一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳

1.本实用新型涉及无人机航拍技术领域，具体涉及一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳。


背景技术：

2.无人机航拍摄影是以无人驾驶飞机作为空中平台，以机载遥感设备如高分辨率ccd数码相机、红外扫描仪等获取信息，再通过计算机进行信息处理，再按照一定精度制作成图像。是集成高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术。
3.在现有的技术中，在摄影摄像环节常使用三轴云台摄像机，云台相机，指的是带有云台的摄像机，云台是安装固定摄像机的支撑设备，而三轴云台则是为了增稳，是一种可以实现物体姿态稳定控制的装置，可使拍摄途中摄像机可保持其姿态的静止。尤其在航拍的无人机摄像中，无人机飞行过程中产生抖动易对拍摄质量造成一定的影响，三轴电动云台依靠电机补偿抖动从而起到稳固拍摄的作用，其电动的三轴云台包括水平的航向轴电机、俯仰轴电机和横向滚轴电机，驱动摄像头旋转，达到360
°
无死角拍摄。
4.红外摄像机镜头模组，是包括红外摄像头、探测器组件、气体检测机芯，三部分安装固定于底座，机械固定保证稳固为一体，但一般无人机飞行途中易遇到突发情况从而导致拍摄角度不稳定，无人机自身飞行也会产生震动，在晃动过程中固定连接点容易产生间隙，也容易产生松动，影响其密封性的同时也容易产生冲击，意外发生时镜头也容易受到冲击，整体结构产生崩溃，导致散架脱落。其中红外摄像镜头模组后部可装有挡圈缓冲一部分冲击，延长无人机红外摄像镜头模组的使用时间，但是只能缓解部分冲击，发生松动甚至散架时由于镜头模组相当昂贵需保护镜头模组丢失以及摔落损坏。
5.现有技术中航向轴电机用于驱动水平方向整体云台，俯仰轴电机用于驱动包括镜头模组、横向滚轴电机的小整体，横向滚轴电机驱动传递扭矩至镜头模组，从而对拍摄角度调整。


技术实现要素：

6.本实用新型提出的一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳，可解决红外摄像机现有技术缺陷，确保相机稳定拍摄且可保持任意角度拍摄，并保证固定镜头模组防止脱落丢失。
7.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
8.一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳，包括顶部与无人机衔接的卡口模组，所述卡口模组包括顶部与无人机接触的卡口槽部、紧固组件、以及顶部航向轴组件；航向轴组件内部云台电机驱动航向旋转、补偿抖动；
9.还包括固定关节，固定关节连接顶部航向轴组件与俯仰轴组件且为支架结构，所述固定关节将顶部的整个卡口模组的轴线与下部整体红外摄像头模组和横向滚轴模组的
共同中心轴线垂直；俯仰轴组件用电机驱动，该电机输出轴与所述固定关节顶部连接，电机用于驱动控制旋转整个红外摄像头模组；
10.所述横向滚轴组件内部有横向滚轴电机，该电机带动沿红外摄像头模组中心轴线旋转，使红外摄像头模组与红外摄像头镜头第二层壳体相对转动；
11.轴承设置于红外摄像头镜头第一层壳体外部圆周面与第二层壳体面接触；所述红外摄像头镜头第一层壳体内部沿中心轴线存有小平台，内部平台打有螺栓孔与红外摄像头模组底部所开螺栓孔对应，并有螺栓固定，且外壳两侧开有相对卡槽固定衔接；所述红外摄像头镜头第二层壳体两层也设有相对卡槽，同一侧壳体围绕形成用于衔接俯仰轴组件的衔接口，且该衔接口设有卡槽正对俯仰轴电机。
12.进一步的，所述顶部卡口模组与紧固组件、顶部航向轴组件三部分为一整体，且三部分中心轴线重合。
13.进一步的，所述固定关节与顶部航向轴组件、俯仰轴组件固定为一整体，固定关节通过角度调整确保顶部航向轴中心轴线垂直于整个红外摄像头模组中心轴线。
14.进一步的，所述红外摄像头镜头第一层壳体的上半部分壳体和下半部分壳体后部设有半圆柱开有键槽传递后部横向滚轴电机转矩，且还设有衔接卡槽，同时还套有挡圈固定。
15.进一步的，镜头通孔设置在所述红外摄像头镜头第一层壳体前端。
16.进一步的，所述红外摄像头第二层壳体为半圆柱壳体结构，其内圆周面沿轴径方向存有半圆环，且半圆环上开设螺纹孔，采用螺栓固定，第二层壳体上半部分壳体和下半部分壳体两侧设有卡槽方便嵌入式安装。
17.进一步的，两层壳体中间设有轴承支撑，轴承外部紧贴第二层壳体内圆弧，轴承内部存有滚子，横向滚轴电机驱动壳体旋转。
18.进一步的，所述俯仰轴组件中心轴线垂直于横向滚轴组件中心轴线，且横向滚轴组件中心轴线与红外摄像头模组中心轴线相重合。
19.进一步的，所述横向滚轴组件内部电机嵌套于红外摄像头镜头第一层壳体，电机驱动通过平键传递扭矩至壳体后部柱状壳体，从而驱动整个红外摄像头模组。
20.进一步的，所述红外摄像头模组包括前端红外摄像镜头、制冷红外机芯组件以及底座。
21.由上述技术方案可知，本实用新型的用于航拍无人机红外摄像头的外壳具有以下有益效果：
22.本实用新型中所设计的无人机红外摄像镜头外壳采用三轴云台电机驱动，横向滚轴云台电机配合轴承实现对红外摄像镜头模组的驱动，同时由于是用于无人机航拍容易产生抖动干扰影像，其云台电机也通过补偿抖动稳固红外摄像设备，且采用固定关节机械固定极大的保证了摄像稳定性；轴承与壳体之间充分接触紧密配合，挡圈与壳体之间紧固配合都降低了镜头外壳的所占空间，确保轻量化；第二层红外摄像壳体侧面开有固定于俯仰轴电机的收容腔与第一层红外摄像壳体不接触不产生干涉，确保稳定运行；且壳体后部开设可容纳usb3.0连接线接口孔洞方便连接，也方便散热。
23.本实用新型通过合理设计，节省空间，减少成本，解决安装于无人机底部震动导致采集图片困难的问题。相机的横向滚轴与相机模组轴线重合，节省空间；俯仰轴轴线与顶部
航向轴轴线垂直，云台电机补偿抖动实现拍摄稳固。
附图说明
24.图1是本实用新型结构设计示意图；
25.图2是本实用新型结构俯视图；
26.图3是本实用新型结构右视图；
27.图4是本实用新型结构整体爆炸示意图；
28.图5是该实用新型红外摄像机模组硬件互联示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.如图1所示，本实施例所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，包括顶部与无人机衔接的卡口模组1，所述卡口模组1包括顶部与无人机接触的卡口槽部、紧固组件、以及顶部航向轴组件2；航向轴组件内部云台电机驱动航向旋转、补偿抖动；
31.还包括固定关节5，固定关节5连接顶部航向轴组件2与俯仰轴组件8且为支架结构，所述固定关节5将顶部的整个卡口模组的轴线与下部整体红外摄像头模组4和横向滚轴模组3的共同中心轴线垂直；俯仰轴组件8用电机驱动，该电机输出轴与所述固定关节5顶部连接，电机用于驱动控制旋转整个红外摄像头模组4；
32.所述横向滚轴组件3内部有横向滚轴电机，该电机带动沿红外摄像头模组4中心轴线旋转，使红外摄像头模组4与红外摄像头镜头第二层壳体6相对转动；
33.轴承设置于红外摄像头镜头第一层壳体7外部圆周面与第二层壳体6面接触；所述红外摄像头镜头第一层壳体7内部沿中心轴线存有小平台，内部平台打有螺栓孔与红外摄像头模组4底部所开螺栓孔对应，并有螺栓固定，且外壳两侧开有相对卡槽固定衔接；所述红外摄像头镜头第二层壳体6两层也设有相对卡槽，同一侧壳体围绕形成用于衔接俯仰轴组件8的衔接口，且该衔接口设有卡槽正对俯仰轴电机。
34.其中，所述顶部卡口模组1与紧固组件、顶部航向轴组件2三部分为一整体，且三部分中心轴线重合。
35.所述固定关节5与顶部航向轴组件2、俯仰轴组件8固定为一整体，固定关节5通过角度调整确保顶部航向轴2中心轴线垂直于整个红外摄像头模组4中心轴线。
36.所述红外摄像头镜头第一层壳体7的上半部分壳体701和下半部分壳体702后部设有半圆柱开有键槽传递后部横向滚轴电机转矩，且还设有衔接卡槽，同时还套有挡圈固定。
37.镜头通孔设置在所述红外摄像头镜头第一层壳体前端。
38.所述红外摄像头第二层壳体6为半圆柱壳体结构，其内圆周面沿轴径方向存有半圆环，且半圆环上开设螺纹孔，采用螺栓固定，第二层壳体上半部分壳体601和下半部分壳体602两侧设有卡槽方便嵌入式安装。
39.两层壳体中间设有轴承支撑，轴承外部紧贴第二层壳体内圆弧，轴承内部存有滚子，横向滚轴电机驱动壳体旋转。
40.所述俯仰轴组件8中心轴线垂直于横向滚轴组件3中心轴线，且横向滚轴组件3中心轴线与红外摄像头模组4中心轴线相重合。
41.所述横向滚轴组件3内部电机嵌套于红外摄像头镜头第一层壳体7，电机驱动通过平键传递扭矩至壳体后部柱状壳体，从而驱动整个红外摄像头模组。
42.所述红外摄像头模组4包括前端红外摄像镜头、制冷红外机芯组件以及底座。
43.上述描述可解释为：
44.一种无人机红外摄像头外壳，包括红外摄像镜头模组、航向轴模组2、俯仰轴模组、横向滚轴模组、固定关节5、第一层红外摄像镜头外壳7、第二层红外摄像镜头外壳6；所述红外摄像头模组包括红外摄像镜头、制冷红外机芯、信号处理电路，整个相机模组安装固定于第一层红外摄像镜头外壳内部固定座上。
45.所述航向轴模组、俯仰轴模组、横向滚轴模组分别设置有航向轴电动云台、俯仰轴电动云台、横向滚轴云台；所述第一层红外摄像机壳体分为上半部分和下半部分，两壳体配合安装形成收容腔，该腔用于收容所述红外摄像镜头模组；所述第二层红外摄像机外壳同样也分为上半部和下半部，两壳体配合又形成一个收容腔裹住包括第一层壳体以及红外摄像镜头组件，侧面连接于红外镜头模组的侧面同时与俯仰轴电机连接。
46.其中，所述红外摄像镜头模组内机芯产品支持气体检测；机芯的光学根据不同 f 数光学接口进行设计，可配典型镜头开发；配合数字视频演示需要基本条件：红外机芯、工装线缆、按键盒、适配器、含 pcie-cpl64 数字采集卡的 pc 机，以及 cameralink 延长线，且cameralink采集卡所需连接线采用usb3.0 typec连接线。
47.所述航向轴模组与顶部无人机安装卡口槽以及紧固件固定一体成型，且与固定关节机械固定，只保持航向轴模组沿上部固定关节中心轴线转动，其他方向不产生转动。
48.所述俯仰轴模组与固定关节机械固定，只保持俯仰轴电机沿下部固定关节中心轴线转动，其他方向不产生转动。
49.所述横向滚轴模组与红外摄像镜头模组键连接，只保持横向滚轴模组沿红外摄像镜头模组中心轴线转动，其他方向不产生转动。
50.所述的红外摄像镜头外壳为双层壳体设计，所配合不同轴向模组，从而在电动云台驱动过程中红外摄像镜头模组不同两轴向转动不发生干涉。
51.所述轴承安装于红外摄像机双层外壳中间，且设有两个，沿红外摄像镜头模组轴线方向前后各安装一个，轴承滚子间留有间隙，易于横向滚轴电机驱动调整摄像角度；轴承轴径完全贴合红外摄像机外壳起到一定支撑作用。
52.所述第一层红外摄像机壳体后部所承受转矩部分安装有挡圈，可减小沿红外摄像镜头模组轴线方向冲击，且紧固上半部分壳体与下半部分壳体接合。
53.所述双层红外摄像机壳体其每个半部分壳体两侧开设有卡槽结构，方便契合。
54.所述第一层红外摄像机壳体后部传递转矩半圆柱契合部分上装有挡圈，挡圈内径略大于圆柱直径。
55.以下具体举例说明：
56.参阅图1至5，本技术实例提供一种航拍无人机红外摄像头的外壳，能够对红外摄像镜头模组进行保护和收纳功能，同时其外壳设计包含三轴云台电机，云台电机可补偿抖动也可驱动镜头模组进行350
°
无死角航拍。该红外摄像外壳在非工作状态下也能收纳并保
护红外摄像镜头模组。
57.本例提供一种无人机红外摄像机外壳，其结构具体如图1图2图3所示，包括顶部无人机卡口模组1、无人机紧固组件、航向轴电动云台2、固定关节5、俯仰轴电动云台8、红外摄像镜头模组外壳、横向滚轴电动云台3、红外摄像镜头模组4；其中，镜头转动部分有三轴云台电机驱动，航向轴云台电机、俯仰轴云台电机、横向滚轴电机分别为x、y、z三个方向的轴向驱动器，分别为2、8、3。顶端衔接无人机配置的卡口模组1和紧固组件嵌套，且紧固组件有旋钮功能；紧固组件表面开设有防滑纹方便拧紧却保整个红外摄像镜头外壳稳定安装于无人机底部卡槽，不易掉落。固定关节整个安装于航向轴云台侧面，与云台电机连接部分为支架结构，既能满足强度要求又适当节省材料降低成本，且下部分紧连俯仰轴云台，同样的连接俯仰轴云台的连接部分也为支架结构，俯仰轴云台模组契合第二层红外摄像机壳体6，从而驱动整个镜头模组包括外壳、驱动指向轴和横轴变化，实现多维度多角度变化；横向滚轴模组3安装于红外摄像镜头模组后方通过键11连接传递扭矩控制整个镜头模组沿横向滚轴中心轴线转动，驱动纵轴变化，实现拍摄角度多样化；其中，航向轴中心轴线垂直于俯仰轴中心轴线，俯仰轴轴线垂直于横向滚轴。
58.其中，三轴云台电机除驱动外，云台电机还具有补偿抖动效果，同时兼配软件稳定画面，对视频采用变形稳定器，确定稳定合成边缘模式来达到更好的拍摄效果。
59.由图4可知其第一层红外摄像机壳体7通过轴承与第二层壳体6过渡配合，且轴承9设置安装有两个分别安装于沿红外镜头模组轴线前后，给予红外镜头模组4以支撑，配合横向滚轴模组3驱动摄像角度的调整，第一层红外摄像机壳体7后部配有挡圈10紧固上半部分壳体601和下半部分壳体602配合，且该壳体配合时后部设有卡槽13方便稳固安装；横线滚轴模组末端开设有键槽配合平键11安装使用，同时，壳体卡口槽上下也开有键槽，该键槽深度不超过键高度的一半确保传递扭矩的外壳末端强度不受影响；红外摄像模组两侧开有螺纹孔配合于壳体内部半圆环的螺纹孔14使用螺栓12固定。
60.由图4可知，第二层红外摄像机壳体前后开设有紧贴于壳体内层圆周的半圆环，且半圆环上开有螺栓孔通过螺栓可固定，壳体两侧存有卡槽易于安装拆卸，也确保安装稳固。
61.由图5可知其红外镜头模组硬件互联，需先将红外机芯软件、红外机芯、工装线缆互联，实现软硬件互联。红外机芯、工装线缆（包含串口、电源、模拟视频、cameralink 数字视频）、pc 机及 pcie-cpl64 采集卡（用于显示机芯 cameralink 数字视频）、pal制显示器、dc 直流电源等正确连接后，串口软件互联，设置cameralink数字视频采集参数，配置正确的机芯信息，开启拍照和录像功能保证默认储存，通过机芯的滤波、增强、调光等算法功能，得到所需要的成像结果。
62.综上所述，本实施例通过合理设计，节省空间，减少成本，解决安装于无人机底部震动导致采集图片困难的问题。相机的横向滚轴与相机模组轴线重合，节省空间；俯仰轴轴线与顶部航向轴轴线垂直，云台电机补偿抖动实现拍摄稳固。
63.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳，包括顶部与无人机衔接的卡口模组（1），其特征在于：所述卡口模组（1）包括顶部与无人机接触的卡口槽部、紧固组件，还包括顶部航向轴组件（2），顶部航向轴组件（2）内部云台电机驱动航向旋转、补偿抖动；还包括固定关节（5），固定关节（5）连接顶部航向轴组件（2）与俯仰轴组件（8）且为支架结构，所述固定关节（5）将顶部的整个卡口模组的轴线与下部整体红外摄像头模组（4）和横向滚轴组件（3）的共同中心轴线垂直；俯仰轴组件（8）用电机驱动，该电机输出轴与所述固定关节（5）顶部连接，电机用于驱动控制旋转整个红外摄像头模组（4）；所设红外摄像镜头壳体包括第一层壳体（7）和第二层壳体（6），红外摄像头模组（4）安装于第一层壳体内部，第一层壳体外部使用轴承与第二层壳体接触；所述横向滚轴组件（3）内部有横向滚轴电机，所述横向滚轴电机带动红外摄像头模组（4）沿中心轴线旋转，使红外摄像头模组（4）与红外摄像头镜头第二层壳体（6）相对转动；轴承设置于第一层壳体（7）外部圆周面上且与第二层壳体（6）面接触；所述第一层壳体（7）内部沿中心轴线存有平台，内部平台打有螺栓孔与红外摄像头模组（4）底部所开螺栓孔对应，并有螺栓固定，且第一层壳体（7）两侧开有相对卡槽固定衔接；所述红外摄像头镜头第二层壳体（6）两侧也设有相对卡槽，同一侧第二层壳体（6）围绕形成用于衔接俯仰轴组件（8）的衔接口，且该衔接口设有卡槽正对俯仰轴电机。2.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：所述卡口模组（1）的卡口槽部与紧固组件、顶部航向轴组件（2）三部分中心轴线重合。3.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：所述固定关节（5）与顶部航向轴组件（2）、俯仰轴组件（8）固定为一整体，固定关节（5）通过角度调整确保顶部航向轴组件（2）中心轴线垂直于整个红外摄像头模组（4）中心轴线。4.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：镜头通孔设置在所述红外摄像头镜头第一层壳体前端。5.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：所述第二层壳体（6）为半圆柱壳体结构，其内圆周面沿轴径方向存有半圆环，且半圆环上开设螺纹孔，采用螺栓固定，所述第二层壳体（6）包括第二层壳体上半部分壳体（601）和第二层壳体下半部分壳体（602），所述第二层壳体上半部分壳体（601）和第二层壳体下半部分壳体（602）两侧分别设有卡槽方便嵌入式安装。6.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：所述俯仰轴组件（8）中心轴线垂直于横向滚轴组件（3）中心轴线，且横向滚轴组件（3）中心轴线与红外摄像头模组（4）中心轴线相重合。7.根据权利要求1所述的用于航拍无人机红外摄像头的外壳，其特征在于：所述红外摄像头模组（4）包括前端红外摄像镜头、制冷红外机芯组件以及底座。

技术总结
本实用新型的一种用于航拍无人机红外摄像头的外壳，包括顶部与无人机衔接的卡口；顶部航向轴组件；连接航向轴与俯仰轴组件之间的固定关节；俯仰轴组件安装于红外摄像头模组的侧面，包括俯仰轴电动云台，所设红外摄像镜头壳体包含两层，红外摄像镜头外壳第二层固定壳体由电机直接驱动；横向滚轴模组，包括设置于相机后部的横向滚轴电动云台，设置于第二层壳体内部且与红外摄像头直接接触固定同时也由后部横向滚轴模组的电动云台直接驱动回转的第一层红外摄像机外壳；相机模组安装于第一层壳体内部与外壳固定，第一层壳体外部使用轴承与第二层壳体接触；本实用新型可节省空间，减少成本，解决安装于无人机底部震动导致采集图片困难的问题。片困难的问题。片困难的问题。


技术研发人员：夏秀山 曹洋 姚星宇 康宇 许镇义
受保护的技术使用者：中国科学技术大学先进技术研究院
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2023/7/14