[发明专利]一种固定翼无人机自动切伞装置控制方法

摘要

本发明公开了一种固定翼无人机自动切伞装置控制方法，由图像采集模块、图像处理和自动控制单元、切伞机构组成；图像采集模块的光电摄像头安装在无人机机身底部光电吊舱的云台上，云台具有三个方向的旋转自由度，光电摄像头的镜头垂直朝向地面拍摄，光电摄像头输出端和图像采集卡的输入端连接。图像处理和自动控制单元集成在机载计算机中，图像采集模块的输出端和图像处理板的输入端连接，图像处理板的输出端和自动控制板的输入端连接，图像处理和自动控制单元的输出端和切伞机构的输入端连接。切伞机构采用四杆机构应用稳定可靠，进行切伞动作时，舌片打开使伞带套环和切伞机构快速分离。切伞装置体积小，安装便捷，通用性强。

主权项

1.一种固定翼无人机自动切伞装置控制方法，包括图像采集模块、图像处理和自动控制单元\切伞机构，其特征在于:所述图像采集模块包括光电摄像头和图像采集卡，光电摄像头位于无人机机身底部，光电摄像头的镜头朝向地面拍摄，光电摄像头的输出端和图像采集卡的输入端之间连接；所述图像处理和自动控制单元为无人机机载计算机中的图像处理板和自动控制板，图像采集模块的输出端和图像处理板的输入端之间连接，图像处理板的输出端和自动控制板的输入端连接，图像处理和自动控制单元的输出端和切伞机构的输入端连接；所述切伞机构由电机组件、曲柄、连杆、摇杆、舌片、套环、销轴、弹簧和安装座组成，所述安装座为各部件提供支撑；所述电机组件包括电机和减速器，电机输出轴和减速器通过联轴器连接，减速器输出端与曲柄连接，电机为双向旋转电机，电机在接收到图像处理和自动控制单元输出的指令后，输出旋转力矩，驱动减速器和曲柄旋转；所述曲柄为正方体和圆柱体一体结构，圆柱体顶部为球面形，曲柄的正方体和圆柱体上分别开有径向销轴孔，且曲柄上的两个销轴孔的轴线相互平行位于同一平面内；所述连杆为H形结构，两端开有销轴孔，连杆一端和曲柄通过销轴连接，连杆另一端和摇杆配合通过销轴连接；所述摇杆为圆柱体，摇杆顶端部为球面，摇杆下端侧面开有销轴孔；所述舌片前端为有曲率的圆弧结构，舌片中间部位开有销轴孔，舌片后端为平板结构，舌片位于安装座上端凹槽内，销轴穿过安装座和舌片上的销轴孔连接在安装座上，舌片绕销轴转动，舌片的后端面与摇杆顶端配合，舌片与摇杆之间为点接触；所述套环穿过舌片的前端位于舌片与安装座之间的间隙中，套环用于连接伞带；所述弹簧装套在连接舌片和安装座的销轴上，并使舌片的初始位置为舌片的前端靠在安装座上，切伞机构和无人机机身通过安装座连接；其控制方法包括以下步骤:步骤1.图像采集模块中的摄像头云台调节左右两个摄像头与地面垂直，采集摄像头范围内的所有特征，选取具有特殊形状或者特殊灰度变化的特征作为判断距离的目标，左右摄像头同步采集目标图像；步骤2.摄像头采集到图像信息后，图像采集模块中图像采集卡将采集到的图像的光信号转换成模拟信号，图像采集卡的输出端将模拟信号输送到图像处理和自动控制单元的图像处理板的输入端，在图像处理板中判断选定的目标是否在采集图像范围内，如果选定的目标消失，则返回重新进行目标选定；如果目标在采集图像范围内则图像处理和自动控制单元中的图像处理板进行图像的预处理，图像的预处理包括图像滤波，图像距离变换、图像分割，经过图像分割后的图像具有边界特征，通过提取边界特征得到目标图像的轮廓特征，选定目标图像的几何中心C为提取的图像特征；步骤3.建立绝对坐标系OXYZ、左摄像头坐标系OLXLYLZL、右摄像头坐标系ORXRYRZR，计算左摄像头的旋转矩阵RL，计算左摄像头的平移向量TL，计算右摄像头的旋转矩阵RR，计算右摄像头的平移向量TR，将左右摄像头的旋转矩阵各平移向量换算成绝对坐标系下的形式，计算左右摄像头对目标图像集合中心C的左右视差x，计算目标距离L；步骤4.判断计算得到的目标距离L和设定的切伞临界距离L0的大小，如果L>L0，则返回到步骤2重新选定目标图像，如果L≤L0，则图像处理和自动控制单元中的自动控制板向电机发送切伞指令，电机旋转一个角度，带动切伞机构完成切伞动作。