CN217639511U - 一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，涉及农业生产领域，该吊舱监测装置包括：吊舱、激光雷达、伸缩组件和成像组件；吊舱的顶部位置设置有连接结构，吊舱的底部设置有对开门；吊舱的内部设置有伸缩组件，激光雷达连接于伸缩组件的输出端，伸缩组件驱动激光雷达从吊舱的底部探出或者收回；成像组件设置于吊舱内部，成像组件的镜头朝向吊舱的底部，激光雷达和成像组件同步输出于同一终端数据处理器。打开对开门，激光雷达从吊舱底部探出，对底部作物进行扫描，同时成像组件对扫描过的作物的表型数据进行采集，采集到的作物的数据同时传输到同一终端处理器，对数据进行融合，解决了表型数据标定、拼接、融合难的问题。

Description

一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置

技术领域

本实用新型涉及农业生产领域，具体涉及一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置。

背景技术

植物表型被定义为植物基因型和所处环境决定的形状、结构、大小、颜色等全部可测的生物体外在表现。即表型是一个基因型与环境互作产生的全部或部分可辨识特征和性状。作物品种资源鉴定、遗传育种、栽培生理、植物保护、功能基因组学和植物生物学等方面的研究基本都涉及到对大量植株的各种特征和性状即表型的鉴别与分析,以及对复杂的植物生长环境的监测与控制。

目前植物表型获取方法主要通过：人工手眼方式可以获取较为精确的表型信息，但分析规模小(涉及的样本和性状类别少)、效率低(基本上手工操作)、误差大(难以排除人为和环境因素干扰)、适用性弱(难以跨物种参考分析方法和数据)。后引入激光雷达、结构光等测量方式，用无人机表型平台搭载，而无人机表型平台在获取效率具有一定优势，但受本身技术限制其，无人机距离冠层一定的高度，获取表型信息的精度不高。

现有的一种作物田间表型高通量监测系统，包括无人机平台和行走机器人平台和服务器，所述无人机平台用于从空中获取待测田间植物的冠层顶部表型数据，行走机器人平台用于从地上获取所述待测田间植物的冠层内部表型数据，研究人员发现现有技术中的无人机采集平台一般都会将采集设备(例如成像设备)暴露在平台外部，这样虽然方便了数据采集，但是在经过恶劣环境时则会对成像设备造成较大的安全影响，缺少必要的防护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置以解决现有技术中采集设备没有安全防护的问题。

本实用新型提供一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，包括：吊舱、激光雷达、伸缩组件和成像组件；

吊舱为封闭式箱体，吊舱的顶板的外表面的中间位置设置有连接结构，连接结构用于连接起吊设备，吊舱的底部设置有对开门；

吊舱的内部设置有伸缩组件，伸缩组件固定于吊舱的顶板的内表面，激光雷达连接于伸缩组件的输出端，伸缩组件驱动激光雷达从吊舱的底部探出或者收回；

成像组件设置于吊舱内部位于伸缩组件的四周，成像组件的镜头朝向吊舱的底部，激光雷达和成像组件的输出端均电连接并同步输出于同一终端数据处理器；

所述对开门与所述伸缩组件之间具有联动关系，所述伸缩组件伸出时所述对开门打开，所述伸缩组件收缩时所述对开门闭合。

进一步的，吊舱的顶板的外表面靠近吊舱的侧壁位置设置两个有把手，两个把手对称分布。

进一步的，雷达为高精度雷达，高精度雷达的底部设置有旋转云台；旋转云台用于驱动高精度雷达实施旋转扫描动作。

进一步的，成像组件包含相机，相机设置于吊舱内部，相机连接于吊舱的侧壁的内表面，相机的摄像头朝向吊舱的底部的对开门。

进一步的，成像组件还包含多光谱相机，多光谱相机设置于吊舱内部，多光谱相机连接于吊舱的侧壁的内表面，多光谱相机的摄像头朝向吊舱的底部的对开门。

进一步的，成像组件还包含热红外相机，热红外相机设置于吊舱内部，热红外相机连接于吊舱的侧壁的内表面，热红外相机的摄像头朝向吊舱的底部的对开门。

进一步的，对开门对应相机的摄像头、多光谱相机的摄像头和热红外相机的摄像头的位置均设置有开口。

进一步的，伸缩组件包括雷达固定板，激光雷达连接于雷达固定板，雷达固定板在吊舱内上下移动。

进一步的，伸缩组件还包括电机，电机输出端设置有丝杆，丝杆与雷达固定板形成滚珠丝杠传动配合。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，包括：吊舱、激光雷达、伸缩组件和成像组件；吊舱为封闭式箱体，吊舱的顶板的外表面的中间位置设置有连接结构，连接结构用于连接起吊设备，吊舱的底部设置有对开门；吊舱的内部设置有伸缩组件，伸缩组件固定于吊舱的顶板的内表面，激光雷达连接于伸缩组件的输出端，伸缩组件驱动激光雷达从吊舱的底部探出或者收回；成像组件设置于吊舱内部位于伸缩组件的四周，成像组件的镜头朝向吊舱的底部，激光雷达和成像组件的输出端均电连接并同步输出于同一终端数据处理器。

将含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置吊装于所述待测表型数据的作物顶部，打开吊舱底部的对开门，通过伸缩组件驱动激光雷达从吊舱底部探出，激光雷达对底部作物进行扫描，同时成像组件对激光雷达扫描过的作物的表型数据进行采集；吊舱的内部设置有伸缩组件，伸缩组件固定于吊舱的顶板的内表面，激光雷达连接于伸缩组件的输出端，伸缩组件驱动激光雷达从吊舱的底部探出或者收回；且吊舱为封闭式箱体，吊舱的顶板的外表面的中间位置设置有连接结构，连接结构用于连接起吊设备，吊舱的底部设置有对开门；对开门与伸缩组件之间具有联动关系，伸缩组件伸出时对开门打开，伸缩组件收缩时对开门闭合。分析上述结构可知，当需要进行正常数据采集时，通过伸缩组件将对开门进行打开方便吊舱内的激光雷达从吊舱的底部探出进行工作，然而当遇到恶劣环境时，则可以将激光雷达进行收缩收回，保障了采集设备的安全防护。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的外观结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为本实用新型的内部结构示意图。

图中：10-吊舱、11-连接结构、12-把手、13-对开门、20-激光雷达、21-旋转云台、30-伸缩组件、31-丝杆、32-电机、33-雷达固定板、40-成像组件、41-相机、42-热红外相机、43-多光谱相机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请实施例提供了一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，用于高通量植物表型数据的标定、拼接、融合。

具体地，如图1-图3所示，该含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置包括：吊舱10、激光雷达20、伸缩组件30和成像组件40；

吊舱10为封闭式箱体，吊舱10的顶板的外表面的中间位置设置有连接结构11，连接结构11用于连接起吊设备，吊舱10的底部设置有对开门13；

吊舱10的内部设置有伸缩组件30，伸缩组件30固定于吊舱10的顶板的内表面，激光雷达20连接于伸缩组件30的输出端，伸缩组件30驱动激光雷达20从吊舱10的底部探出或者收回；

成像组件40设置于吊舱10内部位于伸缩组件30的四周，成像组件40的镜头朝向吊舱10的底部，激光雷达20和成像组件40的输出端均电连接并同步输出于同一终端数据处理器。

具体的，吊舱10顶部的连接结构11为卡扣或者螺纹连接结构11，使吊舱10吊起时不会与起吊设备发生相对晃动。

进一步的，对开门13与伸缩组件30之间具有联动关系，伸缩组件30伸出时对开门13打开，伸缩组件30收缩时对开门13闭合。

上述激光雷达20固定于伸缩组件30，激光雷达20探出时，对开门13打开，激光雷达20收回时，对开门13闭合，方便了激光雷达20的探出和收回。

在实际应用过程中，将吊舱10使用起吊设备吊至待检测的高通量植物顶部，打开吊舱10底部对开门13，激光雷达20由伸缩组件30驱动，从吊舱10底部探出，伸入至植物冠层以下，激光雷达20对植物的表型数据进行扫描，设置于吊舱10内部的成像组件40同时对激光雷达20扫描过的植物的其他表型数据进行采集，然后将激光雷达20和成像组件40采集到的植物的表型数据同时传输至数据处理器。分析上述结构可知，当需要进行正常数据采集时，通过伸缩组件将对开门进行打开方便吊舱内的激光雷达从吊舱的底部探出进行工作，然而当遇到恶劣环境时，则可以将激光雷达进行收缩收回，保障了采集设备的安全防护。

进一步的，吊舱10的顶板的外表面靠近吊舱10的侧壁位置设置两个有把手12，两个把手12对称分布。操作人员抓住两个把手12，对吊舱10进行运输、将吊舱10安装于起吊设备或者从起吊设备上拆卸下来。

进一步的，上述雷达为激光雷达20，激光雷达20的底部设置有旋转云台21；旋转云台21用于驱动高精度雷达实施旋转扫描动作。激光雷达20通过旋转云台21进行转动，从而实现对激光雷达20的四周进行旋转扫描。

进一步的，成像组件40包含相机41，相机41设置于吊舱10内部，相机41连接于吊舱10的侧壁的内表面，相机41的摄像头朝向吊舱10的底部的对开门13。

具体的，相机41设置于伸缩组件30的一侧，相机41用于采集激光雷达20扫描过的植物的第二种数据。

进一步的，成像组件40还包含多光谱相机43，多光谱相机43设置于吊舱10内部，多光谱相机43连接于吊舱10的侧壁的内表面，多光谱相机43的摄像头朝向吊舱10的底部的对开门13。

具体的，多光谱相机43设置于伸缩组件30的另一侧，多光谱相机43用于采集激光雷达20扫描过的植物的第三种数据。

进一步的，成像组件40还包含热红外相机42，热红外相机42设置于吊舱10内部，热红外相机42连接于吊舱10的侧壁的内表面，热红外相机42的摄像头朝向吊舱10的底部的对开门13。

具体的，热红外相机42设置于伸缩组件30的一侧，相机41的旁边位置，多光谱相机43用于采集激光雷达20扫描过的植物的第四种数据。

作为另一种实施例，对开门13对应相机41的摄像头、多光谱相机43的摄像头和热红外相机41的摄像头的位置均设置有开口。吊舱10在对开门13闭合时也能对植物的其他数据进行采集。

进一步的，伸缩组件30包括雷达固定板33，激光雷达20连接于雷达固定板33，雷达固定板33在吊舱10内上下移动。

具体的，伸缩组件30还包括电机32，电机32输出端设置有丝杆31，丝杆31与雷达固定板33形成滚珠丝杠传动配合，电机32驱动丝杆31转动通过螺纹驱动雷达固定板33上下移动。

激光雷达20安装在雷达固定板33上，电机32输出端配合有多根丝杆31，电机32驱动丝杆31转动，雷达固定板33与丝杆31螺纹连接，丝杆31转动带动雷达固定板33和安装于雷达固定板33上的激光雷达20上下移动。

操作人员将含有激光雷达20自动收纳功能的吊舱10监测装置通过吊舱10顶部的连接结构11连接到起吊设备上，使用起吊设备将该监测装置吊至带测量的高通量植物上方，控制电机32驱动丝杆31，丝杆31通过螺纹带动雷达固定板33及雷达固定板33上的激光雷达20向下移动；

同时吊舱10底部的对开门13打开，激光雷达20伸入至待监测的植物冠层以下，进行扫描，旋转云台21转动激光雷达20实现旋转扫描，同时相机41、多光谱相机43和热红外相机42对激光雷达20扫描过的植物进行数据采集，然后统一传输到数据处理器，高通量的植物数据采集完成后，电机32反向转动，激光雷达20收回，同时对开门13关闭，不使用激光雷达20扫描时，相机41、多光谱相机43、热红外相机42也可以通过对开门13上的开口对植物的表型数据进行采集。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。而这些修改、替换或者组合，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，包括：吊舱、激光雷达、伸缩组件和成像组件；

所述吊舱为封闭式箱体，所述吊舱的顶板的外表面的中间位置设置有连接结构，所述连接结构用于连接起吊设备，所述吊舱的底部设置有对开门；

所述吊舱的内部设置有所述伸缩组件，所述伸缩组件固定于所述吊舱的顶板的内表面，所述激光雷达连接于所述伸缩组件的输出端，所述伸缩组件驱动所述激光雷达从所述吊舱的底部探出或者收回；

所述成像组件设置于所述吊舱内部位于所述伸缩组件的四周，所述成像组件的镜头朝向所述吊舱的底部，所述激光雷达和所述成像组件的输出端均电连接并同步输出于同一终端数据处理器；

所述对开门与所述伸缩组件之间具有联动关系，所述伸缩组件伸出时所述对开门打开，所述伸缩组件收缩时所述对开门闭合。

2.根据权利要求1所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述吊舱的顶板的外表面靠近所述吊舱的侧壁位置设置两个有把手，两个所述把手对称分布。

3.根据权利要求1所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述雷达为激光雷达，所述激光雷达的底部设置有旋转云台；所述旋转云台用于驱动高精度雷达实施旋转扫描动作。

4.根据权利要求1所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述成像组件包含相机，所述相机设置于所述吊舱内部，所述相机连接于所述吊舱的侧壁的内表面，所述相机的摄像头朝向所述吊舱的底部的所述对开门。

5.根据权利要求4所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述成像组件还包含多光谱相机，所述多光谱相机设置于所述吊舱内部，所述多光谱相机连接于所述吊舱的侧壁的内表面，所述多光谱相机的摄像头朝向所述吊舱的底部的所述对开门。

6.根据权利要求5所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述成像组件还包含热红外相机，所述热红外相机设置于所述吊舱内部，所述热红外相机连接于所述吊舱的侧壁的内表面，所述热红外相机的摄像头朝向所述吊舱的底部的所述对开门。

7.根据权利要求6所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述对开门对应所述相机的摄像头、所述多光谱相机的摄像头和所述热红外相机的摄像头的位置均设置有开口。

8.根据权利要求1所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述伸缩组件包括雷达固定板，所述激光雷达连接于所述雷达固定板，所述雷达固定板在所述吊舱内上下移动。

9.根据权利要求8所述的含有激光雷达自动收纳功能的吊舱监测装置，其特征在于，所述伸缩组件还包括电机，所述电机输出端设置有丝杆，所述丝杆与所述雷达固定板形成滚珠丝杠传动配合。

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