一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115183964A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210935294.1(22)申请日2022.08.05(71)申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号(72)发明人苏国韶李战许华杰刘鑫梁金福侯攀秦远卓(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)B64C39/02(2006.01)B64D47/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置及方法(57)摘要本发明公开了一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置及方法，包括安装支架、数据处理及控制模块、追踪支架、平面倾斜测量模块、镜头安装支架。本装置通过在摄像平面内对角布设两个激光测距传感器，测量摄像平面上两点至检测平面的距离，根据空间几何关系，计算摄像平面所需调整的姿态转角，使镜头平面持续追踪平行于检测平面。本发明通过激光测距传感器采集镜头平面与检测平面空间几何特征，自动化调整拍摄镜头使其垂直于所采集数字影像的待检测平面，极大的降低了检测人员的操作难度，提高了所采集数字影像的质量，有助于提高提取图像中裂缝损伤尺寸的精度以及整体图像拼接时特征点匹配的精确性，提高了检测效率。CN115183964ACN115183964A权利要求书1/2页1.一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置，其包括：安装支架、数据处理及控制模块、追踪支架、平面倾斜测量模块、镜头安装支架；所述安装支架用于将该装置安装至无人机设备顶面，并提供减震稳定功能，所述安装支架上部安装有控制及数据处理模块，用于接受无人机设备的信号指令，控制平面倾斜测量模块进行数据采集并对所采集的数据储存并分析处理，根据处理结果控制云台转架转动相应控制角度，追踪支架安装于数据处理及控制装置上部，各部分之间由伺服电机连接，平面测量模块两部分分别与追踪支架中俯仰角支架两个伺服舵机输出端连接，两部分测量模块之间安装有镜头安装支架，用于安装采集数字影像的相机。2.根据权利要求1所述的一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置，其特征在于所述的安装支架包括下部支架、球形减震器和上部支架，所述下部支架边条上开有连接槽，可使用螺丝连接安装固定至无人机顶面，支架四角开有圆孔，以安装球形减震器；球形减震器为硅胶材质，中段球体两端有便于安装至下部支架与支架顶板开孔的凹槽；上部与下部支架通过球形减震器连接，以降低无人机设备平台震动对装置检测造成的影响，上部支架边条上开有连接槽，降低支架重量的同时为控制及数据处理模块安装提供卡槽，同样四角开有供球形减震器安装的圆孔。3.根据权利要求1所述的一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置，其特征在于，所述的数据处理及控制模块包括单片机、水平传感器和供电及数据传输模块，所述的单片机负责控制并接受平面倾斜测量模块和水平传感器所采集的数据，进行平面追踪所需的支架姿态转动运算和判断，同时根据处理结果控制追踪支架中伺服电机进行姿态转动，所述的水平传感器负责为单片机提供装置水平信息，用于翻滚轴姿态控制，所述的供电及数据传输模块负责连接无人机进行指令交互并为装置进行供电。4.根据权利要求1所述的一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置，其特征在于，所述的平面倾斜测量模块由两个部分组件组成，分别与相应侧的俯仰角动力组件连接，相对位置固定且尺寸相同，通过镜头安装支架连接并保持转动幅度同步，所述的部分组件各布置一个激光测距传感器，两个激光测距传感器在倾斜测量模块所在平面内成对角分布，且为不同颜色激光光源，其中：该模块的右侧部分组件上有镜头供电接口，表面有镜头安装支架竖向尺寸刻度。5.根据权利要求1所述的一种无人机机载的桥梁检测平面追踪装置，其特征在于，所述的镜头安装支架相对于倾斜测量模块所在平面分为竖向调节支架与横向调节支架，竖向支架通过卡槽与倾斜测量模块连接，竖向支架下部固定，上部可在卡槽内对应倾斜测量模块上刻度调节竖向移动尺寸，竖向支架上部有横向刻度，横向支架可对应竖向支架上横向刻度调节横向移动尺寸，其中镜头安装支架通过螺纹压紧进行锁定。6.一种应用于权利要求1所述无人机平台的桥梁表面损伤检测平面追踪装置的追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：无人机搭载本装置至桥梁待检测平面附近；步骤S2：采集飞行器水平姿态数据；步骤S3：测量平面追踪所需数据；步骤S4：计算平面追踪所需的姿态转角；步骤S5：判断计算所得姿态转角，是否符合相应的转轴转角范围；2CN115183964A权利要求书2/2页步骤S6：根据追踪姿态转角，调整镜头平面平行于检测平面。7.根据权利要求6所述的一种无人机机载的桥梁检测平面追踪方法，其特征在于，还包括：所述平面追踪所需的姿态转角，根据