一种草坪高度测量装置及测量方法与流程

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种草坪高度测量装置及测量方法。

背景技术：

光伏电站为了防止沙层粘染光伏板，一般会在光伏板安装的地面种植草坪以固定沙尘，但草坪一旦长得过高以后有可能会遮挡光伏板，或是遮挡光伏板线缆，使得检修作业异常困难，因此需要定期测量光伏板场地各地草坪高度以便修剪。

同样的，在足球场或高尔夫球场，草高是被严格控制在一定范围的，因此需要对草坪进行测量以便修剪。

现有的草坪高度测量通常采用目视或尺子测量，目视法精度较低，容易造成误判，而尺子测量法速度较慢，且难以实现自动化测量。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的是提供一种草坪高度测量装置及测量方法。

本发明的技术方案是：一种草坪高度测量装置，包括：

车体；

控制器；

地面距离测量装置，所述地面距离测量装置与控制器电连接；

草坪距离测量装置，所述草坪距离测量装置与控制器电连接。

进一步地，还包括：

通信模块，所述通信模块与控制器电连接。

进一步地，所述地面距离测量装置包括：

底座，所述底座固定连接在车体上，所述底座设有贯通上下表面的升降孔；

升降杆，所述升降杆与升降孔相匹配，所述升降杆侧表面沿升降杆长度方向设有条形齿轮；

压力传感器，所述压力传感器与升降杆下端连接，所述压力传感器与控制器电连接；

第一驱动电机，所述第一驱动电机固定安装在底座上，所述第一驱动电机的转轴上设有转动齿轮，所述转动齿轮的轴线与升降杆垂直，所述转动齿轮与条形齿轮相匹配，所述转动齿轮与条形齿轮相齿合，所述第一驱动电机与控制器电连接；

旋转编码器，所述旋转编码器的转轴与第一驱动电机的转轴同轴，所述旋转编码器的转轴与第一驱动电机的转轴固定连接，所述旋转编码器与控制器电连接。

进一步地，还包括：

上限位块，所述上限位块固定连接在升降杆上端，所述上限位块直径大于升降孔直径；

下限位块，所述下限位块固定连接在升降杆下端，所述下限位块直径大于升降孔直径。

进一步地，还包括：

向下停止开关，所述向下停止开关设置在上限位块下表面，所述向下停止开关沿底座上表面法线的投影位于底座上表面，所述向下停止开关与控制器电连接；

向上停止开关，所述向上停止开关设置在下限位块上表面，所述向上停止开关沿底座下表面法线的投影位于底座下表面，所述向下停止开关与控制器电连接。

进一步地，所述草坪距离测量装置包括：

第二驱动电机，所述第二驱动电机固定连接在升降杆下端，所述压力传感器通过第二驱动电机转轴底端与升降杆下端连接；

旋转杆，所述旋转杆中部与第二驱动电机转轴固定连接，所述旋转杆与第二驱动电机转轴垂直；

转速传感器，所述转速传感器安装在第二驱动电机上，转速传感器测量第二驱动电机转轴转速。

进一步地，所转速传感器为光电码盘。

进一步地，所述旋转杆包括第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆与第二电动底端固定连接，所述第一电动伸缩杆与第二电动底端在同一条直线上，所述第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆与控制器电连接。

进一步地，所述车体的轮子包括：

轴套，所述轴套与车体的轮毂轴承相匹配，所述轴套转动连接在车体的轮毂轴承上；

辐条杆，所述辐条杆包括3根以上，所述辐条一端与轴套侧部固定连接，所述辐条另一端远离轴套中心，所述辐条中轴线穿过轴套中心，所述辐条绕轴套中轴线均匀分布。

一种草坪高度测量方法，

所述方法包括以下步骤：

s1、控制器控制第一驱动电机转动使升降杆向下运动直到压力传感器信号超过压力阈值p1或向下停止开关开启或关闭；

s2、控制器接收旋转编码器发送过来的脉冲数，并通过脉冲数、旋转编码器参数和转动齿轮半径值计算升降杆向下位移量l1；

s3、当升降杆停止向下运动时，控制器将升降杆向下位移量l1与升降杆下端与底座上表面的初始距离l0相加得到地面与底座上表面的距离lg；

s4、控制器控制第一驱动电机转动使升降杆向上运动直到向上停止开关开启或关闭；

s5、控制器通过恒定电压控制第二驱动电机转动，同时控制器控制第一驱动电机转动使升降杆向下运动直到转速传感器测量到的转速低于阈值v1、压力传感器信号超过压力阈值p1或向下停止开关开启或关闭；

s6、如果控制器收到转速传感器发送过来的转速低于阈值v1，控制器将升降杆向下位移量s1与升降杆下端与底座上表面的初始距离s0相加得到草面与底座上表面的距离sg；

s7、控制器将lg-sg得到草坪高度h。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，

1）本发明通过车体移动实现对不同地点的草坪进行测量；

2）本发明通过地面距离测量装置先测出距离地面的距离，然后再通过草坪距离测量装置测出距离草面的距离，然后通过控制器计算出草坪高度，从而实现对草坪高度自动化测量，大量测量点的测量速度更快，测量精度更高。

附图说明

图1为本发明的实施实例1的立体视图；

图2为本发明图1a处的局部视图；

图3为本发明图1b处的局部视图；

图4为本发明的实施实例1升降杆的立体视图；

图5为本发明的实施实例1轮子的立体视图；

图6为本发明的实施实例1底座的立体视图；

图7为本发明的实施实例1电气连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

实施实例1：参考图1至图7，一种草坪高度测量装置，包括：车体1；控制器2；地面距离测量装置，所述地面距离测量装置与控制器2电连接；草坪距离测量装置，所述草坪距离测量装置与控制器2电连接。控制器2可以是arm、plc或avr等微处理器，也可以是arduino或树莓派等集成好了的电路板，还可以是通用个人或工业计算机。

本发明通过车体1移动实现对不同地点的草坪进行测量；通过地面距离测量装置先测出距离地面的距离，然后再通过草坪距离测量装置测出距离草面的距离，然后通过控制器计算出草坪高度，从而实现对草坪高度自动化测量，大量测量点的测量速度更快，测量精度更高。

进一步地，还包括：通信模块5，所述通信模块5与控制器2电连接。

通信模块5可以是4g模块或wifi模块，通过通信模块5可以将测量结果发送到远程终端。

进一步地，所述地面距离测量装置包括：底座308，所述底座308固定连接在车体1上，所述底座308设有贯通上下表面的升降孔307；升降杆301，所述升降杆301与升降孔307相匹配，所述升降杆301侧表面沿升降杆301长度方向设有条形齿轮302；压力传感器303，所述压力传感器303与升降杆301下端连接，所述压力传感器303与控制器2电连接；第一驱动电机304，所述第一驱动电机304固定安装在底座308上，所述第一驱动电机304的转轴上设有转动齿轮306，所述转动齿轮306的轴线与升降杆301垂直，所述转动齿轮306与条形齿轮302相匹配，所述转动齿轮306与条形齿轮302相齿合，所述第一驱动电机304与控制器2电连接；旋转编码器305，所述旋转编码器305的转轴与第一驱动电机304的转轴同轴，所述旋转编码器305的转轴与第一驱动电机304的转轴固定连接，所述旋转编码器305与控制器2电连接。

使用时，可通过以下步骤实现地面与底座308上表面的距离的自动化测量，测量自动化程度高，精度更高。

s1、控制器2控制第一驱动电机304转动使升降杆301向下运动直到压力传感器303信号超过压力阈值p1或向下停止开关310开启或关闭；

s2、控制器2接收旋转编码器305发送过来的脉冲数，并通过脉冲数、旋转编码器305参数和转动齿轮306半径值计算升降杆301向下位移量l1；

s3、当升降杆301停止向下运动时，控制器2将升降杆301向下位移量l1与升降杆301下端与底座308上表面的初始距离l0相加得到地面与底座308上表面的距离lg。

进一步地，还包括：上限位块309，所述上限位块309固定连接在升降杆301上端，所述上限位块309直径大于升降孔307直径；下限位块311，所述下限位块311固定连接在升降杆301下端，所述下限位块311直径大于升降孔307直径。

上限位块309可阻挡升降杆301向下运动时脱出升降孔307，下限位块311可阻挡升降杆301向上运动时脱出升降孔307。

进一步地，还包括：向下停止开关310，所述向下停止开关310设置在上限位块309下表面，所述向下停止开关310沿底座308上表面法线的投影位于底座308上表面，所述向下停止开关310与控制器2电连接；向上停止开关312，所述向上停止开关312设置在下限位块311上表面，所述向上停止开关312沿底座308下表面法线的投影位于底座308下表面，所述向下停止开关310与控制器2电连接。

向下停止开关310可避免升降杆301向下运动时上限位挡块309被撞坏，下限位块311可避免升降杆301向上运动时下限位挡块311被撞坏。

进一步地，所述草坪距离测量装置包括：第二驱动电机313，所述第二驱动电机313固定连接在升降杆301下端，所述压力传感器303通过第二驱动电机313转轴底端与升降杆301下端连接；旋转杆315，所述旋转杆315中部与第二驱动电机313转轴固定连接，所述旋转杆315与第二驱动电机313转轴垂直；转速传感器314，所述转速传感器314安装在第二驱动电机313上，转速传感器314测量第二驱动电机313转轴转速。

使用时，可通过以下步骤实现草面与底座308上表面的距离的自动化测量，测量自动化程度高，精度更高。

s5、控制器2通过恒定电压控制第二驱动电机313转动，同时控制器2控制第一驱动电机304转动使升降杆301向下运动直到转速传感器314测量到的转速低于阈值v1、压力传感器303信号超过压力阈值p1或向下停止开关310开启或关闭；

s6、如果控制器2收到转速传感器314发送过来的转速低于阈值v1，控制器2将升降杆301向下位移量s1与升降杆301下端与底座308上表面的初始距离s0相加得到草面与底座308上表面的距离sg。

进一步地，所转速传感器314为光电码盘。

光电码盘安装简单，价格便宜，并且对第二驱动电机的干扰较小。

进一步地，所述旋转杆315包括第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆与第二电动底端固定连接，所述第一电动伸缩杆与第二电动底端在同一条直线上，所述第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆与控制器2电连接。

针对不同密度的草，可采取通过控制器2控制旋转杆315伸缩实现对草坪距离测量装置灵敏度的调节。

进一步地，所述车体1的轮子4包括：轴套401，所述轴套401与车体1的轮毂轴承相匹配，所述轴套401转动连接在车体1的轮毂轴承上；辐条杆402，所述辐条杆402包括3根以上，所述辐条一端与轴套401侧部固定连接，所述辐条另一端远离轴套401中心，所述辐条中轴线穿过轴套401中心，所述辐条绕轴套401中轴线均匀分布。

普通轮子在装置工作时会将草坪压塌，可能干扰装置对草坪高度的测量，由于与地面接触的是辐条杆402的端部，与草坪的接触只是一个点，不会压塌大面积的草坪，因此对装置测量草坪高度的干扰较小。

一种草坪高度测量方法，

所述方法包括以下步骤：

s1、控制器2控制第一驱动电机304转动使升降杆301向下运动直到压力传感器303信号超过压力阈值p1或向下停止开关310开启或关闭；

s2、控制器2接收旋转编码器305发送过来的脉冲数，并通过脉冲数、旋转编码器305参数和转动齿轮306半径值计算升降杆301向下位移量l1；

s3、当升降杆301停止向下运动时，控制器2将升降杆301向下位移量l1与升降杆301下端与底座308上表面的初始距离l0相加得到地面与底座308上表面的距离lg；

s4、控制器2控制第一驱动电机304转动使升降杆301向上运动直到向上停止开关312开启或关闭；

s5、控制器2通过恒定电压控制第二驱动电机313转动，同时控制器2控制第一驱动电机304转动使升降杆301向下运动直到转速传感器314测量到的转速低于阈值v1、压力传感器303信号超过压力阈值p1或向下停止开关310开启或关闭；

s6、如果控制器2收到转速传感器314发送过来的转速低于阈值v1，控制器2将升降杆301向下位移量s1与升降杆301下端与底座308上表面的初始距离s0相加得到草面与底座308上表面的距离sg；

s7、控制器2将lg-sg得到草坪高度h。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。