CN112694041B - 高塔式高光谱农业遥感成像云台 - Google Patents

Abstract

一种高塔式高光谱农业遥感成像云台，涉及起重机领域，包括高架塔，塔臂上垂直并滑动设有中心柱，中心柱上均布固定套设有若干个托架，中心柱上还套设有云台；云台包括第一攀爬机构和第二攀爬机构，以及位于第一攀爬机构和第二攀爬机构之间的剪叉机构和升降机构。本技术方案相对比绳索吊装的固定方式来说，设置第一攀爬机构、第二攀爬机构更便于调节云台的高度。

Description

高塔式高光谱农业遥感成像云台

技术领域

本发明涉及起重机领域，尤其是一种高塔式高光谱农业遥感成像云台。

背景技术

农业遥感监测技术通过分析农作物遥感影像数据，可精准客观获取农作物种植面积、分布情况、农业灾害情况等，并可以预测作物产量，如同为农业生产装上了一双“科技眼”。过去需要大量人员带着土壤墒情检测仪一个点一个点采集数据，再层层上报，效率低、成本高，各种人为因素也会影响数据的客观性。农业遥感监测技术效率高、范围大，实现了灾情监测数据的精准客观，可供农业决策部门及时作出反应，为制定抗旱救灾措施提供信息支持，这项技术现如今已逐步走向全国农业监测的应用当中。

应用在农业领域的光谱遥感监测装置通常设置在高架塔云台上，高光谱成像仪通过钢丝绳或锁链悬吊在半空中以对周围的作物进行监测，但这种加设方式不具备良好的稳定性，高光谱成像仪经常随风晃动造成测定数据波动或误差，监测云台只能依靠高架塔的吊臂倾斜来改变云台高度，无法对监测云台的高度进行精确调节，监测云台的高度对监测范围来说至关重要。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高塔式高光谱农业遥感成像云台，通过优化监测云台的结构，提升监测云台的稳定性，实现高度精确可调的作用。

其解决方案是，一种高塔式高光谱农业遥感成像云台，包括高架塔，高架塔包括转动连接的塔臂和塔座，其特征在于，所述塔臂上垂直并滑动设有中心柱，中心柱上均布固定套设有若干个托架，中心柱上还套设有云台；云台包括第一攀爬机构和第二攀爬机构，以及位于第一攀爬机构和第二攀爬机构之间的剪叉机构和升降机构；所述第一攀爬机构包括上平台，上平台上的下表面上转动连接第一齿圈，第一齿圈内啮合有多个内齿轮，上平台还固定连接有壳体，所述第一齿圈及各内齿轮均位于壳体内部，壳体上开设有若干槽口，槽口滑动连接有顶块，顶块与内齿轮对应，顶块上设有第一齿条，第一齿条与所对应的内齿轮啮合；所述第一攀爬机构与第二攀爬机构结构一致；所述升降机构包括与第二攀爬机构的上平台间隔固定连接的导向平台，导向平台的上表面转动连接有第二齿圈，第二齿圈外啮合有若干外齿轮，外齿轮同轴螺纹连接有螺杆，螺杆上端转动连接有同一个支撑平台，螺杆下端伸出导向平台；所述剪叉机构的上端与第一攀爬机构的壳体固定连接，剪叉机构的下端与导向平台固定连接；所述上平台、壳体、支撑平台、导向平台上均开设有通孔，所述中心柱从通孔中穿过。

优选地，所述塔座上设有卷扬设备，卷扬设备与所述中心柱的上端绳连接；所述塔臂上背离云台的一端铰接有拉杆，拉杆的另一端与高架塔固定连接。

优选地，所述托架与中心柱之间开设有缺口，所述顶块上靠近中心柱的一端向下设有凸起，凸起能深入缺口中。

优选地，所述支撑平台上转动连接有转动盘，支撑平台上还固定连接有筒体，所述剪叉机构位于筒体内部，筒体外周上设有齿面，齿面啮合有第一齿轮，第一齿轮连接有电机，电机固定在转动盘上。

优选地，所述导向平台上开设有滑槽及沉槽，所述剪叉机构下端的一个剪叉臂转动连接有滑辊，滑辊在滑槽中滚动连接，所述沉槽中固定设有第二齿条，第二齿条啮合有第二齿轮，第二齿轮与滑辊同轴连接。

本发明的有益效果：

1.对比现有技术设置托架和第一攀爬机构、第二攀爬机构来实现云台自主攀爬升降的创新点，相对比绳索吊装的固定方式来说，设置第一攀爬机构、第二攀爬机构更便于调节云台的高度；

2.第一攀爬机构、第二攀爬机构对云台进行长距离移动，而升降机构对高光谱成像仪进行管距离高度调节，还有转动盘进行转动调节，使高光谱成像仪轻易完成对各方位的检测工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为云台的结构示意图；

图3为云台的内部剖视图；

图4为图3中I的放大图；

图5为云台的的侧面剖视图；

图6为第一攀爬机构的分解图；

图7为第一攀爬机构的内部结构图；

图8为升降机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-8给出，一种高塔式高光谱农业遥感成像云台，包括高架塔1，高架塔1包括转动连接的塔臂102和塔座101，塔臂102以塔座101为轴转动，其特征在于，所述塔臂102上垂直并滑动设有中心柱2，中心柱2上均布固定套设有若干个托架3，中心柱2上还套设有云台4，云台4用于承载高光谱成像仪，而托架3用于为云台4攀登提供支撑；云台4包括第一攀爬机构41和第二攀爬机构42，以及位于第一攀爬机构41和第二攀爬机构42之间的剪叉机构43和升降机构44，云台4利用第一攀爬机构41和第二攀爬机构42交替运作实现攀爬功能，剪叉机构43用于改变第一攀爬机构41和第二攀爬机构42之间的距离，升降机构44能单独对高光谱成像仪进行短距离升降调节；所述第一攀爬机构41包括上平台411，上平台411上的下表面上转动连接第一齿圈412，第一齿圈412内啮合有多个内齿轮413，以其中一个内齿轮413为主动轮或但另设止与第一齿圈412啮合的第一主动轮414，连接第一驱动装置，当第一齿圈412转动时所有内齿轮413随之转动，上平台411还固定连接有壳体415，所述第一齿圈412及各内齿轮413均位于壳体415内部，壳体415上开设有若干槽口416，槽口416滑动连接有顶块417，顶块417与内齿轮413对应，顶块417上设有第一齿条418，第一齿条418与所对应的内齿轮413啮合，内齿轮413转动时其啮合的第一齿条418带动顶块417向中心柱2方向移动，直到接触中心柱2无法继续移动为止；所述第一攀爬机构41与第二攀爬机构42结构一致；所述升降机构44包括与第二攀爬机构42的上平台411间隔固定连接的导向平台441，导向平台441的上表面转动连接有第二齿圈442，第二齿圈442外啮合有若干外齿轮443，设置第二主动轮445连接第二驱动装置以带动第二齿圈442，外齿轮443同轴螺纹连接有螺杆444，螺杆444上端转动连接有同一个支撑平台448，第二齿圈442转动带动各外齿轮443转动，外齿轮443又驱动螺杆444上下运动，带动支撑平台448上下运动，螺杆444下端伸出导向平台441，由于第二攀爬机构42的上平台411与导向平台441之间是间隔固定连接的，所以螺杆444的下端可以在导向平台441与第二攀爬机构42之间的空间内活动，可在螺杆444的下端固定连接大于螺杆444直径的挂台以防止螺杆444脱出支撑平台448；所述剪叉机构43的上端与第一攀爬机构41的壳体415固定连接，剪叉机构43的下端与导向平台441固定连接，由于导向平台441与第二攀爬机构42的上平台411固定连接，所以剪叉机构43实质上是将第一攀爬机构41与第二攀爬机构42之间进行间接连接；所述上平台411、壳体415、支撑平台448、导向平台441上均开设有通孔6，所述中心柱2从通孔6中穿过，高光谱成像仪固定架设在支撑平台448上，第一攀爬机构41、第二攀爬机构42与剪叉机构43配合实现云台4在中心柱2上的攀爬，升降机构44带动高光谱成像仪在第一攀爬机构41、第二攀爬机构42之间短距离调整高度。

所述塔座101上设有卷扬设备104，卷扬设备104与所述中心柱2的上端绳连接；所述塔臂102上背离云台4的一端铰接有拉杆103，拉杆103的另一端与高架塔1固定连接。通常塔臂102的一端有重物时另一端都会进行配重以保持塔臂102平衡，打两端都悬挂重物实际上会增加塔臂102随风摇摆的几率，现用拉杆103牵制塔臂102，限制塔臂102摆动；卷扬设备104通过钢丝绳或锁链连接中心柱2，卷扬设备104收缩时拉动中心柱2向塔座101方向移动，卷扬设备104反转释放绳索则中心柱2可以从地面上操纵远离塔座101，从而改变中心柱2与塔座101之间的距离。

所述托架3与中心柱2之间开设有缺口，所述顶块417上靠近中心柱2的一端向下设有凸起，凸起能深入缺口中。托架3是支撑顶块417的重要部件，在轴向上承受整个云台4的重量，为了使顶块417能在托架3上放置得更平稳，在顶块417上加设凸起，当顶块417滑动至接触中心柱2时，剪叉机构43动作使顶块417向下移动，凸起扣在托架3的缺口内，使第一攀爬机构41或第二攀爬机构42稳当的架在托架3上。

所述支撑平台448上转动连接有转动盘5，支撑平台448上还固定连接有筒体449，所述剪叉机构43位于筒体449内部，筒体449外周上设有齿面，齿面啮合有第一齿轮7，第一齿轮7连接有电机，电机固定在转动盘5上。支撑平台448上凸设有环形滑块，转动盘5的下表面开设有与环形滑块相配合的滑槽446，高光谱成像仪实际架设在转动盘5上，第一齿轮7通过减速器或带轮连接电机，由于支撑平台448通过螺柱与导向平台441连接，导向平台441又与第二攀爬机构42固定连接，所以第一齿轮7与齿面啮合时筒体449和支撑平台448不会转动，而转动盘5、电机和第一齿轮7会转动，以实现放置在转动盘5上的高光谱成像仪围绕中心柱2周向转动，而剪叉机构43位于筒体449内体部，高光谱成像仪在筒体449外转动，即高光谱成像仪转动时无物体遮挡，视野开阔。

所述导向平台441上开设有滑槽446及沉槽447，所述剪叉机构43下端的一个剪叉臂转动连接有滑辊431，滑辊431在滑槽446中滚动连接，所述沉槽447中固定设有第二齿条433，第二齿条433啮合有第二齿轮432，第二齿轮432与滑辊431同轴连接。剪叉机构43普遍采用液压杆驱动，但高光谱成像仪在高架塔1上的高度达到0-50米，不便于配置液压管，因此本剪叉机构43与常用的剪叉机构43不同的是，第二齿轮432连接第三驱动装置，当第二齿轮432转动时，连同第三驱动装置一起在第二齿条433上移动，同时带动下端的一个剪叉臂在滑槽446中滑动，从而控制剪叉机构43开合伸缩。

本发明在使用时，将高光谱成像仪和摄影机等监测设备固定安装在转动盘5上，云台4套设在中心柱2外。上升时，剪叉机构43向上顶起第一攀爬机构41至第一个托架3上方，第一攀爬机构41的顶块417向中心柱2移动，剪叉机构43收缩，第一攀爬机构41的顶块417与托架3接触，剪叉机构43继续收缩就会向上带起第二攀爬机构42，剪叉机构43收缩至前述第一个托架3下方的一个托架3上方，这时第二攀爬机构42的顶块417向中心柱2移动夹紧，剪叉机构43再次伸长，此时以下方的托架3为承重体剪叉机构43将第一攀爬机构41向上顶升至前述第一个托架3上方的一个托架3上方，第一攀爬机构41的顶块417再次夹紧，以此循环；下降时反向操作即可。当高光谱成像仪已攀升至大致高度后，两攀爬机构的顶块417均可架在托架3上，保持云台4的稳定；稳定后的高光谱成像仪需要小幅度调成高度时，转动第二齿圈442带动螺杆444顶升支撑平台448，以进行小距离调整；当高光谱成像仪需要转动时，电机启动带动转动盘5转动，以使高光谱成像仪拍摄不同方位的画面。

需要注意的是，连续三个托架3之间的距离小于剪叉机构43的最大伸长距离，才能保证第二攀爬机构42向上提升后有空余的托架3可以支撑。

本发明的有益效果：

1.对比现有技术设置托架和第一攀爬机构、第二攀爬机构来实现云台自主攀爬升降的创新点，相对比绳索吊装的固定方式来说，设置第一攀爬机构、第二攀爬机构更便于调节云台的高度；

2.第一攀爬机构、第二攀爬机构对云台进行长距离移动，而升降机构对高光谱成像仪进行管距离高度调节，还有转动盘进行转动调节，使高光谱成像仪轻易完成对各方位的检测工作。

以上所述的实施例并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域所属技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应纳入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高塔式高光谱农业遥感成像云台，包括高架塔（1），高架塔（1）包括转动连接的塔臂（102）和塔座（101），其特征在于，所述塔臂（102）上垂直并滑动设有中心柱（2），中心柱（2）上均布固定套设有若干个托架（3），中心柱（2）上还套设有云台（4）；云台（4）包括第一攀爬机构（41）和第二攀爬机构（42），以及位于第一攀爬机构（41）和第二攀爬机构（42）之间的剪叉机构（43）和升降机构（44）；所述第一攀爬机构（41）包括上平台（411）、第一齿圈（412）、内齿轮（413）、顶块（417）、第一齿条（418），上平台（411）上的下表面上转动连接第一齿圈（412），第一齿圈（412）内啮合有多个内齿轮（413），上平台（411）还固定连接有壳体（415），所述第一齿圈（412）及各内齿轮（413）均位于壳体（415）内部，壳体（415）上开设有若干槽口（416），槽口（416）滑动连接有顶块（417），顶块（417）与内齿轮（413）对应，顶块（417）上设有第一齿条（418），第一齿条（418）与所对应的内齿轮（413）啮合；所述第一攀爬机构（41）与第二攀爬机构（42）结构一致；所述升降机构（44）包括与第二攀爬机构（42）的上平台（411）间隔固定连接的导向平台（441），导向平台（441）的上表面转动连接有第二齿圈（442），第二齿圈（442）外啮合有若干外齿轮（443），外齿轮（443）同轴螺纹连接有螺杆（444），螺杆（444）上端转动连接有同一个支撑平台（448），螺杆（444）下端伸出导向平台（441）；所述剪叉机构（43）的上端与第一攀爬机构（41）的壳体（415）固定连接，剪叉机构（43）的下端与导向平台（441）固定连接；所述上平台（411）、壳体（415）、支撑平台（448）、导向平台（441）上均开设有通孔（6），所述中心柱（2）从通孔（6）中穿过。

2.根据权利要求1所述的高塔式高光谱农业遥感成像云台，其特征在于，所述塔座（101）上设有卷扬设备（104），卷扬设备（104）与所述中心柱（2）的上端绳连接；所述塔臂（102）上背离云台（4）的一端铰接有拉杆（103），拉杆（103）的另一端与高架塔（1）固定连接。

3.根据权利要求1所述的高塔式高光谱农业遥感成像云台，其特征在于，所述托架（3）与中心柱（2）之间开设有缺口，所述顶块（417）上靠近中心柱（2）的一端向下设有凸起，凸起能深入缺口中。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的高塔式高光谱农业遥感成像云台，其特征在于，所述支撑平台（448）上转动连接有转动盘（5），支撑平台（448）上还固定连接有筒体（449），所述剪叉机构（43）位于筒体（449）内部，筒体（449）外周上设有齿面，齿面啮合有第一齿轮（7），第一齿轮（7）连接有电机，电机固定在转动盘（5）上。

5.根据权利要求4所述的高塔式高光谱农业遥感成像云台，其特征在于，所述导向平台（441）上开设有滑槽（446）及沉槽（447），所述剪叉机构（43）下端的一个剪叉臂转动连接有滑辊（431），滑辊（431）在滑槽（446）中滚动连接，所述沉槽（447）中固定设有第二齿条（433），第二齿条（433）啮合有第二齿轮（432），第二齿轮（432）与滑辊（431）同轴连接。

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