本發(fā)明涉及相機(jī)調(diào)控裝置，具體地，涉及三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，為將相機(jī)搭載到無人機(jī)上，通常采用云臺設(shè)備來實現(xiàn)，但是，無人機(jī)云臺設(shè)備僅僅適用于搭載單目相機(jī)，對于雙目相機(jī)而言，由于雙目相機(jī)中的兩個相機(jī)之間存在坐標(biāo)位置等關(guān)聯(lián)及調(diào)整，因此若簡單通過兩個云臺分別搭載具有局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置，包括：基座機(jī)構(gòu)、升降調(diào)整機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)、基線調(diào)整機(jī)構(gòu)；

基座機(jī)構(gòu)、升降調(diào)整機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)、基線調(diào)整機(jī)構(gòu)依次連接；

升降調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠帶動俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降移動；

俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠帶動基線調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)；

基線調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠調(diào)整雙目相機(jī)的基線長度。

優(yōu)選地，所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)包括升降底座25、升降電機(jī)6、升降齒輪23、升降側(cè)擋板26、升降支撐板7、升降板24、升降連接臂27；

升降底座25設(shè)置在基座機(jī)構(gòu)上；

升降電機(jī)6、升降側(cè)擋板26、升降支撐板7設(shè)置在升降底座25上；

升降側(cè)擋板26與升降支撐板7構(gòu)成導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；

升降電機(jī)6通過升降齒輪23驅(qū)動升降板24在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)內(nèi)升降移動；

升降板24通過升降連接臂27帶動所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)升降移動。

優(yōu)選地，升降側(cè)擋板26為L形板，L形板包括相互垂直的第一板部28和第二板部29；

兩個升降側(cè)擋板26的第二板部29均沿前后方向延伸，且分別位于升降支撐板7的左右兩側(cè)；

位于升降支撐板7后側(cè)的兩個升降側(cè)擋板26的第一板部28之間端部相對，且具有間隙；在左右方向上，升降齒輪23位于所述間隙內(nèi)；

所述兩個升降側(cè)擋板26的第一板部28與升降支撐板7后表面之間的間隙構(gòu)成升降板24的滑動導(dǎo)向槽；

所述兩個升降側(cè)擋板26的第二板部29與升降支撐板7側(cè)表面之間的間隙構(gòu)成升降連接臂27的滑動導(dǎo)向槽。

優(yōu)選地，所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)包括俯仰基座30、相機(jī)俯仰控制電機(jī)16、俯仰傳動軸18；

俯仰基座30連接在所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)的升降連接臂27上；

相機(jī)俯仰控制電機(jī)16設(shè)置在俯仰基座30上；

相機(jī)俯仰控制電機(jī)16能夠驅(qū)動俯仰傳動軸18，由俯仰傳動軸18帶動所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)包括主底板21、相機(jī)側(cè)擋板12、相機(jī)前擋板14、相機(jī)后擋板17、右相機(jī)底板33、左相機(jī)底板34、第一齒輪條31、第二齒輪條32、電機(jī)底座10、相機(jī)位移控制電機(jī)11、第一齒輪37、第二齒輪38、第三齒輪39；

主底板21的左右兩側(cè)端分別延伸出相機(jī)側(cè)擋板12；

主底板21的前端延伸出相機(jī)前擋板14；相機(jī)前擋板14設(shè)置有測量雙目相機(jī)基線長度的刻度；

主底板21的后端延伸出相機(jī)后擋板17；相機(jī)后擋板17連接所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)的俯仰傳動軸18；

右相機(jī)底板33、左相機(jī)底板34分別安裝在主底板21的不同滑槽上以進(jìn)行移動，右相機(jī)底板33與左相機(jī)底板34的移動方向之間相互平行；

右相機(jī)底板33延伸出第一齒輪條31，左相機(jī)底板34延伸出第二齒輪條32；

相機(jī)位移控制電機(jī)11通過電機(jī)底座10連接在主底板21上；

相機(jī)位移控制電機(jī)11的輸出軸上緊固連接有相互分離的第一齒輪37、第二齒輪38；第一齒輪37與第一齒輪條31嚙合，第二齒輪38與第一齒輪條31相互分離；第二齒輪38、第三齒輪39、第二齒輪條32依次嚙合。

優(yōu)選地，所述基座機(jī)構(gòu)包括基座底板8、基座側(cè)擋板5、基座后擋板3、基座頂板22；

基座后擋板3、基座側(cè)擋板5設(shè)置在基座底板8上；

基座頂板22設(shè)置在基座側(cè)擋板5與基座后擋板3上；

基座底板8、基座頂板22具有允許所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)的升降板24通過的通孔；

基座頂板22設(shè)置有與無人機(jī)連接螺栓匹配的螺孔2。

優(yōu)選地，所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)包括水平儀19。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)將本發(fā)明進(jìn)行應(yīng)用，可在無人機(jī)飛行過程中三自由度調(diào)控雙目相機(jī)與無人機(jī)的相對位置；并且用于無人機(jī)飛行過程中，可以減小無人機(jī)飛控算法的控制負(fù)荷，不需要控制無人機(jī)的姿態(tài)，僅通過實時調(diào)整雙目相機(jī)與載體坐標(biāo)系之間的相對位置，捕獲目標(biāo)，輔助無人機(jī)實現(xiàn)自主定位導(dǎo)航及未知運動目標(biāo)的相對姿態(tài)解算。

(2)本發(fā)明還可根據(jù)應(yīng)用場景修改雙目相機(jī)的升降高度和雙目相機(jī)基線長度；其成本更低，具有便于拆卸、組裝、安裝的特點，可以根據(jù)不同應(yīng)用場景，適配安裝不同尺寸型號的雙目相機(jī)。比如將雙目相機(jī)應(yīng)用到室內(nèi)導(dǎo)航和室外自主導(dǎo)航定位兩種場景中，所采用的相機(jī)型號是不同的，本裝置可根據(jù)需求，無需更換設(shè)備可實現(xiàn)自由切換。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的可控自由度示意圖，其中，旋轉(zhuǎn)箭頭表示其中一個自由度是，即可以繞該軸旋轉(zhuǎn)，Y軸為前后方向。

圖3為無人機(jī)載體坐標(biāo)系與雙目相機(jī)坐標(biāo)系之間的關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的系統(tǒng)分解圖。

圖5為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的俯視圖。

圖6為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的前視圖。

圖7為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的側(cè)視圖。

圖8為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的分解圖。

圖9為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的局部圖。

圖10為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的局部圖。

圖11為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的基線調(diào)整機(jī)構(gòu)的俯視圖。

圖12為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的基線調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13、圖14共同示出本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的基線調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)控原理圖。

圖15為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的升降調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的升降調(diào)整機(jī)構(gòu)中升降板伸出頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖17為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置的升降調(diào)整機(jī)構(gòu)中升降板伸出底板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖18為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置與無人機(jī)之間的理想放置情況。

圖19為本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置與無人機(jī)之間的偏斜放置情況。

圖中：

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置，包括：基座機(jī)構(gòu)、升降調(diào)整機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)、基線調(diào)整機(jī)構(gòu)；基座機(jī)構(gòu)、升降調(diào)整機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)、基線調(diào)整機(jī)構(gòu)依次連接；升降調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠帶動俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降移動，獲得第一自由度；俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠帶動基線調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)，獲得第二自由度；基線調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠調(diào)整雙目相機(jī)的基線長度，獲得第三自由度。通過基座機(jī)構(gòu)與無人機(jī)之間的無人機(jī)螺栓與螺孔的連接，還可以獲得旋轉(zhuǎn)的第四自由度。

所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)包括升降底座25、升降電機(jī)6、升降齒輪23、升降側(cè)擋板26、升降支撐板7、升降板24、升降連接臂27；升降底座25設(shè)置在基座機(jī)構(gòu)上；升降電機(jī)6、升降側(cè)擋板26、升降支撐板7設(shè)置在升降底座25上；升降側(cè)擋板26與升降支撐板7構(gòu)成導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；升降電機(jī)6通過升降齒輪23驅(qū)動升降板24在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)內(nèi)升降移動；升降板24通過升降連接臂27帶動所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)升降移動。升降側(cè)擋板26為L形板，L形板包括相互垂直的第一板部28和第二板部29；兩個升降側(cè)擋板26的第二板部29均沿前后方向延伸，且分別位于升降支撐板7的左右兩側(cè)；位于升降支撐板7后側(cè)的兩個升降側(cè)擋板26的第一板部28之間端部相對，且具有間隙；在左右方向上，升降齒輪23位于所述間隙內(nèi)；所述兩個升降側(cè)擋板26的第一板部28與升降支撐板7后表面之間的間隙構(gòu)成升降板24的滑動導(dǎo)向槽；所述兩個升降側(cè)擋板26的第二板部29與升降支撐板7側(cè)表面之間的間隙構(gòu)成升降連接臂27的滑動導(dǎo)向槽。

所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)包括俯仰基座30、相機(jī)俯仰控制電機(jī)16、俯仰傳動軸18；俯仰基座30連接在所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)的升降連接臂27上；相機(jī)俯仰控制電機(jī)16設(shè)置在俯仰基座30上；相機(jī)俯仰控制電機(jī)16能夠驅(qū)動俯仰傳動軸18，由俯仰傳動軸18帶動所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)。

所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)包括主底板21、相機(jī)側(cè)擋板12、相機(jī)前擋板14、相機(jī)后擋板17、右相機(jī)底板33、左相機(jī)底板34、第一齒輪條31、第二齒輪條32、電機(jī)底座10、相機(jī)位移控制電機(jī)11、第一齒輪37、第二齒輪38、第三齒輪39；主底板21的左右兩側(cè)端分別延伸出相機(jī)側(cè)擋板12；主底板21的前端延伸出相機(jī)前擋板14；相機(jī)前擋板14設(shè)置有測量雙目相機(jī)基線長度的刻度；主底板21的后端延伸出相機(jī)后擋板17；相機(jī)后擋板17連接所述俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)的俯仰傳動軸18；右相機(jī)底板33、左相機(jī)底板34分別安裝在主底板21的不同滑槽上以進(jìn)行移動，右相機(jī)底板33與左相機(jī)底板34的移動方向之間相互平行；右相機(jī)底板33延伸出第一齒輪條31，左相機(jī)底板34延伸出第二齒輪條32；相機(jī)位移控制電機(jī)11通過電機(jī)底座10連接在主底板21上；相機(jī)位移控制電機(jī)11的輸出軸上緊固連接有相互分離的第一齒輪37、第二齒輪38；第一齒輪37與第一齒輪條31嚙合，第二齒輪38與第一齒輪條31相互分離；第二齒輪38、第三齒輪39、第二齒輪條32依次嚙合。

具體地，利用本發(fā)明在無人機(jī)飛行過程中，可以根據(jù)相機(jī)與目標(biāo)的距離，在一定范圍內(nèi)調(diào)整相機(jī)間的基線長度；齒輪處俯視圖如圖11至圖14所示，主動輪分為前后兩部分，記為第一齒輪、第二齒輪，中間空隙部分半徑較小且無齒輪，前半部分帶動前齒輪條，后半部分帶動作為從動輪的第三齒輪旋轉(zhuǎn)，從動輪帶動后齒輪條。兩個齒輪條與安裝相機(jī)的兩個平板分別為整體，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動時，第一齒輪與第三齒輪之間轉(zhuǎn)速相同且方向相反，帶動第一齒輪條、第二齒輪條向相反的方向移動而且速度與距離相同。即可完成相機(jī)基線調(diào)整。)

所述基座機(jī)構(gòu)包括基座底板8、基座側(cè)擋板5、基座后擋板3、基座頂板22；基座后擋板3、基座側(cè)擋板5設(shè)置在基座底板8上；基座頂板22設(shè)置在基座側(cè)擋板5與基座后擋板3上；基座底板8、基座頂板22具有允許所述升降調(diào)整機(jī)構(gòu)的升降板24通過的通孔，以便于在獲得更大的移動范圍的同時節(jié)省材料與減少體積；基座頂板22設(shè)置有與無人機(jī)連接螺栓匹配的螺孔2。

具體地，所述基座機(jī)構(gòu)用于連接無人機(jī)，可調(diào)控相機(jī)坐標(biāo)系原點與無人機(jī)質(zhì)心在Z軸方向的距離，所述基座機(jī)構(gòu)與無人機(jī)之間通過螺孔與無人機(jī)上的螺栓連接，連接方式具有普適性；基座后擋板3通過螺釘與基座底板8、基座側(cè)擋板5連接固定。

初始狀態(tài)時，螺孔2中軸垂直雙目相機(jī)的光軸所在平面，通過查看水平儀19調(diào)整雙目相機(jī)光軸所在平面與平行。其中，該處水平儀19的作用是檢測，無人機(jī)連接螺栓1在安裝時，判斷本發(fā)明提供的整個裝置是否在Z軸方向上有小角度的傾斜或偏移，即在初始狀態(tài)，我們假定雙目相機(jī)的光軸是平行的，且兩個光軸所在平面與螺孔2的中心軸方向是垂直的；例如：如圖18所示為裝置的理想放置情況，相機(jī)所在平臺為水平，但是在實際安裝中可能會出現(xiàn)如圖19所示情況，相機(jī)所在軸不水平，這時水平儀19將反映出裝置處于不水平狀態(tài)，即需要重新調(diào)整安裝螺釘與無人機(jī)的連接，使其水平。

根據(jù)本發(fā)明提供的三自由度電動相機(jī)調(diào)控裝置，其安裝步驟包括：

(1)安裝固定雙目相機(jī)，通過所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整雙目相機(jī)之間的初始基線長度；

(2)裝配所述基座機(jī)構(gòu)與升降調(diào)整機(jī)構(gòu)，使所述基座機(jī)構(gòu)與地面水平；

(3)調(diào)整升降板的位置，使所述基線調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在無人機(jī)上時與地面有一定的距離；

(4)通過俯仰調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整俯仰電機(jī)連接軸，調(diào)平相機(jī)平面；

(5)用螺釘固定安裝基座擋板，使頂板與地板平行，螺孔中軸線與地面垂直；

(6)通過螺栓連接本發(fā)明裝置與無人機(jī)，使該裝置與地面保持一定距離。

3)雙目相機(jī)的坐標(biāo)系統(tǒng)與無人機(jī)的坐標(biāo)系統(tǒng)的變換關(guān)系已知，即在無人機(jī)飛行過程中調(diào)整相機(jī)的位置，則變換后的相機(jī)姿態(tài)與無人機(jī)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系已知(可計算)，如圖3所示。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。