CN114791281B - 一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，包括机体翼架、马达和扇叶，所述机体的侧壁周向等角度固定设置有翼架，且所述翼架的端部固定安装有马达，并且所述马达的输出端固定安装有扇叶；还包括：活动座，转动连接于所述机体的下表面，所述活动座的上表面与机体内部的电机输出端固定连接，且所述活动座的下表面固定安装有固定架，并且所述固定架的下端活动连接有活动腿；转动板，固定安装于所述滚轮的轴端，所述转动板的下表面设置有柔性刷毛。该基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置可以在使用过程中进行高效缓震，同时可以对镜头进行自动清洁和除雾，提高了测量效果和测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及高速公路横断面测量装置技术领域，具体为一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置。
背景技术
在高速公路修建过程中，需要使用到高速公路横断面测量装置来对横断面进行精准测量，从而使得公路修建后可以满足交通畅通和安全的要求、与沿路建筑和公用设施的布置要求相协调，提高规划合理度，但是现有的高速公路横断面测量装置仍存在着一些不足，比如：
1、现有的高速公路横断面测量装置大多采用无人机承载的方式进行高空测量，但是现有的基于无人机的高速公路横断面测量装置在使用过程中，不便对测量仪进行稳定承载，使得设备容易在高空风力作用下进行抖动，从而影响测量精度；
2、现有的高速公路横断面测量装置在使用过程中不便对测量仪的镜头进行自动清理和除雾，使得会影响镜头的整洁度，从而降低了测量效果，存在着一定的使用缺陷。
所以我们提出了一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，以解决上述背景技术提出的目前市场上高速公路横断面测量装置不便对测量仪进行稳定承载，使得设备容易在高空风力作用下进行抖动，从而影响测量精度和不便对测量仪的镜头进行自动清理和除雾，使得会影响镜头的整洁度，从而降低了测量效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，包括机体翼架、马达和扇叶，所述机体的侧壁周向等角度固定设置有翼架，且所述翼架的端部固定安装有马达，并且所述马达的输出端固定安装有扇叶；
还包括：
活动座，转动连接于所述机体的下表面，所述活动座的上表面与机体内部的电机输出端固定连接，且所述活动座的下表面固定安装有固定架，并且所述固定架的下端活动连接有活动腿，同时所述活动座的下表面开设有第一滑槽，而且所述第一滑槽的内部活动设置有滑块；
活动板，设置于所述活动座的下方，所述活动板和滑块之间连接有连杆，且所述活动板的下表面对称固定安装有两个侧板，并且两个所述侧板之间活动安装有激光测量仪；
第二滑槽，开设于所述活动板的下表面，所述第二滑槽的内侧安装有活动架，且所述活动架的下端安装有滚轮；
转动板，固定安装于所述滚轮的轴端，所述转动板的下表面设置有柔性刷毛；
气囊，设置于所述连杆和活动板之间，所述气囊的外侧分别连接有吸气管和排气管。
优选的，所述机体的内部设置有用来调节测量方向的电机，且电机的输出端与活动座上表面固定连接，所述激光测量仪与侧板转动连接，所述侧板的外侧固定安装有舵机，且舵机的输出端与激光测量仪侧壁的轴端固定连接。
通过采用上述技术方案，使得通过控制电机和舵机进行旋转，可以带动激光测量仪进行多角度调节，扩大了激光测量仪的测量范围。
优选的，所述活动座和活动板平行设置，所述滑块与第一滑槽构成滑动结构，且所述滑块的外壁与第一滑槽的内壁之间连接有弹簧，并且所述滑块和活动板均与连杆相铰接，同时所述连杆关于活动板轴向等角度设置有四个。
通过采用上述技术方案，使得无人机在飞行过程中发生晃动时，活动板会通过连杆推动滑块沿第一滑槽进行滑动，使得滑块可以挤压弹簧，使得弹簧发生弹性形变，进而实现对活动板以及激光测量仪的有效缓震，从而提高了激光测量仪的测量精度。
优选的，所述激光测量仪的镜头为圆柱形结构设置，且所述激光测量仪的镜头与滚轮的位置对应设置，所述活动架与第二滑槽构成滑动结构，且所述活动架关于活动板的中轴线对称设置有两个。
通过采用上述技术方案，使得无人机降落时，控制激光测量仪进行旋转，使得其镜头可以朝向上方，进而避免下落过程中划伤，同时激光测量仪旋转过程中，可以使得其镜头抵触滚轮，从而推动两个活动架沿第二滑槽进行自动滑动。
优选的，所述滚轮的轴端与活动架之间连接有第二扭簧，所述转动板的长度大于激光测量仪镜头的直径，且所述转动板下表面设置的柔性刷毛贴合于激光测量仪的镜头。
通过采用上述技术方案，使得激光测量仪镜头与滚轮贴合时，可以带动滚轮进行旋转，此时滚轮可以带动转动板进行同步转动，进而使得转动板可以利用其下表面设置的柔性刷毛对镜头进行自动清理。
优选的，所述活动架的上端外侧固定连接有牵引绳，且所述牵引绳的另一端缠绕于活动腿的轴端，并且所述活动腿的轴端与固定架之间连接有第一扭簧。
通过采用上述技术方案，当激光测量仪旋转使用时，滚轮会失去抵触，从而使得活动腿可以在第一扭簧的弹力作用下旋转折叠，从而避免遮挡激光测量仪的测量视野，同时折叠后的活动腿的端部可以贴合于活动板的下表面，从而实现对活动板的支撑，进一步提高了活动板的缓震效果。
优选的，所述气囊的上下表面分别固定连接于连杆和活动板的外侧，且所述气囊关于活动板轴向等角度设置有四个，并且各所述气囊相互连通，同时所述气囊外侧连接的吸气管和排气管为流通方向相反的单向流通结构。
通过采用上述技术方案，使得连杆转动过程中可以往复挤压、拉伸气囊，从而使得气囊可以利用吸气管进行自动吸气并利用排气管排出。
优选的，所述吸气管贯穿于活动座并朝向机体中电子元件的热源处，所述排气管贯穿于激光测量仪的右侧轴端和壳体，且所述排气管的端部朝向激光测量仪的镜头处。
通过采用上述技术方案，使得气囊可以利用吸气管吸取机体内部产生的热空气，并通过排气管吹向激光测量仪的镜头，实现对镜头加热，避免激光测量仪的镜头因高空温差而气雾，进一步提高了装置的测量效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置可以在使用过程中进行高效缓震，同时可以对镜头进行自动清洁和除雾，提高了测量效果和测量精度，具体内容如下；
1、设置有活动腿和活动板，当无人机起飞后，控制激光测量仪进行旋转使用，可以使得活动腿在第一扭簧的弹力作用下进行自动旋转、折叠，从避免遮挡激光测量仪的视野，同时折叠后的活动腿可以贴合于活动板的下表面，实现对活动板的弹性支撑，当无人机发生晃动时，连杆会带动滑块进行滑动并挤压弹簧，此时在弹簧和第一扭簧的弹力作用下可以对活动板和激光测量仪进行有效缓震，从而避免激光测量仪发生抖动而影响测量精度；
2、设置有活动架和柔性刷毛，当测量完成后，控制激光测量仪旋转，使得其镜头朝上，此时镜头会逐渐贴合于滚轮，从而推动活动架进行滑动，使得活动架可以通过牵引绳拉动活动腿旋转展开，实现降落支撑，同时滚轮会在镜头摩擦力作用下进行旋转，从而使得转动板带动柔性刷毛进行旋转，使得柔性刷毛可以对镜头进行自动清洁；
3、设置有气囊、吸气管和排气管，控制无人机进行升降急飞时，活动板会在惯性作用下与活动座原理，此时连杆发生旋转，进而拉伸气囊，使得气囊可以通过吸气管吸入机体中的热空气，当无人机悬停时，连杆会自动挤压气囊，使得气囊中吸入的热空气可以通过排气管吹向激光测量仪的镜头，实现对镜头的加热、除雾，进一步提高了设备的测量效果。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图；
图2为本发明活动座和活动板主剖视结构示意图；
图3为本发明图2中A处放大结构示意图；
图4为本发明活动架俯视结构示意图；
图5为本发明活动腿侧视结构示意图；
图6为本发明活动架侧视结构示意图；
图7为本发明活动板俯视结构示意图。
图中：1、机体；2、翼架；3、马达；4、扇叶；5、活动座；6、固定架；7、活动腿；701、第一扭簧；8、活动板；9、第一滑槽；10、滑块；11、弹簧；12、连杆；13、侧板；14、激光测量仪；15、第二滑槽；16、活动架；17、滚轮；18、第二扭簧；19、转动板；20、柔性刷毛；21、牵引绳；22、气囊；23、吸气管；24、排气管。
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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，包括机体1翼架2、马达3和扇叶4，机体1的侧壁周向等角度固定设置有翼架2，且翼架2的端部固定安装有马达3，并且马达3的输出端固定安装有扇叶4；
还包括：活动座5，转动连接于机体1的下表面，活动座5的上表面与机体1内部的电机输出端固定连接，且活动座5的下表面固定安装有固定架6，并且固定架6的下端活动连接有活动腿7，同时活动座5的下表面开设有第一滑槽9，而且第一滑槽9的内部活动设置有滑块10；活动板8，设置于活动座5的下方，活动板8和滑块10之间连接有连杆12，且活动板8的下表面对称固定安装有两个侧板13，并且两个侧板13之间活动安装有激光测量仪14；第二滑槽15，开设于活动板8的下表面，第二滑槽15的内侧安装有活动架16，且活动架16的下端安装有滚轮17；转动板19，固定安装于滚轮17的轴端，转动板19的下表面设置有柔性刷毛20；气囊22，设置于连杆12和活动板8之间，气囊22的外侧分别连接有吸气管23和排气管24。
激光测量仪14的镜头为圆柱形结构设置，且激光测量仪14的镜头与滚轮17的位置对应设置，活动架16与第二滑槽15构成滑动结构，且活动架16关于活动板8的中轴线对称设置有两个，滚轮17的轴端与活动架16之间连接有第二扭簧18，转动板19的长度大于激光测量仪14镜头的直径，且转动板19下表面设置的柔性刷毛20贴合于激光测量仪14的镜头。活动架16的上端外侧固定连接有牵引绳21，且牵引绳21的另一端缠绕于活动腿7的轴端，并且活动腿7的轴端与固定架6之间连接有第一扭簧701，如图1-6所示，控制马达3带动扇叶4旋转，使得机体1可以顺利升空，然后控制舵机调动激光测量仪14进行旋转调节，使得激光测量仪14的镜头远离滚轮17，此时活动腿7会在第一扭簧701的弹力作用下进行旋转折叠，使得第一扭簧701的下端贴合于活动板8的下表面，折叠后的活动腿7可以避免遮挡激光测量仪14的测量视野，而当无人机需要降落时，控制激光测量仪14旋转复位，使得其镜头朝向上方，此时激光测量仪14的镜头会贴合推动滚轮17，从而使得活动架16沿第二滑槽15滑动，并通过牵引绳21拉动活动腿7旋转复位，使得活动腿7可以在降落过程中进行支撑，随着活动架16的移动，滚轮17可以在镜头外壁的摩擦力作用下进行旋转，使得滚轮17带动转动板19进行同步旋转，使得转动板19可以利用柔性刷毛20对镜头进行自动清理，避免镜头表面残留灰尘而影响测量精度。
机体1的内部设置有用来调节测量方向的电机，且电机的输出端与活动座5上表面固定连接，激光测量仪14与侧板13转动连接，侧板13的外侧固定安装有舵机，且舵机的输出端与激光测量仪14侧壁的轴端固定连接。活动座5和活动板8平行设置，滑块10与第一滑槽9构成滑动结构，且滑块10的外壁与第一滑槽9的内壁之间连接有弹簧11，并且滑块10和活动板8均与连杆12相铰接，同时连杆12关于活动板8轴向等角度设置有四个，如图1-2、图5和图7所示，当无人机在激光测量仪14测量时发生晃动时，连杆12会进行旋转并带动滑块10沿第一滑槽9滑动，从而挤压弹簧11，此时在弹簧11和第一扭簧701的弹力作用下可以对活动板8和激光测量仪14进行有效缓震，从而避免激光测量仪14测量过程中发生抖动而降低测量精度。
气囊22的上下表面分别固定连接于连杆12和活动板8的外侧，且气囊22关于活动板8轴向等角度设置有四个，并且各气囊22相互连通，同时气囊22外侧连接的吸气管23和排气管24为流通方向相反的单向流通结构。吸气管23贯穿于活动座5并朝向机体1中电子元件的热源处，排气管24贯穿于激光测量仪14的右侧轴端和壳体，且排气管24的端部朝向激光测量仪14的镜头处，如图1-2和图6所示，当无人机进行垂直高速上升时，活动板8会在惯性作用下与活动座5原理，此时连杆12会进行旋转，使得连杆12配合活动板8对气囊22进行拉伸，使得气囊22可以利用气囊22吸入机体1内部的热空气，而当无人机进行悬停时，连杆12会进行旋转复位，此时其会挤压气囊22，使得气囊22中存续的热空气通过排气管24吹向激光测量仪14的镜头处，从而实现对镜头的加热，有效避免镜头因温度骤变而产生水雾，进一步提高了装置的测量效果。
工作原理：在使用该基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置时，首先，如图1-7所示，控制无人机进行起飞，升空后，控制舵机带动激光测量仪14进行旋转调节，实现测量，此时活动腿7会自动旋转折叠，并支撑活动板8，当机体1发生晃动时，连杆12会推动滑块10滑动，此时在第一扭簧701、弹簧11的弹力作用下可以对激光测量仪14进行有效缓震，提高测量精度，同时连杆12旋转过程中，可以使得气囊22利用吸气管23抽取机体1中的热空气，并利用排气管24吹向镜头，实现自动除雾；
当测量完成后，控制无人机下落，同时控制激光测量仪14旋转复位，此时活动架16会在镜头推动下进行滑动，从而利用牵引绳21拉动活动腿7旋转复位，实现支撑，而滚轮17会在镜头外壁摩擦力作用下带动转动板19进行旋转，使得柔性刷毛20对镜头进行自动清洁，从而完成一系列工作。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，包括机体(1)翼架(2)、马达(3)和扇叶(4)，所述机体(1)的侧壁周向等角度固定设置有翼架(2)，且所述翼架(2)的端部固定安装有马达(3)，并且所述马达(3)的输出端固定安装有扇叶(4)；
其特征在于，还包括：
活动座(5)，转动连接于所述机体(1)的下表面，所述活动座(5)的上表面与机体(1)内部的电机输出端固定连接，且所述活动座(5)的下表面固定安装有固定架(6)，并且所述固定架(6)的下端活动连接有活动腿(7)，同时所述活动座(5)的下表面开设有第一滑槽(9)，而且所述第一滑槽(9)的内部活动设置有滑块(10)；
活动板(8)，设置于所述活动座(5)的下方，所述活动板(8)和滑块(10)之间连接有连杆(12)，且所述活动板(8)的下表面对称固定安装有两个侧板(13)，并且两个所述侧板(13)之间活动安装有激光测量仪(14)，所述活动座(5)和活动板(8)平行设置，所述滑块(10)与第一滑槽(9)构成滑动结构，且所述滑块(10)的外壁与第一滑槽(9)的内壁之间连接有弹簧(11)，并且所述滑块(10)和活动板(8)均与连杆(12)相铰接，同时所述连杆(12)关于活动板(8)轴向等角度设置有四个；
第二滑槽(15)，开设于所述活动板(8)的下表面，所述第二滑槽(15)的内侧安装有活动架(16)，且所述活动架(16)的下端安装有滚轮(17)；
转动板(19)，固定安装于所述滚轮(17)的轴端，所述转动板(19)的下表面设置有柔性刷毛(20)；
气囊(22)，设置于所述连杆(12)和活动板(8)之间，所述气囊(22)的外侧分别连接有吸气管(23)和排气管(24)，所述气囊(22)的上下表面分别固定连接于连杆(12)和活动板(8)的外侧，且所述气囊(22)关于活动板(8)轴向等角度设置有四个，并且各所述气囊(22)相互连通，同时所述气囊(22)外侧连接的吸气管(23)和排气管(24)为流通方向相反的单向流通结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，其特征在于：所述机体(1)的内部设置有用来调节测量方向的电机，且电机的输出端与活动座(5)上表面固定连接，所述激光测量仪(14)与侧板(13)转动连接，所述侧板(13)的外侧固定安装有舵机，且舵机的输出端与激光测量仪(14)侧壁的轴端固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，其特征在于：所述激光测量仪(14)的镜头为圆柱形结构设置，且所述激光测量仪(14)的镜头与滚轮(17)的位置对应设置，所述活动架(16)与第二滑槽(15)构成滑动结构，且所述活动架(16)关于活动板(8)的中轴线对称设置有两个。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，其特征在于：所述滚轮(17)的轴端与活动架(16)之间连接有第二扭簧(18)，所述转动板(19)的长度大于激光测量仪(14)镜头的直径，且所述转动板(19)下表面设置的柔性刷毛(20)贴合于激光测量仪(14)的镜头。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，其特征在于：所述活动架(16)的上端外侧固定连接有牵引绳(21)，且所述牵引绳(21)的另一端缠绕于活动腿(7)的轴端，并且所述活动腿(7)的轴端与固定架(6)之间连接有第一扭簧(701)。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机载激光雷达的高速公路横断面测量装置，其特征在于：所述吸气管(23)贯穿于活动座(5)并朝向机体(1)中电子元件的热源处，所述排气管(24)贯穿于激光测量仪(14)的右侧轴端和壳体，且所述排气管(24)的端部朝向激光测量仪(14)的镜头处。
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