CN108528743A - 一种可调角度的无人机照相装置及照相方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机用设备领域，尤其是一种可调角度的无人机照相装置及照相方法,它包括一与无人机相连的连接件，在连接件的下侧设有一舵机，舵机的外侧罩设有一与连接件相连的壳体，舵机的输出轴传出壳体外侧并与一相机安装部相连，在相机安装部内沿舵机输出轴的轴向方向间隔设有若干个相机，所述舵机和各相机均与无人机的处理器电性连接。它结构简单，设计合理，能够在保证具有较高的拍摄精度、较广的拍摄范围的基础上，减少相机的数量，不仅降低了航测成本，还使得整个无人机在航测时的重量较小，极大地提高了无人机的续航能力。显然，本发明能够有效满足人们的需求。

Description

一种可调角度的无人机照相装置及照相方法

技术领域：

本发明涉及无人机用设备领域，尤其是一种可调角度的无人机照相装置及照相方法。

背景技术：

近年来，无人机技术飞速发展，无人机的应用也日益广泛和成熟，尤其是在航测行业，目前，在使用无人机进行航测时，多通过在无人机下侧固定相机，在无人机到达指定位置时拍照，为了能够提高航测的精确、和增大航测时拍照的范围，无人机在上往往携带多个相机，例如，常见的3×3排布的相机，由此可以在拍照时多个相机进行多角度拍摄，获得较大拍摄范围的照片，还可通过不同角度的照片提高航测的精确性，但是现有的无人机与相机多采用固定式连接，无人机在航测时需携带多个相机，使用多个相机不仅增加了成本，还极大的增加了整个航测无人机的重量，导致无人机的续航能力较弱，远距离航测能力有限，因此，如何在保证航测的范围和精确性的基础上，减少相机的数量是目前急需解决的问题。

发明内容：

本发明提供了一种可调角度的无人机照相装置及照相方法，它结构简单，设计合理，能够在保证具有较高的拍摄精度、较广的拍摄范围的基础上，减少相机的数量，不仅降低了航测成本，还使得整个无人机在航测时的重量较小，极大地提高了无人机的续航能力。显然，本发明能够有效满足人们的需求。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可调角度的无人机照相装置及照相方法，包括一与无人机相连的连接件，在连接件的下侧设有一舵机，舵机的外侧罩设有一与连接件相连的壳体，舵机的输出轴传出壳体外侧并与一相机安装部相连，在相机安装部内沿舵机输出轴的轴向方向间隔设有若干个相机，所述舵机和各相机均与无人机的处理器电性连接。

进一步的，所述相机安装部上设有与各相机电性连接的倾角传感器和GPS传感器。

进一步的，所述相机安装部内共设有两个相机，在相机安装入各相机安装部后，两相机的镜头均斜向内侧倾斜设置或斜向外倾斜设置。

或者，所述相机安装部内共设有三个相机，在相机安装入各相机安装部后，位于中间位置相机的镜头与舵机的输出轴相垂直，另外两相机的镜头均斜向外倾斜设置或斜向内倾斜设置。

进一步的，所述相机安装部包括承托相机的底托板，在相机前后两侧的底托板顶部分别设有一第一侧板，在相机左右两侧分别设有一与对应位置处第一侧板相连的第二侧板，在相机顶部设有一与第一侧板相连的盖板；其中，位于相机同一侧相邻的第一侧板之间可拆卸连接或不可拆卸连接。

进一步的，所述不可拆卸连接选自焊接、熔接、一体成型或其任意组合。

进一步的，所述可拆卸连接选自螺栓连接、卡扣连接或其结合

进一步的，在所述相机安装部上设有一与各相机电性连接的方向传感器。

进一步的，所述连接件包括与无人机壳体相连的连接架，在连接架的顶部设有一第一基板，第一基板的上侧设有一第二基板，第一基板上设有一转杆，转杆的顶端与第二基板转动连接，在第二基板的底部设有一伺服电机，伺服电机的输出轴与转杆通过齿轮传动连接。

一种无人机照相装置照相方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将无人机处理器与外部计算机连通，用户根据待照相区域设定无人机飞行路线、设定相机拍照触发位置、调整位置、设定相机在拍照时的方向角、设定相机在拍照时竖直方向上的倾角；

S2、启动无人机，无人机根据设定路线飞行，无人机处理器根据无人机的GPS模块判断无人机的位置，在无人机飞行至调整位置时，无人机的处理器向伺服电机发出电信号，伺服电机带动壳体转动，使相机安装部的方向角与设定拍照时的方向角一致；

S3、根据倾角传感器传输的数据，无人机的处理器向舵机发出电信号，使相机安装部在竖直方向上的倾角与设定值一致；

S4、无人机飞至相机拍照触发位置时，无人机处理器向相机发出拍照信号，相机拍照的同时，相机的存储模块记录拍照时方向传感器、倾角传感器、GPS传感器传输的数值；

S5、无人机完成拍照后返航时，无人机处理器向伺服电机和舵机发送电信号，相机安装部回复至初始位置。

本发明的有益效果在于，它结构简单，设计合理，能够在保证具有较高的拍摄精度、较广的拍摄范围的基础上，减少相机的数量，不仅降低了航测成本，还使得整个无人机在航测时的重量较小，极大地提高了无人机的续航能力。显然，本发明能够有效满足人们的需求。

附图说明：

图1为本发明第一实施方式的第一立体结构示意图；

图2为本发明第一实施方式的第二立体结构示意图；

图3为本发明第一实施方式第一侧视结构示意图；

图4为本发明第一实施方式第二侧视结构示意图；

图5为本发明的控制关系示意图；

图6为本发明第二实施方式的结构示意图；

图中，1、连接件；101、连接架；102、第一基板；103、第二基板；104、转杆；2、舵机；3、壳体；4、相机安装部；401、底托板；402、第一侧板；、403、第二侧板；404、盖板；5、相机；6、伺服电机；7、齿轮；8、连接板；9、直角铜块螺母；10、倾角传感器；11、方向传感器；12、GPS传感器。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

本发明的实施方式如图1-6所示，在第一实施方式中，一种可调角度的无人机照相装置及照相方法，包括一与无人机相连的连接件1，在连接件1的下侧设有一舵机2，舵机2的外侧罩设有一与连接件1相连的壳体3，舵机2的输出轴穿出壳体3外侧并与一相机安装部4相连，在相机安装部4内沿舵机2输出轴的轴向方向间隔设有若干个相机5，所述舵机2和各相机5均与无人机的处理器电性连接。

由此可以在无人机进行航测时，通过舵机2转动，带动安装架转动，从而可以带动相机安装部4的相机5在竖直方向上转动，实现各相机5不同角度的拍摄，从而可以通过采用少量的相机5，达到采用多个相机5的拍摄效果，例如在共设有N个相机5，且舵机2转动到三个位置进行拍摄时，所能达到的拍摄效果与固定携带3N个相机5的拍摄效果一致，从而可以在保证具有较高的拍摄精度、较广的拍摄范围的基础上，减少相机5的数量，不仅降低了航测成本，还使得整个无人机在航测时的重量较小，极大地提高了无人机的续航能力。

为了进一步的提高相机5在竖直方向上拍摄角度调节的精确性，所述相机安装部4上设有与各相机5电性连接的倾角传感器10和GPS传感器12。由此可以在通过舵机2调整相机5的拍摄角度后，相机在拍照的同时记录倾角传感器10和GPS传感器12传输的数值，记录拍照时相机的倾角和位置信息，避免了先记录无人机处理器的GPS模块记录位置信息再发出拍照指令这一时间差，记录位置更准确，便于后期处理照片。

需要说明的是，本实施方式中，所述相机安装部4内共设有两个相机5，在相机5安装入各相机安装部4后，两相机5的镜头均斜向内侧倾斜设置。具体的为在舵机2下侧的两侧分别设有一个相机5，两个相机5的镜头均斜向内侧倾斜设置，由此可以在两个相机5连线方向上，两个相机5相互配合，具有较大的拍摄范围，以及通过两个相机5拍照，可以提高其重叠区域拍摄的精确度；

当然，为了获得更大的拍摄角度、拍摄范围，两相机5的镜头也可以均斜向外侧倾斜设置。

在本实施方式中，所述相机安装部4包括承托相机5的底托板401，在相机5前后两侧的底托板401顶部分别设有一第一侧板402，在相机5左右两侧分别设有一与对应位置处第一侧板402相连的第二侧板403，在相机5顶部设有一与第一侧板402相连的盖板404；其中，位于相机5同一侧相邻的第一侧板402之间可拆卸连接或不可拆卸连接。具体的，如图所示，为了保证相机5的倾斜角度，两底托板401均倾斜设置，是的整个安装部呈人字形，并且，相机5的镜头探出底托板401的下侧，为了减轻重量，本实施方式的安装部采用碳纤维板制成，为了便于加工，同一相机5位置处的底托板401、盖板404及第二侧板403均与第一侧板402通过螺栓和直角铜块螺母9相连，由此可以使得整个相机安装部4由板材通过螺栓连接而成，即便于加工制造，还便于根据相机5实际尺寸和/或安装需求，调整相机安装部4的尺寸和各板材的连接位置、各板材的角度，当然第一侧板402和第二侧板403也可与盖板404或底托板401一体成型，当第一侧板402、第二侧板403与底托板401一体成型时，盖板404与第一侧板402通过螺栓连接。

值得一提的是，为了提高整个相机安装部4的整体性，保证两相机5同步运动，在本实施方式中，位于相机5同一侧相邻的第一侧板402采用一体成型，具体的说，如图所示，两相机5前后两侧的侧板部分分别向两相机5中间部分延伸、并相连，从而实现整个相机5的整体性；

并且，在本实施方式中，舵机2为双输出轴，舵机2的输出轴通过连接板8与对应位置处的第一侧板402相连，在实际使用时，舵机2电机也可为单输出轴，舵机2的输出轴可与第一侧板402或/和第二侧板403直接相连。

当然，位于相机5同一侧的相邻第一侧板402之间也可为其他连接方式，如焊接、熔接等，或者为可拆卸的连接方式，例如，两相邻第一侧板402均向内侧延伸，并有部分相互重叠，在重叠区域通过螺栓穿过的方式练级，或者在重叠区域的两第一侧板402设置相互配合的卡扣、卡槽；需要注意的是，当两相邻第一侧板402为可拆卸的连接方式时，可以根据每次航测的对象，灵活调整相机5的数量以及相机5的位置，例如，在相机5数量为3个时，如若某次航测任务仅需两个或一个相机5即可完成，此时，可将多余的相机5连同对应位置处的第一侧板402、第二侧板403、顶板、盖板404一同取下，以降低整个无人机的重量。

值得一提的是，为了能够便于后期处理照片，在本发明中，在所述相机安装部4上设有一与各相机电性连接的方向传感器11。由此可以在拍照的同时记录方向传感器11的信号，记录拍照时两相机5连线的方位角度，便于后期出来照片。

为了进一步的提高拍摄的精确度，保证相机5的视角能够精准覆盖待拍摄区域，所述连接件包括与无人机壳体3相连的连接架101，在连接架101的顶部设有一第一基板102，第一基板102的上侧设有一第二基板103，第一基板102上设有一转杆104，转杆104的顶端与第二基板103转动连接，在第二基板103的底部设有一伺服电机6，伺服电机6的输出轴与转杆104通过齿轮7传动连接。由此可以在无人机飞行时，能够根据待拍摄区域的实际范围和外部轮廓，设定在不同拍照点拍照时各相机5连线的方位角度，从而可以避免无人机飞行路线对拍摄范围、拍摄角度的影响，不仅可以使得在拍摄时相机5方位角度的精确度，便于后期处理照片，还可以在满足拍摄范围、拍摄角度的需求上，合理设计无人机的飞行路线，以实现一次飞行对尽可能多的区域进行拍摄。

需要说明的是，本发明的无人机处理器包括ARM控制器和无线收发器、GPS模块，其中，ARM控制器与GPS模块、舵机2和伺服电机6电性连接，无人机的GPS模块起到检测无人机实际位置的作用，GPS传感器12用于相机在拍照时记录相机实际拍照点的位置信息，GPS传感器12与相机的存储模块相连，即GPS传感器12、倾角传感器10、方向传感器11均直接与相机电性连接。

本发明的实施方式中，还提供了一种无人机的照相方法，包括以下步骤：

S1、将无人机处理器与外部计算机连通，用户根据待照相区域设定无人机飞行路线、设定相机拍照触发位置、调整位置、设定相机在拍照时的方向角、设定相机在拍照时竖直方向上的倾角；

S2、启动无人机，无人机根据设定路线飞行，无人机处理器根据无人机的GPS模块判断无人机的位置，在无人机飞行至调整位置时，无人机的处理器向伺服电机发出电信号，伺服电机带动壳体转动，使相机安装部的方向角与设定拍照时的方向角一致；

S3、无人机的处理器向舵机发出电信号，使相机安装部在竖直方向上的倾角与设定值一致；

S4、无人机飞至相机拍照触发位置时，无人机处理器向相机发出拍照信号，相机拍照的同时，相机的存储模块记录拍照时方向传感器、倾角传感器、GPS传感器传输的数值；

S5、无人机完成拍照后返航时，无人机处理器向伺服电机和舵机发送电信号，相机安装部回复至初始位置。

其中，S2中在无人机实际位置与飞行至调整位置时，无人机处理器向伺服电机6发出电信号，此处的调整位置可根据无人机的飞行特性设定，优选的为距离拍照触发位置50米-100米区间内，进一步优选的，该数值为60米；

S5中，相机安装部5回复至初始位置，为了降低整个无人机飞行时的阻力，优选的此状态为，各相机5连线与无人机飞行方向一致，第一侧板402、处于竖直状态。

本发明的第二实施方式如图6所示，其于第一实施方式的区别在于，在本实施方式中，所述相机安装部4内共设有三个相机5，在相机5安装入各相机安装部4后，位于中间位置相机5的镜头与舵机2的输出轴相垂直，另外两相机5的镜头均斜向外倾斜设置。采用该种设置方式，可采用三个相机5，获得3×3排布方式的拍摄效果；并且，位于两侧的相机斜向外设置，可获得较大的拍摄范围，从而可以减少拍摄点，合理设置拍摄路线；当然，也可将两侧相机设置为斜向内侧倾斜设置，由此可以使得拍摄时，重叠区域可获得多角度拍摄，提高了重叠区域的拍摄精度，一定程度上增加了拍摄的范围。

需要注意的是，采用两个相机5或三个相机5，并不是对本发明的限制，应当理解的是，在实际使用时，相机5的数量和布置方式也可为其他形式，例如，在拍摄要求较低时，也可仅携带一个照相机5。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于，包括一与无人机相连的连接件，在连接件的下侧设有一舵机，舵机的外侧罩设有一与连接件相连的壳体，舵机的输出轴传出壳体外侧并与一相机安装部相连，在相机安装部内沿舵机输出轴的轴向方向间隔设有若干个相机，所述舵机和各相机均与无人机的处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述相机安装部上设有与各相机电性连接的倾角传感器和GPS传感器。

3.根据权利要求2所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述相机安装部内共设有两个相机，在相机安装入各相机安装部后，两相机的镜头均斜向内侧倾斜设置或斜向外倾斜设置。

4.根据权利要求2所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述相机安装部内共设有三个相机，在相机安装入各相机安装部后，位于中间位置相机的镜头与舵机的输出轴相垂直，另外两相机的镜头均斜向外倾斜设置或斜向内倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述相机安装部包括承托相机的底托板，在相机前后两侧的底托板顶部分别设有一第一侧板，在相机左右两侧分别设有一与对应位置处第一侧板相连的第二侧板，在相机顶部设有一与第一侧板相连的盖板；其中，位于相机同一侧相邻的第一侧板之间可拆卸连接或不可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述不可拆卸连接选自焊接、熔接、一体成型或其任意组合。

7.根据权利要求5所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述可拆卸连接选自螺栓连接、卡扣连接或其结合。

8.根据权利要求2中所述的任意一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：在所述相机安装部上设有一与各相机电性连接的方向传感器。

9.根据权利要求8所述的一种可调角度的无人机照相装置，其特征在于：所述连接件包括与无人机壳体相连的连接架，在连接架的顶部设有一第一基板，第一基板的上侧设有一第二基板，第一基板上设有一转杆，转杆的顶端与第二基板转动连接，在第二基板的底部设有一伺服电机，伺服电机的输出轴与转杆通过齿轮传动连接。

10.一种适用于权利要求9所述的无人机照相装置照相方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将无人机处理器与外部计算机连通，用户根据待照相区域设定无人机飞行路线、设定相机拍照触发位置、调整位置、设定相机在拍照时的方向角、设定相机在拍照时竖直方向上的倾角；

S2、启动无人机，无人机根据设定路线飞行，无人机处理器根据无人机的GPS模块判断无人机的位置，在无人机飞行至调整位置时，无人机的处理器向伺服电机发出电信号，伺服电机带动壳体转动，使相机安装部的方向角与设定拍照时的方向角一致；

S3、无人机的处理器向舵机发出电信号，使相机安装部在竖直方向上的倾角与设定值一致；

S4、无人机飞至相机拍照触发位置时，无人机处理器向相机发出拍照信号，相机拍照的同时，相机的存储模块记录拍照时方向传感器、倾角传感器、GPS传感器传输的数值；

S5、无人机完成拍照后返航时，无人机处理器向伺服电机和舵机发送电信号，相机安装部回复至初始位置。