CN110466767A - 一种地形断面测绘无人机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种地形断面测绘无人机系统，包括中控板、中间安装孔固定臂、中间安装孔、定位天线安装柱、遥控天线、数据天线、脚架安装底座、定位天线。四周通过竖板连接起来的部件，用于在其上下以及四周侧固定其他零件，中间安装孔固定臂是设置在中间安装孔上方四周的延长臂，定位天线安装柱是安装在中控板上表面的圆柱接口。本发明以无人机为搭载平台，使用机械装置推进杆，并对杆的移动速度和行程进行实时监测，得到精准数据，从而测出该点的高程，该平台同时搭载定位模块和天线，同时完成与数据中心的数据实时传输，从而保证所测点的位置精准、高程准确，该装置具有移动速度快的特点，极大地减少了人工测量消耗，同时保证了数据的精确性。

Description

一种地形断面测绘无人机系统
技术领域
本发明涉及测绘设备技术领域，特别涉及一种地形断面测绘无人机系统。
背景技术
随着我国工程建设水平的逐步提高，为了满足工程需要，山区以及平地需要进行大量的地形测绘数据，进而使地形更加更好的展现在设计人员面前，但是踩点数量多，通过人工测量会耗费大量的时间和精力，无法满足大面积短时间测量。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种地形断面测绘无人机系统，本发明以无人机为搭载平台，使用机械装置推进杆，并对杆的移动速度和行程进行实时监测，得到精准数据，从而测出该点的高程，该平台同时搭载定位模块和天线，同时完成与数据中心的数据实时传输，从而保证所测点的位置精准、高程准确，该装置具有移动速度快的特点，极大地减少了人工测量消耗，同时保证了数据的精确性。
本发明所使用的技术方案是：一种地形断面测绘无人机系统，包括中控板、中间安装孔固定臂、中间安装孔、定位天线安装柱、遥控天线、数据天线、脚架安装底座、定位天线、电池、飞行控制板、数据传输模块、上部支护架安装底座、第一伸缩杆导向轴、第一伸缩杆出力轴、支护环、机臂安装底座、机臂、第一电机、螺旋桨、脚架导向杆、第一弹簧、横置脚板、中间安装筒、漏斗形保护盖、滚珠环、内环、滚珠及滚珠孔、履带环、弹性柱底座、弹性柱、旋转半环、支架底座、履带支架、第二电机、齿轮环、履带内齿、履带、底部连接环、第二伸缩杆导向轴、第二伸缩杆出力轴、十字连接架、编码器外壳、延长筒、编码器滚轮、光电检测模块、延长筒内滚珠、杆、杆端传感器、连接线。
所述的中控板是由上下两层板，四周通过竖板连接起来的部件，用于在其上下以及四周侧固定其他零件，所述的中间安装孔固定臂是设置在中间安装孔上方四周的延长臂，对中间安装筒进行固定，所述的中间安装孔是设置在中控板中部的孔，所述的定位天线安装柱是安装在中控板上表面的圆柱接口，所述的遥控天线是设置在中控板一角两侧的天线，所述的数据天线安装在中控板上表面的圆柱形天线，所述的脚架安装底座是安装在中控板底部板的底座，是一个剖面为倒梯形的、并在其下部设置三角形斜口的底座，并与脚架导向杆上部连接，所述的定位天线是安装在定位天线安装柱上的天线，是一个蝶形天线底连接一个弯折形的弯管构成的，所述的电池是设置在中控板中部两侧方孔内的电池，所述的飞行控制板是安装在中控板内部的控制板，所述的数据传输模块是安装在中控板内部的模块；所述的上部支护架安装底座是安装在中控板四角上的底座，是一个内部去除半球形的圆柱，所述的第一伸缩杆导向轴是与上部支护架安装底座连接的轴，并在其底端设置圆球，并与上部支护架安装底座的内缺球孔相互嵌合安装，所述的第一伸缩杆出力轴是安装在第一伸缩杆导向轴上部孔内的轴，所述的支护环是一个在底部侧面设置四个球形连接座的圆环，并与第一伸缩杆出力轴顶端的球形结构连接。
所述的机臂安装底座是一个上表面设置两垂直半圆板、中部通过轴连接、并设置限位卡槽的底座，将其安装在中控板四角的竖直安装板外侧，所述的机臂是一端设置中空圆柱、一端连接第一电机的臂，并与机臂安装底座的轴同轴心安装，所述的第一电机是安装在机臂一端的电机，并驱动螺旋桨旋转提供升力。
所述的脚架导向杆是两根平行排列的底部中空杆，直接安装在脚架安装底座上，所述的第一弹簧是安装在横置脚板与脚架导向杆之间的弹簧，所述的横置脚板是一端设置剖面为三角形的接地横板、一端连接两根延长杆的脚板，其延长杆通过限位卡扣限制在脚架导向杆的两根平行排列的底部中空杆内移动的杆。
所述的中间安装筒是安装在中间安装孔内的环，并在其内部安装漏斗形保护盖、滚珠环和履带环。
所述的漏斗形保护盖是一个安装在滚珠环上部的保护盖，所述的滚珠环是一个内部安装滚珠通道的环，并在其内部设置内环，所述的内环是一个带十字的圆柱组成的，并安装在滚珠环内，所述的滚珠及滚珠孔是设置在内环内侧的，并用来减少杆在内环内孔通过时的摩擦力，所述的履带环是内部安装弹性柱底座上的环。
所述的弹性柱是安装在弹性柱底座上的构件，其内置伸缩杆减震装置，所述的旋转半环是安装在弹性柱的细杆端、并通过两侧的轴卡在支架底座上的一侧为圆弧的四棱柱，所述的支架底座是内部有弧面凹槽的盒状体，其弧面与旋转半环相契合，所述的履带支架是一个底部平行设置两根安装轴的、并通过左右两列纵向安装的轴支架设置在一块连接板上的支架，所述的第二电机是将其轴固定在履带支架轴支架上的外转子电机，所述的齿轮环是套装在第二电机外转子上的齿环，所述的履带内齿是设置在履带内部的齿条，所述的履带是套在两个齿轮环上的履带。
所述的底部连接环是一个在圆环四周设置十字伸出杆的环状部件，所述的第二伸缩杆导向轴是一端安装在底部连接环的，所述的第二伸缩杆出力轴是套装在第二伸缩杆导向轴内的轴，所述的十字连接架一个中间设置细圆环的十字连接杆。
所述的编码器外壳是一个安装在延长筒一侧的盒子，其内部通过轴安装编码器滚轮，所述的编码器滚轮是一个外部设置摩擦塑胶环的，内部设置等距光栅的轮，所述的光电检测模块一个使用红外发光管和光电管的测速模块，通过检测编码器滚轮光栅来检测速度，感知杆的下降深度，所述的延长筒内滚珠是设置在延长筒内的滚珠，并用来减少杆在延长筒内孔通过时的摩擦力。
所述的杆是一根用来测量的杆，所述的杆端传感器是设置在杆底端的压敏传感器，所述的连接线是安装在延长筒和杆端传感器之间的连接线，并可以随着杆的下降而伸长。
所述的第二伸缩杆出力轴可以向下伸出并记录伸出长度，结合光电检测模块测出的杆下移长度，计算出精确的高程数据。
本发明有益效果：（1）本发明以无人机为搭载平台，使用机械装置推进杆，并对杆的移动速度和行程进行实时监测，得到精准数据，从而测出该点的高程，该平台同时搭载定位模块和天线，同时完成与数据中心的数据实时传输，从而保证所测点的位置精准、高程准确，该装置具有移动速度快的特点，极大地减少了人工测量消耗，同时保证了数据的精确性；（2）本发明采用三定位天线，使得定位更加精准；（3）本发明通过伸缩杆将测速模块放置在相对最低处，使得测速和测距数值更有保证。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的中控板顶部示意图。
图3为本发明的中控板底部示意图。
图4为本发明的中间筒内部示意图。
图5为本发明的滚珠环内部示意图
图6为本发明的履带环内部示意图。
图7为本发明的履带示意图。
图8为本发明的底部示意图。
图9为本发明的测速部分示意图一。
图10为本发明的测速部分示意图二。
附图标号：101-中控板；102-中间安装孔固定臂；103-中间安装孔；104-定位天线安装柱；105-遥控天线；106-数据天线；107-脚架安装底座；108-定位天线；109-电池；110-飞行控制板；111-数据传输模块；201-上部支护架安装底座；202-第一伸缩杆导向轴；203-第一伸缩杆出力轴；204-支护环；301-机臂安装底座；302-机臂；303-第一电机；304-螺旋桨；401-脚架导向杆；402-第一弹簧；403-横置脚板；501-中间安装筒；60101-漏斗形保护盖；60201-滚珠环；60202-内环；60203-滚珠及滚珠孔；60301-履带环；60302-弹性柱底座；60401-弹性柱；60402-旋转半环；60403-支架底座；60404；履带支架；60405-第二电机；60406-齿轮环；60407-履带内齿；60408-履带；701-底部连接环；801-第二伸缩杆导向轴；802-第二伸缩杆出力轴；803-十字连接架；901-编码器外壳；902-延长筒；903-编码器滚轮；904-光电检测模块；905-延长筒内滚珠；1001-杆；1002-杆端传感器；1003-连接线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示的一种地形断面测绘无人机系统。
中控板101是由上下两层板，四周通过竖板连接起来的部件，用于在其上下以及四周侧固定其他零件，中间安装孔固定臂102是设置在中间安装孔103上方四周的延长臂，对中间安装筒501进行固定，中间安装孔103是设置在中控板101中部的孔，定位天线安装柱104是安装在中控板101上表面的圆柱接口，遥控天线105是设置在中控板101一角两侧的天线，数据天线106安装在中控板101上表面的圆柱形天线，脚架安装底座107是安装在中控板101底部板的底座，是一个剖面为倒梯形的、并在其下部设置三角形斜口的底座，并与脚架导向杆401上部连接，定位天线108是安装在定位天线安装柱104上的天线，是一个蝶形天线底连接一个弯折形的弯管构成的，电池109是设置在中控板101中部两侧方孔内的电池，飞行控制板110是安装在中控板101内部的控制板，数据传输模块111是安装在中控板101内部的模块；上部支护架安装底座201是安装在中控板101四角上的底座，是一个内部去除半球形的圆柱，第一伸缩杆导向轴202是与上部支护架安装底座201连接的轴，并在其底端设置圆球，并与上部支护架安装底座201的内缺球孔相互嵌合安装，第一伸缩杆出力轴203是安装在第一伸缩杆导向轴202上部孔内的轴，支护环204是一个在底部侧面设置四个球形连接座的圆环，并与第一伸缩杆出力轴203顶端的球形结构连接。
机臂安装底座301是一个上表面设置两垂直半圆板、中部通过轴连接、并设置限位卡槽的底座，将其安装在中控板101四角的竖直安装板外侧，机臂302是一端设置中空圆柱、一端连接第一电机303的臂，并与机臂安装底座301的轴同轴心安装，第一电机303是安装在机臂302一端的电机，并驱动螺旋桨304旋转提供升力。
脚架导向杆401是两根平行排列的底部中空杆，直接安装在脚架安装底座107上，第一弹簧402是安装在横置脚板403与脚架导向杆401之间的弹簧，横置脚板403是一端设置剖面为三角形的接地横板、一端连接两根延长杆的脚板，其延长杆通过限位卡扣限制在脚架导向杆401的两根平行排列的底部中空杆内移动的杆。
中间安装筒501是安装在中间安装孔103内的环，并在其内部安装漏斗形保护盖60101、滚珠环60201和履带环60301。
漏斗形保护盖60101是一个安装在滚珠环60201上部的保护盖，滚珠环60201是一个内部安装滚珠通道的环，并在其内部设置内环60202，内环60202是一个带十字的圆柱组成的，并安装在滚珠环60201内，滚珠及滚珠孔60203是设置在内环60202内侧的，并用来减少杆1001在内环60202内孔通过时的摩擦力，履带环60301是内部安装弹性柱底座60302上的环。
弹性柱60401是安装在弹性柱底座60302上的构件，其内置伸缩杆减震装置，旋转半环60402是安装在弹性柱60401的细杆端、并通过两侧的轴卡在支架底座60403上的一侧为圆弧的四棱柱，支架底座60403是内部有弧面凹槽的盒状体，其弧面与旋转半环60402相契合，履带支架60404是一个底部平行设置两根安装轴的、并通过左右两列纵向安装的轴支架设置在一块连接板上的支架，第二电机60405是将其轴固定在履带支架60404轴支架上的外转子电机，齿轮环60406是套装在第二电机60405外转子上的齿环，履带内齿60407是设置在履带60408内部的齿条，履带60408是套在两个齿轮环60406上的履带。
底部连接环701是一个在圆环四周设置十字伸出杆的环状部件，第二伸缩杆导向轴801是一端安装在底部连接环701的，第二伸缩杆出力轴802是套装在第二伸缩杆导向轴801内的轴，十字连接架803一个中间设置细圆环的十字连接杆。
编码器外壳901是一个安装在延长筒902一侧的盒子，其内部通过轴安装编码器滚轮903，编码器滚轮903是一个外部设置摩擦塑胶环的，内部设置等距光栅的轮，光电检测模块904一个使用红外发光管和光电管的测速模块，通过检测编码器滚轮903光栅来检测速度，感知杆1001的下降深度，延长筒内滚珠905是设置在延长筒902内的滚珠，并用来减少杆1001在延长筒902内孔通过时的摩擦力。
杆1001是一根用来测量的杆，杆端传感器1002是设置在杆1001底端的压敏传感器，连接线1003是安装在延长筒902和杆端传感器1002之间的连接线，并可以随着杆1001的下降而伸长。
第二伸缩杆出力轴802可以向下伸出并记录伸出长度，结合光电检测模块904测出的杆1001下移长度，计算出精确的高程数据。
本发明在工作时，首先将无人机的机臂302向上拉出并扣住，将杆1001从支护环204中穿入，通过漏斗形保护盖60101、内环60202和履带60408中，并穿过十字连接架803中部的环和延长筒902，同时将杆端传感器1002套装在杆1001底部，杆1001通过内环60202和延长筒902时由滚珠减少摩擦力，通过第一伸缩杆导向轴202和第一伸缩杆出力轴203调整来支护环204的方位，保证杆1001不产生大的偏移；然后无人机起飞，通过飞行控制板110在操纵者的操纵下到达预定区域进行测量，随后伸长第二伸缩杆出力轴802将十字连接架803向下推进，当通过定位天线108确定高程后，履带60408在第二电机60405的驱动下，将杆1001向下推进直到杆端传感器1002传出压力信号后，停止对杆1001的驱动，此时光电检测模块904通过检测编码器滚轮903上的光栅，进而确定杆1001的行进距离，得出此点的具体高程，通过数据传输模块111将高程数据回传，完成一次测量，通过多次测量，完成对整个地形的测绘。

Claims (9)

1.一种地形断面测绘无人机系统，包括中控板101、中间安装孔固定臂（102）、中间安装孔（103）、定位天线安装柱（104）、遥控天线（105）、数据天线（106）、脚架安装底座（107）、定位天线108、电池（109）、飞行控制板（110）、数据传输模块（111）、上部支护架安装底座（201）、第一伸缩杆导向轴（202）、第一伸缩杆出力轴（203）、支护环（204）、机臂安装底座（301）、机臂（302）、第一电机（303）、螺旋桨（304）、脚架导向杆（401）、第一弹簧（402）、横置脚板（403）、中间安装筒（501）、漏斗形保护盖（60101）、滚珠环（60201）、内环（60202）、滚珠及滚珠孔（60203）、履带环（60301）、弹性柱底座（60302）、弹性柱（60401）、旋转半环（60402）、支架底座（60403）、履带支架（60404）、第二电机（60405）、齿轮环（60406）、履带内齿（60407）、履带（60408）、底部连接环（701）、第二伸缩杆导向轴（801）、第二伸缩杆出力轴（802）、十字连接架（803）、编码器外壳（901）、延长筒（902）、编码器滚轮（903）、光电检测模块（904）、延长筒内滚珠（905）、杆（1001）、杆端传感器（1002）、连接线（1003），其特征在于：
所述的中控板（101）是由上下两层板，四周通过竖板连接起来的部件，所述的中间安装孔固定臂（102）是设置在中间安装孔（103）上方四周的延长臂，对中间安装筒（501）进行固定，所述的中间安装孔（103）设置在中控板（101）中部，所述的定位天线安装柱（104）安装在中控板（101）上表面，所述的遥控天线（105）设置在中控板（101）一角两侧，所述的数据天线（106）安装在中控板（101）上表面，所述的脚架安装底座（107）安装在中控板（101）底部，所述的定位天线（108）安装在定位天线安装柱（104）上，所述的电池（109）设置在中控板（101）中部两侧方孔内，所述的飞行控制板（110）安装在中控板（101）内部，所述的数据传输模块（111）安装在中控板（101）内部；
所述的上部支护架安装底座（201）安装在中控板（101）四角上的底座，所述的第一伸缩杆导向轴（202）与上部支护架安装底座（201）连接，在其底端设置圆球，并与上部支护架安装底座（201）的内缺球孔相互嵌合安装，所述的第一伸缩杆出力轴（203）安装在第一伸缩杆导向轴（202）上部孔内，所述的支护环（204）与第一伸缩杆出力轴（203）顶端的球形结构连接；
所述的机臂安装底座（301）安装在中控板（101）四角的竖直安装板外侧，所述的机臂（302）一端设置中空圆柱，另一端连接第一电机（303），并与机臂安装底座（301）的轴同轴心安装，所述的第一电机（303）安装在机臂（302）一端；
所述的脚架导向杆（401）是两根平行排列的底部中空杆，直接安装在脚架安装底座（107）上，所述的第一弹簧（402）安装在横置脚板（403）与脚架导向杆（401）之间，所述的横置脚板（403）一端设置剖面为三角形的接地横板，另一端连接两根延长杆，所述的延长杆为通过限位卡扣限制在脚架导向杆（401）的两根平行排列的底部中空杆内移动的杆；
所述的中间安装筒（501）安装在中间安装孔（103）内，并在其内部安装漏斗形保护盖（60101）、滚珠环（60201）和履带环（60301）；
所述的底部连接环（701）是一个在圆环四周设置十字伸出杆的环状部件，所述的第二伸缩杆导向轴（801）一端安装在底部连接环（701），所述的第二伸缩杆出力轴（802）套装在第二伸缩杆导向轴（801）内，所述的十字连接架（803）中间设置细圆环；
所述的编码器外壳（901）是一个安装在延长筒（902）一侧的盒子，其内部通过轴安装编码器滚轮（903），所述的编码器滚轮（903）外部设置摩擦塑胶环，内部设置等距光栅，所述的光电检测模块（904）设置红外发光管和光电管，所述的延长筒内滚珠（905）设置在延长筒（902）内；
所述的杆（1001）是一根用来测量的杆，所述的杆端传感器（1002）是设置在杆（1001）底端的压敏传感器，所述的连接线（1003）安装在延长筒（902）和杆端传感器（1002）之间，并可以随着杆（1001）的下降而伸长。
2.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的数据天线（106）为圆柱形。
3.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的脚架安装底座（107）剖面为倒梯形的，在其下部设置有三角形斜口，并与脚架导向杆（401）上部连接。
4.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的定位天线（108）由一个蝶形天线底连接一个弯折形的弯管构成。
5.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的上部支护架安装底座（201）是一个内部去除半球形的圆柱结构。
6.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的支护环（204）是一个在底部侧面设置四个球形连接座的圆环结构。
7.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的机臂安装底座（301）上表面设置两垂直半圆板，中部通过轴连接，并设置限位卡槽。
8.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的漏斗形保护盖（60101）安装在滚珠环（60201）上部，所述的滚珠环（60201）内部安装滚珠通道，并在其内部设置内环（60202），所述的内环（60202）是一个带十字的圆柱组成的，并安装在滚珠环（60201）内，所述的滚珠及滚珠孔（60203）设置在内环（60202）内侧，所述的履带环（60301）内部安装弹性柱底座（60302）上。
9.如权利要求1所述的一种地形断面测绘无人机系统，其特征在于：所述的弹性柱（60401）安装在弹性柱底座（60302）上，其内置伸缩杆减震装置，所述的旋转半环（60402）安装在弹性柱（60401）的细杆端，并通过两侧的轴卡在支架底座（60403）上，所述的支架底座（60403）是内部有弧面凹槽的盒状体，其弧面与旋转半环（60402）相契合，所述的履带支架（60404）底部平行设置两根安装轴，并通过左右两列纵向安装的轴支架设置在一块，所述的第二电机（60405）将其轴固定在履带支架（60404）轴支架上，所述的齿轮环（60406）套装在第二电机（60405）外转子上，所述的履带内齿（60407）设置在履带（60408）内部，所述的履带（60408）套在两个齿轮环（60406）上。
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