[发明专利]四轴飞行器

摘要

本发明提供一种四轴飞行器，包括飞行器本体，所述飞行器本体上设置有支撑架，该支撑架设置有呈十字形交叉的四个机械臂，每个机械臂的端部设置有螺旋桨，所述螺旋桨通过驱动电机驱动其转动；在每个螺旋桨的螺旋桨轴顶部设置有超声传感器；在支撑架面对地面的一面安装有气压高度传感器，在飞行器本体上设置有控制箱，该控制箱内安装有集成控制器的芯片；在支撑架上还设置有一个突出端，在该突出端上设置有工业相机。本发明提供的四轴飞行器，可以实现自动地对桥梁裂纹进行检测巡查，从而节省了大量的人力物力，且测量方便，而且该飞行器制造成本低，测量效率高。

主权项

一种采集桥梁裂纹信息的四轴飞行器，其特征在于，包括飞行器本体，所述飞行器 本体上设置有支撑架，该支撑架设置有呈十字形交叉的四个机械臂，每个机械臂的端部设置有螺旋桨，所述螺旋桨通过无刷电调装置控制驱动电机驱动使其转动；在每个螺旋桨的 螺旋桨轴顶部设置有超声传感器；在支撑架面对地面的一面安 装有气压高度传感器，在飞行器本体上设置有控制箱，该控制箱内安装有集成控制器的芯片；在支撑架上还设置有一个突出端，在该突出端上设置有工业相机；每个机械臂其两端宽，中间窄；所述控制器的芯片上集成有DSP处理器、GPS模块、三轴陀螺仪、三轴加速度计、无线收发模块、无线图像传输模块，所述DSP处理器与所述驱动电机连接，所述无线收发模块、无线图像传输模块与手持设备对应，手持设备用于输入各种参数来使飞行器正常飞行；所述四轴飞行器实现2种测量模式，一种为自动测量模式，一种为手动测量模式，其中，自动测量模式是通过飞行器本体上设置的控制箱来实现控制的，而手动测量模式是通过与手持设备对应的飞行方向控制球来实现的；当飞行器处于自动测量模式时，测量人员首先通过手持设备设定距离桥梁底部安全距离和飞行基准高度，不同桥梁高度不同，为适应各类型桥梁结构，该飞行器通过手持设备借助于气压高度传感器设定飞行基准高度，飞行器始终在该高度附近飞行；该高度的设定同时需要结合拍照工业相机的焦距，以便保证最佳拍照角度和距离；在飞行器本体的支撑架面对地面的一面安装气压高度传感器来不停检测飞行器与桥梁底部的距离，当距离小于设定安全距离时，自动调节飞行器在测量同时做低幅度俯仰飞行，直到安全距离达到后恢复正常飞行姿态；所述DSP处理器通过四个无刷电调装置控制四个驱动电机带动对应的四个螺旋桨旋转，四个螺旋桨通过支撑架的四个机械臂对称分布在飞行器本体周围，飞行器本体通过四个螺旋桨正转和反转使飞行器实现前后、上下、俯仰、滚动、偏航、悬停的飞行动作，同时DSP处理器实时采集三轴陀螺仪和三轴加速度计的信号以计算飞行器当前相对地面的姿态及加速度、角速度，并通过特定算法分析计算出保持飞行状态所需的旋转力和升力，通过改变螺旋桨的转动方向和转速来实现上述动作；桥梁裂纹信息的采集主要通过携带在飞行器本体突出端的工业相机实现图像信号的采集，工业相机的驱动采用DSP处理器和FPGA驱动控制器相结合的方式，所述FPGA驱动控制器由DSP处理器控制启动，FPGA 控制器负责相机驱动、信号采集，同时通过LVDS总线将信号并行传输给 DSP处理器用于图像数据的分析；DSP处理器分析工业相机采集到的图像信息，计算当前位置图像中是否出现裂纹，裂纹长度是多少以及裂纹的宽度及最大宽度是多少；当检测到裂纹出现时保持飞行器处于悬停状态以指示出现裂纹位置，通过将裂纹最大宽度、裂纹长度信息通过无线收发模块 传送给手持设备，同时将对应采样的图像信息通过无线图像传输模块传送给手持设备，以便测量人员做出初步裂纹程度分析以及后期存档、维修记录数据；在手持设备中装有大容量存储设备，手持设备通过USB接口将图像信息上传到PC服务器存档；而当测量人员已完成分析记录后发出继续巡检信号，飞行器继续按照原有设定模式进行巡检，巡检路线由手持设备中坐标信息来决定，所述控制箱内的芯片上也集成有一个GPS模块， 用于指示当前飞行器所处的坐标位置；当接收到每个坐标位置后自动调节飞行姿态朝预定位置飞行，到达终点位置后自动按照原路径返回并在起点 位置降落完成测量过程。