發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 14:11

【摘要】：飛機(jī)在航拍和航測(cè)的過程中,其上搭載的相機(jī),要很好的完成航拍任務(wù),需要保證相機(jī)視軸的穩(wěn)定且在慣性空間內(nèi)保持垂直。但是由于飛機(jī)會(huì)受到外界干擾或者自身飛行姿態(tài)的調(diào)整,導(dǎo)致飛機(jī)上直接搭載的航拍相機(jī)視軸可能會(huì)產(chǎn)生偏移,無法在慣性空間內(nèi)保持垂直,影響成像質(zhì)量。這時(shí),可以通過優(yōu)化光學(xué)成像系統(tǒng)或者對(duì)圖片進(jìn)行后期處理的方法來提高成像質(zhì)量,也可以通過直接在飛機(jī)和相機(jī)之間安裝相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)來穩(wěn)定相機(jī)視軸的方式提高成像質(zhì)量[1]。將相機(jī)安裝在相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)上,通過穩(wěn)定平臺(tái)上的傳感器感知相機(jī)的運(yùn)動(dòng)以及相機(jī)視軸相對(duì)于慣性空間垂直方向的角度,并將感知到的信號(hào)傳遞給控制部分,然后控制部分控制電機(jī)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定平臺(tái)的各個(gè)軸系產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償相機(jī)的運(yùn)動(dòng),使相機(jī)視軸在慣性空間內(nèi)保持垂直。這樣可以有效提高相機(jī)的成像質(zhì)量,方便工作人員對(duì)圖片進(jìn)行后期處理。國(guó)外已有很多國(guó)家對(duì)相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)進(jìn)行研究,并取得了不錯(cuò)的成績(jī)。例如瑞士徠卡公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的PAV系列穩(wěn)定平臺(tái),德國(guó)公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GSM3000穩(wěn)定平臺(tái)以及美國(guó)公司生產(chǎn)的T-AS穩(wěn)定平臺(tái)等[2,3]。以上這些產(chǎn)品的精度都比較高,使用起來非常的方便且性能優(yōu)良。但是國(guó)外設(shè)計(jì)生產(chǎn)的這些相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái),它們的控制接口是不對(duì)外開放的,因此,這些產(chǎn)品不能相互通用。這樣的話,如果使用國(guó)外設(shè)計(jì)生產(chǎn)的相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)對(duì)于航拍或者航測(cè)的要求的。而穩(wěn)定平臺(tái)精度對(duì)相機(jī)的成像質(zhì)量影響較大,穩(wěn)定平臺(tái)精度越高,其上搭載的傳感器精度就要越高,越高精度的傳感器,體積也會(huì)相應(yīng)較大。但是,穩(wěn)定平臺(tái)的體積越小越便于在飛機(jī)上安裝。因此,穩(wěn)定平臺(tái)整體精度的提高和小型化是發(fā)展的主要趨勢(shì),也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先,本文對(duì)小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),采取三軸三框架式的結(jié)構(gòu),對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)每個(gè)軸系根據(jù)一定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),使得穩(wěn)定平臺(tái)各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸可以滿足使用要求[4]。并對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的電機(jī)進(jìn)行選型,保證穩(wěn)定平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。其中,穩(wěn)定平臺(tái)的方位環(huán)采用了密珠軸承的結(jié)構(gòu),這樣不僅可以提高穩(wěn)定平臺(tái)的精度也可以有效的節(jié)約空間。其次,本文對(duì)小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)進(jìn)行了整體的精度分配和計(jì)算。先把穩(wěn)定平臺(tái)分成三個(gè)方向進(jìn)行研究,再在每一個(gè)方向上,合理選擇傳感器精度、機(jī)械加工精度以及裝配精度,最終保證相機(jī)視軸的指向精度在0.050°之內(nèi)。接下來,本文對(duì)小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)做了有限元分析。對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)分別進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、隨機(jī)振動(dòng)分析以及沖擊振動(dòng)分析。保證穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)具有很好的強(qiáng)度和剛度,滿足在負(fù)載和受到振動(dòng)干擾的情況下正常工作。最后,本文分析了,當(dāng)相機(jī)安裝在所設(shè)計(jì)的小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)上時(shí),穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)相機(jī)成像質(zhì)量的影響。當(dāng)使用本文設(shè)計(jì)的指向精度為0.050°的穩(wěn)定平臺(tái)時(shí),可以有效提高相機(jī)地面像元分辨力,滿足航拍和航測(cè)的精度要求�？傊�,本文通過設(shè)計(jì)小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和對(duì)其進(jìn)行精度分配設(shè)計(jì)等,保證了穩(wěn)定平臺(tái)的指向精度可以達(dá)到0.050°。通過使用有限元分析軟件模擬相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)際的工作環(huán)境來檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定平臺(tái)是否可以在實(shí)際工作中正常使用。通過分析搭載穩(wěn)定平臺(tái)后對(duì)成像質(zhì)量的影響,可以得出,本文設(shè)計(jì)的小型機(jī)載相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)可以有效提高相機(jī)地面像元分辨力等,進(jìn)而提高相機(jī)成像質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V245.6
【圖文】：

其在任意軸的自動(dòng)穩(wěn)定范圍為±５°，總精度為０．８°。徠卡公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的ＰＡＶ３０，逡逑其橫滾角、俯仰角的穩(wěn)定范圍為：ｔ５°，偏航角的穩(wěn)定范圍為±３０°，總精度為０．５°。逡逑該公司生產(chǎn)的ＰＡＶ８０，如圖１－１所示，其橫滾角穩(wěn)定范圍為士７°；俯仰角穩(wěn)定范圍逡逑為－８°至＋６°邋；偏航角穩(wěn)定范圍為±３０°，其總精度可以達(dá)到０．０２°［７］。徠卡公司生逡逑產(chǎn)的ＰＡＶ１００穩(wěn)定平臺(tái)雖然與ＰＡＶ８０穩(wěn)定平臺(tái)在各方向的穩(wěn)定角度范圍以及總精逡逑度相同，但ＰＡＶ１００穩(wěn)定平臺(tái)可以搭載更多類型的傳感器，并且可以實(shí)現(xiàn)更多的功逡逑能。逡逑圖１－１徠卡ＰＡＶ８０相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋ＰＡＶ８０邋ｃａｍｅｒａ邋ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ邋ｏｆ邋Ｌｅｉｃａ逡逑ｌ逡逑

飛機(jī)在進(jìn)行航拍或航測(cè)的過程中，在航行時(shí)會(huì)受到氣流影響而產(chǎn)生晃動(dòng)，或逡逑者由于自身的運(yùn)動(dòng)，使得其上直接安裝的相機(jī)，視軸無法在慣性空間垂直方向上逡逑保持穩(wěn)定［１１］。此時(shí)，如圖１－２所示，飛機(jī)在飛行過程中拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)重復(fù)成逡逑像、影像嚴(yán)重拉伸等問題。逡逑圖１－２未安裝穩(wěn)定平臺(tái)時(shí)，圖像易出現(xiàn)的問題逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｐｒｏｂｌｅｍｓ邋ｗｉｔｈ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｗｈｅｎ邋ｎｏ邋ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ逡逑針對(duì)上述情況，有必要在飛機(jī)和相機(jī)之間安裝相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)，這樣不僅可以逡逑建立穩(wěn)定的工作基準(zhǔn)面隔離這些擾動(dòng)，也可以對(duì)相機(jī)的姿態(tài)變化進(jìn)行修正使相機(jī)逡逑的視軸在慣性空間內(nèi)具有較高的指向精度。當(dāng)相機(jī)保持穩(wěn)定并且相對(duì)于垂直方向逡逑的角度較小時(shí)，可以有效提高相機(jī)拍攝圖片的質(zhì)量，進(jìn)而減輕工作人員后期處理逡逑２逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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3 張宇鵬;王偉興;;機(jī)載通用高精度穩(wěn)定平臺(tái)視軸穩(wěn)定分析[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2015年11期

4 王憶鋒;;2013年的中國(guó)紅外技術(shù)(中)[J];紅外技術(shù);2014年02期

5 劉仲宇;張濤;李嘉全;王帥;王平;;超小型機(jī)載穩(wěn)定平臺(tái)軸系精度分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2013年11期

6 周向陽;李建平;劉煒;;航空攝影慣性穩(wěn)定平臺(tái)框架動(dòng)力學(xué)研究與分析[J];測(cè)繪科學(xué);2013年03期

7 汪世益;丁衛(wèi);阮超波;;有限元分析裝配體連接方法[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2013年01期

8 李軍杰;關(guān)艷玲;楊蒙蒙;李志杰;;數(shù)字航測(cè)相機(jī)的研究進(jìn)展[J];測(cè)繪科學(xué);2013年01期

9 黃文虎;曹登慶;韓增堯;;航天器動(dòng)力學(xué)與控制的研究進(jìn)展與展望[J];力學(xué)進(jìn)展;2012年04期

10 周向陽;劉煒;;航空遙感慣性穩(wěn)定平臺(tái)振動(dòng)特性分析與隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2012年03期

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3 呂波;艦載運(yùn)動(dòng)平臺(tái)紅外面陣圖像復(fù)原技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所);2017年

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10 史健碩;臨近空間光端機(jī)輕量化設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2731914