本發(fā)明涉及相機調控裝置，具體地，涉及三自由度電動相機調控裝置。

背景技術：

在現(xiàn)有技術中，為將相機搭載到無人機上，通常采用云臺設備來實現(xiàn)，但是，無人機云臺設備僅僅適用于搭載單目相機，對于雙目相機而言，由于雙目相機中的兩個相機之間存在坐標位置等關聯(lián)及調整，因此若簡單通過兩個云臺分別搭載具有局限性。

技術實現(xiàn)要素：

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

根據(jù)本發(fā)明提供的一種三自由度電動相機調控裝置，包括：基座機構、升降調整機構、俯仰調整機構、基線調整機構；

基座機構、升降調整機構、俯仰調整機構、基線調整機構依次連接；

升降調整機構能夠帶動俯仰調整機構進行升降移動；

俯仰調整機構能夠帶動基線調整機構進行俯仰旋轉；

基線調整機構能夠調整雙目相機的基線長度。

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

升降底座25設置在基座機構上；

升降電機6、升降側擋板26、升降支撐板7設置在升降底座25上；

升降側擋板26與升降支撐板7構成導向機構；

升降電機6通過升降齒輪23驅動升降板24在所述導向機構內升降移動；

升降板24通過升降連接臂27帶動所述俯仰調整機構升降移動。

優(yōu)選地，升降側擋板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；

位于升降支撐板7后側的兩個升降側擋板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；

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

所述兩個升降側擋板26的第二板部29與升降支撐板7側表面之間的間隙構成升降連接臂27的滑動導向槽。

優(yōu)選地，所述俯仰調整機構包括俯仰基座30、相機俯仰控制電機16、俯仰傳動軸18；

俯仰基座30連接在所述升降調整機構的升降連接臂27上；

相機俯仰控制電機16設置在俯仰基座30上；

相機俯仰控制電機16能夠驅動俯仰傳動軸18，由俯仰傳動軸18帶動所述基線調整機構進行俯仰旋轉。

優(yōu)選地，所述基線調整機構包括主底板21、相機側擋板12、相機前擋板14、相機后擋板17、右相機底板33、左相機底板34、第一齒輪條31、第二齒輪條32、電機底座10、相機位移控制電機11、第一齒輪37、第二齒輪38、第三齒輪39；

主底板21的左右兩側端分別延伸出相機側擋板12；

主底板21的前端延伸出相機前擋板14；相機前擋板14設置有測量雙目相機基線長度的刻度；

主底板21的后端延伸出相機后擋板17；相機后擋板17連接所述俯仰調整機構的俯仰傳動軸18；

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

右相機底板33延伸出第一齒輪條31，左相機底板34延伸出第二齒輪條32；

相機位移控制電機11通過電機底座10連接在主底板21上；

相機位移控制電機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，所述基座機構包括基座底板8、基座側擋板5、基座后擋板3、基座頂板22；

基座后擋板3、基座側擋板5設置在基座底板8上；

基座頂板22設置在基座側擋板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整機構的升降板24通過的通孔；

基座頂板22設置有與無人機連接螺栓匹配的螺孔2。

優(yōu)選地，所述俯仰調整機構包括水平儀19。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

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

(2)本發(fā)明還可根據(jù)應用場景修改雙目相機的升降高度和雙目相機基線長度；其成本更低，具有便于拆卸、組裝、安裝的特點，可以根據(jù)不同應用場景，適配安裝不同尺寸型號的雙目相機。比如將雙目相機應用到室內導航和室外自主導航定位兩種場景中，所采用的相機型號是不同的，本裝置可根據(jù)需求，無需更換設備可實現(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調控裝置的整體結構示意圖。

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

圖3為無人機載體坐標系與雙目相機坐標系之間的關系示意圖。

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

圖5為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的俯視圖。

圖6為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的前視圖。

圖7為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的側視圖。

圖8為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的分解圖。

圖9為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的局部圖。

圖10為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的局部圖。

圖11為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的基線調整機構的俯視圖。

圖12為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的基線調整機構的結構示意圖。

圖13、圖14共同示出本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的基線調整機構的調控原理圖。

圖15為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的升降調整機構的結構示意圖。

圖16為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的升降調整機構中升降板伸出頂板的結構示意圖。

圖17為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置的升降調整機構中升降板伸出底板的結構示意圖。

圖18為本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置與無人機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調控裝置與無人機之間的偏斜放置情況。

圖中：

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

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

所述升降調整機構包括升降底座25、升降電機6、升降齒輪23、升降側擋板26、升降支撐板7、升降板24、升降連接臂27；升降底座25設置在基座機構上；升降電機6、升降側擋板26、升降支撐板7設置在升降底座25上；升降側擋板26與升降支撐板7構成導向機構；升降電機6通過升降齒輪23驅動升降板24在所述導向機構內升降移動；升降板24通過升降連接臂27帶動所述俯仰調整機構升降移動。升降側擋板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；位于升降支撐板7后側的兩個升降側擋板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；所述兩個升降側擋板26的第一板部28與升降支撐板7后表面之間的間隙構成升降板24的滑動導向槽；所述兩個升降側擋板26的第二板部29與升降支撐板7側表面之間的間隙構成升降連接臂27的滑動導向槽。

所述俯仰調整機構包括俯仰基座30、相機俯仰控制電機16、俯仰傳動軸18；俯仰基座30連接在所述升降調整機構的升降連接臂27上；相機俯仰控制電機16設置在俯仰基座30上；相機俯仰控制電機16能夠驅動俯仰傳動軸18，由俯仰傳動軸18帶動所述基線調整機構進行俯仰旋轉。

所述基線調整機構包括主底板21、相機側擋板12、相機前擋板14、相機后擋板17、右相機底板33、左相機底板34、第一齒輪條31、第二齒輪條32、電機底座10、相機位移控制電機11、第一齒輪37、第二齒輪38、第三齒輪39；主底板21的左右兩側端分別延伸出相機側擋板12；主底板21的前端延伸出相機前擋板14；相機前擋板14設置有測量雙目相機基線長度的刻度；主底板21的后端延伸出相機后擋板17；相機后擋板17連接所述俯仰調整機構的俯仰傳動軸18；右相機底板33、左相機底板34分別安裝在主底板21的不同滑槽上以進行移動，右相機底板33與左相機底板34的移動方向之間相互平行；右相機底板33延伸出第一齒輪條31，左相機底板34延伸出第二齒輪條32；相機位移控制電機11通過電機底座10連接在主底板21上；相機位移控制電機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)明在無人機飛行過程中，可以根據(jù)相機與目標的距離，在一定范圍內調整相機間的基線長度；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，從動輪帶動后齒輪條。兩個齒輪條與安裝相機的兩個平板分別為整體，其結構如圖12所示。當電機驅動時，第一齒輪與第三齒輪之間轉速相同且方向相反，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。即可完成相機基線調整。)

所述基座機構包括基座底板8、基座側擋板5、基座后擋板3、基座頂板22；基座后擋板3、基座側擋板5設置在基座底板8上；基座頂板22設置在基座側擋板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整機構的升降板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設置有與無人機連接螺栓匹配的螺孔2。

具體地，所述基座機構用于連接無人機，可調控相機坐標系原點與無人機質心在Z軸方向的距離，所述基座機構與無人機之間通過螺孔與無人機上的螺栓連接，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、基座側擋板5連接固定。

初始狀態(tài)時，螺孔2中軸垂直雙目相機的光軸所在平面，通過查看水平儀19調整雙目相機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)，即需要重新調整安裝螺釘與無人機的連接，使其水平。

根據(jù)本發(fā)明提供的三自由度電動相機調控裝置，其安裝步驟包括：

(1)安裝固定雙目相機，通過所述基線調整機構調整雙目相機之間的初始基線長度；

(2)裝配所述基座機構與升降調整機構，使所述基座機構與地面水平；

(3)調整升降板的位置，使所述基線調整機構安裝在無人機上時與地面有一定的距離；

(4)通過俯仰調整機構調整俯仰電機連接軸，調平相機平面；

(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，使該裝置與地面保持一定距離。

3)雙目相機的坐標系統(tǒng)與無人機的坐標系統(tǒng)的變換關系已知，即在無人機飛行過程中調整相機的位置，則變換后的相機姿態(tài)與無人機坐標系之間的變換關系已知(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，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。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。