一種五自由度航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空攝影測(cè)量系統(tǒng)，具體涉及一種五自由度航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空攝影測(cè)量是指在飛行器上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。航空攝影測(cè)量一直是我國(guó)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(shù)字制圖的一個(gè)重要發(fā)展方向。隨著數(shù)字地球在中國(guó)的廣泛認(rèn)同，數(shù)字城市建設(shè)正如火如荼。航空數(shù)字測(cè)量為數(shù)字城市建設(shè)提供基礎(chǔ)城市空間數(shù)據(jù)，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源調(diào)查、土地利用、城市規(guī)劃、道路交通、港口選址及房地產(chǎn)等方面。按攝像機(jī)物鏡主光軸相對(duì)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(jiǎn)便有效地研究航空攝影測(cè)量技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員亟需一種能夠有效模擬航空攝影測(cè)量過(guò)程的設(shè)備?；谠撔枨螅袊?guó)專(zhuān)利201310298803.5公開(kāi)了一種航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)，可以模擬固定水平面內(nèi)飛行器的運(yùn)動(dòng)，然而由于整個(gè)模擬系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)飛行器姿態(tài)，故該系統(tǒng)無(wú)法滿足傾斜航空攝影的研究需要。中國(guó)專(zhuān)利201220681352.4公開(kāi)了一種數(shù)字航空傾斜攝影測(cè)量裝置，其在云臺(tái)上按照前后左右下五個(gè)方向安裝五個(gè)相機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)傾斜航空攝影，然而若基于該思路研制相關(guān)傾斜航空攝影模擬系統(tǒng)則存在成本高的缺點(diǎn)，并且由于相機(jī)數(shù)量多導(dǎo)致云臺(tái)整體質(zhì)量較大，從而不利于對(duì)云臺(tái)實(shí)施平穩(wěn)的控制。此外，中國(guó)專(zhuān)利201210501131.9、中國(guó)專(zhuān)利201220646494.7也公開(kāi)了類(lèi)似的裝置，然而這些裝置均無(wú)法模擬飛行器在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，無(wú)法模擬飛行器的姿態(tài)變化。從科學(xué)研究的意義上來(lái)看，前述系統(tǒng)或裝置尚缺乏模擬信息的完整性與航線設(shè)置的靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種五自由度航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬成像裝置跟隨飛行器在三維空間中的平動(dòng)以及成像裝置自身相對(duì)于飛行器的俯仰與滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種五自由度航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌系統(tǒng)、云臺(tái)機(jī)構(gòu)、成像裝置及控制裝置;所述導(dǎo)軌系統(tǒng)包括三個(gè)直線軌道和一個(gè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，其中第一直線導(dǎo)軌與第二直線導(dǎo)軌在水平面內(nèi)相互平行設(shè)置，第三直線導(dǎo)軌橫跨在所述第一直線導(dǎo)軌和所述第二直線導(dǎo)軌之上，且第三直線導(dǎo)軌與所述第一直線導(dǎo)軌和所述第二直線導(dǎo)軌形成滑動(dòng)連接;所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)滑動(dòng)連接在所述第三直線導(dǎo)軌的下方;所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)固定安裝在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的下方，所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)一個(gè)平動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng);所述成像裝置固定安裝于所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)的底部;所述控制裝置可操作地控制所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)在所述軌道系統(tǒng)上的運(yùn)動(dòng)及成像裝置在所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)上的運(yùn)動(dòng)。
[0005]所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)包括從上至下依次設(shè)置的安裝座、位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)及對(duì)接機(jī)構(gòu)，所述安裝座固定在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的下方，所述位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝于所述安裝座的下方，所述位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)豎直方向的平移運(yùn)動(dòng)及繞兩個(gè)相互垂直的水平軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述對(duì)接機(jī)構(gòu)固定安裝于所述位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)的末端。
[0006]所述成像裝置包括裝夾機(jī)構(gòu)和CCD相機(jī)，所述裝夾機(jī)構(gòu)固定安裝于所述對(duì)接機(jī)構(gòu)的下方，所述CCD相機(jī)裝夾于所述裝夾機(jī)構(gòu)的下方。
[0007]所述控制裝置包括工控機(jī)和PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡，所述工控機(jī)用于生成所述成像裝置的運(yùn)動(dòng)軌跡，并且接收、存儲(chǔ)、處理航攝相片，所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡嵌入在所述工控機(jī)中，所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡與所述工控機(jī)實(shí)時(shí)通信獲取運(yùn)動(dòng)指令，并控制所述軌道系統(tǒng)及所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使所述成像裝置實(shí)現(xiàn)三個(gè)平動(dòng)自由度及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述第三直線軌道通過(guò)第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過(guò)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(jī)通過(guò)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第一電機(jī)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(jī)通過(guò)第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第二電機(jī)安裝在所述第二直線軌道的一端;所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)由第三電機(jī)通過(guò)第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。
[0009]在所述第一直線導(dǎo)軌的一端安裝有第一限位開(kāi)關(guān)，另一端安裝有第二限位開(kāi)關(guān)，在所述第三直線導(dǎo)軌的一端安裝有第三限位開(kāi)關(guān)，另一端安裝有第四限位開(kāi)關(guān)，所述第一限位開(kāi)關(guān)、所述第二限位開(kāi)關(guān)、所述第三限位開(kāi)關(guān)和所述第四限位開(kāi)關(guān)均與所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡相連。
[0010]在所述第一直線導(dǎo)軌的一端安裝有第一機(jī)械限位，另一端安裝有第二機(jī)械限位；在所述第二直線導(dǎo)軌的一端安裝有第三機(jī)械限位，另一端安裝有第四機(jī)械限位;在所述第三直線導(dǎo)軌的一端安裝有第五機(jī)械限位，另一端安裝有第六機(jī)械限位。
[0011]所述第三直線軌道通過(guò)第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過(guò)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(jī)通過(guò)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第一電機(jī)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(jī)通過(guò)第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第二電機(jī)安裝在所述第二直線軌道的一端;所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)由第三電機(jī)通過(guò)第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng);所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)及所述第三電機(jī)分別與所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡相連，并且所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)在所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的控制下同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)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(guò)程，解決現(xiàn)有技術(shù)靈活性與完整性不足的缺陷。具體地說(shuō)，該系統(tǒng)可以靈活地實(shí)現(xiàn)成像裝置三個(gè)平動(dòng)自由度及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng);可模擬成像裝置跟隨飛行器在三維空間中的平動(dòng)以及成像裝置自身相對(duì)于飛行器的俯仰與滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與地物模型、航攝數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合后，既能滿足攝影測(cè)量相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)需求，又能為攝影測(cè)量專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員開(kāi)展科學(xué)研究提供專(zhuān)業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝備。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1_軌道系統(tǒng);4-云臺(tái)機(jī)構(gòu)；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(jī)；13-第一限位開(kāi)關(guān)；14-第二限位開(kāi)關(guān)；15-第一機(jī)械限位；16-第二機(jī)械限位;20-第二直線軌道;21-第二滑塊;22-第二電機(jī);25-第三機(jī)械限位;26-第四機(jī)械限位;30-第三直線軌道;31-運(yùn)動(dòng)臺(tái)；32-第三電機(jī)12; 33-第三限位開(kāi)關(guān);34-第四限位開(kāi)關(guān)；35-第五機(jī)械限位;36-第六機(jī)械限位;41-安裝座;42-位姿調(diào)整機(jī)構(gòu);43-對(duì)接機(jī)構(gòu);51-裝夾機(jī)構(gòu);52-C⑶相機(jī);61-工控機(jī);62-PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡;63-控制線;7-地物模型。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0017]請(qǐng)參閱圖1，一種五自由度航空攝影測(cè)量模擬系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌系統(tǒng)1、云臺(tái)機(jī)構(gòu)4、成像裝置5及控制裝置6。
[0018]所述導(dǎo)軌系統(tǒng)I通常固定于室內(nèi)空間頂部，若必須設(shè)置于室外則需對(duì)系統(tǒng)加裝防塵罩。所述導(dǎo)軌系統(tǒng)I包括三個(gè)直線軌道和一個(gè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)31，其中第一直線導(dǎo)軌10與第二直線導(dǎo)軌20在水平面內(nèi)相互平行設(shè)置，第三直線導(dǎo)軌30橫跨在所述第一直線導(dǎo)軌10和所述第二直線導(dǎo)軌20之上，且第三直線導(dǎo)軌30與所述第一直線導(dǎo)軌10和所述第二直線導(dǎo)軌20形成滑動(dòng)連接;所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)31滑動(dòng)連接在所述第三直線導(dǎo)軌30的下方。當(dāng)三個(gè)直線軌道配合運(yùn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)31在軌道所在平面內(nèi)任意軌跡的運(yùn)動(dòng)。
[0019]所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)4固定安裝在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)31的下方，所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)4可實(shí)現(xiàn)一個(gè)平動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0020]所述成像裝置5固定安裝于所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)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(yùn)動(dòng)臺(tái)31在所述軌道系統(tǒng)I上的運(yùn)動(dòng)及成像裝置5在所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)4上的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成像裝置5的三個(gè)平動(dòng)自由度及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0022]在本實(shí)施例中，云臺(tái)裝置4包括從上至下依次設(shè)置的安裝座41、位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)42及對(duì)接機(jī)構(gòu)43，安裝座41固定設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)31的下方，用于連接運(yùn)動(dòng)臺(tái)31及位姿調(diào)整機(jī)