CN212386709U - 工程测量用无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工程测量用无人机。该工程测量用无人机主要包括无人飞行器、雷达、姿态调整机构和工程测量头。其中，雷达安装在无人飞行器上，用于导航无人飞行器。姿态调整机构设置在无人飞行器上，工程测量头安装在姿态调整机构的输出端上。通过将包含了多种测量传感器的工程测量头与无人飞行器相结合，使得测量设备悬浮在空中，不受地面堆放材料或施工过程影响，满足施工全过程实测实量需求。使用安装在无人飞行器上的雷达，实现飞行器在室内的定位和导航，解决室内无卫星定位系统信号环境的问题，实现无人飞行器的自主作业。这样一来，就可以避免人工测量的效率低以及准确度得到不保障的技术问题。

Description

工程测量用无人机

技术领域

本实用新型涉及工程测量技术领域，具体而言，涉及一种工程测量用无人机。

背景技术

工程测量在工程质量的控制方面有着至关重要的作用。在施工各环节开始前需要前置条件测量、精准放线打样，过程中需要实时监测，完工后需要验收复测。施工全过程中，按照规范要求做到测量的准确和全覆盖，能够消除施工错误的遗留和积累，避免严重质量问题和重大经济损失，同时全面及时掌握施工信息，为高效调度和管理创造条件。准确、规范、高效的测量体系，是实现精品工程的决定性要素。

在建筑施工全过程中，测量对象纷繁复杂，相关标准规范针对以上不同阶段，对各测量对象的测量频率、覆盖范围、精度要求均有不同要求。然而这些测量对象中，基本测量原理乃至相应的测量工具和方法有很多是相通的，据此可以将各种测量作业归纳为几类：

线性距离：测量被测对象的坐标和两个被测对象之间的距离，是最广泛的一类测量内容。例如房屋结构高度、宽度、进深、梁柱宽度、墙体位置、门窗开洞尺寸和位置、装饰面板位置和间隔缝宽度等。

结构垂直度和水平度：建筑结构上的直线或平面元素宏观的与标准水平和垂直方向的偏差，不仅关系视觉效果，更是结构安全的重要指标。例如混凝土浇筑后的剪力墙、立柱、顶板，抹灰、板块面层、涂料装饰的立面和地面，门窗开洞和安装的边线等。

表面平整度：建筑结构和装饰表面与理想平面的偏差，对使用舒适度和观感有重要影响。例如混凝土剪力墙、抹灰表面、隔墙表面、板块面层、涂料装饰表面等，均有不同的平面度要求。

目前，建筑施工过程中的上述测量主要还是依靠手工工具实现，常用工具包括卷尺、靠尺、塞尺手持激光测距仪、吊线等，部分工程中开始应用全站仪、激光扫描仪等现代化电子测量设备。这些设备在使用中的问题主要有：

(1)手工测量设备精度低，测量过程受人员技能和身心状态影响大，测量准确度有很大的不确定性。

(2)全站仪、激光扫描仪等新型设备价格高昂，难以大范围普及。

(3)无论手工设备还是全站仪等测量设备，测量过程均较为繁琐，耗时长，数据处理量大，从而带来较高的人工成本。因此测量只能采用抽样方法，在实践中抽样率较低，施工质量难以保证。

(4)地面架设测量设备，过程繁琐，容易受地面堆放材料或瓷砖铺贴等施工过程制约。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种工程测量用无人机，以解决现有技术中工程测量依赖人工完成所造成的效率以及准确度得到不保障的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种工程测量用无人机，包括：无人飞行器；雷达，安装在无人飞行器上，用于导航无人飞行器；姿态调整机构，设置在无人飞行器上，姿态调整机构的输出端可相对于无人飞行器可活动的设置；工程测量头，安装在姿态调整机构的输出端上。

在一个实施方式中，姿态调整机构包括：基座，基座安装在无人飞行器上；横滚调整组件，安装在基座上；俯仰调整组件，安装在横滚调整组件的输出端，工程测量头安装在俯仰调整组件的输出端，俯仰调整组件的输出端为姿态调整机构的输出端，横滚调整组件用于调节工程测量头的横滚角，俯仰调整组件用于调节工程测量头的俯仰角。

在一个实施方式中，横滚调整组件包括：横滚支架，沿工程测量头的横滚方向可转动地铰接在基座上；横滚驱动件，安装在横滚支架和基座之间，用于驱动横滚支架转动。

在一个实施方式中，俯仰调整组件包括：俯仰支架，沿工程测量头的俯仰方向可转动地铰接在横滚支架上；俯仰驱动件，安装在俯仰支架和横滚支架之间，用于驱动俯仰支架转动。

在一个实施方式中，横滚驱动件包括第一电机和第一连杆件，第一电机安装在横滚支架上，第一电机的转轴与第一连杆件的第一端驱动连接，第一连杆件的第二端与基座铰接。

在一个实施方式中，俯仰驱动件包括第二电机和第二连杆件，第二电机安装在横滚支架上，第二电机的转轴与第二连杆件的第一端驱动连接，第二连杆件的第二端与俯仰支架铰接。

在一个实施方式中，工程测量头包括外壳和安装在外壳内的双目结构光相机和/或激光测距和/或监控相机。

在一个实施方式中，外壳内还安装有倾角传感器，倾角传感器用于检测工程测量头的姿态信息，姿态调整机构根据姿态信息调整工程测量头的姿态位置。

在一个实施方式中，雷达为激光雷达。

在一个实施方式中，雷达安装在无人飞行器的顶部。

应用本实用新型的技术方案，在本实用新型的技术方案中，通过将包含了多种将测量传感器的工程测量头与无人飞行器相结合，使得测量设备悬浮在空中，不受地面堆放材料或施工过程影响，满足施工全过程实测实量需求。使用安装在无人飞行器上的雷达，实现飞行器在室内的定位和导航，解决室内无卫星定位系统信号环境的问题，实现无人飞行器的自主作业。这样一来，就可以避免人工测量的效率低以及准确度得到不保障的技术问题。而且，该设备相较于以往的全站仪、激光扫描仪等设备，成本更低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1示出了根据本实用新型的工程测量用无人机的实施例的主视结构示意图；

图2示出了图1的工程测量用无人机的侧视结构示意图；

图3示出了图1的工程测量用无人机的姿态调整机构的立体结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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申请的示例性实施方式。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。

图1，图2和图3示出了本实用新型的工程测量用无人机的实施方式，该工程测量用无人机主要包括无人飞行器10、雷达20、姿态调整机构30和工程测量头40。其中，雷达20安装在无人飞行器10上，用于导航无人飞行器10。姿态调整机构30设置在无人飞行器10上，工程测量头40安装在姿态调整机构30的输出端上，姿态调整机构30的输出端可相对于无人飞行器10可活动的设置，从而调整工程测量头40的姿态位置，以满足测量需要。

需要说明的是，在本实用新型的技术方案中，工程测量头40为集合了多种工程所需测量传感器的装置，包含进行尺寸测量所需的传感器和相应的配套元件，数据相互融合，使用一台设备可完成多种测量项目。在本实用新型的技术方案中，通过将包含了多种测量传感器的工程测量头40与无人飞行器10相结合，使得测量设备悬浮在空中，不受地面堆放材料或施工过程影响，满足施工全过程实测实量需求。使用安装在无人飞行器10上的雷达20，实现飞行器在室内的定位和导航，解决室内无卫星定位系统信号环境的问题，实现无人飞行器10的自主作业。这样一来，就可以避免人工测量的效率低以及准确度得到不保障的技术问题。而且，该设备相较于以往的全站仪、激光扫描仪等设备，成本更低。

如图2和图3所示，在本实施方式的技术方案中，姿态调整机构30包括基座31、横滚调整组件32和俯仰调整组件33，基座31安装在无人飞行器10上，横滚调整组件32安装在基座31上，俯仰调整组件33安装在横滚调整组件32的输出端。其中，工程测量头40安装在俯仰调整组件33的输出端，俯仰调整组件33的输出端为姿态调整机构30的输出端。在使用时，横滚调整组件32调节工程测量头40的横滚角，俯仰调整组件33用于调节工程测量头40的俯仰角。通过横滚调整组件32和俯仰调整组件33的配合，就可以将工程测量头40的视角调整到合适的位置。通过横滚调整组件32和俯仰调整组件33的配合，提供两个方向的旋转自由度，使工程测量头40的测量范围能够包括地面、墙面和天花板，完成全屋尺寸测量。

可选的，如图3所示，在本实施方式的技术方案中，横滚调整组件32包括横滚支架321和横滚驱动件，横滚支架321沿工程测量头40的横滚方向可转动地铰接在基座31上，横滚驱动件安装在横滚支架321和基座31之间，用于驱动横滚支架321转动。更为优选的，俯仰调整组件33包括俯仰支架331和俯仰驱动件，俯仰支架331沿工程测量头40的俯仰方向可转动地铰接在横滚支架321上，俯仰驱动件安装在俯仰支架331和横滚支架321之间，用于驱动俯仰支架331转动。需要说明的是，俯仰方向为绕工程测量头10的长度方向可转动的方向，即通过俯仰驱动件驱动俯仰支架331可以使得工程测量头10绕其长度方向的轴线转动；横滚方向为绕工程测量头10的宽度方向可转动的方向，工程测量头10的宽度方向为与工程测量头10的长度方向相垂直的方向，即通过横滚驱动件驱动横滚支架321可以使得工程测量头10绕其宽度方向的轴线转动。

优选的在本实施方式的技术方案中，横滚驱动件包括第一电机322和第一连杆件323，第一电机322安装在横滚支架321上，第一电机322的转轴与第一连杆件323的第一端驱动连接，第一连杆件323的第二端与基座31铰接。在使用时，通过第一电机322的转轴带动第一连杆件323运动，使得第一连杆件323的第二端可以推动基座31转动。相对应的，俯仰驱动件包括第二电机332和第二连杆件333，第二电机332安装在横滚支架321上，第二电机332的转轴与第二连杆件333的第一端驱动连接，第二连杆件333的第二端与俯仰支架331铰接。在使用时，通过第二电机332的转轴带动第二连杆件333运动，使得第二连杆件333的第二端可以推动俯仰支架331转动。

可选的上述第一电机322和第二电机332为舵机，通过舵机带动连杆件带动机构绕着相应的关节转动，达到姿态调整的目的。

如图1所示，作为一种优选的实施方式，工程测量头40包括外壳41和安装在外壳41内的双目结构光相机42、激光测距43和监控相机44。更为优选的，外壳41内安装有控制器和倾角传感器。上述的激光测距43可以进行房屋面宽、进深等指标的测量；双目结构光相机42可以进行平面度和角度的测量，其与倾角传感器数据融合后可进行水平度、垂直度的测量。该测量头的测量功能覆盖了建筑施工标准中主要的尺寸指标。更为优选的，倾角传感器用于检测工程测量头40的姿态信息，姿态调整机构30根据姿态信息调整工程测量头40的姿态位置。这样一来，就可以反应出工程测量头10的姿态，并保证工程测量头10停留在所需的姿态。此外，倾角传感器还可以与工程测量头10测量数据融合，得到水平度、垂直度等数据。

作为优选的，上述的雷达20为激光雷达。可选的，雷达20安装在无人飞行器10的顶部，可以避免自身机构对于雷达20信号干扰，保证激光的发射和接受不受遮挡。激光雷达获取周围环境中的障碍物位置数据，经过飞行器上的处理设备计算，可得到无人飞行器10在房屋内的实时位置，并避开障碍物。

需要说明的是，在本实用新型的技术方案中，为了使得悬停更加稳定，无人飞行器10为四旋翼无人飞行器10。全部设备所需的电源，以及测量设备与外部的无线通讯模块，也位于无人飞行器10上。作为其他的可选的实施方式，无人飞行器还可以是其他结构形式的无人飞行器。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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

Claims (10)

1.一种工程测量用无人机，其特征在于，包括：

无人飞行器（10）；

雷达（20），安装在所述无人飞行器（10）上，用于导航所述无人飞行器（10）；

姿态调整机构（30），设置在所述无人飞行器（10）上，所述姿态调整机构（30）的输出端可相对于所述无人飞行器（10）可活动的设置；

工程测量头（40），安装在所述姿态调整机构（30）的输出端上。

2.根据权利要求1所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述姿态调整机构（30）包括：

基座（31），所述基座（31）安装在所述无人飞行器（10）上；

横滚调整组件（32），安装在所述基座（31）上；

俯仰调整组件（33），安装在所述横滚调整组件（32）的输出端，所述工程测量头（40）安装在所述俯仰调整组件（33）的输出端，所述俯仰调整组件（33）的输出端为所述姿态调整机构（30）的输出端，所述横滚调整组件（32）用于调节所述工程测量头（40）的横滚角，所述俯仰调整组件（33）用于调节所述工程测量头（40）的俯仰角。

3.根据权利要求2所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述横滚调整组件（32）包括：

横滚支架（321），沿所述工程测量头（40）的横滚方向可转动地铰接在所述基座（31）上；

横滚驱动件，安装在所述横滚支架（321）和所述基座（31）之间，用于驱动所述横滚支架（321）转动。

4.根据权利要求3所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述俯仰调整组件（33）包括：

俯仰支架（331），沿所述工程测量头（40）的俯仰方向可转动地铰接在所述横滚支架（321）上；

俯仰驱动件，安装在所述俯仰支架（331）和所述横滚支架（321）之间，用于驱动所述俯仰支架（331）转动。

5.根据权利要求3所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述横滚驱动件包括第一电机（322）和第一连杆件（323），所述第一电机（322）安装在所述横滚支架（321）上，所述第一电机（322）的转轴与所述第一连杆件（323）的第一端驱动连接，所述第一连杆件（323）的第二端与所述基座（31）铰接。

6.根据权利要求4所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述俯仰驱动件包括第二电机（332）和第二连杆件（333），所述第二电机（332）安装在所述横滚支架（321）上，所述第二电机（332）的转轴与所述第二连杆件（333）的第一端驱动连接，所述第二连杆件（333）的第二端与所述俯仰支架（331）铰接。

7.根据权利要求1所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述工程测量头（40）包括外壳（41）和安装在所述外壳（41）内的双目结构光相机（42）和/或激光测距（43）和/或监控相机（44）。

8.根据权利要求7所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述外壳（41）内还安装有倾角传感器，所述倾角传感器用于检测所述工程测量头（40）的姿态信息，所述姿态调整机构（30）根据所述姿态信息调整所述工程测量头（40）的姿态位置。

9.根据权利要求1所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述雷达（20）为激光雷达。

10.根据权利要求1所述的工程测量用无人机，其特征在于，所述雷达（20）安装在所述无人飞行器（10）的顶部。

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