一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，包括无人机本体，还包括：飞行控制系统，维持无人机飞行稳定以及接收响应无线传输的指令并完成相应操作。优点在于：通过对待测量的边坡区域进行三维建模与可视化表达实现计算出土方量的重要前提，利于机动灵活的低空无人机搭载数码相机获取了边坡序列影像,依据计算机视觉原理生成了边坡体稠密三维点云,实现了边坡体三维数字模型制作，该技术可快速构建边坡精细地形，有效降低了作业成本和劳动强度，克服了传统单点测量方式以点带面的局限性,生成的三维模型可全面表达边坡整体形体和局部细节特征,使边坡测量的更为准确，填挖土方的位置以及土方量的大小可完美解决。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备
本专利技术涉及土石方工程
，尤其涉及一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备。
技术介绍
地球表面到处存在着或高或低的坡地及其边坡，在土建项目中，经常遇到路堑开挖、大型场地平整、边坡治理基坑开挖等需要填挖土方的问题，这就需要确定边坡填挖土方量。土方量的计算是工程施工中的一个重要步骤，它是工程费用概算及方案优选的重要因素，也是工程设计的一个重要组成部分，直接关系到工程造价。在目前的边坡土方量计算中，常用的是断面法等传统人工计算方法，或者基于土方计算软件进行计算。利用不同计算方法得到的计算结果差别也较大，存在一定的主观性，精确度也不能保证。利用土方软件计算的方法，归根结底还是对传统方法的优化和包装，操作不同时计算得到的土方量也会有差别。由于边坡一般情况下地形变化较复杂、截面也不规则，在利用现有方法计算时，其精确度就更加难以保证。还有采用传统单点测量方式，以点带面，建立三维数字模型存在误差以及较大的局限性。为解决上述问题，我们提出了一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决精确度不高、传统单点测量方式，以点带面，建立三维数字模型存在误差以及较大的局限性的问题，而提出的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，包括：飞行控制系统，维持无人机飞行稳定以及接收响应无线传输的指令并完成相应操作；无人机定位系统，接收卫星信号并向飞行控制系统提供无人机所在位置以及方位信息；无人机搭载相机，搭载在无人机机架上并对边坡区域进行多频次地拍照存储；三维激光扫描系统，其与无人机控制系统连接，能够提供扫描边坡区域表面的三维点云数据，并将三维点云数据存储，所述三维激光扫描系统为三维激光扫描仪；还包括相互连接的数据传输系统与数据存储系统，数据传输系统用于无线接收数据，数据存储系统用于接收并存储数据传输系统所发送的数据信息；还包括计算机，用于对数据存储系统存储的数据进行处理并生成三维数字模型；还包括与无人机控制系统连接的相机姿态调整系统和与无人机控制系统连接的相机快门控制系统，相机姿态调整系统用于调整无人机搭载相机的拍摄方向与角度，当无人机控制系统向相机快门控制系统发送一次指令后，相机快门控制系统触发拍照动作，完成一次拍照。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，还包括：能源分配系统，用于对无人机控制系统、相机姿态调整系统、相机快门控制系统、三维激光扫描系统提供充足电能；遥控系统，为人为遥控设备，操作人员可通过触摸屏或数字按键向无人机控制系统发送指令，无人机控制系统接收指令并响应。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述无人机为8轴旋翼无人机。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述无人机搭载相机为松下DMC-FX75数码相机。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述相机姿态调整系统包括用于旋转无人机搭载相机的电机以及改变无人机搭载相机拍摄角度的电动推杆一，所述电机的输出端固定连接有无人机搭载电机，所述电机的一侧固定连接有边架，所述边架靠近电机的一侧与电动推杆一转动连接，所述电动推杆一的输出端与无人机搭载电机转动连接。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述相机快门控制系统包括用于按压无人机搭载相机快门的电动推杆二。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述相机姿态调整系统包括通过球头杆端关节轴承设置在无人机本体下端的安装杆，所述无人机搭载相机固定在安装杆的下端，所述无人机本体以安装杆为圆心周向均布有多个调节装置，所述调节装置包括关于安装杆对称固定在无人机本体下端的固定板和电动卷线轮，所述固定板上安装有自动复位卷线轮，所述电动卷线轮与自动复位卷线轮上均绕设有牵引绳，且牵引绳的另一端与安装杆固定连接。在上述的无人机测量边坡及基坑开挖量的设备中，所述球头杆端关节轴承包括球形关节头、碗状关节臼以及填充于其中的胶状粘液，所述球形关节头与碗状关节臼相对自由转动，所述球头关节头固定在无人机本体的下端，所述碗状关节臼固定在安装杆的上端。与现有的技术相比，本无人机测量边坡及基坑开挖量的设备的优点在于：选定待测量的边坡区域，选用8轴旋翼无人机，搭载松下DMC-FX75数码相机，通过遥控设备手动遥控无人机对边坡区域进行低空飞行定焦(焦距4mm)拍摄，共获取多幅不同角度的高重叠度航空影像；三维激光扫描仪依次扫描边坡区域，通过相机姿态调整系统以及相机快门控制系统调整相机的拍摄方位、拍摄角度与拍摄频次，也可将三维激光扫描仪与无人机搭载相机固定安装为一体，实现同步位置调整，并将扫描数据与拍摄图像通过数据传输系统发送至数据存储系统(计算机)；对无人机影像特征点提取和高精度影像匹配；通过对待测量的边坡区域进行三维建模与可视化表达实现计算出土方量的重要前提，利于机动灵活的低空无人机搭载数码相机获取了边坡序列影像,依据计算机视觉原理生成了边坡体稠密三维点云,实现了边坡体三维数字模型制作，该技术可快速构建边坡精细地形，有效降低了作业成本和劳动强度，克服了传统单点测量方式以点带面的局限性,生成的三维模型可全面表达边坡整体形体和局部细节特征,使边坡测量的更为准确，填挖土方的位置以及土方量的大小可完美解决。附图说明图1为本专利技术提出的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备通过无人机航拍的系统示意图；图2为本专利技术提出的一种无人机测量边坡及基坑开挖量实施例1的设备的结构示意图；图3为本专利技术提出的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备的流程图；图4为本专利技术提出的一种无人机测量边坡及基坑开挖量实施例2的设备的结构示意图。图中：10无人机本体、20电机、30边架、40无人机搭载相机、50电动推杆二、60电动推杆一；100球形关节头、110碗状关节臼、120安装杆、130电动卷线轮、140固定板、150自动复位卷线轮。具体实施方式以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本专利技术的范围。实施例1参照图1-3，一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，包括无人机本体10，还包括：飞行控制系统，维持无人机飞行稳定以及接收响应无线传输的指令并完成相应操作；无人机定位系统，接收卫星信号并向飞行控制系统提供无人机所在位置以及方位信息；无人机搭载相机40，搭载在无人机机架上并对边坡区域进行多频次地拍照存储；三维激光扫描系统，其与无人机控制系统连接，能够提供扫描边坡区域表面的三维点云数据，并将三维点云数据存储，三维激光扫描系统为三维激光扫描仪，三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，可以快速、大量的采集空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，包括无人机本体（10），其特征在于，还包括：/n飞行控制系统，维持无人机飞行稳定以及接收响应无线传输的指令并完成相应操作；/n无人机定位系统，接收卫星信号并向飞行控制系统提供无人机所在位置以及方位信息；/n无人机搭载相机（40），搭载在无人机机架上并对边坡区域进行多频次地拍照存储；/n三维激光扫描系统，其与无人机控制系统连接，能够提供扫描边坡区域表面的三维点云数据，并将三维点云数据存储，所述三维激光扫描系统为三维激光扫描仪；/n还包括相互连接的数据传输系统与数据存储系统，数据传输系统用于无线接收数据，数据存储系统用于接收并存储数据传输系统所发送的数据信息；/n还包括计算机，用于对数据存储系统存储的数据进行处理并生成三维数字模型；/n还包括与无人机控制系统连接的相机姿态调整系统和与无人机控制系统连接的相机快门控制系统，相机姿态调整系统用于调整无人机搭载相机（40）的拍摄方向与角度，当无人机控制系统向相机快门控制系统发送一次指令后，相机快门控制系统触发拍照动作，完成一次拍照。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，包括无人机本体（10），其特征在于，还包括：
飞行控制系统，维持无人机飞行稳定以及接收响应无线传输的指令并完成相应操作；
无人机定位系统，接收卫星信号并向飞行控制系统提供无人机所在位置以及方位信息；
无人机搭载相机（40），搭载在无人机机架上并对边坡区域进行多频次地拍照存储；
三维激光扫描系统，其与无人机控制系统连接，能够提供扫描边坡区域表面的三维点云数据，并将三维点云数据存储，所述三维激光扫描系统为三维激光扫描仪；
还包括相互连接的数据传输系统与数据存储系统，数据传输系统用于无线接收数据，数据存储系统用于接收并存储数据传输系统所发送的数据信息；
还包括计算机，用于对数据存储系统存储的数据进行处理并生成三维数字模型；
还包括与无人机控制系统连接的相机姿态调整系统和与无人机控制系统连接的相机快门控制系统，相机姿态调整系统用于调整无人机搭载相机（40）的拍摄方向与角度，当无人机控制系统向相机快门控制系统发送一次指令后，相机快门控制系统触发拍照动作，完成一次拍照。


2.根据权利要求1所述的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，其特征在于，还包括：
能源分配系统，用于对无人机控制系统、相机姿态调整系统、相机快门控制系统、三维激光扫描系统提供充足电能；
遥控系统，为人为遥控设备，操作人员可通过触摸屏或数字按键向无人机控制系统发送指令，无人机控制系统接收指令并响应。


3.根据权利要求1所述的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，其特征在于，所述无人机本体（10）为8轴旋翼无人机。


4.根据权利要求1所述的一种无人机测量边坡及基坑开挖量的设备，其特征在于，所述无人机搭载相机（40）为松下DMC-FX75数码相机。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚强，
申请(专利权)人：王刚强，
类型：发明
国别省市：山东;37