一种全自动地形图测绘装置及测绘方法与流程

1.本发明涉及地面测绘技术领域，更具体地说，本发明涉及一种全自动地形图测绘装置及测绘方法。


背景技术：

2.随着无人机和小型飞行器的发展，目前我国对于地形的测绘已经开始转向为无人机扫描测绘，测绘通常采用无人机搭载摄像头从高空进行拍摄、扫描测绘，但是一旦遇到恶劣天气或特殊的使用场景，如具有复杂多变天气状况的地区，在测绘的过程中突然改变的天气存在将摄像头打湿无法拍摄的情况，此时则需要无人机飞回对摄像头进行擦拭，然后在飞回标定的坐标点继续测量，在潮湿的地区，伴随着时隐时现的雾气，可能导致当天的测量进度更加缓慢，如何减少恶劣天气对摄像头拍摄的影响，是目前亟待解决的问题。因此，有必要提出一种全自动地形图测绘装置及测绘方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

3.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
4.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种全自动地形图测绘装置，包括：机身、螺旋桨、翘板和测绘组件；所述螺旋桨设置在所述机身的顶部，所述翘板通过减震机构设置在所述机身的底部边缘处，所述测绘组件通过清理机构设置在所述机身的底部。
5.优选的是，所述螺旋桨为四个，呈十字对称设置在所述机身顶部的边缘处。
6.优选的是，所述翘板至少有两只，并且所述翘板的顶面通过两个减震机构与所述机身的底面连接，所述减震机构包括外管和内杆；所述外管的顶部与所述机身的底部连接，所述内杆的顶部插接在所述外管底部的收纳槽内，并且所述内杆通过第一弹性件与所述收纳槽的内顶部连接，所述内杆的底部与所述翘板的顶部连接。
7.优选的是，所述测绘组件包括球形视窗、传动组件、测绘仪器和所述清理机构，所述测绘仪器通过水平设备设置在所述球形视窗内，所述水平设备用于在所述球形视窗转动时维持测绘仪器的稳定，所述清理机构设置在所述机身的底部，所述球形视窗和所述传动组件均设置在所述清理机构上，所述传动组件与所述球形视窗的顶部连接，所述传动组件用于带动所述球形视窗转动。
8.优选的是，所述清理机构包括环形卡板、安装板、限位爪和辅助轮；所述环形卡板的顶面设置有安装架，所述安装架通过安装杆与所述机身连接，所述环形卡板的内环侧壁上设置有清洁用具，所述球形视窗搭接在所述环形卡板的内环上，所述清洁用具与所述球形视窗的外壁抵接，所述安装板位于所述球形视窗的顶部，并且所述安装板的顶部通过连接杆与所述机身连接，所述安装板的底部设置有至少三个所述限位爪，所述限位爪的内壁
与所述球形视窗的外壁滑动连接，所述限位爪的底部设置有所述辅助轮，所述辅助轮与所述球形视窗的外壁抵接，所述传动组件设置在所述安装板上。
9.优选的是，所述传动组件包括至少三个传动轮，所述传动轮上设置有驱动电机，所述传动轮通过连接板与所述安装板连接，所述传动轮与所述球形视窗抵接。
10.优选的是，所述环形卡板的底面设置有至少个应急防护组件，并且所述应急防护组件呈环形环绕在所述球形视窗外侧，所述应急防护组件向所述球形视窗倾斜设置，并与所述环形卡板之间具有倾斜角度。
11.优选的是，所述应急防护组件包括容纳盒、拨块、弹射柱、第一卡接件、第二卡接件和弹射组件；所述弹射柱设置在所述容纳盒内，所述弹射柱上设置有滑槽，所述弹射柱的一端为锥形，另一端设置有卡槽，所述弹射柱的侧壁设置有卡台，所述第一卡接件和所述第二卡接件均通过连接轴设置在所述容纳盒内，所述第一卡接件和所述第二卡接件均通过弹簧与所述容纳盒的侧壁连接，所述第一卡接件与所述第二卡接件均用于与所述卡台卡接，所述弹射组件的底部通过所述滑槽和所述卡槽与所述弹射柱连接，所述弹射组件的顶部与所述拨块卡接，所述拨块与所述容纳盒的侧壁滑动连接。
12.优选的是，所述弹射组件包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块通过第二弹性件与所述第二滑块连接，所述第一滑块的底面通过卡接台与所述滑槽连接，所述第二滑块的底面通过卡接台与所述卡槽连接，所述拨块的底面设置有卡接凸起，所述第一滑块和所述第二滑块分别位于所述卡接凸起的两端，所述拨块的侧壁设置有滑动凹槽和滑动板，所述第一卡接件和所述第二卡接件均位于所述滑动凹槽内，所述拨块通过所述滑动板与所述容纳盒的侧壁滑动连接，所述滑动凹槽位于所述滑动板的下方。
13.一种全自动地形图测绘装置的测绘方法，步骤包括：
14.s1：将测绘组件放置在升降点，并通过遥控器启动测绘组件；
15.s2：应急防护组件收回至待命状态，传动组件带动球形视窗转动，在清理机构上进行初步清洁；
16.s3：螺旋桨、测绘仪器预热，并进行视讯状态检测；
17.s4：准备完毕，通过遥控器控制测绘组件升空进行测绘。
18.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
19.在进行测绘的时候，首先通过遥控器启动本装置，让螺旋桨和测绘组件进行预热，预热的同时测绘组件会通过清理机构进行清洁以充分利用预热的时间，然后通过遥控器调节螺旋桨的转速以达到将本装置升空的目的，当测绘装置升空之后，可以在遥控器或终端上接收测绘组件传输的图像讯号以方便对本装置进行控制，通过遥控器可对测绘组件、清理机构和螺旋桨进行控制，到达指定测绘点后，通过测绘组件进行地形图测绘，并将图像讯息向遥控器或终端传输，并在测绘组件本地进行备份，备份程序设置为每次关机再开机后重置，以节省存储空间，当测绘过程中遇到恶劣天气导致测绘组件被弄脏模糊不清的时候，可以启动清理机构对测绘组件进行清洁，以满足测绘条件，从而不需要测绘装置往复折返，手动对测绘组件进行清洁，进而使得本测绘装置能够在较恶劣的环境中连续进行测绘工作，当回收本装置的时候，无需人工去接住降落的测绘装置，可以使其直接降落在地面上，通过减震机构可以减小着陆时对机身的冲击，翘板可以提供较大的接触面积，使得本装置可迫降在水面上。
20.本发明所述的全自动地形图测绘装置及测绘方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1为本发明所述的全自动地形图测绘装置主视图的剖视图(应急防护组件呈开启状态)。
23.图2为本发明所述的全自动地形图测绘装置左视图的剖视图(应急防护组件呈待命状态)。
24.图3为本发明所述的全自动地形图测绘装置中清理机构的结构示意图。
25.图4为本发明所述的全自动地形图测绘装置中环形卡板的结构示意图。
26.图5为本发明所述的全自动地形图测绘装置中传动组件的结构示意图。
27.图6为图5的俯视图。
28.图7为本发明所述的全自动地形图测绘装置中应急防护组件的内部结构示意图。
29.图8为图7中容纳盒的结构示意图。
30.图9为图7中弹射柱的结构示意图。
31.图10为图7中弹射柱在容纳盒内的位置示意图。
32.图11为图7中弹射组件的底部示意图。
33.图12为图7中弹射组件即将带动弹射柱运动的示意图。
34.图13为图7中拨块底部的结构示意图。
35.图14为应急防护组件开启前(a)和开启后(b)第二卡接件与拨块的示意图。
36.图15为应急防护组件开启前(a)和开启后(b)第一卡接件与拨块的示意图。
37.图中：1机身、2螺旋桨、3翘板、4测绘装置、41球形视窗、5减震机构、51外管、52内杆、53第一弹性件、6清理机构、61环形卡板、611清洁用具、62安装板、63限位爪、64辅助轮、65安装架、7传动组件、71传动轮、72驱动电机、73连接板、8应急防护组件、81容纳盒、82拨块、821卡接凸起、822滑动凹槽、823滑动板、83弹射柱、831滑槽、832卡槽、833卡台、84第一卡接件、85第二卡接件、86第一滑块、87第二滑块、88第二弹性件。
具体实施方式
38.下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
39.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
40.如图1-图15所示，本发明提供了一种全自动地形图测绘装置，包括：机身1、螺旋桨2、翘板3和测绘组件4；所述螺旋桨2设置在所述机身1的顶部，所述翘板3通过减震机构5设置在所述机身1的底部边缘处，所述测绘组件4通过清理机构6设置在所述机身1的底部。
41.上述技术方案的工作原理及有益效果：在进行测绘的时候，首先通过遥控器启动
本装置，让螺旋桨2和测绘组件4进行预热，预热的同时测绘组件4会通过清理机构6进行清洁以充分利用预热的时间，然后通过遥控器调节螺旋桨2的转速以达到将本装置升空的目的，当测绘装置升空之后，可以在遥控器或终端上接收测绘组件4传输的图像讯号以方便对本装置进行控制，通过遥控器可对测绘组件4、清理机构6和螺旋桨2进行控制，到达指定测绘点后，通过测绘组件4进行地形图测绘，并将图像讯息向遥控器或终端传输，并在测绘组件4本地进行备份，备份程序设置为每次关机再开机后重置，以节省存储空间，当测绘过程中遇到恶劣天气导致测绘组件4被弄脏模糊不清的时候，可以启动清理机构6对测绘组件4进行清洁，以满足测绘条件，从而不需要测绘装置往复折返，手动对测绘组件4进行清洁，进而使得本测绘装置能够在较恶劣的环境中连续进行测绘工作，当回收本装置的时候，无需人工去接住降落的测绘装置，可以使其直接降落在地面上，通过减震机构5可以减小着陆时对机身1的冲击，翘板3可以提供较大的接触面积，使得本装置可迫降在水面上。
42.在一个实施例中，所述螺旋桨2为四个，呈十字对称设置在所述机身1顶部的边缘处。所述翘板3至少有两只，并且所述翘板3的顶面通过两个减震机构5与所述机身1的底面连接，所述减震机构5包括外管51和内杆52；所述外管51的顶部与所述机身1的底部连接，所述内杆52的顶部插接在所述外管51底部的收纳槽内，并且所述内杆52通过第一弹性件53与所述收纳槽的内顶部连接，所述内杆52的底部与所述翘板3的顶部连接。所述测绘组件4包括球形视窗41、传动组件7、测绘仪器和所述清理机构6，所述测绘仪器通过水平设备设置在所述球形视窗41内，所述水平设备用于在所述球形视窗41转动时维持测绘仪器的稳定，所述清理机构6设置在所述机身1的底部，所述球形视窗41和所述传动组件7均设置在所述清理机构6上，所述传动组件7与所述球形视窗41的顶部连接，所述传动组件7用于带动所述球形视窗41转动。
43.上述技术方案的工作原理及有益效果：球形视窗41可以采用玻璃材质制成，也可以采用亚克力材质制成，在球形视窗41内设置有水平设备，水平设备可以是类陀螺仪设备，水平设备只需保证在球形视窗41转动的时候不会随着转动即可，能实现上述效果的设备均可做为水平设备，在水平设备上搭载有测绘仪器，测绘仪器包括成像、测绘、存储、信号传输、电池等专用设备，测绘仪器设置在水平设备上，并可以实现范围监控摄像头360
°
的转动效果，球形视窗41的顶部设置有传动组件7，用来使球形视窗41实现转动，清理机构6可以清洁掉球形视窗41上的水珠、泥渍等影响测绘的杂质，本装置采用非传统固定视窗，活动清洁的模式，反而通过活动的球形视窗41，固定的清洁机构6，实现球形视窗41的表面清洁工作，因为测绘仪器本身具备的超大测绘角度，配合使其保持在球形视窗41内稳定的水平设备，在不影响测绘的同时，能够实现测绘仪器与外界环境的隔绝，减少渗水、漏水等情况出现的概率，可转动的球形视窗41能够比传统的固定视窗提供更大的更换面积，当一个地方出现清洁机构6无法擦除的杂质时(如鸟屎)，传统的固定视窗测绘则会被杂质所影响，必须飞回通过人工清洁，而活动的球形视窗41可以将无法清洁的部分转动至不影响测绘的位置，从而不影响测绘进度。
44.在一个实施例中，所述清理机构6包括环形卡板61、安装板62、限位爪63和辅助轮64；所述环形卡板61的顶面设置有安装架65，所述安装架65通过安装杆与所述机身1连接，所述环形卡板61的内环侧壁上设置有清洁用具611，所述球形视窗41搭接在所述环形卡板61的内环上，所述清洁用具611与所述球形视窗41的外壁抵接，所述安装板62位于所述球形
视窗41的顶部，并且所述安装板62的顶部通过连接杆与所述机身1连接，所述安装板62的底部设置有至少三个所述限位爪63，所述限位爪63的内壁与所述球形视窗41的外壁滑动连接，所述限位爪63的底部设置有所述辅助轮64，所述辅助轮64与所述球形视窗41的外壁抵接，所述传动组件7设置在所述安装板62上。所述传动组件7包括至少三个传动轮71，所述传动轮71上设置有驱动电机72，所述传动轮71通过连接板73与所述安装板62连接，所述传动轮71与所述球形视窗41抵接。
45.上述技术方案的工作原理及有益效果：球形视窗41的下半部分搭接在环形卡板61的内环上，当球形视窗41转动的时候，就可以通过环形卡板61内环上的清洁用具611对其表面进行擦拭，从而达到对球形视窗41清洁的目的，环形卡板61的内侧壁应卡接在球形视窗41的底部和下半球之间，并尽可能的靠近球形视窗41的赤道线的位置，从而给测绘仪器提供尽可能大的视野，同时位于球形视窗41下半球的还有辅助轮64，辅助轮64位于球形视窗41的下半球能够有效避免球形视窗41脱落，并且通过辅助轮41可以为球形视窗41提供支撑，避免球形视窗41的重量全部集中在环形卡板61的内环上，进而避免球形视窗41被划伤，同时也能减小球形视窗41与环形卡板61的接触面积，使其在转动时更加方便，限位爪63的内侧壁设置有非油脂性的润滑条，能够减小限位爪63与球形视窗41的摩擦力，限位爪63在为球形视窗41提供限位的同时其侧壁还可以刮除球形视窗41上无法被清洁用具611清洁的结痂杂质(如鸟屎、泥点等)，传动组件7应至少包括三个传动轮71，遥控器或终端可以通过驱动电机72对传动轮71进行独立驱动，传动轮71通过自身的摩擦力带动球形视窗41转动，从而使得球形视窗41要进行清洁的时候，在传动轮71的带动下，球形视窗41可以全方位无死角的进行转动。
46.在一个实施例中，所述环形卡板61的底面设置有至少4个应急防护组件8，并且所述应急防护组件8呈环形环绕在所述球形视窗41外侧，所述应急防护组件8向所述球形视窗41倾斜设置，并与所述环形卡板61之间具有倾斜角度。所述应急防护组件8包括容纳盒81、拨块82、弹射柱83、第一卡接件84、第二卡接件85和弹射组件；所述弹射柱83设置在所述容纳盒81内，所述弹射柱83上设置有滑槽831，所述弹射柱83的一端为锥形，另一端设置有卡槽832，所述弹射柱83的侧壁设置有卡台833，所述第一卡接件84和所述第二卡接件85均通过连接轴设置在所述容纳盒81内，所述第一卡接件84和所述第二卡接件85均通过弹簧与所述容纳盒81的侧壁连接，所述第一卡接件84与所述第二卡接件85均用于与所述卡台833卡接，所述弹射组件的底部通过所述滑槽831和所述卡槽832与所述弹射柱83连接，所述弹射组件的顶部与所述拨块82卡接，所述拨块82与所述容纳盒81的侧壁滑动连接。所述弹射组件包括第一滑块86和第二滑块87，所述第一滑块86通过第二弹性件88与所述第二滑块87连接，所述第一滑块86的底面通过卡接台与所述滑槽831连接，所述第二滑块87的底面通过卡接台与所述卡槽832连接，所述拨块82的底面设置有卡接凸起821，所述第一滑块86和所述第二滑块87分别位于所述卡接凸起821的两端，所述拨块82的侧壁设置有滑动凹槽822和滑动板823，所述第一卡接件84和所述第二卡接件85均位于所述滑动凹槽822内，所述拨块82通过所述滑动板823与所述容纳盒81的侧壁滑动连接，所述滑动凹槽822位于所述滑动板823的下方。
47.上述技术方案的工作原理及有益效果：在环形卡板61的底部设置有至少4个应急防护组件8，在不使用本装置的时候，应急防护组件8处于开启状态，弹射柱83锥形的一端位
于球形视窗41的外部，防止球形视窗41发生碰撞出现划痕或损坏，在通过遥控器启动本装置之后，应急防护组件8变更为待命状态，弹射柱83收回至容纳盒81内部，在本装置飞行过程中，一旦出现与遥控器信号断开的情况，虽然测绘仪器内置返回系统可以自动返航，但是因为返航为无人监控状态，所以扔然存在炸机的可能性，应急防护组件8被设置为一旦测绘仪器与遥控器或终端断开数据连接或机身1出现急速下坠的情况，应急防护组件8自动开启，当出现上述情况的时候，带动拨块82移动的驱动装置内所设置的感应模块，会感应到需要启动应急防护组件8，驱动装置内置电池和感应模块用以保证应急防护组件8的启动，感应模块包括重力感应装置(用以判断是否出现炸机坠落的情况)和信号接收装置(用以判断是否与遥控器或终端断开信号传输)，驱动装置会驱动拨块82沿着容纳盒81的侧壁滑动，拨块82位于滑动凹槽822的一侧通过滑动板823与容纳盒81的侧壁滑动连接，滑动凹槽822相对的一侧与容纳盒81的侧壁滑动连接，滑动凹槽822位于滑动板823的下方，使得拨块82在滑动的时候滑动板823不会与第一卡接件84和第二卡接件85接触，拨块82底面的卡接凸起821的两侧壁分别与第一滑块86和第二滑块87抵接，在待命状态下，第二卡接件85被弹簧顶起卡接在弹射柱83的卡台833的一侧，第一卡接件84位于滑动凹槽822的一端处于被挤压状态，第一卡接件84和第二卡接件85的厚度为弹射柱83的厚度与滑动凹槽822的厚度之和，随着拨块82的移动，第一滑块86在卡接凸起821的推动下沿着滑槽831滑动，而第二滑块87的卡接台则被卡槽832卡住导致无法移动，因此第二弹性件88被拉长并产生拉力，同时滑动凹槽822的另一侧也逐步向第二卡接件85滑动，因为滑动凹槽822两端均为弧形，如图13所示，所以第二卡接件85会被滑动凹槽822挤压，直至第二卡接件85脱离弹射柱83的卡台833，在第二弹性件88的拉力作用下，第二滑块87会带动弹射柱83迅速弹出，直至卡台833撞击至容纳盒81端部的限位平台上，第一卡接件84和第二卡接件85通过弹簧与容纳盒81的侧壁的连接角度为锐角，并且第一卡接件84的锐角朝向和弹射柱83弹出的方向一致，第二卡接件85的锐角朝向和弹射柱83收回的方向一致，如图7-10所示，因此在卡台833平移的时候会先挤压第一卡接件84使其不影响弹射柱83的弹射，卡台833的一侧卡接在限位平台上的时候，其另一侧刚好通过第一卡接件84，此时第一卡接件84弹起将卡台833卡住防止其回弹，第一卡接件84和第二卡接件85在弹射前后的示意图如图14、15所示，由此可以在应急防护组件8启动的时候，驱动装置只需要驱动拨块82移动很短的距离便能实现弹射柱83的快速弹出，从而保证在启动应急防护组件8的几乎一瞬间便能让球形视窗41处于被弹射柱83保护的状态，应急防护组件8变为待命状态的原理与弹射时相同，弹射柱83可以由具有弹性的硅胶等材质制成，滑槽831除了为第一滑块86提供限位作用外，还可以起到缓冲减震的作用，应急防护组件8并不是以保护球形视窗41为第一要务，而是以保护其内部较为昂贵的测绘仪器在炸机之后不会掉落、丢失、损坏，当炸机之后球形视窗41碎裂，倾斜设置的弹射柱83依旧可以将测绘仪器保护起来束缚在机身1内，防止其在坠落、滚落的过程中丢失，进而方便寻找取回测绘仪器，并保证测绘数据能够得以恢复，在炸机的时候能够减小损失。
48.本发明提供了一种全自动地形图测绘装置的测绘方法，步骤包括：
49.s1：将测绘组件4放置在升降点，并通过遥控器启动测绘组件4；
50.s2：应急防护组件8收回至待命状态，传动组件7带动球形视窗41转动，在清理机构6上进行初步清洁；
51.s3：螺旋桨2、测绘仪器预热，并进行视讯状态检测；
52.s4：准备完毕，通过遥控器控制测绘组件4升空进行测绘。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。