CN111337934B - 一种城市三维空间数据移动采集设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市三维空间数据移动采集设备，包括设备基座、定位安装架、无人机安装架和车载安装架，所述设备基座中部固定连接有下支撑盘和设备副基座，所述设备基座上端面开有刻度槽，所述设备副基座上端固定连接有安装套管，所述安装套管上端通过安装卡扣活动卡接有球形防护壳体，所述安装套管外侧还固定连接有液晶触控显示屏，所述安装套管内腔中部固定连接有垂直杆件，所述垂直杆件上端固定连接有水平杆件，所述水平杆件内腔第部通过卡接块固定连接有PLC集成电路板，所述水平杆件内腔上端固定连接有风冷组件，所述水平杆件左右两端均固定连接有光路切换板，该设备功能丰富、实用，具有一定的推广价值。

Description

一种城市三维空间数据移动采集设备
技术领域
本发明涉及地理信息设备技术领域，具体为一种城市三维空间数据移动采集设备。
背景技术
传统的地理信息数据采集装置往往针对平面数据，形成XY坐标，并绘制成地图，随着城市高层建筑的增多，城市三维空间地图(立体地图)的绘制越来越重要。目前三维地图的绘制往往是采用在平面地图的基础上，增加高度值，进而形成三维地图，但这种传统方式存在的不足之处是，不能够精细地绘制真实的三维空间，目前手持激光(红外线)测距仪用于测距已经很普遍。但一次对准一个地方测距，只显示一个距离，用这样传统的方法绘制一个地方的三维图费时费力、也不准确，因此，城市三维空间数据移动采集设备可以很好的解决该问题，但是现有的测距探头为了适应目标方位的测距工作，需要依靠外部的水平旋转基座和俯仰驱动机构实现探头的测距方向和测距俯仰角的调节，而现有的水平旋转基座和俯仰驱动机构均时采用两个独立的机械结构来组合才能够实现水平旋转以及俯仰角度的先后或者同时调节，因此多个驱动需要占据较大空间的同时还增加设备的重量，因此尤其是在无人机以及车载等载运监测作业，对设备的重量尤为敏感。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市三维空间数据移动采集设备，在保留测距探头具备水平旋转以及俯仰角度等多个自由度调节功能的基础上，还减少了运动驱动机构的重量，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：一种城市三维空间数据移动采集设备，包括设备基座、三角锥形定位安装架、无人机安装架和车载安装架，所述设备基座下端面左右两侧均固定连接有卡槽件，所述卡槽件下端中部开有半球卡槽，所述设备基座中部固定连接有下支撑盘，所述下支撑盘上端面中部固定连接有转动杆，所述转动杆上端固定连接有上支撑盘，所述上支撑盘外侧固定连接有设备副基座，所述设备基座上端面开有刻度槽，所述设备基座上端面左右两侧还固定连接有定位卡扣，所述设备副基座上端固定连接有安装套管，所述安装套管上端通过安装卡扣活动卡接有透明球形防护壳体；
所述安装套管内腔中部固定连接有垂直杆件，所述水平杆件左右两端均固定连接有光路切换板，所述光路切换板为弧形板，该弧形板为非透光材质，弧形光路切换板板体上设置有多个均匀布置的通孔，在所述透明球形防护壳体壳体的内壁设置有多个均匀布置的红外线探测组件，每个所述红外线探测组件包括红外线发射装置和红外线接收装置，所有红外线发射装置和红外线接收装置分为若干组并且每组分别连接到多路电子开关的其中一路输入端/输出端，该多路电子开关的多个输入端/输出端及多路电子开关上的选通控制端均连接到PLC控制器，该控制器根据俯仰角度的需求控制某个或者多个电子开关的通道开启或者关闭，其中红外线发射装置和红外线接收装置的分组通过预先校正获得。
更进一步的，所述安装套管外侧开有USB插接口和充电线插口，所述安装套管外侧还固定连接有液晶触控显示屏，所述垂直杆件内腔中部固定连接有蓄电池，所述垂直杆件上端固定连接有水平杆件，所述水平杆件内腔底部通过卡接块固定连接有PLC集成电路板，所述PLC集成电路板上端电性连接有存储模块和无线传输模块以及PLC控制器，所述水平杆件内腔上端固定连接有风冷组件，所述USB插接口至少设有两个，所述液晶触控显示屏为曲面且与安装套管外侧壁紧密贴合。
更进一步的，所述风冷组件左右两端均固定连接有安装块，所述安装块通过安装螺栓固定连接在水平杆件内腔侧壁上，所述风冷组件上端中部通过安装杆固定连接有风冷电机，所述风冷电机输出轴末端固定连接有风冷翼板，所述风冷组件下端固定连接有防尘网。
更进一步的，所述定位安装架为三角锥形且外侧壁固定连接有反光条带，所述反光条带至少设有两个且间隔平行设置，所述定位安装架下端活动卡接有配重底板，所述配重底板上端固定连接有蜂鸣器，所述定位安装架上端通过螺纹套管螺纹连接有定位安装台，所述定位安装台上端固定连接有第一安装卡件，所述第一安装卡件设有两个且平行设置，所述第一安装卡件可以与半球卡槽啮合卡接。
更进一步的，所述无人机安装架上端通过螺纹连接柱螺纹连接有卡接云台，所述无人机安装架下端面固定拦截有第二安装卡件，所述无人机安装架下端面中部固定连接有缓冲弹簧。
更进一步的，所述车载安装架上端面固定连接有多个第三安装卡件，所述第三安装卡件的结构与第一安装卡件和第二安装卡件完全相同，所述第三安装卡件设有两列且平行等间距设置，所述车载安装架四角均固定连接有半圆安装板，所述半圆安装板中部均开有安装通孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、仅设置一个旋转自由度上的机械传递结构和多路电子开关，实现了在保留测距探头具备水平旋转以及俯仰角度等多个自由度调节功能的基础上，还减少了运动驱动机构的重量；
2、该种城市三维空间数据移动采集设备结构设计合理，使用方便，能够一次性发射非常多个数量的红外探测光线，从而实现多点同时测定的功能，极大地提高了GIS信息的采集速度和精度；该设备还能够通过搭配不同的装载设备，利用车辆或无人机等载具实现不同高度的GIS信息的快速采集；通过设置多个同类型设备的同时作业，能够一次性完成一个街道或一个区域的信息采集，能够更好地减少人力资源的使用，提高数据的准确性，减少人为因素导致的系统误差的产生。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明的局部剖视图；
图4为本发明水平杆件的剖视图；
图5为本发明光路切换板的侧视图；
图6为本发明的设备基座的俯视图；
图7为本发明风冷组件的剖视图；
图8为本发明定位安装架的剖视图；
图9为本发明无人机安装架的剖视图；
图10为本发明车载安装架的俯视图。
图中：1设备基座、11卡槽件、12半球卡槽、13下支撑盘、14转动杆、15支撑盘、16设备副基座、17刻度槽、18定位卡扣、2安装套管、21安装卡扣、22USB插接口、23充电线插口、24液晶触控显示屏、25球形防护壳体、3垂直杆件、31蓄电池、32导线、33水平杆件、34卡接块、35PLC集成电路板、36存储模块、37无线传输模块、4风冷组件、41安装块、42安装螺栓、43安装杆、44风冷电机、45风冷翼板、46防尘网、5光路切换板、51红外线探测组件、52红外线接收装置、53红外线发射装置、6定位安装架、61配重底板、62反光条带、63螺纹套管、64安装台、65第一安装卡件、66蜂鸣器、7无人机安装架、71螺纹连接柱、72卡接云台、73第二安装卡件、74缓冲弹簧、8车载安装架、81第三安装卡件、82半圆安装板、83安装通孔。
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。
实施例1：
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种城市三维空间数据移动采集设备，包括设备基座1、三角锥形定位安装架6、无人机安装架7和车载安装架8，所述设备基座1下端面左右两侧均固定连接有卡槽件11，所述卡槽件11下端中部开有半球卡槽12，所述设备基座1中部固定连接有下支撑盘13，所述下支撑盘13上端面中部固定连接有转动杆14，所述转动杆14上端固定连接有上支撑盘15，所述上支撑盘15外侧固定连接有设备副基座16，所述设备基座1上端面开有刻度槽17，所述设备基座1上端面左右两侧还固定连接有定位卡扣18，所述设备副基座16上端固定连接有安装套管2，所述安装套管2上端通过安装卡扣21活动卡接有透明球形防护壳体25；
所述安装套管2内腔中部固定连接有垂直杆件3，所述水平杆件33左右两端均固定连接有光路切换板5，所述光路切换板5为弧形板，该弧形板为非透光材质，弧形光路切换板5板体上设置有多个均匀布置的通孔，在所述透明球形防护壳体25壳体的内壁设置有多个均匀布置的红外线探测组件51，每个所述红外线探测组件51包括红外线发射装置53和红外线接收装置52，所有红外线发射装置53和红外线接收装置52分为若干组并且每组分别连接到多路电子开关的其中一路输入端，该多路电子开关的多个输出端及多路电子开关上的选通控制端均连接到PLC控制器，该控制器根据俯仰角度的需求控制某个或者多个电子开关的通道开启或者关闭，其中红外线发射装置53和红外线接收装置52的分组通过预先校正获得。
所述安装套管2外侧开有USB插接口22和充电线插口23，所述安装套管2外侧还固定连接有液晶触控显示屏24，所述垂直杆件3内腔中部固定连接有蓄电池31，所述垂直杆件3上端固定连接有水平杆件33，所述水平杆件33内腔底部通过卡接块34固定连接有PLC集成电路板35，所述PLC集成电路板35上端电性连接有存储模块36和无线传输模块37以及PLC控制器，所述水平杆件33内腔上端固定连接有风冷组件4，所述USB插接口22至少设有两个，所述液晶触控显示屏24为曲面且与安装套管2外侧壁紧密贴合。
所述上支撑盘15外侧固定连接有设备副基座16，所述设备基座1上端面开有刻度槽17，能够确定设备副基座16与设备基座1的相对偏转角度，从而确定红外线探测组件51的工作角度，便于在多个设备联合使用时确定各个设备的工作区域，便于后期的数据处理和整合，所述设备基座1上端面左右两侧还固定连接有定位卡扣18，用于固定设备副基座16避免其在定位后发生偏转，所述设备副基座16上端固定连接有安装套管2，所述安装套管2上端通过安装卡扣21活动卡接有球形防护壳体25，所述球形防护壳体25为深色透明塑料壳体，用于保护内部装置，所述安装套管2外侧开有USB插接口22和充电线插口23，所述安装套管2外侧还固定连接有液晶触控显示屏24，所述USB插接口22至少设有两个，便于数据的输出和读取，所述液晶触控显示屏24为曲面且与安装套管2外侧壁紧密贴合，所述液晶触控显示屏24能够实现系统UI的显示从而实现固定功能键的设定或者固定程序的启动，所述安装套管2内腔中部固定连接有垂直杆件3，所述垂直杆件3内腔中部固定连接有蓄电池31，所述垂直杆件3上端固定连接有水平杆件33，所述水平杆件33内腔底部通过卡接块34固定连接有PLC集成电路板35，所述PLC集成电路板35上端电性连接有存储模块36和无线传输模块37，所述存储模块36的存储空间不小于512GB，所述蓄电池31与充电线插口23电性串联，所述无线传输模块37包括GPRS模块和蓝牙模块，所述GPRS模块能够通过无线数据并入互联网从而实现GPS定位和无线数据的传输，蓝牙模块则能够实现设备间的无线并网和数据传输，所述PLC集成电路板35中包含微型处理器，所述微型处理器中写入有专门的数据处理软件，该软件已同步申请软件著作权，故在此不给出具体代码，所述PLC集成电路板35、红外线探测组件51、液晶触控显示屏24和风冷组件4均与蓄电池31之间通过导线32电性连接，所述水平杆件33内腔上端固定连接有风冷组件4，所述风冷组件4左右两端均固定连接有安装块41，所述安装块41通过安装螺栓42固定连接在水平杆件33内腔侧壁上，所述风冷组件4上端中部通过安装杆43固定连接有风冷电机44，所述风冷电机44输出轴末端固定连接有风冷翼板45，所述风冷组件4下端固定连接有防尘网46，所述水平杆件33左右两端均固定连接有光路切换板5，所述光路切换板5为弧形板，上述装置在独立使用或复数个定位使用时，可以将整个设备通过半球卡槽12卡接在定位安装架6顶部第一安装卡件65的上端，所述定位安装架6为三角锥形且外侧壁固定连接有反光条带62，所述反光条带62至少设有两个且间隔平行设置，所述定位安装架6下端活动卡接有配重底板61，所述配重底板61上端固定连接有蜂鸣器66，所述蜂鸣器66能够发出警报声，可以用于定位提示或避免非工作人员接触该设备，所述定位安装架6上端通过螺纹套管63螺纹连接有定位安装台64，所述定位安装台64上端固定连接有第一安装卡件65，所述第一安装卡件65设有两个且平行设置，所述第一安装卡件65可以与半球卡槽12啮合卡接。
其中在具体的进行测距作业时，根据需要将设备基座1底部的弧形槽12与无人机或车载设备，或者定位安装架6的相应部位对接后，进行下一步的红外线测距作业，在需要调整测距区域的朝向时，首先控制固定设备副基座16转动，然后同步带动安装套管2以及球形防护壳体25转动，进而带动球形防护壳体25内壁上安装的红外测距探头同步转动，所述设备基座1上端面开有刻度槽17，能够确定设备副基座16与设备基座1的相对偏转角度，从而确定红外线探测组件51的工作角度，PLC控制器控制多路电子开关中的连接到球形防护壳体25内壁上中等高度位置的红外线探测组件的通道开启，上述开启通道内的所有红外线发射装置53和红外线接收装置52供电并接收红外线接收装置52的信号，在需要进行不同俯仰角度的激光测距时，例如需要进行具有较低俯仰角度区域的激光测距，则只需要通过多路电子开关控制仅位于球形防护壳体25的较高部位的红外线发射装置53和红外线接收装置52工作，由于球形防护壳体的内壁为弧形，贴附在其上的发射装置53中的发射探头的俯仰角度不同，然后被选通的红外线发射装置53发射的光线通过弧形光路切换板5上的通孔和透明壳体到达物体后发射至红外线接收装置52中，而俯仰角度与选通的位于球形防护壳体25的较高部位的红外线发射装置53的精确对应关系，可以通过预先的校准获得，例如在安装完毕后通过角度测量仪和临近的光电探测板获得，将所有探头安装完毕后，控制其中一个红外发射装置53的探头发射红外线，然后根据其入射的的大致区域中的光电探测板获得的精确点位，该精确点位与发射探头之间的连线以及该探头的高度精确获得其俯仰角，然后关闭当前红外发射装置53并开启下一个红外线发射装置53的发射探头，并执行相同操作，依此方法循环操作，直至完成所有红外线发射装置53探头的俯仰角度的获取，将相同俯仰角度的红外线探测组件51分为一组，该所有俯仰角度的获取存储于PLC控制器中的存储器中，作为红外发射装置53选通的参照表。
本发明中利用一个固定设备副基座16和选通电子开关实现了旋转和俯仰角度两个自由度的调节，在保留测距探头具备水平旋转以及俯仰角度等多个自由度调节功能的基础上，还减少了运动驱动机构的重量。
实施例2：
请参阅图1-7、图9和图10，本发明提供一种技术方案：该设备还能够安装在无人机或车载设备上使用，从而实现不同高度的GIS信息采集，也能够实现GIS信息的快速采集从而提高工作效率，所述无人机安装架7上端通过螺纹连接柱71螺纹连接有卡接云台72，所述卡接云台72可以卡接在无人机的通用云台卡件上，所述无人机安装架7下端面固定拦截有第二安装卡件73，所述无人机安装架7下端面中部固定连接有缓冲弹簧74，所述缓冲弹簧74能够减少飞行过程中气流的冲击，从而提高设备的稳定性，所述车载安装架8上端面固定连接有多个第三安装卡件81，所述第三安装卡件81的结构与第一安装卡件65和第二安装卡件73完全相同，所述第三安装卡件81设有两列且平行等间距设置，所述车载安装架8四角均固定连接有半圆安装板82，所述半圆安装板82中部均开有安装通孔83，上述结构能够实现多个设备的同步安装和使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种城市三维空间数据移动采集设备，包括设备基座(1)、三角锥形定位安装架(6)、无人机安装架(7)和车载安装架(8)，其特征在于：所述设备基座(1)下端面左右两侧均固定连接有卡槽件(11)，所述卡槽件(11)下端中部开有半球卡槽(12)，所述设备基座(1)中部固定连接有下支撑盘(13)，所述下支撑盘(13)上端面中部固定连接有转动杆(14)，所述转动杆(14)上端固定连接有上支撑盘(15)，所述上支撑盘(15)外侧固定连接有设备副基座(16)，所述设备基座(1)上端面开有刻度槽(17)，所述设备基座(1)上端面左右两侧还固定连接有定位卡扣(18)，所述设备副基座(16)上端固定连接有安装套管(2)，所述安装套管(2)上端通过安装卡扣(21)活动卡接有透明球形防护壳体(25)；
所述安装套管(2)内腔中部固定连接有垂直杆件(3)，所述垂直杆件(3)上端固定连接有水平杆件(33),所述水平杆件(33)左右两端均固定连接有光路切换板(5)，所述光路切换板(5)为弧形板，该弧形板为非透光材质，弧形光路切换板(5)板体上设置有多个均匀布置的通孔，在所述透明球形防护壳体(25)壳体的内壁设置有多个均匀布置的红外线探测组件(51)，每个所述红外线探测组件(51)包括红外线发射装置(53)和红外线接收装置(52)，所有红外线发射装置(53)和红外线接收装置(52)分为若干组并且每组分别连接到多路双向电子开关的其中一路输入端/输出端，该多路 双向电子开关的多个输入端/输出端及多路电子开关上的选通控制端均连接到PLC控制器，该控制器根据俯仰角度的需求控制某个或者多个电子开关通道开启或者关闭，其中红外线发射装置(53)和红外线接收装置(52)的分组通过预先校正获得；
在需要进行不同俯仰角度的激光测距时，被选通的红外线发射装置(53)发射的光线通过弧形光路切换板(5)上的通孔和透明壳体到达物体后发射至红外线接收装置(52)中，而俯仰角度与选通的位于球形防护壳体(25)的红外线发射装置(53)的精确对应关系可以通过预先的校准获得，该精确对应关系在安装完毕后通过角度测量仪和临近的光电探测板获得，将所有探头安装完毕后，控制其中一个红外线 发射装置(53)的探头发射红外线，然后根据其入射的大致区域中的光电探测板获得的精确点位，该精确点位与发射探头之间的连线以及该探头的高度精确获得其俯仰角，然后关闭当前红外线 发射装置(53)并开启下一个红外线发射装置(53)的发射探头，并执行相同操作，依此方法循环操作，直至完成所有红外线发射装置(53)探头的俯仰角度的获取，将相同俯仰角度的红外线探测组件(51)分为一组，该所有俯仰角度的获取存储于PLC控制器中的存储器中，作为红外线 发射装置(53)选通的参照表。
2.根据权利要求1所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述安装套管(2)外侧开有USB插接口(22)和充电线插口(23)，所述安装套管(2)外侧还固定连接有液晶触控显示屏(24)，所述垂直杆件(3)内腔中部固定连接有蓄电池(31)，所述垂直杆件(3)上端固定连接有水平杆件(33)，所述水平杆件(33)内腔底部通过卡接块(34)固定连接有PLC集成电路板(35)，所述PLC集成电路板(35)上端电性连接有存储模块(36)和无线传输模块(37)以及PLC控制器，所述水平杆件(33)内腔上端固定连接有风冷组件(4)，所述USB插接口(22)至少设有两个，所述液晶触控显示屏(24)为曲面且与安装套管(2)外侧壁紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述蓄电池(31)与充电线插口(23)电性串联，所述无线传输模块(37)包括GPRS模块和蓝牙模块，所述PLC集成电路板(35)、红外线探测组件(51)、液晶触控显示屏(24)和风冷组件(4)均与蓄电池(31)之间通过导线(32)电性连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述风冷组件(4)左右两端均固定连接有安装块(41)，所述安装块(41)通过安装螺栓(42)固定连接在水平杆件(33)内腔侧壁上，所述风冷组件(4)上端中部通过安装杆(43)固定连接有风冷电机(44)，所述风冷电机(44)输出轴末端固定连接有风冷翼板(45)，所述风冷组件(4)下端固定连接有防尘网(46)。
5.根据权利要求1所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述定位安装架(6)为三角锥形且外侧壁固定连接有反光条带(62)，所述反光条带(62)至少设有两个且间隔平行设置，所述定位安装架(6)下端活动卡接有配重底板(61)，所述配重底板(61)上端固定连接有蜂鸣器(66)，所述定位安装架(6)上端通过螺纹套管(63)螺纹连接有定位安装台(64)，所述定位安装台(64)上端固定连接有第一安装卡件(65)，所述第一安装卡件(65)设有两个且平行设置，所述第一安装卡件(65)可以与半球卡槽(12)啮合卡接。
6.根据权利要求1所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述无人机安装架(7)上端通过螺纹连接柱(71)螺纹连接有卡接云台(72)，所述无人机安装架(7)下端面固定拦截有第二安装卡件(73)，所述无人机安装架(7)下端面中部固定连接有缓冲弹簧(74)。
7.根据权利要求1或5所述的一种城市三维空间数据移动采集设备，其特征在于：所述车载安装架(8)上端面固定连接有多个第三安装卡件(81)，所述第三安装卡件(81)的结构与第一安装卡件(65)和第二安装卡件(73)完全相同，所述第三安装卡件(81)设有两列且平行等间距设置，所述车载安装架(8)四角均固定连接有半圆安装板(82)，所述半圆安装板(82)中部均开有安装通孔(83)。
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