一种自平衡地面监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自平衡地面监控系统，包括无人机、安装于无人机下部的连接座、与连接座连接的平衡装置、以及安装于平衡装置上的图像采集装置；平衡装置包括以X轴为转轴的第一铰接杆和以Y轴为转轴的第二铰接杆，X轴和Y轴均平行于水平面，并且相互垂直；第一铰接杆的一端连接座旋转连接，另一端与第二铰接杆旋转连接；图像采集装置固装于第二铰接杆的端部；第二铰接杆上设有与图像采集装置重力平衡的第一配重组件；第一铰接杆上设有与图像采集装置、第一配重组件和第二铰接杆重力平衡的第二配重组件。与现有技术相比，本发明专利技术具有监控精度高、功能齐全、可适用于飞行器在空中任意角度飞行状况等优点。

A Self-Balanced Ground Monitoring System

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡地面监控系统
本专利技术属于无人监控领域，尤其是涉及一种自平衡地面监控系统。
技术介绍
随着无人机等具有遥控功能飞行器的快速发展，已广泛应用于日常生产生活中。通过无人机搭载监控装置可获取一个城市特定区域内的地面影像，如交通信息、农田农情信息、人类活动信息等多种兴趣信息，实现对地面兴趣目标的实时监控。在先技术(任毫亮专利，申请号201610874032.3，申请日2016年9月30日，专利名称“一种基于无人机的监控系统及设备”、孙红艳专利，申请号201810875196.7，申请日2018年8月3日，专利名称“一种具有飞行信息交互通信的飞行监控系统”)，均运用云台任意角度摆动相机，实现目标点的图像采集，由于相机的实时摆动将极大的影响所采集图像的质量，且无法同时实现昼夜监控图像采集、目标跟踪和目标照明等功能。无人机在空中任意角度飞行，监控设备不具备实时自动平功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决当前监控装置无法同时实现昼夜监控图像采集、目标跟踪和目标照明等功能，且所采集监控图像质量低的问题，提供了一种自平衡地面监控装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种自平衡地面监控系统，包括无人机、安装于所述无人机下部的连接座、与所述连接座连接的平衡装置、以及安装于所述平衡装置上的图像采集装置；所述平衡装置包括以X轴为转轴的第一铰接杆和以Y轴为转轴的第二铰接杆，所述X轴和Y轴均平行于水平面，并且相互垂直；所述第一铰接杆的一端与连接座旋转连接，另一端与所述第二铰接杆旋转连接；所述图像采集装置固装于所述第二铰接杆的端部；所述第二铰接杆上设有与所述图像采集装置重力平衡的第一配重组件；所述第一铰接杆上设有与所述图像采集装置、第一配重组件和第二铰接杆重力平衡的第二配重组件。本专利技术的原理为：图像采集装置通过第二铰接杆安装于第一铰接杆上，第二铰接杆以Y轴为转轴旋转，图像采集装置和第一配重组件分别安装在Y轴的两侧，重力平衡，使第二铰接杆处于XZ平面上的水平位置；同时将第二铰接杆、图像采集装置以及第一配重组件作为一个整体，这个整体和第二配重组件分别安装于第一铰接杆的X轴转轴的两侧，并且重力平衡，则这个整体和第二配重组件在YZ平面上总是处于水平位置；从而保证图像采集装置总是处于水平位置，可以适用于无人机在空中任意角度飞行情况。由于无人机飞行状况比较平稳，因此第一铰接杆不会以X轴为转轴发生180°的翻转，即第一铰接杆相对于X轴进行±90°内的上下摆动；同样地，第二铰接杆不会以Y轴为转轴发生180°的翻转，即第二铰接杆相对于Y轴进行±90°内的上下摆动；本系统中，可以在连接座以及第一铰接杆上设置限制第一铰接杆或第二铰接杆发生180°翻转的限位杆。所述第一配重组件包括第一锁紧螺母、第一配重块和第一配重块安装杆；所述图像采集装置与第一配重块安装杆分别安装于所述第二铰接杆的两侧，所述第一配重块可拆卸安装于所述第一配重块安装杆上；所述第一锁紧螺母与第一配重块安装杆螺旋连接并压紧第一配重块；所述第二配重组件包括第二锁紧螺母、第二配重块和第二配重块安装杆；所述第二铰接杆和所述第二配重块安装杆分别安装于所述第一铰接杆的两侧，所述第二配重块可拆卸安装于所述第二配重块安装杆上；所述第二锁紧螺母与第二配重块安装杆螺旋连接并压紧第二配重块。所述第一配重块和第二配重块均包括若干个配重块元件。所述图像采集装置包括转镜机构和监控机构；所述第二铰接杆的端部设有通孔，该通孔内设有轴承，所述转镜机构通过轴承旋转安装于所述通孔内；所述监控机构固装于所述第二铰接杆的通孔处的上端面上。所述转镜机构包括套筒、镜体组件、锥齿圈、锥齿轮和第一步进电机；所述镜体组件固装在套筒中部，所述锥齿圈固装在套筒端部，所述第一步进电机固装在第二铰接杆侧面，并且第一步进电机的主轴伸入第二铰接杆的通孔中，所述锥齿轮固装于所述第一步进电机的主轴上，所述锥齿圈和锥齿轮啮合连接。沿所述通孔的轴向方向，该通孔内同轴设有若干个转镜机构。所述通孔内同轴设有两个转镜机构，并且所述两个转镜机构呈对称设置。所述镜体组件包括通过胶水固定连接的镜框和镜体。所述镜体为具有不同楔角的棱镜，该棱镜的楔角为5～15°。所述监控机构包括相机、转臂、第二步进电机、红外相机、安装座、激光发射器和探照灯；所述安装座固装在第二铰接杆上通孔的端面，所述第二步进电机与安装座固定连接，所述转臂与第二步进电机的主轴固定连接，所述相机、红外相机、激光发射器和探照灯沿圆周方向均匀固装在转臂上。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)采用飞行器和监控设备相结合，可实现对地面大范围高精度监控。(2)采用安装配重块平衡监控装置重力，实现飞行器在空中任意角度飞行时，保持监控装置水平，有利于监控装置对监控对象的成像、跟踪和照明。(3)装置中设置有相机、红外相机、激光发射器和探照灯，可同时实现对监控对象的成像、跟踪和照明。(4)采用双棱镜装置折射监控设备的视轴或光束，替代传统的云台，避免相机、激光发射器和探照灯动态作业时的角度调整，可实现对监控对象更清晰的成像，更精确的跟踪，以及更优质的照明。(5)镜体与镜框采用胶水连接，通过压紧镜框间接实现镜体固定，可避免镜体因安装挤压产生镜面变形，可提高装置的跟踪精度和成像质量。。附图说明图1为本专利技术的主视结构示意图；图2为本专利技术的左视结构示意图；图3为本专利技术中连接座的结构示意图；图4为本专利技术中第一铰接杆的左视结构示意图；图5为本专利技术中第二铰接杆的主视方向剖视图；图6为图1的局部放大图；图7为镜体组件的主视方向剖视图；图中，1为无人机、2为连接座、3为第一铰接杆、4为第一锁紧螺母、5为第一配重块、6为第二铰接杆、7为轴承、8为转镜机构、9为监控机构、10为第二锁紧螺母、11为第二配重块、81为套筒、82为镜体组件、83为锥齿圈、84为锥齿轮、85为第一步进电机、91为相机、92为转臂、93为第二步进电机、94为红外相机、95为安装座、96为激光发射器、97为探照灯、31为第一铰接孔、61为第二铰接孔、62为通孔、821为镜框、822为镜体。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例一种自平衡地面监控系统，包括无人机1、安装于无人机下部的连接座2、与连接座2连接的平衡装置、以及安装于平衡装置上的图像采集装置，其中，图像采集装置包括转镜机构8和监控机构9，如图1和图2所示；平衡装置包括以X轴为转轴的第一铰接杆3(见图2)和以Y轴为转轴的第二铰接杆6(见图1)，X轴和Y轴均平行于水平面，并且相互垂直，图中Z方向为竖直方向；第一铰接杆3的一端连接座2旋转连接，另一端与第二铰接杆6旋转连接；图像采集装置固装于第二铰接杆6的端部；第二铰接杆6上设有与图像采集装置重力平衡的第一配重组件；第一铰接杆3上设有与图像采集装置、第一配重组件和第二铰接杆6重力平衡的第二配重组件。连接座2的结构如图3所示，该连接座2的上部与无人机1连接，下部为安装第一铰接杆3的X方向转轴。第一铰接杆3的结构如图4所示，为Z字形结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自平衡地面监控系统，其特征在于，包括无人机(1)、安装于所述无人机下部的连接座(2)、与所述连接座(2)连接的平衡装置、以及安装于所述平衡装置上的图像采集装置；所述平衡装置包括以X轴为转轴的第一铰接杆(3)和以Y轴为转轴的第二铰接杆(6)，所述X轴和Y轴均平行于水平面，并且相互垂直；所述第一铰接杆(3)的一端与连接座(2)旋转连接，另一端与所述第二铰接杆(6)旋转连接；所述图像采集装置固装于所述第二铰接杆(6)的端部；所述第二铰接杆(6)上设有与所述图像采集装置重力平衡的第一配重组件；所述第一铰接杆(3)上设有与所述图像采集装置、第一配重组件和第二铰接杆(6)重力平衡的第二配重组件。

【技术特征摘要】
1.一种自平衡地面监控系统，其特征在于，包括无人机(1)、安装于所述无人机下部的连接座(2)、与所述连接座(2)连接的平衡装置、以及安装于所述平衡装置上的图像采集装置；所述平衡装置包括以X轴为转轴的第一铰接杆(3)和以Y轴为转轴的第二铰接杆(6)，所述X轴和Y轴均平行于水平面，并且相互垂直；所述第一铰接杆(3)的一端与连接座(2)旋转连接，另一端与所述第二铰接杆(6)旋转连接；所述图像采集装置固装于所述第二铰接杆(6)的端部；所述第二铰接杆(6)上设有与所述图像采集装置重力平衡的第一配重组件；所述第一铰接杆(3)上设有与所述图像采集装置、第一配重组件和第二铰接杆(6)重力平衡的第二配重组件。2.根据权利要求1所述的一种自平衡地面监控系统，其特征在于，所述第一配重组件包括第一锁紧螺母(4)、第一配重块(5)和第一配重块安装杆；所述图像采集装置与第一配重块安装杆分别安装于所述第二铰接杆(6)的两侧，所述第一配重块(5)可拆卸安装于所述第一配重块安装杆上；所述第一锁紧螺母(4)与第一配重块安装杆螺旋连接并压紧第一配重块(5)；所述第二配重组件包括第二锁紧螺母(10)、第二配重块(11)和第二配重块安装杆；所述第二铰接杆(6)和所述第二配重块安装杆分别安装于所述第一铰接杆(3)的两侧，所述第二配重块(11)可拆卸安装于所述第二配重块安装杆上；所述第二锁紧螺母(10)与第二配重块安装杆螺旋连接并压紧第二配重块(11)。3.根据权利要求2所述的一种自平衡地面监控系统，其特征在于，所述第一配重块(5)和第二配重块(11)均包括若干个配重块元件。4.根据权利要求1所述的一种自平衡地面监控系统，其特征在于，所述图像采集装置包括转镜机构(8)和监控机构(9)；所述第二铰接杆(6)的端部设有通孔(62)，该通孔(62)内设有轴承(7)，所述转镜机构(8)通过轴承(7)旋转安...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安虎，邓兆军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31