遥控测量装置的制作方法

本实用新型涉及用于煤矿采场测量技术领域，具体涉及一种遥控测量装置。

背景技术：

露天矿需要每月对采剥量进行测量验收，来计算本月煤炭生产量和剥离完成量。受露天矿采场复杂的地形条件影响，目前大多数露天矿都是通过测量人员手执测量仪器到采场进行测量验收，测量时测量人员需要一手持测量信号接收装置，一手持测量手柄，绕采场帮跟、帮顶走一圈(完成一个台阶的测量)，边走边进行打点测量(将测量信号接收装置竖直立好，另一手操作测量手柄，通过GPS接收装置将测量人员当前站立点的高程和坐标点存储好测量仪器中)。测量时需要每隔20米，打一个测量点，测量位置高低变化较大时需加密测量点，测量后将测量数据导入到电脑中，通过对测量的点连接形成一个测量面，通过前后两期工程(即采动前、采动后)的测量面的对比实现土方动用量计算，算出本次采动量的体积。

露天矿每月要对生产量进行统计，需要每月测量验收一次，每测量一次，测量人员都要人工将采场跑一遍。因此采用现有测量验收装置进行测量需要时间长，需要人员多，效率非常低。而且，在露天矿采场内测量，为了保证测量精度，很多都是沿着台阶顶部、根部进行测量，很容易被上部滑落石块砸伤。

技术实现要素：

本实用新型实施例旨在提供一种遥控测量装置，以解决现有技术中露天矿测量面的测绘过程中人力消耗高、效率低且对工作人员的人身安全影响较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种遥控测量装置，包括控制器、飞行器、设置于所述飞行器上的激光发射装置和激光接收装置；其中：

所述飞行器，在所述控制器的控制下飞行至基准点；

所述激光发射装置，在所述飞行器飞行至基准点后，向测量点发射激光信号；

所述激光接收装置，在所述激光发射装置发射激光信号后，接收由所述测量点反射的激光信号；

所述控制器，获取发射激光信号的时间以及接收反射激光信号的时间，结合激光波长得到所述测量点与所述基准点之间的测量距离；并根据预存的所述基准点的坐标以及所述测量距离，得到所述测量点的坐标。

可选地，上述的遥控测量装置中，还包括：

重力平衡仪，设置于所述飞行器底部，与所述激光发射装置连接用于保证所述激光发射装置的发射方向垂直于水平面。

可选地，上述的遥控测量装置中，还包括：

摄像头，设置于所述飞行器上，获取所述飞行器飞行方向上的前方图像，所述摄像头将获取到的前方图像发送至所述控制器；

所述控制器还包括显示屏，用于显示所述前方图像以提示操作人员。

可选地，上述的遥控测量装置中，还包括设置于所述飞行器上的RTK移动站接收装置；

所述RTK移动站接收装置向测站发送载波信号；

所述测站利用载波相位差分方法得到所述飞行器的当前位置坐标，并将所述飞行器的当前位置坐标发送至所述控制器；

所述控制器，根据所述飞行器的当前位置坐标和所述基准点的坐标，调整所述飞行器的飞行路线。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述控制器上设置有第一控制手柄，通过调整所述第一控制手柄调整所述飞行器的飞行方向。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述控制器上设置有第二控制手柄，通过调整所述第二控制手柄调整所述飞行器前进或后退。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述控制器上还设置有第三控制手柄，通过调整所述第三控制手柄调整所述激光发射装置的位置以改变发射方向。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述控制器上还设置有第四控制手柄，通过调整所述第四控制手柄调整所述摄像头的拍摄方向。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述控制器，将所述测量点的坐标发送至上位机，供上位机绘制测量面的图像。

可选地，上述的遥控测量装置中，所述飞行器为四旋翼飞行器或六旋翼飞行器。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的遥控测量装置，包括控制器、飞行器、设置于所述飞行器上的激光发射装置和激光接收装置。通过控制器控制飞行器飞行至基准点。当飞行器飞行至基准点后，激光发射装置向测量点发射激光信号，激光接收装置接收由所述测量点反射的激光信号，控制器获取发射激光信号的时间以及接收反射激光信号的时间，结合激光波长得到测量点与基准点之间的测量距离，并根据预存的基准点的坐标以及测量距离，得到测量点的坐标。通过控制飞行器在空中飞行，利用激光发射装置和接收装置测量距离，整个过程中均采用自动控制技术实现，工作人员只需要对控制器进行相应的操作即可，极大的提高了测量效率，并且释放了人力资源，而且操作人员可以在场外控制飞行器，不必进入到露天矿中，也避免了滑落石块等对人身安全带来的影响。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例所述遥控测量装置的结构原理示意图；

图2为本实用新型一个实施例所述测量面的测量结果示意图；

图3为本实用新型一个实施例所述遥控测量装置结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例所述控制器的结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例所述遥控测量装置工作示意图；

图6为本实用新型一个实施例获取测量点和基准点位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施例1

本实施例提供一种遥控测量装置，如图1所示，其包括控制器200、飞行器101、设置于所述飞行器101上的激光发射装置102和激光接收装置103；所述控制器200通过通信网络与所述飞行器101、激光发射装置102和激光接收装置103实现数据通信，以发送控制信号给所述飞行器101、激光发射装置102和激光接收装置103。其中：

所述飞行器101，在所述控制器200的控制下飞行至基准点。所述控制器200相当于所述飞行器101的遥控装置，在所述控制器200内存储所述基准点的相关信息，所述相关信息可以是某一参照物、或者坐标信息，根据所述基准点的相关信息可直接控制所述飞行器101飞行至基准点所在位置。所述飞行器101的旋翼数目优选为偶数，因为平衡性能更好，考虑到所需动力大小，优选为四旋翼飞行器或六旋翼飞行器，具有较佳的节能性。

所述激光发射装置102，在所述飞行器101飞行至基准点后，向测量点发射激光信号；其可以是响应所述控制器200的控制信号，当控制器200确定所述飞行器101已经到达基准点，则发送控制信号控制所述激光发射装置102发射激光。所述激光发射装置102，包括多个激光器，如图5，其能够发出多条激光束。采用多条激光束具有如下优势：一是为了更好的测量台阶帮跟及坡面情况，增大测量精度；另一方面是为了增大测量范围。所述测量点即为在露天矿中测量面上的任意一个位置。不同测量点之间的距离按照现有打点测量方式的距离选择即可。

所述激光接收装置103，在所述激光发射装置102发射激光信号后，接收由所述测量点反射的激光信号；所述激光接收装置103可选用光信号探测器。

所述控制器200，获取发射激光信号的时间以及接收反射激光信号的时间，结合激光波长得到所述测量点与所述基准点之间的测量距离；并根据预存的所述基准点的坐标以及所述测量距离，得到所述测量点的坐标。激光波长即可反映激光的传输速度，根据速度和时间即可得到激光传播距离，也就是在激光发射点和测量点之间的往返距离。而激光发射装置102设置于飞行器101上，因此激光发射点与飞行器所在的基准点之间的距离预先即可测量得到。因此，根据以上测量数据即可快速方便的测量得到基准点到达测量点之间的距离，由于预先存储了基准点的位置坐标，因此可以直接根据测量距离得到测量点的位置坐标。

如图6所示，基准点的坐标(X基,Y基,Z基)为已知，并存储在控制器内。

测量点的坐标(X测,Y测,Z测)利用三角函数定理由以下算法得出。

测量点高程：Z测＝Z基-S×cos∠a；

测量点X坐标：X测＝X基±S×sin∠a×cos∠b(X轴正方向用加，负方向用减。)

测量点Y坐标：Y测＝Y基±S×sin∠a×sin∠b(X轴正方向用加，负方向用减。)

以上，S即为激光测距得到基准点到测量点之间的距离。

通过上述方案，利用激光测距测得各个测量点与基准点的距离，利用三角函数通过基准点坐标、高程和与测量点的距离计算测量点的高程，利用三次记录(间距五米的前、中、后)的数据进行矫正，最后将各点坐标、高程及原始数据存储至控制器。

上述方案，其核心点在于通过遥控所述飞行器101的方式对测量面的每一个测量点的坐标进行测量，在测量之后可以将测量结果直接存储于控制器200内。又或者所述控制器200，将所述测量点的坐标发送至上位机，供上位机绘制测量面的图像，最终根据所有测量点的坐标绘制的测量面的图像可以如图2所示。

采用上述方案，通过控制飞行器在空中飞行，利用激光发射装置和接收装置测量距离，整个过程中均采用自动控制技术实现，工作人员只需要对控制器进行相应的操作即可，极大的提高了测量效率，并且释放了人力资源，而且操作人员可以在场外控制飞行器，不必进入到露天矿中，也避免了滑落石块等对人身安全带来的影响。

实施例2

本实施例中提供的遥控测量装置，在以上方案的基础上，如图3所示还包括：

重力平衡仪104，设置于所述飞行器101底部，当所述飞行器101倾斜时，保证所述激光发射装置102的发射方向垂直于水平面。所述激光发射装置102发射激光的方向可以为任意的，因为激光是沿直线传播的只要能确定激光的发射角度和传播距离，就能够根据基准点的坐标得到测量点的坐标。理论上激光发射发现与水平面垂直时数据处理最为简单，因此本方案中通过重力平衡仪104来调整激光发射装置102的发射方向。具体地，可以将重力平衡仪104和激光发射装置102通过滑轮连接，只要重力平衡仪104能够保持平衡，即可保证激光发生装置102保持平衡且发射方向垂直于水平面。所述重力平衡仪104和激光发射装置102、激光接收装置103均设置于飞行器的起落架108所围成的范围之内，在所述飞行器的下部还设置有与控制器200通讯的处理器以及供电电源等部件，由腔体109将其封装在内部进行保护，电机107位于飞行器的边缘位置，对称设置有两个，可以进一步保护飞行器的平衡性能。

如图3所示，在上述方案的基础上，遥控测量装置还包括摄像头105，设置于所述飞行器101上，图中的摄像头105设置于激光发射装置102的上方，可以与激光发射装置102固定，获取所述飞行器101飞行方向上的前方图像，所述摄像头101将获取到的前方图像发送至所述控制器200；如图4所示，所述控制器200包括显示屏201，用于显示所述前方图像以提示操作人员，供操作人员根据所述前方图像，调整所述飞行器101的飞行路线。操作人员可以通过控制器上设置的各向按钮和手柄来控制飞行器101、激光发射装置102等。如图4，所述控制器200上设置有第一控制手柄202，通过调整所述第一控制手柄202调整所述飞行器101的飞行方向。所述控制器200上设置有第二控制手柄203，通过调整所述第二控制手柄203调整所述飞行器101的前进或后退。所述控制器200上还设置有第三控制手柄204，通过调整所述第三控制手柄调204整所述激光发射装置102的位置以改变发射方向。所述控制器200上还设置有第四控制手柄205，通过调整所述第四控制手柄205调整所述摄像头105的拍摄方向。在所述控制器200上，还设置有天线210用于发射和接收信号，实现与飞行器处理器的通信。在控制器200上还设置了电源开关206、测量开关207和预留开关208，以及显示器的控制按钮209和其他测量相关按钮等，对控制器的相关功能进行控制。

进一步地，上述方案中的遥控测量装置还包括设置于所述飞行器101上的RTK移动站接收装置106，RTK移动站接收装置106向测站发送载波信号；所述测站利用载波相位差分方法得到所述飞行器101的当前位置坐标，并将所述飞行器101的当前位置坐标发送至所述控制器；所述控制器200，根据所述飞行器101的当前位置坐标和所述基准点的坐标，调整所述飞行器101的飞行路线，具体地可以采用RTK(Real Time Kinematic)技术实现对飞行器101的定位。

采用以上方案对测量点的坐标进行测量的原理为利用三角函数计算测量点与基准点垂直距离、方位水平距离。以基准点坐标通过加减垂直距离、方位水平距离计算出测量点坐标，并将测量点坐标进行存储。

采用上述方案，能够在飞行器飞行过程中准确调整其飞行方向，以确保其飞行至基准点，而且通过摄像头拍摄图像，由显示屏进行显示，可以供操作人员对飞行器的飞行路线进行调整，确保飞行器能够在最短的时间内飞行至基准点，以提高测量的效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。