一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机及其控制方法与流程

    技术2024-11-13  9


    本发明属于无人机控制,具体涉及一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机及其控制方法。


    背景技术:

    1、就目前而言,随着无人机技术的不断发展,无人机已经被广泛应用到各个领域中。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。无论是何种无人机,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,大宽距双目相机相较于普通双目相机,其三维测量能形成更大的视差,同时由于宽阔的视野域,大宽距双目相机在对大体积混凝土构筑物的缺陷检测中具有更高效更实用的工作表现,但在搭载于无人机的室外环境工作时,由于大宽距双目系统摄像头的相对角度固定,不能在工作中一次性满足对目标不同角度不同尺度的拍摄要求,同时频繁地起落无人机手动更换双目相机拍摄角度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不高,影响成像画面的质量。因此,综上所述,目前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的工作效率有待提高,且成像边缘易产生畸变从而影响成像的精度。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机及其控制方法,目的在于解决目前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的工作效率有待提高,且成像边缘易产生畸变从而影响成像精度的问题。

    2、为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明提供一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,包括无人机主体,无人机主体的底部设置有缓冲起落架装置,无人机主体的顶部设置有探测装置;无人机主体通过控制缓冲起落架装置来进行起落和运动调整,无人机主体通过控制探测装置来进行图像采集,其中:

    4、探测装置包括连接支架,连接支架通过第一旋转电机连接于无人机主体,连接支架内设置有安装支架,安装支架上设置有探测装置;

    5、安装支架对应探测装置配置有位置角度调节单元,位置角度调节单元能够调整探测装置的角度。

    6、在一些实施方式中,位置角度调节单元包括第二旋转电机和摄像头夹角调节结构,第二旋转电机和摄像头夹角调节结构配置有旋转电机控制装置,第二旋转电机设置于连接支架和安装支架之间,旋转电机控制装置用于调整第一旋转电机、第二旋转电机以及摄像头夹角调节结构的角度。

    7、进一步地,摄像头夹角调节结构包括设置于安装支架的第三旋转电机,第三旋转电机具有主动齿轮,主动齿轮沿探测装置的方向依次啮合设置有辅动齿轮和变角齿轮,探测装置安装于变角齿轮。

    8、进一步地,变角齿轮的顶面连接有旋转底座,探测装置安装于旋转底座。

    9、进一步地,探测装置包括两个摄像头,相对应地,辅动齿轮、变角齿轮以及旋转底座均设置为两个。

    10、在一些实施方式中,旋转电机控制装置与第一旋转电机、第二旋转电机以及摄像头夹角调节结构通过电信号连接,旋转电机控制装置内置nodemcu开发板以及网络模块,旋转电机控制装置能够通过开发板对探测装置进行角度控制、通过网络模块与地面远程控制端连接。

    11、在一些实施方式中,第一旋转电机的固定端与无人机主体的顶部连接,第一旋转电机的旋转端与连接支架的底部连接。

    12、在一些实施方式中,缓冲起落架装置包括螺旋桨部分和起落架部分,螺旋桨部分包括转动安装于无人机主体底部的若干个螺旋桨,每个螺旋桨的外侧设置有防撞框;若干个防撞框之间通过连接部连接,起落架部分设置于连接部的底部。

    13、进一步地,起落架部分包括连接于连接部的起落支架,起落支架的底部设置有缓冲杆。

    14、本发明还提供一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机的控制方法,包括如下步骤:

    15、根据任务需求预设无人机的控制参数,无人机自身控制其飞行姿态和位置信息,地面远程控制端实时监控无人机的飞行状态、姿态和位置信息,并根据需要调整飞行参数;

    16、探测装置采集图像数据,并将其传输至地面远程控制端,图像数据若符合地面远程控制端的要求,则进行后续图像处理;若不符合,则地面远程控制端通过无线远程信号控制第一旋转电机和位置角度调节单元调节探测装置的角度,探测装置继续进行图像采集,直至采集到的图像数据符合地面远程控制端的预设要求;

    17、完成飞行任务后,地面远程控制端控制无人机按照预定程序降落。

    18、与现有技术相比,本发明一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机及其控制方法,具有以下有益效果:

    19、本发明提供一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,包括无人机主体,无人机主体的底部设置有缓冲起落架装置,无人机主体的顶部设置有探测装置;无人机主体通过控制缓冲起落架装置来进行起落和运动调整,无人机主体通过控制探测装置来进行图像采集,其中:探测装置包括连接支架,连接支架通过第一旋转电机连接于无人机主体,连接支架内设置有安装支架,安装支架上设置有探测装置;安装支架对应探测装置配置有位置角度调节单元,位置角度调节单元能够调整探测装置的角度。基于上,本发明通过连接装置、探测装置等复合结构的设置与协调工作,通过可远程控制的装置,地面远程控制端能够使两相机进行上下左右不同方向的同向定向旋转与相逆向的同角度夹角角度调整。不仅适用于各种目标的不同尺度拍摄要求,还具备了拍摄诸如梁底等传统方式不便进行缺陷检测位置的功能,避免了传统单一位姿双目视觉检测系统的拍摄过程单次拍摄范围过小或存在拍摄死角等问题,同时相机夹角的度数可以采用预标定的方式得到各夹角的内外参数,从而节省大量因重新起落与标定的工作时间。本发明可以适用于不易拍摄采集图像的情况,兼顾在进行具有不良拍摄角度的无人机拍摄工作时通过远程操控实现相机拍摄角度的旋转调节功能的同时,还具备了调节大宽距双目相机相对夹角至预标定角度的功能,进一步简化了无人机拍摄过程中的操作程序,提高了拍摄目标时的精准度与灵活性,拓宽了无人机载双目相机的拍摄区域范围,在一定程度上可以满足各种目标的不同角度拍摄要求,且拍摄的图像精度较高,质量较佳。



    技术特征:

    1.一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,包括无人机主体(1),所述无人机主体(1)的底部设置有缓冲起落架装置,所述无人机主体(1)的顶部设置有探测装置;所述无人机主体(1)通过控制缓冲起落架装置来进行起落和运动调整,所述无人机主体(1)通过控制探测装置来进行图像采集,其中:

    2.根据权利要求1所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述位置角度调节单元包括第二旋转电机(7)和摄像头夹角调节结构(13),所述第二旋转电机(7)和摄像头夹角调节结构(13)配置有旋转电机控制装置(8),所述第二旋转电机(7)设置于连接支架(9)和安装支架(10)之间,所述旋转电机控制装置(8)用于调整第一旋转电机(6)、第二旋转电机(7)以及摄像头夹角调节结构(13)的角度。

    3.根据权利要求2所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述摄像头夹角调节结构(13)包括设置于安装支架(10)的第三旋转电机(131),所述第三旋转电机(131)具有主动齿轮(132),所述主动齿轮(132)沿探测装置的方向依次啮合设置有辅动齿轮(133)和变角齿轮(134),所述探测装置安装于变角齿轮(134)。

    4.根据权利要求3所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述变角齿轮(134)的顶面连接有旋转底座(12),所述探测装置安装于旋转底座(12)。

    5.根据权利要求4所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述探测装置包括两个摄像头(11),相对应地,所述辅动齿轮(133)、变角齿轮(134)以及旋转底座(12)均设置为两个。

    6.根据权利要求1所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述旋转电机控制装置(8)与第一旋转电机(6)、第二旋转电机(7)以及摄像头夹角调节结构(13)通过电信号连接,所述旋转电机控制装置(8)内置nodemcu开发板以及网络模块,所述旋转电机控制装置(8)能够通过开发板对探测装置进行角度控制、通过网络模块与地面远程控制端连接。

    7.根据权利要求1所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述第一旋转电机(6)的固定端与无人机主体(1)的顶部连接,所述第一旋转电机(6)的旋转端与连接支架(9)的底部连接。

    8.根据权利要求1所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述缓冲起落架装置包括螺旋桨部分和起落架部分,所述螺旋桨部分包括转动安装于无人机主体(1)底部的若干个螺旋桨(2),每个所述螺旋桨(2)的外侧设置有防撞框(3);若干个所述防撞框(3)之间通过连接部连接,所述起落架部分设置于连接部的底部。

    9.根据权利要求8所述的适应宽距双目相机位姿角调节的无人机,其特征在于,所述起落架部分包括连接于连接部的起落支架(4),所述起落支架(4)的底部设置有缓冲杆(5)。

    10.根据权利要求1-9任一项所述适应宽距双目相机位姿角调节的无人机的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:


    技术总结
    本发明提供一种适应宽距双目相机位姿角调节的无人机及其控制方法,无人机包括无人机主体、探测装置和缓冲起落架装置;其中:探测装置包括连接支架,连接支架通过第一旋转电机连接于无人机主体,连接支架内设置有安装支架,安装支架上设置有探测装置;安装支架对应探测装置配置有位置角度调节单元,位置角度调节单元能够调整探测装置的角度。本发明通过探测装置无人机结构等的设置与协调工作,可以适用于不易拍摄采集图像的工况,实现相机拍摄角度的旋转调节功能,还能够调节大宽距双目相机相对夹角至预标定角度,简化了无人机拍摄过程中的操作程序,提高了拍摄目标的精准度,拓宽了无人机载双目相机的拍摄区域范围。

    技术研发人员:高诣民,吴明,许慧荣
    受保护的技术使用者:华设检测科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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