一种基于无人机搭载的多功能三光吊舱及系统及无人机的制作方法

本实用新型属于无人飞行器摄像技术领域，具体涉及一种基于无人机搭载的多功能三光吊舱及系统及无人机。

背景技术：

无人飞行器在飞行过程中，由于作业需求往往需要对途中的相关信息进行实时采集，如沿途的图像、视频信息等。因而，现有技术中的多采用无人飞行设备搭载拍摄设备的方式，随机拍摄。但是目前市面上无人机搭载吊舱体积大、功能单一，不能满足电力巡检、勘测、目标搜索、森林消防等行业对小体积、多功能吊舱的需求，无法对接行业需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中无人机吊舱体积大、功能单一的问题。

为此，本实用新型提供了一种基于无人机搭载的多功能三光吊舱，包括姿态调节机构及吊舱主体，所述姿态调节机构包括至少一个旋转轴，所述旋转轴与电机连接，所述吊舱主体包括基座，所述基座与所述旋转轴可拆卸连接，所述基座的远离旋转轴安装位的一端设有多个安装孔，各所述安装孔内分别一一对应安装有红外镜头、激光测距仪及可见光镜头。

优选地，所述基座上设有平面部，各所述安装孔位于所述平面部上。

优选地，所述球体座的位于直径两端设有第一连杆及第二连杆，所述第一连杆的一端及所述第二连杆的一端均与所述云台的旋转轴连接。

优选地，所述激光测距仪、红外镜头与所述可见光镜头均为平行光轴。

优选地，所述红外热像仪为非制冷红外热像仪。

优选地，所述基座与所述旋转轴之间可拆卸连接。

优选地，所述姿态调节机构为三轴云台，所述基座内固设有机械陀螺，所述三轴云台的其中两个旋转轴均与所述机械陀螺的旋转轴垂直。

本实用新型还提供了一种多功能三光吊舱系统，包括arm主控板及如前所述的多功能三光吊舱，所述红外镜头、激光测距仪及可见光镜头均与所述arm主控板电连接。

本实用新型还提供了一种无人机，包括无人飞行器本体，还包括如前所述的多功能三光吊舱，所述多功能三光吊舱的姿态调节机构与所述飞行器本体的底端可拆卸连接。

优选地，所述姿态调节机构与所述飞行器本体的底端之间通过橡胶减震球或硅胶减震球连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于无人机搭载的多功能三光吊舱及系统及无人机，包括姿态调节机构及吊舱主体，姿态调节机构包括至少一个旋转轴，旋转轴与电机连接，吊舱主体包括基座，基座与旋转轴可拆卸连接，基座的远离旋转轴安装位的一端设有多个安装孔，各安装孔内分别一一对应安装有红外镜头、激光测距仪及可见光镜头。通过三光吊舱稳像优化控制技术，在实现吊舱较高的稳像精度的前提下，可通过可见光相机、红外热成像仪对不同的距离和场景的人和物拍摄，支持系统昼夜观察；利用激光测距机实现中远距离高精准定位；集可见光、红外、激光于一体，能满足市场客户需求。该三光吊舱解决了市面上吊舱体积大、功能单一的问题。无论是白天还是黑夜，在复杂的环境下，也能使目标物体清晰的呈现，并且保证精准的目标定位。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型基于无人机搭载的多功能三光吊舱的立体结构示意图；

图2是本实用新型基于无人机搭载的多功能三光吊舱系统模块示意图。

附图标记说明：三轴云台1，球体座2，可见光镜头3，红外镜头4，激光测距仪5，减震球6。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型实施例提供了一种基于无人机搭载的多功能三光吊舱，如图1所示，包括云台，还包括吊舱主体，所述吊舱主体包括基座，所述基座与所述云台的旋转轴可拆卸连接，旋转轴与电机连接，所述基座的远离旋转轴安装位的一端设有多个安装孔，各所述安装孔内分别一一对应安装有红外镜头4、激光测距仪5及可见光镜头3。其中，可见光镜头3包括主可见光镜头及辅可见光镜头，还可以是更多的镜头，具体根据实际情况来拟合设计。

姿态调节机构可以是三轴云台1或其他多轴或转盘，下面以三轴云台1为例进行说明。三轴云台1为现有技术，一般包括三个两两相互垂直的旋转轴，每个旋转轴通过单独的电机控制旋转角度。其中，基座与输出旋转轴可拆卸连接，这样方便先将红外镜头4、激光测距仪5及可见光镜头安装在基座上，然后再将基座整体安装在三轴云台1上。也便于整个拆卸基座进行检修更换。基座上设有多个安装孔，安装孔的位置远离基座安装位，这样可以最大角度的旋转基座。安装孔彼此独立，每个安装孔内安装一个红外镜头4、激光测距仪5或可见光镜头，各个镜头彼此独立工作，并通过arm主控板进行图像融合成像即可。

其中，红外热像仪即红外模组红外镜头4是三光吊舱的重要组成部分，主要由光学组件、探测器组件和红外处理电路组成，其作用是给吊舱提供清晰的红外热成像，且具有测温功能，能够获取目标的温度信息，同时还可以进行热点跟踪。红外热像仪是吊舱的重要组成部分，主要由光学组件、探测器组件和红外处理电路组成，其作用是给吊舱提供清晰的红外热成像，且具有测温功能，能够获取目标的温度信息，同时还可以进行热点跟踪。激光测距是能够实现精准的定位功能。

其中，可见光模组即为上述的可见光镜头3，红外模组即为红外镜头4，激光模组即为激光测距仪5。

优选的方案，所述基座上设有平面部，各所述安装孔位于所述平面部上。如图1所示，基座可以是球体座2也可以是其他的几何形状，球体座2的设计可以满足更大范围的角度调节且不会与外界发生碰撞，且更美观。

优选的方案，所述球体座2的位于直径两端设有第一连杆及第二连杆，所述第一连杆的一端及所述第二连杆的一端均与所述云台的旋转轴连接。由此可知，如图1所示，球体座2的两侧端分别通过一个连杆与云台的旋转轴连接，旋转轴旋转带动两个连杆连同球体座2一起旋转。两个连杆从两端进行固定，提升了整体性的刚度，使得运动更加稳定。

优选的方案，所述激光测距仪5、红外镜头4与所述可见光镜头均为平行光轴。平行光轴是为了便于图像融合。将激光测距仪5、红外镜头4与可见光镜头的三者的拍摄图像进行融合，这样便可从得知合成后的图像的各个点区域的距离以及温度，实现多功能的目的。便于检修人员得到更多有价值的现场信息。

优选的方案，所述红外热像仪为非制冷红外热像仪。红外采用自研640*512高分辨率红外热像仪(不局限于该分辨率，可采用800*600、640*480等)。

优选的方案，所述基座与所述云台的旋转轴之间可拆卸连接。具体包括螺栓连接或者其他形式的连接方式。螺栓连接方便安装和拆卸。

优选的方案，所述姿态调节机构为三轴云台，所述基座内固设有机械陀螺，所述三轴云台的其中两个旋转轴均与所述机械陀螺的旋转轴垂直。当三光吊舱开始工作拍摄照片之前，开启机械陀螺，利用机械陀螺的定轴性，可以保证整个吊舱高度稳定，降低抖动，提高拍摄的质量。机械陀螺的旋转轴与三轴云台1的两个旋转轴垂直，根据定轴性的特性，可以提高三轴云台1的定轴性，即三轴云台1的的两个旋转轴的旋转不会发生突变脉冲式旋转，可以抵抗外界外力的冲击，只能通过控制电机的缓慢旋转来调整基座的姿态。进而提高了三个镜头的拍摄稳定性。

本实用新型实施例提供了一种多功能三光吊舱系统，包括arm主控板及如前所述的多功能三光吊舱，所述红外镜头4、激光测距仪5及可见光镜头均与所述arm主控板电连接。

具体地如图2所示，三光吊舱系统分为三个部分：吊舱主体、连接线缆及配套软件。配套软件包括操作控制软件及红外分析软件，均为现有技术。吊舱主体包括三周驱动组件、机构组件、光电载荷组件、陀螺稳定平台组件及arm主控板组件。其中arm主控板组件包括电源管理单元及视频信号处理，陀螺稳定平台组件包括陀螺稳像控制。光电载荷组件包括非制冷红外热像仪、10倍高清可见光相机及激光测距。结构组件包括减震器及解耦股建。三周驱动组件包括电机及电机驱动控制。

其中，主要部件及功能描述如下：

红外热像仪是吊舱的重要组成部分，主要由光学组件、探测器组件和红外处理电路组成，其作用是给吊舱提供清晰的红外热成像，且具有测温功能，能够获取目标的温度信息，同时还可以进行热点跟踪。

10倍可见光相机其作用是为系统提供清晰的可见光图像，采用连续变倍的光学设计，有极高的空间分辨率，可用于对目标进行高清拍照、监视及取证。

激光测距是能够实现精准的定位功能。

arm主控板组件主要由电源管理单元、视频信号处理系统组成，主要完成各模块的电源转换以及视频信号处理和通讯转换。

陀螺稳定平台是整个吊舱稳像的主控系统，运用控制理论与技术，实现吊舱的稳定控制。

三轴驱动组件主要是有无刷电机以及电机驱动控制组成，实现对吊舱三轴进行驱动控制。

红外分析软件主要是对红外照片和视频进行测温分析，并生成报表。

吊舱主体可根据结构分为光电载荷、arm主控板、吊舱控制板以及三轴驱动三大部分，光电载荷部分包括非制冷红外机芯以及可见光相机，非制冷红外机芯以及可见光相机主要完成成像、图像处理、视频输出、压缩存储以及跟踪解算等功能，激光测距主要是完成对目标物体距离的测量；arm主控板主要包括视频信号处理、电源转换单元；云台控制板主要实现陀螺稳像控制、激光通讯转换以及对外交互等；三轴驱动部分主要包括电机、霍尔传感器以及电机驱动控制；

吊舱视频输出图像由红外和可见光组成；红外采用自研640*512高分辨率红外热像仪(不局限于该分辨率，可采用800*600、640*480等)，热像仪可输出数字信号bt656或者模拟信号av；该数字信号或者模拟信号可经过海思主控平台(不局限于该处理平台，可选用飞思卡尔等arm平台)处理，转换为视频信号bt656或者bt1120(不局限于该视频信号，可输出后端支持的信号)，该信号再由某转换芯片转换为hdmi信号，由极细同轴线穿轴方式(不局限于该线材，亦可采用软排等线材绕轴等其他方式)传输至吊舱顶端，对接飞机；可见光采用10倍变焦镜头(不局限于变焦镜头，可选用定焦镜头)，输出视频信号hdmi或者lvds，该信号经过某视频信号转换芯片，输出视频信号mipi或者lvds(不局限于该视频信号，可输出后端支持的信号)，再经过海思主控平台(不局限于该处理平台，可选用飞思卡尔等arm平台)处理，转换为视频信号bt656或者bt1120(不局限于该视频信号，可输出后端支持的信号)，该信号再由某转换芯片转换为hdmi信号，由极细同轴线穿轴方式(不局限于该线材，亦可采用软排等线材绕轴等其他方式)传输至吊舱顶端，对接飞机；该三光吊舱对外视频信号为hdmi，可根据不同需求对该视频信号进行转换，实现不同的视频需求。

激光采用体积小、重量轻、测距范围可达600m高精度中远激光(根据需求选择性的配载激光)，实现精准定位。

吊舱伺服驱动控制主要采用线性霍尔传感器(不局限于该传感器，可采用角度传感器或者磁编码传感器)，设计一体化电机，减小结构形式和重量。

该吊舱不局限于设计三光(红外、可见光、激光)系统，也适用于单光、双光和多光吊舱系统；根据不同的需求，更换相机模组即可；

该吊舱系统采用先进的稳定控制技术、一体化无刷电机、集可见光、红外、激光于一体，设计一款体积小、多功能的三光吊舱系统。无论是白天还是黑夜，在复杂的环境下，也能使目标物体清晰的呈现，并且保证精准的目标定位。

本实用新型还提供了一种无人机，包括无人飞行器本体，还包括如前所述的多功能三光吊舱，所述多功能三光吊舱的云台与所述飞行器本体的底端可拆卸连接。

优选的方案，云台与所述飞行器本体的底端之间通过橡胶减震球或硅胶减震球连接。如图1所示，减震球6起到减震的作用，尤其是在无人机起飞和降落的时候会有冲击，减震球6可以大大降低震动，起到保护各个镜头及电路线路的稳定的作用。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于无人机搭载的多功能三光吊舱及系统及无人机，包括姿态调节机构及吊舱主体，姿态调节机构包括至少一个旋转轴，吊舱主体包括基座，基座与旋转轴可拆卸连接，基座的远离旋转轴安装位的一端设有多个安装孔，各安装孔内分别一一对应安装有红外镜头、激光测距仪及可见光镜头。通过三光吊舱稳像优化控制技术，在实现吊舱较高的稳像精度的前提下，可通过可见光相机、红外热成像仪对不同的距离和场景的人和物拍摄，支持系统昼夜观察；利用激光测距机实现中远距离高精准定位；集可见光、红外、激光于一体，能满足市场客户需求。该三光吊舱解决了市面上吊舱体积大、功能单一的问题。无论是白天还是黑夜，在复杂的环境下，也能使目标物体清晰的呈现，并且保证精准的目标定位。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。