用于无人机挂载的航测激光测距装置的制作方法

1.本发明属于无人机测距技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于无人机挂载的航测激光测距装置。


背景技术：

2.无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，广泛应用于军事、科研和生活领域，可以在火灾、地震等灾害现场替代地面交通工具，到达环境恶劣的场所查看情况进行救援，也可以在气象、航天方面进行数据采集和勘探，也可用在核辐射探测、航空摄影、航空探矿、交通巡逻、治安监控等方面。
3.现有的无人机一般通过在其自身上安装有红外激光测距仪，通过红外技术进行测距作业，但是在飞行过程中，其镜头会受到测距环境的灰尘、颗粒物，甚至是纸张、网布的遮挡影响，使得其不能实时进行距离测绘，同时，在飞行过程中，需要通过复杂的调控技术将镜头实时对准待测目标的方位，难度较高。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种用于无人机挂载的航测激光测距装置，目的是提高测距准确性。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用于无人机挂载的航测激光测距装置，包括机体、红外激光测距仪、设置于机体上的底板、设置于底板上的安装框架、可旋转的设置于所述安装框架上的主套筒、设置于主套筒上的外齿圈、可移动的设置于外齿圈上且用于对主套筒进行限位的挡风条和位于所述红外激光测距仪的周围且用于吸收红外激光测距仪周围的干扰物的风能测距辅助机构，红外激光测距仪设置于主套筒上。
6.所述风能测距辅助机构包括进风罩、设置于所述主套筒上的变速壳体、设置于变速壳体上的挡风板、两个叶轮引风泵、l形抽风管以及设置于变速壳体的内部且与两个叶轮引风泵连接的传动机构，变速壳体位于两个叶轮引风泵之间，l形抽风管与其中一个叶轮引风泵连接且l形抽风管的进风口位于所述红外激光测距仪的一侧。
7.所述传动机构包括第一齿轮和与第一齿轮相啮合的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮位于所述变速壳体的内部，第一齿轮与第二齿轮的齿数比为1：3，第一齿轮与第二齿轮分别与所述两个叶轮引风泵连接。
8.所述进风罩和l形抽风管的开口处均设置有过滤网。
9.所述挡风条通过伸缩组件滑动贯穿设置于所述外齿圈上，所述安装框架上设置有固定板，且固定板底面设置有让挡风条插入的插口，插口设置多个且所有插口为沿周向均匀分布；所述变速壳体内设置用于在所述红外激光测距仪进行测距时防止所述挡风条发生摆动的离心组件，挡风条的下端设置有与离心组件相抵触的斜面。
10.所述离心组件包括摆动杆、l形移动杆、离心套管、离心套筒、离心杆、t形滑动杆、滑动套管和复位弹簧；所述第二齿轮通过转轴与所述叶轮引风泵连接，离心套管设置于该
转轴上，离心套筒设置多个且所有离心套筒为在离心套管上沿周向均匀分布，离心杆为可移动的设置于离心套筒内且离心杆与离心套筒之间设置拉伸弹簧，滑动套管设置于所述变速壳体上，t形滑动杆滑动设置于滑动套管中，复位弹簧套设于滑动套管上且复位弹簧夹在变速壳体的内壁面和t形滑动杆的端部之间，离心杆与t形滑动杆的一端部相抵触，t形滑动杆的另一端部贯穿滑动套管后与l形移动杆固定连接，摆动杆的一端与l形移动杆铰接连接，摆动杆的另一端与挡风条的斜面相抵触。
11.所述伸缩组件包括通孔块、t形导杆和压缩弹簧，通孔块与所述挡风条固定连接，t形导杆与所述外齿圈固定连接，压缩弹簧套设于t形导杆上且压缩弹簧夹在外齿圈和通孔块之间。
12.所述底板上设置有转换组件，所述安装框架的侧壁上开设有安装孔，转换组件设置于安装孔中，转换组件包括电机、电机座、套管、外花键、挡杆、转换弹簧以及连接轴，电机座设置于底板的上端，电机设置于电机座上，电机与连接轴连接，连接轴上设置第一花键槽，套管的一端设置有外花键，且外花键嵌入第一花键槽中，挡杆设置于连接轴上且挡杆设置多个，挡杆朝向连接轴的外侧伸出，转换弹簧套设于连接轴上，且转换弹簧的两端分别与挡杆以及套管的侧壁相抵；所述外齿圈与圆柱齿轮相啮合，与圆柱齿轮连接的中心轴贯穿所述安装框架的侧壁，该中心轴上设置让外花键嵌入的第二花键槽，电机座的下方还设置有用于吸附中心轴的电磁铁，中心轴为磁性材质制成。
13.本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置，具有如下的有益效果：
14.1、本发明通过设置风能测距辅助机构，通过挡风条、外齿圈、圆柱齿轮等连接部件，在风力的作用下，红外激光测距仪的镜头可以自动朝向待测目标；
15.进一步地，通过设置进风罩、叶轮引风泵、第一齿轮、第二齿轮以及l形抽风管等连接部件，通过风力可以使得叶轮引风泵转动工作，并通过设置第一齿轮与第二齿轮的齿数比，使得位于下侧的叶轮引风泵的叶轮轴转动更快，从而可以提供更强的吸力，对移动过程中经过红外激光测距仪的灰尘、颗粒物等进行吸引，防止其对红外激光测距仪的镜头进行干扰；
16.2、本发明通过设置离心组件，通过上端的叶轮引风泵的转动，从而驱动离心杆随之旋转并受到离心力的作用，推动t形滑动杆移动，再经过l形移动杆上的摆动杆与挡风条的斜面挤压作用，使得挡风条上端与固定板的插口相卡接，从而有效防止机体在飞行过程中，挡风条带动主套筒发生左右的微小摆动，进而保证红外激光测距仪测量数据的准确性；
17.3、本发明通过设置转换组件，通过启动电磁铁，在吸引力的作用下，套管的外花键插入中心轴上的第二花键槽中，从而在电机的自锁限制下，圆柱齿轮无法自由转动，外齿圈同样被限定，则保证红外激光测距仪的方位固定，另外，需要在飞行途中调节红外激光测距仪的角度时，可以启动电机对其角度进行自由精准的调节，实时满足测绘人员的需求。
附图说明
18.本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
19.图1为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的总装结构示意图；
20.图2为图1中a处的放大结构示意图；
21.图3为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的套筒的正视结构示意图；
22.图4为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的套筒的轴侧结构示意图；
23.图5为图4中b处的放大结构示意图；
24.图6为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的套筒的局部剖面结构示意图；
25.图7为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的套筒的局部剖面的结构示意图；
26.图8为图7中c处的放大结构示意图；
27.图9为图4中d处的放大结构示意图；
28.图10为图5中e处的放大结构示意图；
29.图11为本发明用于无人机挂载的航测激光测距装置的套筒仰视的局部剖面结构示意图；
30.图中标记为：1、机体；101、底板；102、安装框架；2、主套筒；201、套筒轴；3、红外激光测距仪；4、外齿圈；5、安装孔；6、风能测距辅助机构；601、进风罩；602、变速壳体；603、挡风板；604、叶轮引风泵；605、l形抽风管；606、第一齿轮；607、第二齿轮；7、挡风条；8、圆柱齿轮；9、转换组件；901、电机；902、电机座；903、第一花键槽；904、套管；905、外花键；906、挡杆；907、转换弹簧；908、连接轴；10、固定板；11、插口；12、伸缩组件；1201、通孔块；1202、t形导杆；1203、压缩弹簧；13、离心组件；1301、摆动杆；1302、l形移动杆；1303、离心套管；1304、离心套筒；1305、离心杆；1306、t形滑动杆；1307、滑动套管；1308、复位弹簧。
具体实施方式
31.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。
33.如图1至图11所示，本发明提供了一种用于无人机挂载的航测激光测距装置，包括机体1，且机体1的下端设置有底板101以及安装框架102，且安装框架102的四角通过螺栓固定连接在底板101上，安装框架102的底部连接有主套筒2，且主套筒2的上端面固定设置有套筒轴201，安装框架102上嵌设有轴承，且该轴承与套筒轴201为键连接，主套筒2的外侧壁固定套设有外齿圈4，外齿圈4与主套筒2为同轴固定连接，圆柱齿轮8通过中心轴安装在安装框架102上，中心轴是在圆柱齿轮8的中心处与圆柱齿轮8固定连接，圆柱齿轮8与外齿圈4相啮合，外齿圈4的下端设置有挡风条7；通过外齿圈4与圆柱齿轮8的啮合作用，保证主套筒2转动的稳定性，主套筒2的侧壁上设置有红外激光测距仪3，主套筒2的外侧对称设置有两个风能测距辅助机构6，风能测距辅助机构6用于吸收红外激光测距仪3周围的干扰物，干扰物一般为空气中的灰尘、颗粒物等，防止移动中的红外激光测距仪3的镜头受到杂物干扰。
34.如图2、图3、图5至图7以及图11所示，具体来说，风能测距辅助机构6包括进风罩601、变速壳体602、挡风板603、两个叶轮引风泵604、l形抽风管605、第一齿轮606以及第二
齿轮607，变速壳体602固定设置于主套筒2的侧壁上，且变速壳体602中通过转轴转动连接有第一齿轮606以及第二齿轮607，第一齿轮606与第二齿轮607的齿数比为1：3，变速壳体602的上下两端分别设置有两个叶轮引风泵604，其中一个叶轮引风泵604的叶轮轴通过转轴与第一齿轮606连接且该叶轮引风泵604与第一齿轮606同步运转，另一个叶轮引风泵604的叶轮轴通过另一转轴与第二齿轮607连接且该叶轮引风泵604与第二齿轮607同步运转，两个转轴的轴线相平行。位于变速壳体602下方的叶轮引风泵604的进风口设置有l形抽风管605，且两个风能测距辅助机构6的l形抽风管605的管口相对且分设在红外激光测距仪3中镜头的相对两侧，挡风板603与变速壳体602固定连接，且挡风板603位于变速壳体602和位于变速壳体602下方的叶轮引风泵604之间。
35.在工作时，将机体1逐渐靠近待测目标，在飞行的过程中，由于挡风条7受到风的阻力的作用，则转动至背风面，由于圆柱齿轮8与外齿圈4的啮合作用，则使得主套筒2一同转动，则此时红外激光测距仪3的镜头实时对准待测目标。
36.进一步地，位于变速壳体602上方的叶轮引风泵604与进风罩601连接，进风罩601用于汇聚气流且将气流引导至叶轮引风泵604。第一齿轮606与第二齿轮607构成传动机构，由于设置了进风罩601，使得风通过位于变速壳体602上方的叶轮引风泵604，从而使得叶轮引风泵604的叶轮轴带动第二齿轮607转动，在第一齿轮606与第二齿轮607的啮合作用下，位于变速壳体602下方的叶轮引风泵604开始转动，且由于两者的齿数比为1：3，通过传动机构的变速，则位于变速壳体602下方的叶轮引风泵604的转速比变速壳体602上方的叶轮引风泵604的转速更快，从而可以通过l形抽风管605对外界进行抽风，l形抽风管605中形成负压，通过l形抽风管605抽吸位于红外激光测距仪3附近的干扰物，由于两个l形抽风管605分设于红外激光测距仪3镜头的两侧，从而可以有效防止灰尘或者颗粒物干扰镜头。
37.如图2和图4所示，具体来说，进风罩601的进风口和l形抽风管605的进风口处均设置有过滤网。在工作时，过滤网可以防止较大的颗粒物通过l形抽风管605进入叶轮引风泵604中，而导致其无法正常工作。
38.如图3、图4以及图9-11所示，具体来说，挡风条7通过伸缩组件12滑动贯穿设置于外齿圈4的侧壁上，安装框架102的侧壁上设置有固定板10，且固定板10的下端环绕等间距开设有插口11，插口11设置多个且所有插口11为在固定板10上以外齿圈4的轴线为中心线沿周向均匀分布。
39.变速壳体602中还设置有离心组件13，挡风条7的下端设置有斜面，离心组件13与挡风条7的斜面相抵，离心组件13是用于红外激光测距仪3在测距时防止挡风条7发生摆动。如图10所示，具体来说，离心组件13包括摆动杆1301、l形移动杆1302、离心套管1303、离心套筒1304、离心杆1305、t形滑动杆1306、滑动套管1307以及复位弹簧1308。
40.离心套管1303固定套设于设置在与第二齿轮607连接的转轴外侧壁上，离心套管1303的外侧铰接有多个离心套筒1304，所有离心套筒1304是以离心套管1303的轴线为中心线沿周向均匀分布，离心套筒1304的一端与离心套管1303铰接连接，离心套筒1304相对于离心套管1303可以发生偏转，这样可以在转动过程中，离心套筒1304以及离心杆1305与t形滑动杆1306侧壁接触时不会被打断连接，若固定连接则存在折断风险。离心套管1303与第二齿轮607为同轴设置。离心套筒1304中通过拉伸弹簧固定滑动连接有离心杆1305，离心套筒1304中设置有拉伸弹簧，拉伸弹簧的两端分别与离心套筒1304以及离心杆1305的一端固
定连接，离心杆1305与离心套筒1304滑动连接，拉伸弹簧起到复位的作用。
41.变速壳体602的侧壁上插设有滑动套管1307，t形滑动杆1306滑动设置于滑动套管1307中，t形滑动杆1306和滑动套管1307的外侧套设有复位弹簧1308，复位弹簧1308为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，复位弹簧1308对t形滑动杆1306施加弹性作用力。在复位弹簧1308施加的弹性作用力的作用下，离心杆1305与t形滑动杆1306的一端相抵触，且t形滑动杆1306的另一端贯穿滑动套管1307并与l形移动杆1302固定连接，l形移动杆1302的侧壁上铰接有摆动杆1301，两个风能测距辅助机构6中对称设置的摆动杆1301的自由端铰接设置并与挡风条7的斜面相抵。
42.在工作时，当机体1在移动过程中，其挡风条7在空中的姿势会存在微小的左右摆动现象，由于位于变速壳体602上方的叶轮引风泵604的转动，使得第二齿轮607转动，从而与第二齿轮607相连接的转轴上连接的离心组件13启动，则离心杆1305随之旋转并受到离心力的作用，则其推动t形滑动杆1306移动，复位弹簧1308被压缩，从而推动l形移动杆1302移动，摆动杆1301也随之进行移动，由于摆动杆1301与挡风条7下端的斜面相抵，从而摆动杆1301会推动挡风条7向上移动，挡风条7逐渐插入固定板10上的插口11中，从而使得挡风条7无法随着风力进行摆动，进而红外激光测距仪3的镜头不会发生微小的摆动，保证测距数值的准确性。
43.进一步地，当某个l形抽风管605被网布、纸张较大面积的遮挡住时，则此时对应的离心组件13的离心力较小，导致l形移动杆1302的伸出量不足，则摆动杆1301发生朝受堵的一侧歪斜，摆动杆1301不能推动挡风条7进行移动，从而导致挡风条7无法上升至插口11中进行限位，通过移动使得挡风条7的不断摆动，使得l形抽风管605上的网布或者纸张脱离，进而保证后续的正常测距工作。
44.如图9所示，具体来说，伸缩组件12包括通孔块1201、t形导杆1202以及压缩弹簧1203，通孔块1201固定设置在挡风条7的侧壁上，外齿圈4的下端固定设置有t形导杆1202，t形导杆1202上套设有压缩弹簧1203，压缩弹簧1203为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，压缩弹簧1203夹在通孔块1201与外齿圈4之间，压缩弹簧1203对通孔块1201施加向下的弹性作用力。
45.当机体1停止飞行后，在压缩弹簧1203的弹力作用下，通孔块1201带动挡风条7自动下降复位，挡风条7从插口11中移出，解除对主套筒2的周向限位，则主套筒2可以绕轴线自由转动，便于检修时自由转动主套筒2。
46.如图6至图8所示，具体来说，底板101上设置有转换组件9，安装框架102的侧壁上开设有安装孔5，转换组件9设置于安装孔5中，转换组件9包括电机901、电机座902、第一花键槽903、套管904、外花键905、挡杆906、转换弹簧907以及连接轴908，底板101的上端设置有电机座902，且电机座902上设置有电机901，电机901的驱动端固定连接有连接轴908，连接轴908的外圆面上开设有第一花键槽903，套管904的一端设置有外花键905，且外花键905滑动设置于第一花键槽903中，连接轴908的外侧环绕设置有挡杆906，挡杆906设置多个，所有挡杆906是以连接轴908的轴线为中心线沿周向均匀分布，挡杆906与连接轴908的外圆面固定连接，挡杆906沿径向朝向接轴908的外侧伸出，转换弹簧907套设于连接轴908上，转换弹簧907为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，且转换弹簧907的两端分别与挡杆906以及套管904的侧壁相抵，与圆柱齿轮8连接的中心轴贯穿安装框架102的侧壁，且中心轴的外圆面上设
置有第二花键槽，电机座902的下侧还设置有电磁铁，与圆柱齿轮8连接的中心轴为磁性材质制得。
47.在工作时，若设定红外激光测距仪3的方位不动，则上的外齿圈4与圆柱齿轮8需要限制啮合传动，则此时，通过启动电磁铁，在吸引力的作用下，套管904的外花键905插入第二花键槽中，此时外花键905同时插入第一花键齿903和第二花键槽中，外花键905对中心轴起到限位作用，从而在电机901的自锁限制下，圆柱齿轮8无法自由转动，从而外齿圈4同样被限定。
48.另外，需要在飞行途中调节红外激光测距仪3的角度时，可以启动电机901，由转换组件9带动圆柱齿轮8转动，圆柱齿轮8通过外齿圈4带动主套筒2转动，进而可以对红外激光测距仪3角度进行自由精准的调节，满足测绘人员的需求。
49.以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。