一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種航空攝影模擬系統(tǒng)，特別是涉及一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空攝影測量是指在飛行器上用航攝儀器對地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測量、調(diào)繪和立體測繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。航空攝影測量一直是我國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)字制圖的一個重要發(fā)展方向。隨著數(shù)字地球在中國的廣泛認(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)，同時還廣泛應(yīng)用于國土資源調(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)物鏡主光軸相對于地表的垂直度，可分為垂直航空攝影和傾斜航空攝影。為了更簡便有效地研究航空攝影測量技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員亟需一種能夠有效模擬航空攝影測量過程的設(shè)備。基于該需求，中國專利201310298803.5公開了一種航空攝影測量模擬系統(tǒng)，可以模擬固定水平面內(nèi)飛行器的運(yùn)動，然而由于整個模擬系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)飛行器姿態(tài)，故該系統(tǒng)無法滿足傾斜航空攝影的研究需要。中國專利201220681352.4公開了一種數(shù)字航空傾斜攝影測量裝置，其在云臺上按照前后左右下五個方向安裝五個相機(jī)，來實(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)致云臺整體質(zhì)量較大，從而不利于對云臺實(shí)施平穩(wěn)的控制。此外，中國專利201210501131.9、中國專利201220646494.7也公開了類似的裝置，然而這些裝置均無法模擬飛行器在六個自由度方向的運(yùn)動，無法模擬飛行器的真實(shí)位姿變化。從科學(xué)研究的意義上來看，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]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以模擬任意軌跡、任意姿態(tài)的航空攝影測量過程。
[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌系統(tǒng)、云臺機(jī)構(gòu)、成像裝置及控制裝置;所述導(dǎo)軌系統(tǒng)包括四個直線導(dǎo)軌，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)軌形成滑動連接，第四直線導(dǎo)軌垂直滑動連接在所述第三直線導(dǎo)軌上，并且所述第四直線導(dǎo)軌垂直于所述第一直線導(dǎo)軌與所述第二直線導(dǎo)軌所確定的平面;所述云臺機(jī)構(gòu)采用球面機(jī)構(gòu)，包括靜平臺、動平臺及并聯(lián)在所述靜平臺和所述動平臺之間的三個分支機(jī)構(gòu)，三個所述分支機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同且沿圓周方向均勻布置，所述靜平臺沿豎向滑動連接在所述第四直線導(dǎo)軌上;所述成像裝置包括固定安裝在所述動平臺底面上的CCD相機(jī);所述控制裝置可操作地控制所述云臺機(jī)構(gòu)在所述導(dǎo)軌系統(tǒng)上的運(yùn)動及所述CCD相機(jī)在所述云臺機(jī)構(gòu)上的運(yùn)動。
[0005]所述第三直線導(dǎo)軌通過第一傳動機(jī)構(gòu)與第一電機(jī)連接，所述第一電機(jī)固定在所述第一直線導(dǎo)軌的一端;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);所述第四直線導(dǎo)軌通過第二傳動機(jī)構(gòu)與第二電機(jī)連接，所述第二電機(jī)固定在所述第三直線導(dǎo)軌的一端，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);所述靜平臺通過第三傳動機(jī)構(gòu)與第三電機(jī)連接，所述第三電機(jī)固定在所述第四直線導(dǎo)軌的一端，在所述第四直線導(dǎo)軌的一端安裝有第五限位開關(guān)，另一端安裝有第六限位開關(guān)。
[0006]所述第一傳動機(jī)構(gòu)包括與所述第三直線導(dǎo)軌固接的傳動帶，所述傳動帶張緊在兩根傳動軸上，兩根所述傳動軸分別安裝在所述第一直線導(dǎo)軌和所述第二直線導(dǎo)軌的兩端，一根所述傳動軸由所述第一電機(jī)驅(qū)動。
[0007]每個所述分支機(jī)構(gòu)包括依次連接第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿，所述第一連桿的上端固接在所述靜平臺上，所述第一連桿的下端與所述第二連桿的上端通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述第二連桿的上端與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接，所述第二連桿的下端與所述第三連桿的上端通過第二轉(zhuǎn)動副連接，所述第三連桿的下端與所述第四連桿的上端通過第三轉(zhuǎn)動副連接，所述第四連桿的下端固接在所述動平臺上;三個所述分支機(jī)構(gòu)中所有的所述第一轉(zhuǎn)動副、所述第二轉(zhuǎn)動副和所述第三轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線相交于空間一點(diǎn)。
[0008]本實(shí)用新型具有的優(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，該系統(tǒng)可以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)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)成像裝置三個平動自由度及三個轉(zhuǎn)動自由度的空間六維運(yùn)動；可模擬成像裝置跟隨飛行器在三維空間中的平動以及成像裝置自身相對于飛行器的俯仰、滾轉(zhuǎn)及偏航運(yùn)動，其與地物模型、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)研究提供專業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝備。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的云臺機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖1中:1-導(dǎo)軌系統(tǒng);2-云臺機(jī)構(gòu);3-成像裝置;4-控制裝置;11-第一直線導(dǎo)軌；12-第二直線導(dǎo)軌；13-第三直線導(dǎo)軌；14-第四直線導(dǎo)軌；50-傳動軸；51-第一電機(jī);52-第二電機(jī);53-第三電機(jī);54-第一限位開關(guān);55-第二限位開關(guān);56-第三限位開關(guān);57-第四限位開關(guān);58-第五限位開關(guān);59-第六限位開關(guān)。
[0012]圖2中:21-靜平臺；22-動平臺；23-分支機(jī)構(gòu);L1-第一連桿;Ml-分支電機(jī);Rl-第一轉(zhuǎn)動副;L2-第二連桿;R2-第二轉(zhuǎn)動副;L3-第三連桿;R3-第三轉(zhuǎn)動副;L4-第四連桿。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【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)說明如下:
[0014]請參閱圖1?圖2，一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌系統(tǒng)1、云臺機(jī)構(gòu)2、成像裝置3及控制裝置4。
[0015]所述導(dǎo)軌系統(tǒng)I通常固定于室內(nèi)空間頂部，包括四個直線導(dǎo)軌，其中第一直線導(dǎo)軌11與第二直線導(dǎo)軌12在水平面內(nèi)相互平行設(shè)置，第三直線導(dǎo)軌13橫跨在所述第一直線導(dǎo)軌11和所述第二直線導(dǎo)軌12之上，且第三直線導(dǎo)軌13與所述第一直線導(dǎo)軌11和所述第二直線導(dǎo)軌12形成滑動連接，第四直線導(dǎo)軌14垂直滑動連接在所述第三直線導(dǎo)軌13上，并且所述第四直線導(dǎo)軌14垂直于所述第一直線導(dǎo)軌11與所述第二直線導(dǎo)軌12所確定的平面。上述四條直線導(dǎo)軌可形成一個可實(shí)現(xiàn)空間三維平動的三自由度運(yùn)動系統(tǒng)。
[0016]所述云臺機(jī)構(gòu)2采用球面機(jī)構(gòu)，包括靜平臺21、動平臺22及并聯(lián)在所述靜平臺21和所述動平臺22之間的三個分支機(jī)構(gòu)23，三個所述分支機(jī)構(gòu)23結(jié)構(gòu)