一種無人飛機的重心變動補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無人飛機的重心變動補償裝置，包括在無人飛機上設置的攝像裝置，所述無人飛機的機身上設有驅動部，所述驅動部能使攝像裝置沿攝像裝置的光軸移動，所述攝像裝置內設有通過多枚鏡片的移動而變焦鏡頭模組，所述鏡頭模組變焦時通過沿光軸移動攝像裝置補償重心變動。此無人飛機的重心變動補償裝置，設有的驅動部能使攝像裝置沿攝像裝置的光軸移動，當鏡頭模組的多枚鏡片移動而變焦時，移動攝像裝置補償變焦時產(chǎn)生的重心變動。提高了拍攝畫面的穩(wěn)定性，使操作者獲得優(yōu)質畫面，本實用新型適用于無人機領域。
【專利說明】
一種無人飛機的重心變動補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及無人機領域，特別是涉及一種無人飛機的重心變動補償裝置。
【背景技術】
[0002]目前，無人飛機以提升操作性及節(jié)能化為目的，正朝著小型化、輕量化的方向發(fā)展。但是將攝像裝置搭載在無人飛機上時，由于變焦鏡片的移動導致攝像裝置的重心隨之變動，無人飛機整體的重心就會失去平衡，從而導致無人飛機的飛行穩(wěn)定性下降，會有墜毀之虞。
【實用新型內容】
[0003]為解決上述問題，本實用新型提供一種通過水平移動攝像裝置來補償由于調焦所導致的重心偏移的無人飛機的重心變動補償裝置。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種無人飛機的重心變動補償裝置，包括在無人飛機上設置的攝像裝置，無人飛機的機身上設有驅動部，驅動部能使攝像裝置沿攝像裝置的光軸移動，攝像裝置內設有通過多枚鏡片的移動而變焦鏡頭模組，鏡頭模組變焦時通過沿光軸移動攝像裝置補償重心變動。
[0006]進一步作為本實用新型技術方案的改進，攝像裝置上位于光軸方向設有兩條相互平行的橫桿，驅動部上設有與兩條橫桿相匹配運動的支持體。
[0007]進一步作為本實用新型技術方案的改進，兩根橫桿以水平面為基準傾斜在±60°以內。
[0008]進一步作為本實用新型技術方案的改進，橫桿為齒條，支持體為齒輪，驅動部驅動齒輪帶動齒條。
[0009]進一步作為本實用新型技術方案的改進，驅動部和攝像裝置之間設有支撐臂。
[0010]進一步作為本實用新型技術方案的改進，支撐臂設置在機身主體的正下方。
[0011]本實用新型的有益效果:此無人飛機的重心變動補償裝置，設有的驅動部能使攝像裝置沿攝像裝置的光軸移動，當鏡頭模組的多枚鏡片移動而變焦時，移動攝像裝置補償變焦時產(chǎn)生的重心變動。提高了拍攝畫面的穩(wěn)定性，使操作者獲得優(yōu)質畫面。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0013]圖1是用戶操作本實用新型實施例中所述無人機的整體結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型實施例中所述無人機主視圖；
[0015]圖3是本實用新型實施例中所述無人機側面剖視圖。
【具體實施方式】
[0016]以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護的范圍。
[0017]參照圖1至圖3，本實用新型為一種無人飛機的重心變動補償裝置，包括在無人飛機100上設置的攝像裝置300，無人飛機100的機身200上設有驅動部260，驅動部260能使攝像裝置300沿攝像裝置300的光軸移動，攝像裝置300內設有通過多枚鏡片的移動而變焦鏡頭模組320，鏡頭模組320變焦時通過沿光軸移動攝像裝置300補償重心變動。
[0018]此無人飛機的重心變動補償裝置，設有的驅動部260能使攝像裝置300沿攝像裝置300的光軸移動，當鏡頭模組320的多枚鏡片移動而變焦時，移動攝像裝置300補償變焦時產(chǎn)生的重心變動。提高了拍攝畫面的穩(wěn)定性，使操作者獲得優(yōu)質畫面。
[0019]作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，攝像裝置300上位于光軸方向設有兩條相互平行的橫桿，驅動部260上設有與兩條橫桿相匹配運動的支持體。
[0020]作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，兩根橫桿以水平面為基準傾斜在±60°以內。
[0021]作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，橫桿為齒條，支持體為齒輪，驅動部260驅動齒輪帶動齒條。
[0022]作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，驅動部260和攝像裝置300之間設有支撐臂270。
[0023]作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，支撐臂270設置在機身200主體的正下方。
[0024]本實用新型提供一種具備機身、攝像裝置和驅動部以及控制部的無人飛機，機身帶有水平旋翼，該無人飛機可于空中飛行。攝像裝置內含有帶鏡片的鏡頭模組以及攝像部。該鏡頭模組會隨著鏡片的移動而變焦。攝像部拍攝來自鏡頭模組的圖像。驅動部可以使鏡頭模組以及攝像裝置中至少其中一方沿著鏡頭模組的光軸而移動?？刂撇靠梢钥刂乞寗硬?，使得鏡頭模組以及攝像裝置中至少其中一方沿著鏡頭模組的光軸而移動，同時，補償因鏡片的移動而產(chǎn)生的無人飛機的重心變動。
[0025]符號說明:10用戶、50操作裝置、100無人飛機、200機身、212第I水平旋翼、214第I翼驅動部、222第2水平旋轉翼、224第2翼驅動部、232第3水平旋翼、234第3翼驅動部、242第4水平旋轉翼、244第4翼驅動部、250控制單元、252控制部、254存儲器、256通信部、260驅動部、270支撐臂、300攝像裝置、310鏡頭驅動部、320鏡頭模組、321第I鏡片群、322第2鏡片群、323第3鏡片群、324第4鏡片群、325聚焦鏡片群、330攝像部。
[0026]圖1是本實用新型實施例用戶10操控的無人飛機100的整體結構示意圖，無人飛機100具備機身200和為機身200所支持的攝像裝置300，無人飛機100是上裝載有電池。無人飛機100指為外部所操控的在空中飛行的小型飛機。此外，無人飛機100可以是內置GPS，預先被編入與航線等相關的控制程序的半自律型飛機，或者是一切都不需要用戶10操作的全自律型飛機。
[0027]用戶10可以利用操作裝置50通過無線通信向無人飛機100發(fā)送指令，從而操控無人飛機100的起飛、空中飛行以及降下。此外，還可以操作裝載在無人飛機100上的攝像裝置300。
[0028]攝像裝置300是指，可以是能拍攝圖像并具有變焦功能的相機。攝像裝置300沿著為機身200所支持的鏡頭光軸移動。從攝像裝置300輸往操作裝置50的映像信號，既可以在無人飛機100的電源從on到off前連續(xù)發(fā)射，也可以根據(jù)用戶10給操作裝置50下指令進行發(fā)射。
[0029]機身200含有X字形狀，在4個X字端部，具備能在各個旋轉軸周圍旋轉的第I水平旋翼212、第2水平旋翼222、第3水平旋翼232以及第4水平旋翼242。機身200具備有能使各水平旋翼分別沿旋轉軸做圓周旋轉的第I翼驅動部214、第2翼驅動部224、第3翼驅動部234以及第4翼驅動部244。各翼驅動部均內置DC馬達，通過DC馬達的旋轉力量旋轉各水平旋翼。
[0030]機身200具備控制單元250和驅動部260。控制單元250控制無人飛機100的動作，驅動部260能使攝像裝置300按指定的方向移動。控制單元250被編入內置在X字中央的主體部分內的微型多用計算機內。驅動部260被設置在支撐臂270的前端上，支撐臂270在主體部分的正下方并垂直設置。
[0031]圖2是無人飛機100的主視圖。圖3是無人飛機100的縱向剖視圖。為機身200所支持的攝像裝置300上配備有鏡頭模組320、拍攝來自鏡頭模組的圖像的攝像部330和驅動部310。鏡頭模組320會根據(jù)多枚鏡片的移動而變焦。驅動部310能使多枚鏡片沿鏡頭模組320的光軸移動。
[0032]在圖2以及圖3上，分別用Gl和G2來圖示機身200的重心和處于根據(jù)多枚鏡片的移動而變焦前的初期狀態(tài)時的鏡頭模組320的重心。無人飛機100的整體重心在Gl和G2之間的位置用G來標示。機身200的重心和相同狀態(tài)下的鏡頭模組320的重心軸分別用沿重心Gl以及G2的重力方向延伸的向量來圖示。在這個初期狀態(tài)上，機身200的重心軸和鏡頭模組320的重心軸是在同軸上的位置，像這樣無人飛機100就是左右對稱的結構，因此無人飛機100能穩(wěn)定起飛、飛行以及降落。
[0033]鏡頭模組320是指，例如是指內部含有多枚鏡片的LENS鏡筒。鏡頭模組320內含第I鏡片群321、第2鏡片群322、第3鏡片群323、聚焦鏡片群325和第4鏡片群324，這些鏡片群在320內是按順序配置的。第I鏡片群321等這些鏡片群的光軸在圖3上用A來表示。第I鏡片群321等用于變焦，第I鏡片群321以及第3鏡片群323被固定在光軸A上，另一方面，第2鏡片群322以及第4鏡片群324是相互獨立，且可以沿光軸A移動。聚焦鏡片群325用于聚焦，從用于變焦的第I鏡片群321等鏡片群中獨立出來，并且能沿光軸A移動。
[0034]攝像部330被配置在入射到鏡頭模組320光的入射側和對側的光軸A上，并拍攝來自鏡頭模組320的圖像。攝像部330是指，例如指的是CCD或者是CMOS等攝像元件。
[0035]鏡片驅動部310可控制步進馬達或伺服電動機等的旋轉次數(shù)，內置用于變焦的馬達和用于聚焦的馬達。鏡片驅動部310能將馬達的旋轉力量變?yōu)橹本€移動，能使第2鏡片群322、第4鏡片群324以及聚焦鏡片群325沿光軸A移動。從無人飛機100的正面來看，在攝像裝置300內的多個部材的配置構成應該是對稱的，可以將鏡片驅動部310配置在位于射入攝像部330的光線的入射側和反側的光軸A之上。
[0036]驅動部260—邊用支持機構一邊持攝像裝置300，一邊根據(jù)驅動機構使攝像裝置300沿鏡頭模組320的光軸A移動。支持機構是指，例如，是指在驅動部260的對面的攝像裝置300上固定有2條沿鏡頭模組320的光軸A方向上延伸且相互平行的橫桿，也可以是在驅動部260上配備有含有和這兩條橫桿相輔相成形狀的支持構造體。這種情況下，驅動部260通過使支持構造體卡在這兩條橫桿上支持攝像裝置300，并借助這兩條橫桿和支持構造體的接觸面滑動攝像裝置300。另一方面，作為驅動機構，例如，在面對著驅動部260的攝像裝置300的外面上以及形成有在鏡頭模組320的光軸A方向上延伸的導軌(齒條)，該導軌有多個齒，驅動部260上可以配備有能控制步進馬達或伺服電動機之類的旋轉次數(shù)的馬達和小齒輪。該小齒輪是圓形齒輪，被馬達的旋轉軸所支持，其外周上有很多和導軌的齒是相輔相成的齒狀物。這種情況下，通過使圓形齒輪的齒和導軌的齒相互咬住，將馬達的旋轉力量改為直線運動，就是說，驅動260可以通過導軌和小齒輪，使攝像裝置300沿鏡頭模組320的光軸A移動。
[0037]機身200的控制單元250具備有控制部252和存儲器254以及通信部256。
[0038]存儲器254內存儲有鏡頭模組320的焦點距離、與沿攝像裝置300的光軸A移動的移動量呈對應關系的表格數(shù)據(jù)，補償無人飛機100的重心變動時需要該表格數(shù)據(jù)。通信部256是通過無線通信和外部通信。
[0039]控制部252是通過通信部256，從操作裝置50那接收指令后，將來自拍攝鏡頭模組320的圖像的攝像部的映像信號傳給操作裝置50?？刂撇?52根據(jù)操作裝置50的指令，控制無人飛機100的起飛、飛行以及降落、第I翼驅動部214等。
[0040]控制部252根據(jù)操作裝置50的指令控制鏡頭驅動部310。該指令除了可以是和鏡頭模組320的變焦操作有關的指令之外，還可以含有鏡頭模組320是手動調焦時與聚焦操作有關的指令。還有，鏡頭模組320是自動對焦方式也可以。
[0041 ] 控制部252控制驅動260，以便能通過使攝像裝置300沿光軸A移動，以補償因第2鏡片群322以及第4鏡片群324所產(chǎn)生的無人飛機100的重心變動。控制部252既可以根據(jù)事先編入的控制程序控制驅動部260，也可以參考存儲在存儲器254內的表格來控制驅動部260。
[0042]鏡頭模組320的焦點距離[mm]和沿攝像裝置300光軸A的移動量[mm]的對應關系。關于該移動量的正負，以鏡頭模組320的焦點距離是50[mm]的狀態(tài)為初期狀態(tài)，即以移動量為0[mm]，如圖3所示，以偏向攝像裝置300的攝像方向為正(+)，與之相反的就是負(_)。
[0043]使鏡頭模組320的焦點距離從50[mm]變動到20[mm]，即使用于變焦的第2鏡片群322及第4鏡片群324的至少其中一方沿光軸A往負方向移動，同時鏡頭模組320的重心G2也在同方向上移動。因此，與此同時，使攝像裝置300沿光軸A僅+ 30 [ m m ]的以事先定好的速度移動。由此，能補正因第2鏡片群322以及第4鏡片群324的至少其中一方的移動而產(chǎn)生的無人飛機100的重心變動。換而言之，即使移動第2鏡片群322以及第4鏡片群324的至少其中一方也好，無人飛機100的重心G的位置還能維持在初期位置。然而，預先定好的速度是指，通常不會導致無人飛機100整體的重心G偏離初期位置的速度，這個信息可以編入事先定好的控制程序中，也可以存儲在存儲器254中。
[0044]同樣的，使鏡頭模組320的焦點距離從20[mm]變動到85[mm]，即使用于變焦的第2鏡片群322及第4鏡片群324的至少其中一方沿光軸A往正方向移動，同時鏡頭模組320的重心G2也在同方向上移動。因此，與此同時，使攝像裝置300沿光軸A僅-65[mm]的以上述事先定好的速度移動。由此，即使移動第2鏡片群322以及第4鏡片群324的至少其中一方也好，無人飛機100的重心G的位置還能維持在初期位置。
[0045]對于機身200，沿光軸A移動攝像裝置300對畫角的影響比較小，但是多少會存在影響。為使這個影響無限變小，控制部252可以連續(xù)反復控制補償無人飛機100的重心變動的攝像裝置300的移動和用來變焦的第2鏡片群322以及第4鏡片群324沿光軸A的移動。
[0046]還有，對于機身200，也可以通過攝像裝置300內的鏡頭模組320自身的位置變動來取代攝像裝置300的位置變動去補償無人機100的重心變動。這種情況下，驅動部260被設置在攝像裝置300的內部，使鏡片模組320相對攝像裝置300沿光軸A移動。
[0047]在以上多個實施形態(tài)上，就用鏡頭模組以及攝像裝置其中至少一方，或者不使用的鏡頭模組的鏡片沿光軸的移動來補償因變焦用的鏡片移動而產(chǎn)生的無人飛機重心變動方面進行了說明。改變這個，或者加上這個，利用使鏡頭模組以及攝像裝置中的至少一方，或者不使用的鏡頭模組的鏡片沿著光軸移動，從而因補償聚焦用的鏡片移動而產(chǎn)生的無人飛機重心變動。當聚焦用的鏡片的移動給無人飛機的重心位置帶來的影響小到可以無視時，也可以不這么控制。
[0048]在以上多個實施形態(tài)中，鏡頭模組可以作為含有多枚鏡片的機構，并將與鏡頭模組的光軸平行延伸的2根導向軸和光軸設置在同一水平面內的位置上。據(jù)此，由于可以使因變焦或聚焦而移動的多枚鏡片各自靠自身的重力維持與這2根導向軸接觸的狀態(tài)，并沿著光軸移動，因此，能抑制變焦或聚焦時產(chǎn)生的像搖。再者，為了能位置多枚鏡片處于分別靠自身重力與這2根導向軸接觸的狀態(tài)，這2根導向軸的配置設為從水平面算起±60°以內會比較好。
[0049]該無人飛機是在空中飛行的無人飛機，配備有具有水平旋翼的機身、鏡頭模組及攝像裝置、驅動部和控制部。其鏡頭模組內含有鏡片，可以根據(jù)上述鏡片的移動而變焦。其攝像裝置含有拍攝來自上述鏡頭模組的圖像的攝像部，為上述機身所支持。其驅動部可以使上述鏡頭模組以及上述攝像裝置中至少一方沿著上述鏡頭模組的光軸移動。其控制部可以使上述鏡頭模組以及上述攝像裝置的上述至少一方沿著光軸移動，以補償因上述鏡頭的移動而產(chǎn)生的上述無人飛機的重心變動。
[0050]所記載的無人飛機還具有存儲有說明上述鏡頭模組的焦點距離和、補償上述重心變動時所需的上述鏡頭模組以及上述攝像裝置的上述至少一方的移動量的對應關系的表格資料。上述控制部參考存儲在上述存儲器里的上述表格，控制上述驅動部。上述控制部參考存儲在上述存儲器里的上述表格控制上述驅動部。
[0051]以上利用多個實施形態(tài)，對使鏡頭模組以及攝像裝置中的至少一方沿著光軸移動來補償因搭載有攝像裝置(該攝像裝置內含有因鏡片的移動而變焦的鏡頭模組)的無人飛機上的鏡片移動而產(chǎn)生的重心變動的情形進行了說明。但是，本實用新型并不局限于無人飛機，也能適用于具備有類似功能的的鏡頭系統(tǒng)的攝像裝置本身、或者是具備有該鏡頭系統(tǒng)的小型無人飛船、陸用探測機器人，或許水中/水上用探測機器人等多種多樣的用途中。
[0052]當然，本實用新型創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【主權項】
1.一種無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:包括在無人飛機上設置的攝像裝置，所述無人飛機的機身上設有驅動部，所述驅動部能使攝像裝置沿攝像裝置的光軸移動，所述攝像裝置內設有通過多枚鏡片的移動而變焦鏡頭模組，所述鏡頭模組變焦時通過沿光軸移動攝像裝置補償重心變動。2.根據(jù)權利要求1所述的無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:所述攝像裝置上位于光軸方向設有兩條相互平行的橫桿，所述驅動部上設有與兩條橫桿相匹配運動的支持體。3.根據(jù)權利要求2所述的無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:兩根所述橫桿以水平面為基準傾斜在± 60°以內。4.根據(jù)權利要求2所述的無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:所述橫桿為齒條，所述支持體為齒輪，所述驅動部驅動齒輪帶動齒條。5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項中所述的無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:所述驅動部和攝像裝置之間設有支撐臂。6.根據(jù)權利要求5所述的無人飛機的重心變動補償裝置，其特征在于:所述支撐臂設置在機身主體的正下方。
【文檔編號】B64C17/02GK205525022SQ201620347125
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】若林央, 阮桂
【申請人】捷西迪（廣州）光學科技有限公司