一种基于无人机的土地面积测量装置的制作方法

本发明涉及无人机测绘，具体是涉及一种基于无人机的土地面积测量装置。

背景技术：

1、土地面积测量装置通过配备高清摄像机和定位仪等设备搭载在无人机主体上，进而可以在较短的时间内获取大量的测绘数据，并通过图像处理和数据分析技术，自动生成地图和边界，从而大大提高了测绘的效率和精度。并且通过搭载在无人机表面进行测绘，可以保证该装置实时监测区域内的地表变化和环境情况，为土地管理和规划提供及时、准确的数据支持。

2、当该装置搭载在无人机上进行高空飞行面积测量工作时，测量仪主体作为关键组成部分，其工作稳定性直接受到空中复杂环境因素的严峻挑战。特别是当测量仪主体紧密依附于无人机进行高速飞行时，它不仅要面对地面效应引发的气流扰动，还要承受大气湍流带来的强烈不稳定性。这些不可预测的气流变化极易导致测量仪主体产生振动或剧烈抖动。此外，一旦操作人员根据任务需求调整无人机的飞行姿态带动测量仪主体进行拍摄时，如快速转向或急剧升降，这些急剧的飞行变化会在极短时间内对测量仪主体施加巨大的动态载荷，迫使其经历显著的姿态变动，进而引发测量仪内部的细微或显著晃动，导致测量仪主体获取的图像或数据产生变形、模糊或失真，从而影响土地面积的测量精度。

3、其次，当测量仪主体进行户外面积测量作业时，如深入农田、茂密的森林或崎岖的山地等复杂环境，测量仪主体不可避免地暴露于自然界中。由于这些区域充斥着尘土、细小的沙粒以及各类植物残渣等杂质，并且在飞行过程中测量仪主体还会与周围空气形成强烈的相对运动，这种运动进而引发复杂多变的气流现象，进而将地面及空气中的杂质席卷而起，使其直接撞击或附着在测量仪主体的表面。尽管无人机飞行时产生的风力在一定程度上能够带走部分杂质，但由于风力的大小、方向及持续时间均难以精准控制，其清洁效果往往有限，难以彻底清除测量仪主体上积累的各类污垢。

4、同时在测量仪主体进行测量工作时，部分测量装置会直接暴露于强烈的太阳光线之下，这直接导致装置表面及内部电子元件的温度急剧上升。高温环境不仅会引发电子元件的性能退化，还会加速其老化过程，进而影响测量仪的稳定性和准确性。更为严重的是，太阳光线在直射过程中还会产生一系列光学干扰现象，如眩光和光斑，这些光学现象如同无形的障碍，直接干扰了测量仪的光学系统，导致捕获的图像清晰度受损，质量下降，图像中的模糊、光斑以及色彩失真等问题。

5、于是有鉴于此，本发明提出一种基于无人机的土地面积测量装置以弥补和改善现有技术的欠缺之处。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人机的土地面积测量装置，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于无人机的土地面积测量装置，包括无人机框架，所述无人机框架的内部安装有测量仪主体，所述测量仪主体的中部位置处安装有定位仪，所述定位仪的下表面安装有测量镜头，所述测量仪主体的外壁安装有测量仪支架；

3、还包括：

4、所述平衡测量机构用于维持测量镜头使用的稳定性，使其始终垂直于测量面进行使用；

5、所述遮光环绕机构用于维持测量镜头的使用环境，避免强光散光以及杂质的影响；

6、所述测量稳定机构用于测量镜头测量不平坦面积时，配合测量仪主体的飞行高度提升测量镜头测量精度；

7、所述测量稳定机构包括转动连接于测量仪主体内部的驱动轴，所述驱动轴的下端固定连接有转盘，所述转盘整体转动连接于测量仪支架内侧壁，所述转盘的表面均匀贯穿开设有驱动槽，所述驱动槽的内壁均匀滑动连接有调节板；

8、所述驱动轴与定位仪呈电性连接，所述测量仪支架的上表面均匀贯穿卡设有弧槽，所述驱动轴与测量仪支架之间通过弧槽呈转动连接，且所述调节板整体呈等腰三角形。

9、进一步地，所述平衡测量机构包括固定连接定位仪内部的交叉组合架，所述交叉组合架的下端外壁安装有限位环，所述限位环的外壁均匀转动连接有万向杆，所述万向杆相互靠近的一端转动连接有固定轴，所述固定轴与测量镜头呈固定连接，所述固定轴的外壁套接有缓冲仓。

10、进一步地，所述交叉组合架由两个半圆弧环交叉组合构成，且所述交叉组合架中的两个半圆弧环交叉位置处。

11、进一步地，所述交叉组合架与限位环交叉位置处均通过万向球呈转动连接。

12、进一步地，所述缓冲仓具体位于固定轴外壁对应万向杆位置处，且所述缓冲仓的内部储存有非牛顿流体，该非牛顿流体的配方为，液态聚乙烯醇30-65重量份，纤维絮状物1-5重量份，纳米碳酸钙15-25重量份，重质碳酸钙10-15重量份，玻璃钎维5-25重量份，所述非牛顿流体层的厚度为1毫米到5毫米。

13、进一步地，所述遮光环绕机构包括固定连接于定位仪下表面的防护筒，所述防护筒的外壁均匀贯穿开设有导风槽，所述防护筒的内侧壁均匀固定连接有引流片，所述防护筒的外侧壁均匀固定连接有反光板。

14、进一步地，所述导风槽整体呈不完全弧形，所述引流片整体均位于导风槽弧形内切方向，且所述引流片整体呈矩形形状。

15、进一步地，所述反光板整体均位于导风槽弧形外切方向，且所述反光板的背面均涂覆有黑色涂层。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1、本装置通过在测量镜头外部环绕式安装防护筒，这一设计不仅提高了无人机装置的飞行稳定性，还有效改善了测量镜头测量数据的准确性和可靠性，首先，本装置将引流片整体对应安装于导风槽弧形内切线方向，进而引导改变自然风流动的形式，将其改变为环绕测量镜头部位的螺旋式流动，这种流动形式的风力更为均匀，且能够迅速带走仪器表面的杂质，如灰尘、沙粒等，这不仅有助于保持测量镜头的清洁，还能降低因杂质附着而导致的测量误差，其次，根据防护筒的环绕式安装，它能够形成一个相对稳定的保护空间，使得测量镜头在无人机机体发生微小姿态变化时，仍能保持相对稳定的状态，这大大提高了测量镜头的稳定性，进而提高了测量数据的准确性和可靠性；

18、相对于现有技术在装置工作前后手动对测量镜头外壁清理的方式，本装置通过引流片和导风槽之间简单结构的配合，充分利用了空气动力学原理将风力改变为螺旋流动方式，进而保证风力能够持续环绕在测量镜头外部无死角的流动，实现持续利用螺旋风自动化清理的效果，这种通过引导并改变自然风流动的方式，无需人工干预既节省了人力成本也提高了工作效率，同时由于装置在飞行的过程中气流是不可避免，因此本装置能够实现对测量镜头外部的实时持续清理，进而适应装置在不同环境下的工作状态保证了测量数据的实时性和准确性；

19、其中本装置将引流片整体设置为矩形形状，矩形结构相比于其他形状（如圆形或椭圆形）提供了更高的刚性，这有助于减少在高速气流作用下的振动和变形，进而减少气流在持续流动时出现涡流和湍流的情况从而降低噪音对测量镜头的影响，并且矩形引流板可以根据自身的对称性更有效地将直线气流转化为均匀的螺旋气流，进而保证后续的清理维护步骤；

20、2、本装置通过将反光板整体安装于导风槽弧形的外切方向，巧妙地解决了高空飞行中太阳光线直射测量镜头的问题，通过利用反光板的反射作用，有效减少了太阳光线对测量镜头的直接照射，避免装置进行高空作业时，太阳光线长时间的照射导致测量装置温度升高引发测量误差，并且还减少了眩光和光斑情况出现，使得测量镜头在进行面积测量时能够提供更准确的信息，此外反光板背面涂覆的黑色涂层进一步增强了其吸光能力，黑色涂层能够有效吸收反光板反射的一部分光线，进一步降低了太阳光线对测量装置的干扰保证了测量结果的准确性，使得装置在复杂多变的高空环境中，持续进行稳定、准确地面积测量；

21、相对于现有技术为了避免阳光照射对测量镜头工作的影响，一般需要工作人员规划合理的飞行路线，并且选择使装置在清晨或傍晚时进行飞行测量，本装置无需在特定的时间段或者无需等待特定的光照条件进行飞行测量，从而提高了测量的灵活性和效率，并使得本装置可以在更广泛的时间段和地域内进行测量，从而拓宽了测量的范围，此外，工作人员规划合理的飞行路线以避免阳光直射是一个复杂的任务，本装置减少这种依赖进而有效降低了因人为错误导致的测量不准确的风险；

22、并且本装置将引流片整体对应安装于导风槽弧形内切线方向，同时将反光板整体安装于导风槽弧形的外切方向，这使得防护筒外部的导风槽部位于反光板和引流片之间形成n形通道，首先，n形通道的形成有效引导了气流的走向，而引流片和反光板的相对位置，确保了气流能够以更有序的方式通过减少了空气阻力，其次，n形通道还有助于提高热交换和散热效率，当外部流动的气流通过n形通道时，它可以与防护筒内部的热空气进行高效的热交换，带走热量从而降低防护筒内部的温度；

23、3、本装置通过交叉组合架和万向球之间的配合，使得无人机装置与测量镜头之间实现了万向转动连接，这种设计确保了无论无人机在空中受到气流因素的影响，如地面效应、大气湍流等，导致机体发生振动或抖动时，测量镜头都能保持与地面的垂直测量状态，并且在实际操作中，工作人员经常需要快速变换无人机的飞行方向或高度，这些快速的变化会导致机体在短时间内发生较大的姿态变化，从而传导到测量装置上使其发生晃动，然而依靠本装置的交叉组合架，使得测量镜头能够迅速适应这些变化，并始终保持与地面的垂直状态，这不仅提高了测量的准确性，还大大减少了工作人员在调整无人机姿态时带来的误差；

24、其中交叉组合架由两个半圆弧环交叉组合构成，并且万向球均安装位于半圆弧环的交叉位置处，因此使得两个半圆弧环能够在多个方向上自由转动，并且都能确保连接的部分能够迅速适应无人机高度或方向变化保持相对的稳定，并且这种紧凑的设计有助于减少无人机与测量镜头之间的整体尺寸和重量，提高其飞行性能和载荷能力，同时减少了测量镜头因外力或震动导致的连接松动或断裂的风险；

25、其中本装置在缓冲仓的内部储存有非牛顿流体，当无人机正常平稳飞行时，万向杆在非牛顿流体的缓冲限位下能够调节移动保持测量镜头的稳定，这有助于确保测量镜头始终处于最佳的测量状态，而当无人机进行转向或调节飞行状态时，缓冲仓内部的非牛顿流体会受到万向杆的挤压变硬，这种变硬的过程能够迅速响应无人机的姿态变化，并通过其特殊的流变性质有效防止万向杆因无人机装置的快速变化而产生过大的位移或震动，此外非牛顿流体的粘度会随着应力的改变而改变，这使得它能够适应不同速度和力度的变化，在无人机飞行过程中，无论遇到何种复杂的环境和条件非牛顿流体都能够提供有效的缓冲和保护确保测量工作的顺利进行；

26、4、本装置根据无人机装置飞行高度提高时带动转盘相应地转动，进而驱动调节板进行有序收缩，而保持收缩的调节板正好位于测量镜头的下方，它们相互配合形成了一个逐渐缩小的圆孔状拍摄孔，这个拍摄孔起到了减小通光口径的作用进而使得焦深明显变大，由于焦深的增加即便无人机装置飞行高度提高，镜头也能使更远的物体在成像上保持相对清晰，这意味着无人机在飞行过程中高度在一定范围起伏变化时，都能依靠调节盘的收缩配合提高拍摄到清晰、准确的地面图像从而保证了测量数据的可靠性，此外这种设计还增强了无人机装置进行测量的适应性，使其在面对复杂多变的地形和环境时，都能通过装置的高度配合调节板的收缩运动获取最佳的拍摄效果；

27、首先根据等腰三角形具有两腰相等的特性，这使得它在结构上具有高度的对称性，进而在调节板进行收缩运动时，这种对称性可以确保调节板在收缩过程中保持平衡，避免出现倾斜或扭曲的情况，从而保证了调节板收缩的稳定性和可靠性，其次根据将等腰三角形状的调节板尖端位置贴合一起，这有助于调节板在收缩时能够精确地配合在一起形成一个紧密的连接，这种精确的配合减少了间隙和误差进而避免上方测量镜头工作时的拍摄误差。

技术特征：

1.一种基于无人机的土地面积测量装置，包括无人机框架（11），其特征在于：所述无人机框架（11）的内部安装有测量仪主体（1），所述测量仪主体（1）的中部位置处安装有定位仪（12），所述定位仪（12）的下表面安装有测量镜头（13），所述测量仪主体（1）的外壁安装有测量仪支架（14）；

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述平衡测量机构（2）包括固定连接于定位仪（12）内部的交叉组合架（21），所述交叉组合架（21）的下端外壁安装有限位环（23），所述限位环（23）的外壁均匀转动连接有万向杆（24），所述万向杆（24）相互靠近的一端转动连接有固定轴（25），所述固定轴（25）与测量镜头（13）呈固定连接，所述固定轴（25）的外壁套接有缓冲仓（26）。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述交叉组合架（21）由两个半圆弧环交叉组合构成，且所述交叉组合架（21）中的两个半圆弧环交叉位置处。

4.根据权利要求2所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述交叉组合架（21）与限位环（23）交叉位置处均通过万向球（22）呈转动连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述缓冲仓（26）具体位于固定轴（25）外壁对应万向杆（24）位置处，且所述缓冲仓（26）的内部储存有非牛顿流体，该非牛顿流体的配方为，液态聚乙烯醇30-65重量份，纤维絮状物1-5重量份，纳米碳酸钙15-25重量份，重质碳酸钙10-15重量份，玻璃钎维5-25重量份，所述非牛顿流体层的厚度为1毫米到5毫米。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述遮光环绕机构（3）包括固定连接于定位仪（12）下表面的防护筒（31），所述防护筒（31）的外壁均匀贯穿开设有导风槽（32），所述防护筒（31）的内侧壁均匀固定连接有引流片（33），所述防护筒（31）的外侧壁均匀固定连接有反光板（34）。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述导风槽（32）整体呈不完全弧形，所述引流片（33）整体均位于导风槽（32）弧形内切方向，且所述引流片（33）整体呈矩形形状。

8.根据权利要求6所述的一种基于无人机的土地面积测量装置，其特征在于：所述反光板（34）整体均位于导风槽（32）弧形外切方向，且所述反光板（34）的背面均涂覆有黑色涂层。

技术总结
本发明公开了一种基于无人机的土地面积测量装置，涉及无人机测绘技术领域，包括无人机框架，无人机框架的内部安装有测量仪主体，测量仪主体的中部位置处安装有定位仪，定位仪的下表面安装有测量镜头，测量仪主体的外壁安装有测量仪支架，本装置将引流片整体对应安装于导风槽弧形内切线方向，进而引导改变自然风流动的形式，将其改变为环绕测量镜头部位的螺旋式流动，这种流动形式的风力更为均匀，且能够迅速带走仪器表面的杂质，这不仅有助于保持测量镜头的清洁，同时避免装置进行高空作业时，太阳光线长时间的照射导致测量装置温度升高引发测量误差，并且还减少了眩光和光斑情况出现，使得测量镜头在进行面积测量时能够提供更准确的信息。

技术研发人员：孙健飞,陶士林
受保护的技术使用者：连云港领航航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23