轴8远离安装板9的一端分别在弧形安装板7内侧的两端位置与弧形安装板7转动连接；
71.弧形安装板7外侧的一端固定安装有第一电机12，靠近第一电机12的转轴8转动贯穿弧形安装板7，且转轴8靠近第一电机12的一端与第一电机12的输出轴轴端固定连接，弧
形安装板7的外侧面上在远离第一电机12的一端固定安装有配重块6；安装板9底面上固定安装有摄像头11，安装板9的顶面上安装有倾角传感器10。
72.进一步的，安装板9中设置有控制模块，控制模块与倾角传感器10、第一电机12和第二电机22电性连接，控制模块用于接收倾角传感器10的反馈信号，并根据倾角传感器10的反馈信号控制第一电机12和第二电机22的启停以及正反转。
73.上述专利中的装置在受到风力干扰时，无人机机体相对于地面会出现角度变化，则无人机会带动护板下方的摄像头出现测绘角度的变化，而其中的平衡机构无法根据变化情况主动地对摄像头的测绘角度进行恢复调节，容易出现测绘图像与实际情况偏差较大的问题。
74.而在本发明中，当摄像头11出现较大的测绘角度偏差时，倾角传感器10会将变动情况传递至控制模块，控制模块通过控制第一安装槽23和第一电机12带动摄像头11做y轴转动和x轴转动，实现了主动将摄像头11的测绘角度调节至合格状态的目的。
75.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。