CN116242325A - 自悬浮室外测量设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了自悬浮室外测量设备，包括检测箱体，所述检测箱体顶部开设有升降槽和若干存储槽，所述升降槽内垂设有升降杆，升降杆的升降部顶部设置有升降台，所述升降台顶部垂直升降设置有自悬浮测量机构；所述自悬浮测量机构内部设置有第一分控器、第一电池组，所述升降台内嵌设有第二分控器，所述第二分控器与升降杆电连接；所述自悬浮测量机构包括悬浮机体、集成测量模块、多级伸缩杆，所述多级伸缩杆垂设于升降台顶部，所述悬浮机体转动连接于多级伸缩杆顶部，所述集成测量模块连接于悬浮机体一侧。本申请通过类无人机的自悬浮测量机构在保留无人机加超声波测距的优点的同时，降低了操作难度。

Description

自悬浮室外测量设备

技术领域

本申请涉及室外测绘技术领域，特别涉及自悬浮室外测量设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，现有测绘领域多采用激光、超声波等大量程、非接触手段替代传统的测绘尺进行距离、高度、深度、尺寸等的测量，但现有技术中仍存在一些问题。比如：激光测距仪需要多人配合校正，以防测距激光无法准确发射回来，造成测距失败；超声波测距仪由于远距离精度较低或测量角度的问题，一些情况下需要移动超声波传感器以进行测量，优选地方案是在无人机上添加超声传感器，以克服其地形限制、距离限制和量程限制，但无人机的操作较为专业，成本也非常高昂，且在一些特殊情况下难以精确控制无人机的位姿，在一些特助地形如林地，无人机容易触碰障碍掉落。

发明内容

本申请为了解决上述问题提出了自悬浮室外测量设备，通过类无人机的自悬浮测量机构在保留无人机加超声波测距的优点的同时，降低了操作难度。

本申请提供了自悬浮室外测量设备，包括检测箱体，所述检测箱体顶部开设有升降槽和若干存储槽，所述升降槽内垂设有升降杆，升降杆的升降部顶部设置有升降台，所述升降台顶部垂直升降设置有自悬浮测量机构；所述自悬浮测量机构内部设置有第一分控器、第一电池组，所述升降台内嵌设有第二分控器，所述第二分控器与升降杆电连接；所述自悬浮测量机构包括悬浮机体、集成测量模块、多级伸缩杆，所述多级伸缩杆垂设于升降台顶部，所述悬浮机体转动连接于多级伸缩杆顶部，所述集成测量模块连接于悬浮机体一侧；所述悬浮机体包括旋转套设于多级伸缩杆顶部的安装壳体，所述安装壳体顶部设置有若干升降旋翼，所述第一分控器、第一无线通讯模块、第一电池组设置于安装壳体内部，安装壳体内还设置有驱动升降旋翼的悬浮驱动机构，所述多级伸缩杆顶部嵌设有主旋转电机，所述主旋转电机的输出轴连接安装壳体；所述第一分控器与第一无线通讯模块、悬浮驱动机构、主旋转电机、集成测量模块电连接。

优选地，所述集成测量模块包括嵌设于安装壳体一侧的第一旋转电机，所述第一旋转电机的输出轴远离安装壳体的一侧末端设置有旋转座，旋转座远离安装壳体的一侧开设有上下贯通的翻转槽，翻转槽的侧壁间转动设置有翻转轴，翻转轴上套设有集成测距探头，旋转座一侧设置有用于驱动翻转轴的翻转电机。

优选地，所述集成测量模块还包括嵌设于安装壳体一侧的伸缩连杆，所述第一旋转电机设置于伸缩连杆的伸缩轴末端；所述集成测距探头包括超声波测距仪和摄像头。

优选地，所述升降台顶部开设有滑动通槽，所述滑动通槽内嵌设有伸缩基杆，伸缩基杆的一端连接于升降槽底部，另一端连接于滑动通槽顶部，所述多级伸缩杆的底部滑动插设于伸缩基杆顶部；升降台顶部相对于滑动通槽两侧设置有夹持机构，所述夹持机构夹持部与多级伸缩杆活动抵触；所述升降台顶部还设有可升降充电座，所述安装壳体底部设有与可升降充电座适配的充电接头。

优选地，所述自悬浮测量机构内部设置有与第一分控器电连接的第一无线通讯模块，所述升降台内嵌设有与第二无线通讯模块电连接的第二无线通讯模块。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

(1)本申请通过自悬浮测量机构实现了超声波测距仪的垂直升降，方便对较高处的目标抵近以精准测量，同时，也方便对低洼处倾斜测量，如测量水深。

(2)本申请通过自悬浮测量机构的悬浮机体类无人机实现了集成测距探头的垂直灵活升降，通过多级伸缩杆实现了对悬浮机体的约束和保护，便于精准调整控制悬浮机体的水平旋转角度，降低了无人机携带测距传感器的操作难度，配合集成测量模块实现对各个角度的目标的测量要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请一种实施例的整体结构示意图，

图2是本申请一种实施例的整体结构俯视图，

图3是本申请一种实施例的局部放大图，

图4是本申请一种实施例的整体结构侧视图，

图5是本申请一种实施例的自悬浮测量机构结构示意图，

图6是本申请一种实施例的自适应激光测距机构剖视图，

图7是本申请一种实施例的光路检测板结构示意图，

图8是本申请一种实施例的手持终端俯视图，

图9是本申请一种实施例的手持终端仰视图一，

图10是本申请一种实施例的整体结构仰视图二，

图11是本申请一种实施例的实施示意图。

图中：

1、检测箱体，2、手持终端，3、升降台，4、升降杆，5、伸缩基杆，6、自悬浮测量机构，7、自适应激光测距机构，21、安装枪体，22、触控屏，23、主探测头，24、反光镜，25、辅助探头，26、扳机键，27、开关键，28、功能键，31、水平仪，32、夹持机构，33、可升降充电座，61、悬浮机体，62、集成测量模块，63、多级伸缩杆，71、调向电机，72、连接轴，73、发射筒，74、激光测距仪，75、指示激光发射机构，76、位移导轨，77、光路检测板，101、箱盖，102、升降槽，103、存储槽，611、安装壳体，612、升降旋翼，613、充电接头，621、第一旋转电机，622、旋转座，623、翻转电机，624、集成测距探头，625、伸缩连杆，631、主旋转电机。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

如图1至图11所示，本申请提供了自悬浮室外测量设备，包括检测箱体1和手持终端2，所述检测箱体1顶部开设有升降槽102和若干存储槽103，所述升降槽102内垂设有升降杆4，升降杆4的升降部顶部设置有升降台3，所述升降台3顶部垂直升降设置有自悬浮测量机构6，升降台3顶部一侧铰接有自适应激光测距机构7。

所述手持终端2插设于其中一个存储槽103，手持终端2包括安装枪体21和设置于安装枪体21上的控制终端、移动检测机构、反射镜24，所述控制终端与移动检测机构、升降杆4、自悬浮测量机构6、自适应激光测距机构7电连接，所述自适应激光测距机构7与反射镜24配合进行自适应位置调整和激光测距。

所述自悬浮测量机构6用于垂直升降以对较高处的目标物进行测距或测尺寸，也用于在高处倾斜发射超声波以对低处目标进行测量比如检测水深，所述自适应激光测距机构7实现了对反射光路的检测并自适应对齐调整，通过手持终端2实现了对近距离目标的灵活测量并配合自适应激光测距机构7实现单人控制激光测距。

具体地，所述自悬浮测量机构6内部设置有第一分控器、第一无线通讯模块、第一电池组，所述升降台3内嵌设有第二分控器、第二无线通讯模块，所述第二分控器与升降杆4、自适应激光测距机构7电连接，所述控制终端包括主控制器、触控屏22、移动无线通讯模块、移动电池组，所述主控制器通过移动无线通讯模块分别连接第一无线通讯模块、第二无线通讯模块，进而分别与第一分控器、第二分控器通讯。

所述第一分控器用于控制所述自悬浮测量机构6，第一电池组用于自悬浮测量机构6各组件的供电，所述第二分控器用于控制升降杆4、自适应激光测距机构7，主控制器用于控制手持终端2的各个组件，同时通过无线通讯方式连接第一分控器、第二分控器以用于控制自悬浮测量机构6、升降杆4、自适应激光测距机构7，优选地，检测箱体1内嵌设有主电池组以用于升降杆4、自适应激光测距机构7的供电以及对第一电池组、移动电池组进行充电。

具体地，所述自悬浮测量机构6包括悬浮机体61、集成测量模块62、多级伸缩杆63，所述多级伸缩杆63垂设于升降台3顶部，所述悬浮机体61转动连接于多级伸缩杆63顶部，所述集成测量模块62连接于悬浮机体61一侧。

所述悬浮机体61垂直升降带动多级伸缩杆63伸缩，多级伸缩杆63用于约束悬浮机体61，防止其水平横向位移以降低操作难度，所述集成测量模块62用于对目标物进行检测。

具体地，所述悬浮机体61包括旋转套设于多级伸缩杆63顶部的安装壳体611，所述安装壳体611顶部设置有若干升降旋翼612，所述第一分控器、第一无线通讯模块、第一电池组设置于安装壳体611内部，安装壳体611内还设置有驱动升降旋翼612的悬浮驱动机构，所述多级伸缩杆63顶部嵌设有主旋转电机631，所述主旋转电机631的输出轴连接连接安装壳体611，所述第一分控器与第一无线通讯模块、悬浮驱动机构、主旋转电机631、集成测量模块62电连接。

所述悬浮驱动机构驱动升降旋翼612转动，带动悬浮机体61垂直升降此为无人机领域的现有技术，悬浮驱动机构包括驱动马达以及其他传动装置，本申请不再赘述，悬浮驱动机构、升降旋翼612只负责升降运动，主旋转电机631用于带动悬浮机体61转动，降低了悬浮驱动机构、升降旋翼612机械结构和控制程序的复杂度，同时也便于精准控制悬浮机体61的水平旋转角度，降低了用户的操作难度。

具体地，所述集成测量模块62包括嵌设于安装壳体611一侧的第一旋转电机621，所述第一旋转电机621的输出轴远离安装壳体611的一侧末端设置有旋转座622，旋转座622远离安装壳体611的一侧开设有上下贯通的翻转槽，翻转槽的侧壁间转动设置有翻转轴，翻转轴上套设有集成测距探头624，旋转座622一侧设置有用于驱动翻转轴的翻转电机623。

所述第一旋转电机621转动带动旋转座622绕第一旋转电机621输出轴的中心线转动，所述翻转电机623带动翻转轴转动，进而带动集成测距探头624绕翻转轴中心线旋转，进而带动集成测距探头624对各个角度的目标物进行检测。

优选地，所述集成测量模块62还包括嵌设于安装壳体611一侧的伸缩连杆625，所述第一旋转电机621设置于伸缩连杆625的伸缩轴末端，所述集成测距探头624包括超声波测距仪和摄像头。

所述伸缩连杆625用于带动第一旋转电机621沿靠近或远离安装壳体611的方向伸缩，进而带动集成测距探头624水平运动，扩展集成测距探头624的灵活性和实用性，比如测量距离安装壳体611较近的洞窟半径，伸缩连杆625带动集成测距探头624伸入洞窟，通过翻转电机623调整集成测距探头624发射部的朝向，使其指向洞窟侧壁，第一旋转电机621带动集成测距探头624旋转，即可测量出洞窟周向各个位置与集成测距探头624的距离，进而计算洞窟半径，所述摄像头用于采集图像，便于用户根据采集到的图像进行测距操作。

优选地，所述升降台3顶部开设有滑动通槽，所述滑动通槽内嵌设有伸缩基杆5，伸缩基杆5的一端连接于升降槽102底部，另一端连接于滑动通槽顶部，所述多级伸缩杆63的底部滑动插设于伸缩基杆5顶部，所述伸缩基杆5跟随升降台3的升降而伸缩，伸缩基杆5顶部开设有约束限位槽，所述多级伸缩杆63滑动插设于约束限位槽，伸缩基杆5用于加强对多级伸缩杆63的约束，防止其被悬浮机体61拉长后摇晃。

升降台3顶部相对于滑动通槽两侧设置有夹持机构32，所述夹持机构32夹持部与多级伸缩杆63活动抵触，所述夹持机构32包括夹持伸缩机构和设于夹持伸缩机构伸缩轴末端的夹持块，当悬浮机体61不升降时，控制两个夹持伸缩机构的伸缩轴朝向多级伸缩杆63移动，直至夹持块抵触于多级伸缩杆63最顶部一级的侧壁，防止多级伸缩杆63伸缩，反之，当需要悬浮机体61升降时，控制两个夹持伸缩机构的伸缩轴远离多级伸缩杆63移动，使夹持块与多级伸缩杆63最顶部一级的侧壁脱离。

所述升降台3顶部还设有可升降充电座33，所述安装壳体611底部设有与可升降充电座33适配的充电接头613，所述可升降充电座33包括充电升降机构和设置于充电升降机构顶部的充电器，当悬浮机体61降落至升降台3顶部时，第二分控器可控制所述充电升降机构带动充电器上升与充电接头613插接配合，充电器与主电池组或外部电源连接，充电接头613与第一电池组连接，进而实现对第一电池组的充电。

具体地，所述自适应激光测距机构7包括垂设于升降台3一侧底部的调向电机71，所述调向电机71的输出轴末端连接连接轴72，连接轴72的底部末端连接有发射筒73，发射筒73的内腔末端设置有激光测距仪74，其内腔顶部相对于激光测距仪74前部依次设置有指示激光发射机构75和位移导轨76，所述指示激光发射机构75可升降连接于发射筒73内腔顶部，所述位移导轨76的位移滑块底部连接有光路检测板77，所述光路检测板77中心处开设有过光孔，其远离激光测距仪74的一侧矩阵设置有若干光敏传感器，所述激光发射机构75包括连接于发射筒73内腔顶部的调位升降机构和设置于所述调位升降机构升降轴末端的激光发射器。

具体地，所述控制终端的主控制器、移动无线通讯模块、移动电池组嵌设于安装枪体21内部，所述触控屏22设置于安装枪体21顶部，所述移动检测机构包括设置于安装腔体前部的主测探头23、设置于安装枪体21上前侧底部的辅助探头25以及设置于安装枪体21顶部端面的电子水平仪29，所述安装枪体21上前侧底部开设有镜安装槽，所述镜安装槽的侧壁间转动设置有镜翻转轴，反射镜24连接于镜翻转轴侧部，安装枪体21内部嵌设有驱动镜翻转轴翻转的微型电机，所述微型电机与主控制器电连接。

所述电子水平仪29用于检测顶部端面的倾斜度，所述主测探头23、辅助探头25为超声波传感器，主探测头23用于对目标物进行测量，所述辅助探头25用于对检测结果进行校正，所述电子水平仪29配合主测探头23、辅助探头25对其检测结果进行修正，比如测量物体高度如桥梁净空、岩洞顶部高度等，用户手持手持终端2指向目标方向比如岩洞顶部，一般为倾斜朝向上方，主控制器控制主探测头23和辅助探头25同时发射超声波检测，根据主探测头23和辅助探头25的检测结果以及电子水平仪29检测的倾斜角度，可以计算目标距离安装枪体21、安装枪体21距离地面的垂直高度，进而计算目标与地面之间的垂直距离即其高度。

所述手持终端2还用于配合自适应激光测距机构7对两个位置点之间的距离进行激光测距，将检测箱体1放置于第一位置点并使自适应激光测距机构7朝向第二位置点，用户手持手持终端2移动至第二位置点，用户通过主控制器无线连接第二分控器，进而对自适应激光测距机构7和升降杆4进行控制，首先控制所述指示激光发射机构75下降，使指示激光发射机构75的激光发射器正对前方光路检测板77的过光孔，控制所述激光发射器发射发射可见的指示激光，用户通过主控制器控制所述微型电机启动，带动所述反射镜从镜安装槽翻转而出直至反射镜24竖直，用户移动安装枪体21使反射镜24正面迎向指示激光，同时通过触控屏22实时读取电子水平仪传输的安装枪体21的倾斜角度，在保持安装枪体21顶部端面水平的基础上，微调安装枪体21的水平角度朝向即反射镜24的镜面朝向，直至自适应激光测距机构7的光路检测板77检测到反射指示激光，第二分控器控制位移导轨带动光路检测板77沿发射筒轴向运动，光路检测板77上设置有对指示激光敏感的光敏传感器矩阵，随着光路检测板77的位移，指示激光触发不同位置的光敏传感器，所述第二分控器接收光敏信号并根据相应传感器在光路检测板77上的坐标进而描绘出发射的指示激光的传播方向信息，第二分控器根据所述传播方向信息控制调向电机71带动发射筒73转动，使反射激光能够穿过光路检测板77中心的过光孔，然后控制所述指示激光发射机构75上升，激光测距仪74的发射部正对过光孔，激光发射机构75上升复位后，激光测距仪74发射测距激光进行测距，并将测距结果上传第二分控器，进而上传主控制器。

在上述激光测距的过程中，用户可通过主控制器无线连接控制第二分控器，控制升降杆4带动升降台3上升或下降，以调整指示激光的高度，便于用户对齐发射，同时，若第二分控器计算的传播方向信息中包含垂直方向的变化，在第二分控器根据所述传播方向信息控制调向电机71带动发射筒73转动的同时，控制升降杆4带动升降台3上升或下降，以实现反射激光能够穿过光路检测板77中心的过光孔，进而实现后续激光测距。

所述检测箱体1顶部远离自适应激光测距机构7的一侧铰接有箱盖101，所述安装枪体21手柄部设置有扳机键26用于控制主测探头23、辅助探头25发射超声波进行测距，安装枪体21顶部设置有开关键27、功能键28以便于用户操作，所述升降台3顶部设置有水平仪31便于用户调平检测箱体1，所述升降杆4、伸缩连杆625、夹持伸缩机构、充电升降机构为电缸。

本申请提供的室外智能测量方法包括如下步骤：

A：用户通过手持终端2控制自悬浮测量6机构垂直上升以对目标进行超声波测距，以克服超声测距量程限制以及地形限制；

B：用户通过手持终端2实现了对近距离目标的灵活测量；

C：用户通过手持终端2配合自适应激光测距机构7实现单人控制激光测距。

在步骤A中，用户可通过手持终端2控制升降杆升降以配合增加自悬浮测量机构的升降行程，在步骤C中，用户可通过手持终端2控制升降杆升降以配合自适应激光测距机构7调整指示激光光路。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (5)

1.自悬浮室外测量设备，包括检测箱体(1)其特征在于：所述检测箱体(1)顶部开设有升降槽(102)和若干存储槽(103)，所述升降槽(102)内垂设有升降杆(4)，升降杆(4)的升降部顶部设置有升降台(3)，所述升降台(3)顶部垂直升降设置有自悬浮测量机构(6)；

所述自悬浮测量机构(6)内部设置有第一分控器、第一电池组，所述升降台(3)内嵌设有第二分控器，所述第二分控器与升降杆(4)电连接；

所述自悬浮测量机构(6)包括悬浮机体(61)、集成测量模块(62)、多级伸缩杆(63)，所述多级伸缩杆(63)垂设于升降台(3)顶部，所述悬浮机体(61)转动连接于多级伸缩杆(63)顶部，所述集成测量模块(62)连接于悬浮机体(61)一侧；

所述悬浮机体(61)包括旋转套设于多级伸缩杆(63)顶部的安装壳体(611)，所述安装壳体(611)顶部设置有若干升降旋翼(612)，所述第一分控器、第一无线通讯模块、第一电池组设置于安装壳体(611)内部，安装壳体(611)内还设置有驱动升降旋翼(612)的悬浮驱动机构，所述多级伸缩杆(63)顶部嵌设有主旋转电机(631)，所述主旋转电机(631)的输出轴连接安装壳体(611)；

所述第一分控器与第一无线通讯模块、悬浮驱动机构、主旋转电机(631)、集成测量模块(62)电连接。

2.根据权利要求1所述的自悬浮室外测量设备，其特征在于：

所述集成测量模块(62)包括嵌设于安装壳体(611)一侧的第一旋转电机(621)，所述第一旋转电机(621)的输出轴远离安装壳体(611)的一侧末端设置有旋转座(622)，旋转座(622)远离安装壳体(611)的一侧开设有上下贯通的翻转槽，翻转槽的侧壁间转动设置有翻转轴，翻转轴上套设有集成测距探头(624)，旋转座(622)一侧设置有用于驱动翻转轴的翻转电机(623)。

3.根据权利要求2所述的自悬浮室外测量设备，其特征在于：

所述集成测量模块(62)还包括嵌设于安装壳体(611)一侧的伸缩连杆(625)，所述第一旋转电机(621)设置于伸缩连杆(625)的伸缩轴末端；

所述集成测距探头(624)包括超声波测距仪和摄像头。

4.根据权利要求1所述的自悬浮室外测量设备，其特征在于：

所述升降台(3)顶部开设有滑动通槽，所述滑动通槽内嵌设有伸缩基杆(5)，伸缩基杆(5)的一端连接于升降槽(102)底部，另一端连接于滑动通槽顶部，所述多级伸缩杆(63)的底部滑动插设于伸缩基杆(5)顶部；

升降台(3)顶部相对于滑动通槽两侧设置有夹持机构(32)，所述夹持机构(32)夹持部与多级伸缩杆(63)活动抵触；

所述升降台(3)顶部还设有可升降充电座(33)，所述安装壳体(611)底部设有与可升降充电座(33)适配的充电接头(613)。

5.根据权利要求1所述的自悬浮室外测量设备，其特征在于：

所述自悬浮测量机构(6)内部设置有与第一分控器电连接的第一无线通讯模块，所述升降台(3)内嵌设有与第二无线通讯模块电连接的第二无线通讯模块。

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