一种基于农业数据处理的工作测距装置的制作方法

1.本发明涉及农业技术领域，具体来说，涉及一种基于农业数据处理的工作测距装置。


背景技术：

2.农业大数据是融合了农业地域性、季节性、多样性、周期性等自身特征后产生的来源广泛、类型多样、结构复杂、具有潜在价值，并难以应用通常方法处理和分析的数据集合。农业大数据保留了大数据自身具有的规模巨大、类型多样、价值密度低、处理速度快、精确度高和复杂度高等基本特征，并使农业内部的信息流得到了延展和深化。农业大数据是大数据理念、技术和方法在农业的实践。农业大数据涉及到耕地、播种、施肥、杀虫、收割、存储、育种等各环节，是跨行业、跨专业、跨业务的数据分析与挖掘，以及数据可视化。农业大数据由结构化数据和非结构化构成，随着农业的发展建设和物联网的应用，非结构化数据呈现出快速增长的势头，其数量将大大超过结构化数据。
3.在农业工作中，通常采用测距装置对土地进行测量，然而现有的测距装置结构固定，仅能对测距装置进行支撑，无法对测距装置进行调节，由于农业用地土地平整度较低，从而容易导致测距装置出现倾斜的问题，导致测距的精度下降在使用过程中为此，提出一种基于农业数据处理的工作测距装置。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种基于农业数据处理的工作测距装置，通过设置调节组件和伸缩组件，对激光测距组件的水平角度、高度和俯仰角进行调节，来适应不同平整度的土地，从而使激光测距组件的稳定性和精确度提高，来解决上述问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种基于农业数据处理的工作测距装置，包括：调节组件，所述调节组件的下方固定安装有支撑腿，所述支撑腿的数量为三个，三个所述支撑腿在所述调节组件的下方呈等距设置，所述调节组件上固定安装有伸缩组件，所述调节组件上固定安装有激光测距组件；所述调节组件包括支撑座，所述支撑座的上方固定安装有固定壳，所述固定壳的内壁固定安装有齿环，所述支撑座顶部的中心处转动连接有螺纹柱二，所述螺纹柱二的顶端螺纹连接有螺纹管二，所述支撑座的上方且位于螺纹柱二的一侧通过转轴转动连接有齿轮二，所述齿轮二位于齿轮一的一侧，所述齿轮二与齿轮一处于同一平面，所述齿轮二与齿轮一啮合，所述支撑座的上方且位于齿环的一侧通过转轴转动连接有齿轮三，所述齿轮三位于齿环的内侧，所述齿轮三与齿环相啮合，所述支撑座的上方且位于所述齿轮二和齿轮三之间固定安装有支撑柱。
6.优选的，所述支撑柱的顶端固定安装有底座，所述底座上固定安装有固定套杆，所述固定套杆内开设有转动槽，所述转动槽的数量为两个，两个所述转动槽分别与齿轮二和齿轮三处于同一平面，所述转动槽内滑动连接有连接环，两个所述连接环的外侧分别固定
安装有转动齿轮一和转动齿轮二，所述转动齿轮二位于转动齿轮一的上方，所述连接环的内侧固定安装有卡套，所述卡套的内腔开设有卡槽，所述卡槽的形状为棱柱状，所述固定壳内的上方固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸长端固定安装有电机，所述电机的输出轴上固定安装有活动调节杆，所述活动调节杆上固定安装有卡块一和卡块二，所述卡块二位于活动调节杆的下方，所述活动调节杆的底端伸入固定套杆内，所述卡块二位于两个卡套之间。
7.优选的，所述支撑腿包括转轴座一，所述转轴座一固定安装在支撑座的下方，所述转轴座一的下方转动连接有螺纹管一，所述螺纹管一的底端螺纹连接有螺纹柱一；所述伸缩组件包括固定套管，所述固定套管固定安装在固定壳上，所述固定套管位于螺纹管二的一侧，所述固定套管上插接有活动插杆，所述活动插杆上套设有固定环，所述固定环上的两侧均固定安装有支杆，所述支杆的顶端内螺纹连接有螺栓，所述螺栓朝向活动插杆的一端固定安装有锁紧套，所述锁紧套位于活动插杆的表面；所述激光测距组件包括安装座，所述安装座的下方转动连接有转轴座二，所述转轴座二位于安装座底部的中心处，所述安装座的下方固定安装有转轴座三，所述转轴座三位于螺纹管二的正上方，所述转轴座三固定安装在螺纹管二的顶端，所述安装座上固定安装有激光测距仪；所述螺纹柱一的底端固定安装有插块，所述插块的形状为圆锥形。
8.优选的，激光测距仪进行目标测距时，首要考虑的即是目标距离轨迹提取，即从包含大量噪声的点云数据中提取出有效回波信号，获取目标距离或地形等信息。但是，实际在测距时，回波存在较大的背景噪声，而背景噪声较大的情况下目前仅仅依靠物理学特性或人工辨别的方法来识别有效信号较为困难，接收到的回波中有效信号仍被大量噪声点所淹没。
9.作为一个示例，本实施例还提出有效提取回波信号的方法，具体包括如下步骤：步骤1）：将所有待处理的数据点视为集合 d，令参数集 p为空集，设循环次数 k=0；步骤2）：从集合 d中每次等概率地随机取 3个不同的数据点 (xi, yi)(i = 1,2,3) ，联立方程f(a,b,c, xi, yi)=0 i=1,2,3，从而得到图像空间中的二次曲线y=ax2 bx c，并将其映射为参数空间中的点 p =(a,b,c)；步骤3）搜索总的参数集p中是否存在元素ps满足如下公式：若存在，则进行步骤4），否则，进行步骤5）；步骤4）给ps分数加1，并采用下式给出的参数值更新ps中的参数值，进行步骤6）
式中，参数集中的元素ps=()，且新的参数向量p满足，其中δ为判断阈值，则将元素ps的分数加1，同时更新ps中的参数值，对新参数值和元参数值求平均，以ps中的参数为例分析最后得到的参数的统计特性，假设ps最后分数为sc；步骤5）给参数集 p中添加新元素 p ，并将新元素分值设为 1，转步骤 6；步骤6）k=k 1，判断 k是否大于等于最大采样次数 k
max
，如果小于 k
max
转步骤 2；反之，搜索参数集 p中分值最大的元素 p
max
；步骤7）判断 p
max
分值是否达到最低分数 s
min
，若达到令 p
final
= p
max
；否则令 p
final
为空；步骤8）将参数空间中的 p
final
点映射回图像空间，输出其代表的二次曲线，即认为分布在曲线上及其周边一定范围的数据点为提取得到的有效回波数据。
10.由于回波图像内可能存在多条需要辨识的同类型曲线，所以在提取出一条曲线后，需要从步骤 8返回步骤 1，循环多次辨识。但对于提取激光测距有效回波，由于观测站点每次得到的数据中一般只包含一个有效回波数据，所以整个搜寻过程进行一次就终止。需要注意的是，取值范围内选择δ值时，δ越小，算法精准度越高，但是阈值条件的过于严苛会造成 p中元素的增多，每次循环计算量增大，且占用计算机内存增加；δ过大，显然会造成算法精准度太低，提取的有效区域 q 面积过大，噪声点落入区域 q 的概率也随之增高，导致误检率较高。所以，δ取值时要兼顾到其取值大小对算法占用的内存、计算速度和算法精准度这几方面造成的影响。
11.优选的，所述转动齿轮二位于齿轮二远离齿轮一的一侧，所述转动齿轮二与齿轮二处于同一平面，所述转动齿轮二与齿轮二相啮合，所述转动齿轮一位于齿轮三远离齿环的一侧，所述转动齿轮一与齿轮三处于同一平面，所述转动齿轮一与齿轮三相啮合。
12.优选的，所述卡块二的长度大于卡块一的长度，所述卡块二顶端和卡块一顶端之间的间距与两个所述卡套中心处的间距相同。
13.优选的，所述卡套的两端均开设有滑槽，所述滑槽的形状为上宽下窄的漏斗状。
14.优选的，所述螺栓背向活动插杆的一端固定安装有旋钮，所述旋钮的直径大于螺栓的直径。
15.优选的，所述锁紧套朝向活动插杆的一侧固定安装有橡胶垫，所述橡胶垫的厚度为0.5-1cm。
16.优选的，所述橡胶垫的内径与活动插杆的直径相同，所述橡胶垫靠近活动插杆的一侧与活动插杆相贴合。
17.优选的，所述卡块一的横截面的形状和卡块二的横截面的形状均与卡槽的截面的形状相同。
18.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、本发明通过设置调节组件，当电动伸缩杆控制活动调节杆上移，使活动调节杆上的卡块二插入位于上方的卡套内时，电机能够通过活动调节杆控制螺纹柱二转动，在螺纹柱二与螺纹管二的螺纹作用下使安装座上方的激光测距仪高度得到调节，能够应对低洼地形，当电动伸缩杆控制活动调节杆下移时，使活动调节杆上的卡块二插入位于下方的卡套内时，电机能够通过活动调节杆控制齿轮三转动，在齿轮三和齿环的啮合作用下，可以使固定壳带动支撑座转动，调整激光测距组件的水平角度，从而使激光测距组件能够在各种不规整的土地里进行稳定的摆放，同时调节激光测距组件的水平角度，还可以使激光测距组件测量不同方向的距离，从而使激光测距组件达到了适应不同平整度的土地，提高了激光测距组件的稳定性和精确度；2、本发明通过伸缩组件的设置，在带动螺纹柱二转动时，当旋动螺栓使锁紧套远离活动插杆时，可以使伸缩组件对激光测距组件限位，从而使螺纹管二与螺纹柱二发生相对转动，从而使螺纹管二抬升和下降，此时螺纹管二通过安装座带动活动插杆在固定套管滑动，从而使激光测距组件抬升或下降，当旋动螺栓，使螺栓带动锁紧套将活动插杆锁死时，螺纹管二抬升或下降过程中，活动插杆不能带动转轴座三动作，从而使螺纹管二上侧的转轴座二与转轴座三产生高度差，进而使激光测距组件的俯仰角得到调节；3、本发明通过在螺纹管一内螺纹连接螺纹柱一，能够使支撑腿整体的长度得到调节，方便适用各种土地。
19.4、本发明通过激光测距算法，能够有效解决现有激光测距回波数据信噪比较低，难以高效提取有效回波的技术问题，从而实现有效地激光测距应用。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
21.图1是根据本发明实施例的测距装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例的测距装置的另一视角的结构示意图；图3是根据本发明实施例支撑腿的结构示意图；图4是根据本发明实施例激光测距组件与螺纹管二和伸缩组件的连接结构示意图；图5是根据本发明实施例锁紧组件的结构示意图；图6是根据本发明实施例调节组件的半剖面结构示意图；图7是根据本发明实施例的活动调节杆与固定套杆的连接结构示意图；图8是根据本发明实施例固定套杆的剖面结构示意图；图9是根据本发明实施例转动齿轮一的结构示意图。
22.图中：1、支撑腿；2、调节组件；3、伸缩组件；4、激光测距组件；11、转轴座一；12、螺
纹管一；13、螺纹柱一；14、插块；21、支撑座；22、固定壳；23、螺纹管二；24、螺纹柱二；25、齿轮一；26、齿环；27、齿轮二；28、电动伸缩杆；29、齿轮三；210、支撑柱；211、转动齿轮一；212、固定套杆；213、活动调节杆；214、卡块一；215、底座；216、连接环；217、转动槽；218、卡套；219、转动齿轮二；220、卡块二；221、卡槽；222、滑槽；223、电机；31、固定套管；32、活动插杆；33、固定环；34、支杆；35、螺栓；36、橡胶垫；37、锁紧套；38、旋钮；41、安装座；42、激光测距仪；43、转轴座二；44、转轴座三。
具体实施方式
23.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
25.实施例1根据本发明实施例的一种基于农业数据处理的工作测距装置，包括：调节组件2，调节组件2的下方固定安装有支撑腿1，支撑腿1的数量为三个，三个支撑腿1在调节组件2的下方呈等距设置，调节组件2上固定安装有伸缩组件3，调节组件2上固定安装有激光测距组件4；其中，调节组件2包括支撑座21，支撑座21的上方固定安装有固定壳22，固定壳22的内壁固定安装有齿环26，支撑座21顶部的中心处转动连接有螺纹柱二24，螺纹柱二24的顶端螺纹连接有螺纹管二23，支撑座21的上方且位于螺纹柱二24的一侧通过转轴转动连接有齿轮二27，齿轮二27位于齿轮一25的一侧，齿轮二27与齿轮一25处于同一平面，齿轮二27与齿轮一25啮合，支撑座21的上方且位于齿环26的一侧通过转轴转动连接有齿轮三29，齿轮三29位于齿环26的内侧，齿轮三29与齿环26啮合，支撑座21的上方且位于齿轮二27和齿轮三29之间固定安装有支撑柱210，支撑柱210的顶端固定安装有底座215，底座215上固定安装有固定套杆212，固定套杆212内开设有转动槽217，转动槽217的数量为两个，两个转动槽217分别与齿轮二27和齿轮三29处于同一平面，转动槽217内滑动连接有连接环216，两个连接环216的外侧分别固定安装有转动齿轮一211和转动齿轮二219，转动齿轮二219位于转动齿轮一211的上方，连接环216的内侧固定安装有卡套218，卡套218的内腔开设有卡槽221，卡槽221的形状为棱柱状，固定壳22内的上方固定安装有电动伸缩杆28，电动伸缩杆28的伸长端固定安装有电机223，电机223的输出轴上固定安装有活动调节杆213，活动调节杆213上固定安装有卡块一214和卡块二220，卡块二220位于活动调节杆213的下方，活动调节杆213的底端伸入固定套杆212内，卡块二220位于两个卡套218之间；其中，支撑腿1包括转轴座一11，转轴座一11固定安装在支撑座21的下方，转轴座一11的下方转动连接有螺纹管一12，螺纹管一12的底端螺纹连接有螺纹柱一13；其中，伸缩组件3包括固定套管31，固定套管31固定安装在固定壳22上，固定套管31位于螺纹管二23的一侧，固定套管31上插接有活动插杆32，活动插杆32上套设有固定环33，固定环33上的两侧均固定安装有支杆34，支杆34的顶端内螺纹连接有螺栓35，螺栓35朝向活动插杆32的一端固定安装有锁紧套37，锁紧套37位于活动插杆32的表面；其中，激光测距组件4包括安装座41，安装座41的下方转动连接有转轴座二43，转
轴座二43位于安装座41底部的中心处，安装座41的下方固定安装有转轴座三44，转轴座三44位于螺纹管二23的正上方，转轴座三44固定安装在螺纹管二23的顶端，安装座41上固定安装有激光测距仪42。
26.激光测距仪42进行目标测距时，首要考虑的即是目标距离轨迹提取，即从包含大量噪声的点云数据中提取出有效回波信号，获取目标距离或地形等信息。但是，实际在测距时，回波存在较大的背景噪声，而背景噪声较大的情况下目前仅仅依靠物理学特性或人工辨别的方法来识别有效信号较为困难，接收到的回波中有效信号仍被大量噪声点所淹没。
27.作为一个示例，本实施例还提出有效提取回波信号的方法，具体包括如下步骤：步骤1）：将所有待处理的数据点视为集合 d，令参数集 p为空集，设循环次数 k=0；步骤2）：从集合 d中每次等概率地随机取 3个不同的数据点 (xi, yi)(i = 1,2,3) ，联立方程f(a,b,c, xi, yi)=0 i=1,2,3，从而得到图像空间中的二次曲线y=ax2 bx c，并将其映射为参数空间中的点 p =(a,b,c)；步骤3）搜索总的参数集p中是否存在元素ps满足如下公式：若存在，则进行步骤4），否则，进行步骤5）；步骤4）给ps分数加1，并采用下式给出的参数值更新ps中的参数值，进行步骤6）式中，参数集中的元素ps=()，且新的参数向量p满足，其中δ为判断阈值，则将元素ps的分数加1，同时更新ps中的参数值，对新参数值和元参数值求平均，以ps中的参数为例分析最后得到的参数的统计特性，假设ps最后分数为sc；步骤5）给参数集 p中添加新元素 p ，并将新元素分值设为 1，转步骤 6；步骤6）k=k 1，判断 k是否大于等于最大采样次数 k
max
，如果小于 k
max
转步骤 2；反之，搜索参数集 p中分值最大的元素 p
max
；步骤7）判断 p
max
分值是否达到最低分数 s
min
，若达到令 p
final
= p
max
；否则令 p
final
为空；步骤8）将参数空间中的 p
final
点映射回图像空间，输出其代表的二次曲线，即认为分布在曲线上及其周边一定范围的数据点为提取得到的有效回波数据。
28.由于回波图像内可能存在多条需要辨识的同类型曲线，所以在提取出一条曲线后，需要从步骤 8返回步骤 1，循环多次辨识。但对于提取激光测距有效回波，由于观测站
点每次得到的数据中一般只包含一个有效回波数据，所以整个搜寻过程进行一次就终止。需要注意的是，取值范围内选择δ值时，δ越小，算法精准度越高，但是阈值条件的过于严苛会造成 p中元素的增多，每次循环计算量增大，且占用计算机内存增加；δ过大，显然会造成算法精准度太低，提取的有效区域 q 面积过大，噪声点落入区域 q 的概率也随之增高，导致误检率较高。所以，δ取值时要兼顾到其取值大小对算法占用的内存、计算速度和算法精准度这几方面造成的影响。
29.作为优选，转动齿轮二219位于齿轮二27远离齿轮一25的一侧，转动齿轮二219与齿轮二27处于同一平面，转动齿轮二219与齿轮二27啮合。
30.作为优选，转动齿轮一211位于齿轮三29远离齿环26的一侧，转动齿轮一211与齿轮三29处于同一平面，转动齿轮一211与齿轮三29啮合。
31.作为优选，卡套218的两端均开设有滑槽222，滑槽222的形状为上宽下窄的漏斗状。
32.实施例2如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，螺纹柱一13的底端固定安装有插块14，插块14的形状为圆锥形。
33.通过采用上述技术方案，能够方便将螺纹柱一13插入土地内，提高螺纹柱一13的稳定性，进而提高该测距装置的稳定性。
34.实施例3如图5所示，本实施例与实施例2的不同之处在于，卡块一214横截面的形状和卡块二220横截面的形状与卡槽221截面的形状相同，卡块二220的长度大于卡块一214的长度，卡块二220顶端和卡块一214顶端之间的间距与两个卡套218中心处的间距相同。
35.通过采用上述技术方案，当控制电动伸缩杆28的伸长端缩短时，电动伸缩杆28通过电机223带动活动调节杆213上升，当活动调节杆213上的卡块二220插入位于上方的卡套218内，此时，电机223能够通过活动调节杆213控制螺纹柱二24转动，在螺纹柱二24与螺纹管二23的螺纹作用下使安装座41上方的激光测距仪42高度得到调节，当活动调节杆213上的卡块二220插入位于下方的卡套218内时，电机223能够通过活动调节杆213控制齿轮三29转动，在齿轮三29和齿环26的齿牙作用下，可以使固定壳22带动支撑座21转动，调整激光测距组件4的水平角度，当活动调节杆213上的卡块二220插入位于下方的卡套218内时，继续向下推动活动调节杆213，使卡块二220保持在位于下方的卡套218内时，同时卡块一214插入位于上方的卡套218内,电机223能够通过活动调节杆213控制两个卡套218同时转动，在调节水平角度的同时，调节激光测距组件4的高度，能够有效提高调节的效率。
36.实施例4如图5所示，本实施例与实施例3的不同之处在于，螺栓35背向活动插杆32的一端固定安装有旋钮38，旋钮38的直径大于螺栓35的直径，锁紧套37朝向活动插杆32的一侧固定安装有橡胶垫36，橡胶垫36的厚度为0.5-1cm，橡胶垫36的内径与活动插杆32的直径相同，橡胶垫36靠近活动插杆32的一侧与活动插杆32贴合。
37.通过采用上述技术方案，旋钮38能够增大旋转螺栓35时的力矩，提高旋动螺栓35时的便利性，同时橡胶垫36能够增大锁紧套37与活动插杆32之间的摩擦力，避免活动插杆32从锁紧套37内滑脱的状况。
38.工作原理：通过为电动伸缩杆28通电，当控制电动伸缩杆28的伸长端缩短时，电动伸缩杆28通过电机223带动活动调节杆213上升，从而使活动调节杆213上的卡块二220插入位于上方的卡套218内，此时，开启电机223，电机223的输出轴能够通过活动调节杆213表面的卡块二220带动卡套218转动，卡套218通过连接环216带动转动齿轮二219转动，此时，转动齿轮二219通过齿轮二27和齿轮一25带动螺纹柱二24转动，在螺纹柱二24与螺纹管二23的螺纹作用下使安装座41上方的激光测距仪42高度得到调节，当活动调节杆213上的卡块二220插入位于下方的卡套218内时，电机223能够通过活动调节杆213控制齿轮三29转动，在齿轮三29和齿环26的啮合作用下，可以使固定壳22带动支撑座21转动，调整激光测距组件4的水平角度，当活动调节杆213上的卡块二220插入位于下方的卡套218内时，继续向下推动活动调节杆213，使卡块二220保持在位于于下方的卡套218内时，同时卡块一214插入位于上方的卡套218内,电机223能够通过活动调节杆213控制两个卡套218同时转动，在调节水平角度的同时，调节激光测距组件4的高度，有效提高了调节的效率；通过伸缩组件3的设置，在带动螺纹柱二24转动时，当旋动螺栓35使锁紧套37远离活动插杆32时，可以使伸缩组件3对激光测距组件4限位，从而使螺纹管二23与螺纹柱二24发生相对转动，从而使螺纹管二23抬升和下降，此时螺纹管二23通过安装座41带动活动插杆32在固定套管31内滑动，从而使激光测距组件4抬升或下降，当旋动螺栓35，使螺栓35带动锁紧套37将活动插杆32锁死时，螺纹管二23抬升或下降过程中，活动插杆32不能带动转轴座三44发生动作，从而使螺纹管二23上侧的转轴座二43与转轴座三44产生高度差，进而使激光测距组件4的俯仰角得到调节。
39.通过上面具体实施方式，技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。