構(gòu)42，所述位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)42安裝于所述安裝座41下方，并且該位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)42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)，用于模擬飛行器的飛行高度、俯仰角及滾轉(zhuǎn)角，對(duì)接機(jī)構(gòu)43固定安裝于位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)42的末端，用于連接位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)42及成像裝置5。所述成像裝置5包括裝夾機(jī)構(gòu)51及CCD相機(jī)52，裝夾機(jī)構(gòu)51固定安裝于對(duì)接機(jī)構(gòu)43的下方，用于連接對(duì)接機(jī)構(gòu)43及CCD相機(jī)52，CCD相機(jī)52可微調(diào)位置地裝夾于所述裝夾機(jī)構(gòu)51的下方，微調(diào)CCD相機(jī)52的位置是為了調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的重心，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更加平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)性能。
[0023]所述控制裝置6包括工控機(jī)61和PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62，所述工控機(jī)61可依據(jù)教學(xué)或科研的需要自動(dòng)生成成像裝置5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62嵌入在所述工控機(jī)61中，所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62與所述工控機(jī)61實(shí)時(shí)通信獲取運(yùn)動(dòng)指令，并控制所述軌道系統(tǒng)I及所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)4的運(yùn)動(dòng)，使所述成像裝置5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)。所述第三直線軌道30通過第一滑塊11與所述第一直線軌道10連接，通過第二滑塊21與所述第二直線軌道20連接，所述第一滑塊11由第一電機(jī)12通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第一電機(jī)12安裝在所述第一直線軌道10的一端，所述第二滑塊21由第二電機(jī)22通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述第二電機(jī)22安裝在所述第二直線軌道20的一端;所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)31由第三電機(jī)32通過第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。所述第一電機(jī)12、所述第二電機(jī)22及所述第三電機(jī)32與所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62分別通過一控制線63相連，并且所述第一電機(jī)12和所述第二電機(jī)22在所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62的控制下同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在所述第一直線導(dǎo)軌10的一端安裝有第一限位開關(guān)13，另一端安裝有第二限位開關(guān)14，在所述第三直線導(dǎo)軌30的一端安裝有第三限位開關(guān)33，另一端安裝有第四限位開關(guān)34，所述第一限位開關(guān)13、所述第二限位開關(guān)14、所述第三限位開關(guān)33和所述第四限位開關(guān)34均與所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62相連。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)至限位開關(guān)的工作范圍內(nèi)時(shí)，限位開關(guān)會(huì)將信號(hào)傳輸給PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡62，進(jìn)而停止系統(tǒng)正在執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指令，避免事故的發(fā)生。在所述第一直線導(dǎo)軌10的一端安裝有第一機(jī)械限位15，另一端安裝有第二機(jī)械限位16;在所述第二直線導(dǎo)軌20的一端安裝有第三機(jī)械限位25，另一端安裝有第四機(jī)械限位26;在所述第三直線導(dǎo)軌30的一端安裝有第五機(jī)械限位35，另一端安裝有第六機(jī)械限位36。當(dāng)限位開關(guān)發(fā)生故障而不能及時(shí)停止運(yùn)動(dòng)部件超出行程范圍的運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械限位將會(huì)機(jī)械式地阻斷運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，防止運(yùn)動(dòng)部件從軌道上滑脫，此時(shí)操作人員需及時(shí)切斷電源，并對(duì)系統(tǒng)開展維護(hù)工作。
[0024]請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明與地物模型7、航攝數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合，用于攝影測量與遙感等學(xué)科的教學(xué)與科研。
[0025]本發(fā)明的原理為:模擬成像裝置隨飛行器開展航空攝影測量過程中的位置與姿態(tài)，具體地說，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)，使該系統(tǒng)既能滿足攝影測量相關(guān)專業(yè)的教學(xué)需求，又能為攝影測量專業(yè)的技術(shù)人員開展科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)裝備。
[0026]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，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)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，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。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，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)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第三直線軌道通過第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過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)通過第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一直線導(dǎo)軌的一端安裝有第一限位開關(guān)，另一端安裝有第二限位開關(guān)，在所述第三直線導(dǎo)軌的一端安裝有第三限位開關(guān)，另一端安裝有第四限位開關(guān)，所述第一限位開關(guān)、所述第二限位開關(guān)、所述第三限位開關(guān)和所述第四限位開關(guān)均與所述PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，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。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的五自由度航空攝影測量模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第三直線軌道通過第一滑塊與所述第一直線軌道連接，通過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)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五自由度航空攝影測量模擬系統(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；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)軌橫跨在第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌之上，并與第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌形成滑動(dòng)連接；運(yùn)動(dòng)臺(tái)滑動(dòng)連接在第三直線導(dǎo)軌的下方；云臺(tái)機(jī)構(gòu)固定安裝在運(yùn)動(dòng)臺(tái)的下方，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)；成像裝置固定安裝于云臺(tái)機(jī)構(gòu)的底部；控制裝置可操作地控制運(yùn)動(dòng)臺(tái)在軌道系統(tǒng)上的運(yùn)動(dòng)及成像裝置在云臺(tái)機(jī)構(gòu)上的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明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)。
【IPC分類】G01C11/00
【公開號(hào)】CN105651259
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】田文杰, 翟京生, 張安民, 薛彬, 王星
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日