CN110243352B - 一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法，主要包括主体、缓冲架和摄像头，所述主体底端中部侧壁固定安装有前后对称的旋座，旋座底端旋接安装有旋架，旋架与旋座之间压接安装有摄像头。本发明在结构上设计合理，本发明涉及一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法，在测绘领域时，通过空中采像代替传统的地面测绘，提高了测绘速度，本装置采用双目立体视觉摄像头模块进行立体图像采集，提高摄像识别度，保证装置摄像的取景精确性，方便后期的地形分析使用；野外使用的无人机，本无人机可以快速拆装，且在改变形态后，缩小所占体积方便搬运：且在使用时，带有自我防护设备，起到缓解冲力的功能，保护设备着陆稳定性。

Description

一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法

技术领域

本发明涉及一种测绘装置，具体是一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法。

背景技术

测绘就是测量和绘图。以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球导航卫星定位系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用。

在测绘领域时，地表平整度无法保证，传统地面测绘方式速度慢；采用高空采像需要提高摄像识别度，以保证装置摄像的取景精确性；野外使用的无人机，需要具有搬运方便，可以快速拆装的功能：且在使用时，无人机的造价高，需要带有自我防护设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全自动地形图测绘装置，主要包括主体、缓冲架和摄像头，所述主体底端中部侧壁固定安装有前后对称的旋座，旋座底端旋接安装有旋架，旋架与旋座之间压接安装有摄像头，摄像头上部外侧壁固定安装有限位环，所述限位环顶端侧壁与旋座底端侧壁紧密接触，所述限位环底端侧壁与旋架顶端侧壁紧密接触，所述主体底端位于旋座内部的侧壁固定安装有与摄像头配合的衬垫，所述主体底端边缘处侧壁装配安装有缓冲架，所述主体顶端边缘处固定安装有支杆座，支杆座内侧滑动安装有对称设置的第一支杆和第二支杆，第一支杆和第二支杆之间转动安装有电机架，电机架顶端固定安装有电机，电机的电机轴固定安装有卡轴，卡轴外侧上部套设有中套，中套内侧上部开设有沉头槽，所述卡轴中部开设有开口向上的螺纹槽，螺纹槽内侧旋接安装有沉头螺栓，沉头螺栓将中套压紧在卡轴外侧，所述中套外侧壁固定安装有对称设置的扇叶，所述第一支杆和第二支杆远离电机架一端固定安装有上下对称的滑销，所述支杆座内侧开设有与滑销配合的滑槽，所述第一支杆和第二支杆位于支杆座外部的一侧中部固定安装卡架座，卡架座端部转动安装有上下对称的卡架，所述支杆座侧壁和主体侧壁固定安装有与卡架配合的卡头，所述第一支杆中部开设有开口向上的容架槽，所述第一支杆位于容架槽处内侧滑动安装有卡架，卡架位于第一支杆内部的一端套设有复位弹簧，复位弹簧顶端侧壁固定连接第一支杆内壁，所述卡架远离复位弹簧一端固定套设有橡胶圈，所述容架槽内部形状与橡胶圈外形相互配合，所述第二支杆中部开设有卡架配合的卡架插槽，所述主体顶端中部固定安装有电池组，所述主体顶端左部固定安装有飞行控制模块，所述主体顶端右部固定安装有摄像控制模块。

作为本发明进一步的方案：所述缓冲架主要包括内杆、转架、内摆杆、滚轮、外摆杆、弹簧和插接座，所述转架顶端侧壁固定连接主体底端侧壁，位于外侧的所述转架侧壁固定安装有对称设置的外摆杆，位于内侧的所述转架侧壁固定安装有对称设置的内摆杆，所述外摆杆和内摆杆下部开设有滑杆槽，所述外摆杆和内摆杆下端转动安装有滚轮，所述外摆杆和内摆杆位于滑杆槽处滑动安装有中轴，中轴外侧转动套设有内杆套，内杆套外侧壁固定安装有内杆，内杆外侧套设安装有套管，套管内侧固定安装有弹簧，弹簧两端固定连接内杆侧壁和套管内壁，所述套管外侧套设有限位凸缘，所述主体底端固定安装有插接座，插接座内侧开设有开口向下的插杆槽，所述中轴外侧固定安装有卡销，所述插接座开设有与卡销配合的卡接插孔。

作为本发明再进一步的方案：所述电池组与飞行控制模块、摄像头、电机和摄像控制模块均电性连接，所述飞行控制模块主要包括GPS模块、存储器和微处理器，所述摄像控制模块主要包括图像储存器和第二微处理器。

一种全自动地形图测绘装置的使用方法，将起初卡接装配的卡销与插接座脱离卡接，将套管与插接座中部的插杆槽插接安装，限位凸缘防止套管意外脱离插接，滚轮接触地面，套管、内杆和弹簧对装置起到支撑缓冲作用。

作为本发明再进一步的方案：将起初卡接装配的卡架与卡头脱离卡接，使第一支杆和第二支杆可以自动滑动，将第一支杆和第二支杆向主体外部拉动形成图状态的锐角，将电机向四周支离主体，保证扇叶不会相互干扰。

作为本发明再进一步的方案：将中套套设在卡轴外侧，通过沉头螺栓旋入卡轴中部的螺纹槽中，将中套压紧在卡轴上部，将扇叶与电机装配连接，完成驱动装置的安装。

作为本发明再进一步的方案：人工设定无人机飞行路线，飞行控制模块自动完成路线编程，保存至存储器内。

作为本发明再进一步的方案：飞行控制模块控制无人机在设定高度飞行，摄像控制模块控制两个摄像头同时摄像，第二微处理器内部储存有基于ATLYS FPGA模块、VmodCAM双目摄像头模块开发设计的双目立体视觉系统，VmodCAM用于采集双路的视觉信息，FPGA开发平台负责完成摄像头拍摄的图像进行高速分析，采集到的左右两路图像信息通过分析处理，便可得到二维图像上的深度信息，深度信息的生成采用了两种方式，其一为视觉信息的立体显示，经过处理生成叠加的红蓝D图像，得到立体的影像图，另一方面，通过在FPGA模块上预设的高速图像处理系统，可以根据左右图像的差距，计算出图像的立体信息，提高拍照的直观程度和精确性，按设定飞行路线完成所有拍摄任务。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在结构上设计合理，本发明涉及一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法，在测绘领域时，通过空中采像代替传统的地面测绘，提高了测绘速度，本装置采用双目立体视觉摄像头模块进行立体图像采集，提高摄像识别度，保证装置摄像的取景精确性，方便后期的地形分析使用；野外使用的无人机，本无人机可以快速拆装，且在改变形态后，缩小所占体积方便搬运：且在使用时，带有自我防护设备，起到缓解冲力的功能，保护设备着陆稳定性。

附图说明

图1为全自动地形图测绘装置的结构示意图。

图2为全自动地形图测绘装置仰视角度的结构示意图。

图3为图1中A处的结构示意图。

图4为图2中B处的结构示意图。

图5为图1中C处的结构示意图。

图6为图1中D处的结构示意图。

图7为图1中G处俯视角度的结构示意图。

图8为图1中G处展开状态俯视角度的结构示意图。

图9为图7中F处的结构示意图。

图10为图9中E处左视角度的结构示意图。

图11为全自动地形图测绘装置中中套、卡轴和扇叶之间俯视角度的位置示意图。

图中：主体1、电池组2、滑销3、飞行控制模块4、套管5、卡头6、扇叶7、电机架8、内杆9、中轴10、转架11、旋架12、衬垫13、摄像头14、旋座15、内摆杆16、滚轮17、卡架座18、外摆杆19、弹簧20、第一支杆21、中套22、电机23、卡架24、第二支杆25、支杆座26、摄像控制模块27、内杆套28、卡销29、插接座30、限位凸缘31、限位环32、滑槽33、容架槽34、卡架35、沉头螺栓36、卡轴37、螺纹槽38、复位弹簧39、橡胶圈40、卡架插槽41。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1～11，本发明实施例中，一种全自动地形图测绘装置，主要包括主体1、缓冲架和摄像头14，所述主体1底端中部侧壁固定安装有前后对称的旋座15，旋座15底端旋接安装有旋架12，旋架12与旋座15之间压接安装有摄像头14，摄像头14上部外侧壁固定安装有限位环32，所述限位环32顶端侧壁与旋座15底端侧壁紧密接触，所述限位环32底端侧壁与旋架12顶端侧壁紧密接触，所述主体1底端位于旋座15内部的侧壁固定安装有与摄像头14配合的衬垫13，所述主体1底端边缘处侧壁装配安装有缓冲架，所述主体1顶端边缘处固定安装有支杆座26，支杆座26内侧滑动安装有对称设置的第一支杆21和第二支杆25，第一支杆21和第二支杆25之间转动安装有电机架8，电机架8顶端固定安装有电机23，电机23的电机轴固定安装有卡轴37，卡轴37外侧上部套设有中套22，中套22内侧上部开设有沉头槽，所述卡轴37中部开设有开口向上的螺纹槽38，螺纹槽38内侧旋接安装有沉头螺栓36，沉头螺栓36将中套22压紧在卡轴37外侧，所述中套22外侧壁固定安装有对称设置的扇叶7，所述第一支杆21和第二支杆25远离电机架8一端固定安装有上下对称的滑销3，所述支杆座26内侧开设有与滑销3配合的滑槽33，所述第一支杆21和第二支杆25位于支杆座26外部的一侧中部固定安装卡架座18，卡架座18端部转动安装有上下对称的卡架24，所述支杆座26侧壁和主体1侧壁固定安装有与卡架24配合的卡头6，所述第一支杆21中部开设有开口向上的容架槽34，所述第一支杆21位于容架槽34处内侧滑动安装有卡架35，卡架35位于第一支杆21内部的一端套设有复位弹簧39，复位弹簧39顶端侧壁固定连接第一支杆21内壁，所述卡架35远离复位弹簧39一端固定套设有橡胶圈40，所述容架槽34内部形状与橡胶圈40外形相互配合，所述第二支杆25中部开设有卡架35配合的卡架插槽41，所述主体1顶端中部固定安装有电池组2，所述主体1顶端左部固定安装有飞行控制模块4，所述主体1顶端右部固定安装有摄像控制模块27。

所述缓冲架主要包括内杆9、转架11、内摆杆16、滚轮17、外摆杆19、弹簧20和插接座30，所述转架11顶端侧壁固定连接主体1底端侧壁，位于外侧的所述转架11侧壁固定安装有对称设置的外摆杆19，位于内侧的所述转架11侧壁固定安装有对称设置的内摆杆16，所述外摆杆19和内摆杆16下部开设有滑杆槽，所述外摆杆19和内摆杆16下端转动安装有滚轮17，所述外摆杆19和内摆杆16位于滑杆槽处滑动安装有中轴10，中轴10外侧转动套设有内杆套28，内杆套28外侧壁固定安装有内杆9，内杆9外侧套设安装有套管5，套管5内侧固定安装有弹簧20，弹簧20两端固定连接内杆9侧壁和套管5内壁，所述套管5外侧套设有限位凸缘31，所述主体1底端固定安装有插接座30，插接座30内侧开设有开口向下的插杆槽，所述中轴10外侧固定安装有卡销29，所述插接座30开设有与卡销29配合的卡接插孔。

所述电池组2与飞行控制模块4、摄像头14、电机23和摄像控制模块27均电性连接，所述飞行控制模块4主要包括GPS模块、存储器和微处理器，所述摄像控制模块27主要包括图像储存器和第二微处理器。

结合附图1-11，对本发明快速测绘多旋翼无人机的具体使用方法进行描述：

步骤一、将起初卡接装配的卡销29与插接座30脱离卡接，将套管5与插接座30中部的插杆槽插接安装，限位凸缘31防止套管5意外脱离插接，滚轮17接触地面，套管5、内杆9和弹簧20对装置起到支撑缓冲作用；

步骤二、将起初卡接装配的卡架24与卡头6脱离卡接，使第一支杆21和第二支杆25可以自动滑动，将第一支杆21和第二支杆25向主体1外部拉动形成图8状态的锐角，将电机23向四周支离主体1，保证扇叶7不会相互干扰；

步骤三、将中套22套设在卡轴37外侧，通过沉头螺栓36旋入卡轴37中部的螺纹槽38中，将中套22压紧在卡轴37上部，将扇叶7与电机23装配连接，完成驱动装置的安装；

步骤四、人工设定无人机飞行路线，飞行控制模块9自动完成路线编程，保存至存储器内；

步骤五、飞行控制模块9控制无人机在设定高度飞行，摄像控制模块27控制两个摄像头14同时摄像，第二微处理器内部储存有基于ATLYS FPGA模块、VmodCAM双目摄像头模块开发设计的双目立体视觉系统，VmodCAM用于采集双路的视觉信息，FPGA开发平台负责完成摄像头14拍摄的图像进行高速分析，采集到的左右两路图像信息通过分析处理，便可得到二维图像上的深度信息，深度信息的生成采用了两种方式，其一为视觉信息的立体显示，经过处理生成叠加的红蓝3D图像，得到立体的影像图，另一方面，通过在FPGA模块上预设的高速图像处理系统，可以根据左右图像的差距，计算出图像的立体信息，提高拍照的直观程度和精确性，按设定飞行路线完成所有拍摄任务。

本发明的工作原理是：

本发明涉及一种全自动地形图测绘装置及其测绘方法，在测绘领域时，通过空中采像代替传统的地面测绘，提高了测绘速度，本装置采用双目立体视觉摄像头模块进行立体图像采集，提高摄像识别度，保证装置摄像的取景精确性，方便后期的地形分析使用；野外使用的无人机，本无人机可以快速拆装，且在改变形态后，缩小所占体积方便搬运：且在使用时，带有自我防护设备，起到缓解冲力的功能，保护设备着陆稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种全自动地形图测绘装置，主要包括主体(1)、缓冲架和摄像头(14)，其特征在于，所述主体(1)底端中部侧壁固定安装有前后对称的旋座(15)，旋座(15)底端旋接安装有旋架(12)，旋架(12)与旋座(15)之间压接安装有摄像头(14)，摄像头(14)上部外侧壁固定安装有限位环(32)，所述限位环(32)顶端侧壁与旋座(15)底端侧壁紧密接触，所述限位环(32)底端侧壁与旋架(12)顶端侧壁紧密接触，所述主体(1)底端位于旋座(15)内部的侧壁固定安装有与摄像头(14)配合的衬垫(13)，所述主体(1)底端边缘处侧壁装配安装有缓冲架，所述主体(1)顶端边缘处固定安装有支杆座(26)，支杆座(26)内侧滑动安装有对称设置的第一支杆(21)和第二支杆(25)，第一支杆(21)和第二支杆(25)之间转动安装有电机架(8)，电机架(8)顶端固定安装有电机(23)，电机(23)的电机轴固定安装有卡轴(37)，卡轴(37)外侧上部套设有中套(22)，中套(22)内侧上部开设有沉头槽，所述卡轴(37)中部开设有开口向上的螺纹槽(38)，螺纹槽(38)内侧旋接安装有沉头螺栓(36)，沉头螺栓(36)将中套(22)压紧在卡轴(37)外侧，所述中套(22)外侧壁固定安装有对称设置的扇叶(7)，所述第一支杆(21)和第二支杆(25)远离电机架(8)一端固定安装有上下对称的滑销(3)，所述支杆座(26)内侧开设有与滑销(3)配合的滑槽(33)，所述第一支杆(21)和第二支杆(25)位于支杆座(26)外部的一侧中部固定安装卡架座(18)，卡架座(18)端部转动安装有上下对称的卡架(24)，所述支杆座(26)侧壁和主体(1)侧壁固定安装有与卡架(24)配合的卡头(6)，所述第一支杆(21)中部开设有开口向上的容架槽(34)，所述第一支杆(21)位于容架槽(34)处内侧滑动安装有卡架(35)，卡架(35)位于第一支杆(21)内部的一端套设有复位弹簧(39)，复位弹簧(39)顶端侧壁固定连接第一支杆(21)内壁，所述卡架(35)远离复位弹簧(39)一端固定套设有橡胶圈(40)，所述容架槽(34)内部形状与橡胶圈(40)外形相互配合，所述第二支杆(25)中部开设有卡架(35)配合的卡架插槽(41)，所述主体(1)顶端中部固定安装有电池组(2)，所述主体(1)顶端左部固定安装有飞行控制模块(4)，所述主体(1)顶端右部固定安装有摄像控制模块(27)。

2.根据权利要求1所述的全自动地形图测绘装置，其特征在于，所述缓冲架主要包括内杆(9)、转架(11)、内摆杆(16)、滚轮(17)、外摆杆(19)、弹簧(20)和插接座(30)，所述转架(11)顶端侧壁固定连接主体(1)底端侧壁，位于外侧的所述转架(11)侧壁固定安装有对称设置的外摆杆(19)，位于内侧的所述转架(11)侧壁固定安装有对称设置的内摆杆(16)，所述外摆杆(19)和内摆杆(16)下部开设有滑杆槽，所述外摆杆(19)和内摆杆(16)下端转动安装有滚轮(17)，所述外摆杆(19)和内摆杆(16)位于滑杆槽处滑动安装有中轴(10)，中轴(10)外侧转动套设有内杆套(28)，内杆套(28)外侧壁固定安装有内杆(9)，内杆(9)外侧套设安装有套管(5)，套管(5)内侧固定安装有弹簧(20)，弹簧(20)两端固定连接内杆(9)侧壁和套管(5)内壁，所述套管(5)外侧套设有限位凸缘(31)，所述主体(1)底端固定安装有插接座(30)，插接座(30)内侧开设有开口向下的插杆槽，所述中轴(10)外侧固定安装有卡销(29)，所述插接座(30)开设有与卡销(29)配合的卡接插孔。

3.根据权利要求1所述的全自动地形图测绘装置，其特征在于，所述电池组(2)与飞行控制模块(4)、摄像头(14)、电机(23)和摄像控制模块(27)均电性连接，所述飞行控制模块(4)主要包括GPS模块、存储器和微处理器，所述摄像控制模块(27)主要包括图像储存器和第二微处理器。

4.一种采用权利要求1至3任一项所述全自动地形图测绘装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将起初卡接装配的卡销(29)与插接座(30)脱离卡接，将套管(5)与插接座(30)中部的插杆槽插接安装，限位凸缘(31)防止套管(5)意外脱离插接，滚轮(17)接触地面，套管(5)、内杆(9)和弹簧(20)对装置起到支撑缓冲作用；

2)将起初卡接装配的卡架(24)与卡头(6)脱离卡接，使第一支杆(21)和第二支杆(25)可以自动滑动，将第一支杆(21)和第二支杆(25)向主体(1)外部拉动形成图(8)状态的锐角，将电机(23)向四周支离主体(1)，保证扇叶(7)不会相互干扰；

3)将中套(22)套设在卡轴(37)外侧，通过沉头螺栓(36)旋入卡轴(37)中部的螺纹槽(38)中，将中套(22)压紧在卡轴(37)上部，将扇叶(7)与电机(23)装配连接，完成驱动装置的安装；

4)人工设定无人机飞行路线，飞行控制模块(9)自动完成路线编程，保存至存储器内；

5)飞行控制模块(9)控制无人机在设定高度飞行，摄像控制模块(27)控制两个摄像头(14)同时摄像，第二微处理器内部储存有基于ATLYS FPGA模块、VmodCAM双目摄像头模块开发设计的双目立体视觉系统，VmodCAM用于采集双路的视觉信息，FPGA开发平台负责完成摄像头(14)拍摄的图像进行高速分析，采集到的左右两路图像信息通过分析处理，便可得到二维图像上的深度信息，深度信息的生成采用了两种方式，其一为视觉信息的立体显示，经过处理生成叠加的红蓝3D图像，得到立体的影像图，另一方面，通过在FPGA模块上预设的高速图像处理系统，可以根据左右图像的差距，计算出图像的立体信息，提高拍照的直观程度和精确性，按设定飞行路线完成所有拍摄任务。

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