一种五自由度航空摄影测量模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种五自由度航空摄影测量模拟系统，包括导轨系统、云台机构、成像装置及控制装置；导轨系统包括三个直线轨道和一个运动台，其中第一直线导轨与第二直线导轨在水平面内相互平行设置，第三直线导轨横跨在第一直线导轨和第二直线导轨之上，并与第一直线导轨和第二直线导轨形成滑动连接；运动台滑动连接在第三直线导轨的下方；云台机构固定安装在运动台的下方，可实现一个平动自由度和两个转动自由度的运动；成像装置固定安装于云台机构的底部；控制装置可操作地控制运动台在轨道系统上的运动及成像装置在云台机构上的运动。本实用新型专利技术可模拟成像装置跟随飞行器在三维空间中的平动以及成像装置自身相对于飞行器的俯仰与滚转运动。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种航空摄影测量系统，具体涉及一种五自由度航空摄影测量模拟系统。
技术介绍
航空摄影测量是指在飞行器上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。航空摄影测量一直是我国基本地图成图的主要方式，由于其制图速度快，精度高且均匀，是我们今后数字制图的一个重要发展方向。随着数字地球在中国的广泛认同，数字城市建设正如火如荼。航空数字测量为数字城市建设提供基础城市空间数据，同时还广泛应用于国土资源调查、土地利用、城市规划、道路交通、港口选址及房地产等方面。按摄像机物镜主光轴相对于地表的垂直度，又可分为垂直航空摄影和倾斜航空摄影。为了更简便有效地研究航空摄影测量技术，相关技术人员亟需一种能够有效模拟航空摄影测量过程的设备。基于该需求，中国专利201310298803.5公开了一种航空摄影测量模拟系统，可以模拟固定水平面内飞行器的运动，然而由于整个模拟系统不能调节飞行器姿态，故该系统无法满足倾斜航空摄影的研究需要。中国专利201220681352.4公开了一种数字航空倾斜摄影测量装置，其在云台上按照前后左右下五个方向安装五个相机，来实现倾斜航空摄影，然而若基于该思路研制相关倾斜航空摄影模拟系统则存在成本高的缺点，并且由于相机数量多导致云台整体质量较大，从而不利于对云台实施平稳的控制。此外，中国专利201210501131.9、中国专利201220646494.7也公开了类似的装置，然而这些装置均无法模拟飞行器在竖直方向的运动，无法模拟飞行器的姿态变化。从科学研究的意义上来看，前述系统或装置尚缺乏模拟信息的完整性与航线设置的灵活性。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种五自由度航空摄影测量模拟系统，该系统可模拟成像装置跟随飞行器在三维空间中的平动以及成像装置自身相对于飞行器的俯仰与滚转运动。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种五自由度航空摄影测量模拟系统，包括导轨系统、云台机构、成像装置及控制装置;所述导轨系统包括三个直线轨道和一个运动台，其中第一直线导轨与第二直线导轨在水平面内相互平行设置，第三直线导轨横跨在所述第一直线导轨和所述第二直线导轨之上，且第三直线导轨与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨形成滑动连接;所述运动台滑动连接在所述第三直线导轨的下方;所述云台机构固定安装在所述运动台的下方，所述云台机构可实现一个平动自由度和两个转动自由度的运动;所述成像装置固定安装于所述云台机构的底部;所述控制装置可操作地控制所述运动台在所述轨道系统上的运动及成像装置在所述云台机构上的运动。所述云台机构包括从上至下依次设置的安装座、位姿调整机构及对接机构，所述安装座固定在所述运动台的下方，所述位姿调整机构安装于所述安装座的下方，所述位姿调整机构可实现竖直方向的平移运动及绕两个相互垂直的水平轴线的旋转运动，所述对接机构固定安装于所述位姿调整机构的末端。所述成像装置包括装夹机构和CCD相机，所述装夹机构固定安装于所述对接机构的下方，所述CCD相机装夹于所述装夹机构的下方。所述控制装置包括工控机和PMAC运动控制卡，所述工控机用于生成所述成像装置的运动轨迹，并且接收、存储、处理航摄相片，所述PMAC运动控制卡嵌入在所述工控机中，所述PMAC运动控制卡与所述工控机实时通信获取运动指令，并控制所述轨道系统及所述云台机构的运动，使所述成像装置实现三个平动自由度及两个转动自由度的运动。所述第三直线轨道通过第一滑块与所述第一直线轨道连接，通过第二滑块与所述第二直线轨道连接，所述第一滑块由第一电机通过第一传动机构驱动，所述第一电机安装在所述第一直线轨道的一端，所述第二滑块由第二电机通过第二传动机构驱动，所述第二电机安装在所述第二直线轨道的一端;所述运动台由第三电机通过第三传动机构驱动。在所述第一直线导轨的一端安装有第一限位开关，另一端安装有第二限位开关，在所述第三直线导轨的一端安装有第三限位开关，另一端安装有第四限位开关，所述第一限位开关、所述第二限位开关、所述第三限位开关和所述第四限位开关均与所述PMAC运动控制卡相连。在所述第一直线导轨的一端安装有第一机械限位，另一端安装有第二机械限位；在所述第二直线导轨的一端安装有第三机械限位，另一端安装有第四机械限位;在所述第三直线导轨的一端安装有第五机械限位，另一端安装有第六机械限位。所述第三直线轨道通过第一滑块与所述第一直线轨道连接，通过第二滑块与所述第二直线轨道连接，所述第一滑块由第一电机通过第一传动机构驱动，所述第一电机安装在所述第一直线轨道的一端，所述第二滑块由第二电机通过第二传动机构驱动，所述第二电机安装在所述第二直线轨道的一端;所述运动台由第三电机通过第三传动机构驱动;所述第一电机、所述第二电机及所述第三电机分别与所述PMAC运动控制卡相连，并且所述第一电机和所述第二电机在所述PMAC运动控制卡的控制下同步运转。本技术具有的优点和积极效果是:可以精确模拟垂直航空摄影以及倾斜航空摄影的主要过程，解决现有技术灵活性与完整性不足的缺陷。具体地说，该系统可以灵活地实现成像装置三个平动自由度及两个转动自由度的运动;可模拟成像装置跟随飞行器在三维空间中的平动以及成像装置自身相对于飞行器的俯仰与滚转运动。与地物模型、航摄数据处理技术相结合后，既能满足摄影测量相关专业的教学需求，又能为摄影测量专业的技术人员开展科学研究提供专业化实验装备。【附图说明】图1为本技术的结构不意图；图2为本技术应用的结构示意图。图中:1_轨道系统;4-云台机构；5-成像装置;6-控制装置；10-第一直线轨道；11-第一滑块；12-第一电机；13-第一限位开关；14-第二限位开关；15-第一机械限位；16-第二机械限位;20-第二直线轨道;21-第二滑块;22-第二电机;25-第三机械限位;26-第四机械限位;30-第三直线轨道;31-运动台；32-第三电机12; 33-第三限位开关;34-第四限位开关；35-第五机械限位;36-第六机械限位;41-安装座;42-位姿调整机构;43-对接机构;51-装夹机构;52-C⑶相机;61-工控机;62-PMAC运动控制卡;63-控制线;7-地物模型。【具体实施方式】为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:请参阅图1，一种五自由度航空摄影测量模拟系统，包括导轨系统1、云台机构4、成像装置5及控制装置6。所述导轨系统I通常固定于室内空间顶部，若必须设置于室外则需对系统加装防尘罩。所述导轨系统I包括三个直线轨道和一个运动台31，其中第一直线导轨10与第二直线导轨20在水平面内相互平行设置，第三直线导轨30横跨在所述第一直线导轨10和所述第二直线导轨20之上，且第三直线导轨30与所述第一直线导轨10和所述第二直线导轨20形成滑动连接;所述运动台31滑动连接在所述第三直线导轨30的下方。当三个直线轨道配合运动时，可实现运动台31在轨道所在平面内任意轨迹的运动。所述云台机构4固定安装在所述运动台31的下方，所述云台机构4可实现一个平动自由度和两个转动自由度的运动。所述成像装置5固定安装于所述云台机构4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五自由度航空摄影测量模拟系统，其特征在于，包括导轨系统、云台机构、成像装置及控制装置；所述导轨系统包括三个直线轨道和一个运动台，其中第一直线导轨与第二直线导轨在水平面内相互平行设置，第三直线导轨横跨在所述第一直线导轨和所述第二直线导轨之上，且第三直线导轨与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨形成滑动连接；所述运动台滑动连接在所述第三直线导轨的下方；所述云台机构固定安装在所述运动台的下方，所述云台机构可实现一个平动自由度和两个转动自由度的运动；所述成像装置固定安装于所述云台机构的底部；所述控制装置可操作地控制所述运动台在所述轨道系统上的运动及成像装置在所述云台机构上的运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田文杰，翟京生，张安民，薛彬，王星，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12