一种一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的制作方法

1.本实用新型涉及无人机载光谱照度测量设备技术领域，具体涉及一种一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备。


背景技术：

2.在采集基础地理信息等工作的过程中，常常用到光谱亮度计对地物的光谱亮度(上行辐射)进行现场测量。为提高测量精度和测量效率，会采用无人机等工具搭载光谱亮度计进行测量，光谱亮度计的探头与主机之间通过光纤连接，并且光纤通常设置在光谱亮度计以及搭载工具的外部，在光谱亮度计的探头转动一定的角度以对周边各区域进行测量时，光纤的弯曲幅度和形状都会随探头不断变化，使得光纤带来较大的测量误差，降低了测量结果的准确性。同时探头转动对光纤的扯动也会给光纤带来一定的损伤，进一步影响了测量结果的准确性，并且缩短了光纤的使用寿命。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备，该一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备能够降低长光纤带来的测量误差，使光谱亮度测量稳定性大幅提高，仪器可同步完成红外测温及目标物图像采集等辅助测量。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备，其特征在于，包括云台、y支撑臂、x支撑臂、x转轴和仪器控制器；所述云台表面固定有光探头，所述云台内固定有光谱亮度计，所述光探头与所述光谱亮度计直接固定连接；所述云台通过所述x转轴与所述x支撑臂转动连接，所述x转轴受x轴电机控制，所述x轴电机固定于所述云台或x支撑臂内；所述y支撑臂与所述x支撑臂连接，所述y支撑臂用于连接无人机；所述仪器控制器固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件内，所述仪器控制器与所述光谱亮度计电性连接。
6.在本实用新型中，优选的，还包括云台控制器，所述云台控制器固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件内，并与所述x轴电机及仪器控制器电性连接。
7.在本实用新型中，优选的，所述y支撑臂通过y转轴与所述x支撑臂转动连接，所述y转轴受y轴电机控制，y轴电机固定于所述y支撑臂或x支撑臂内，所述y轴电机与所述云台控制器电性连接。
8.在本实用新型中，优选的，还包括gps天线，所述gps天线固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件的表面，并与所述仪器控制器电性连接。
9.在本实用新型中，优选的，还包括微型摄像头，所述微型摄像头固定于所述云台表面，并与所述仪器控制器电性连接。
10.在本实用新型中，优选的，还包括红外测温计，所述红外测温计的测温探头固定于
所述云台的表面，所述红外测温计固定于所述云台内，并与所述仪器控制器电性连接。
11.在本实用新型中，优选的，还包括无线电台，所述无线电台固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件内，所述无线电台的无线天线伸出到所在部件的表面，所述无线电台与所述仪器控制器电性连接。
12.在本实用新型中，优选的，还包括液晶屏和键盘，所述液晶屏和键盘分别与所述仪器控制器电性连接，并且分别固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件的表面。
13.在本实用新型中，优选的，还包括电池模块，所述电池模块与所述仪器控制器电性连接，并固定于所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件内，所述电池模块的充电接口伸出到所述云台、x支撑臂和y支撑臂中的任意一个部件的表面。
14.在本实用新型中，优选的，所述y支撑臂上固定有快挂接头。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型的一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备将光探头安装于云台表面，光谱亮度计安装于云台内，光探头与光谱亮度计直接固定连接，云台转动时光谱亮度计、光探头同时转动，相对位置不变，避免了光纤弯曲引入的测量误差，减轻了设备重量，降低了云台转动需克服的阻力，节约了光纤资源；设置y转轴和x转轴，使云台可以在两个相互垂直的方向转动，增加了设备灵活度，扩大了信息采集的范围；集成了gps天线、微型摄像头、红外测温计和无线电台，为设备提供了定位、拍摄、测温和无线通信的功能；集成液晶屏及键盘，可在设备上实现功能设置，数据监测等功能。
附图说明
17.图1为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的立体结构示意图。
18.图2为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的前视图。
19.图3为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的左视图。
20.图4为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的右视图。
21.图5为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的俯视图。
22.图6为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的仰视图。
23.图7为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备的内部结构示意图。
24.图8为一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备内各部件的电性连接框图。
25.附图中：1
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云台、2
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x支撑臂、3
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y支撑臂、4
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x转轴、5
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y转轴、6
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x轴电机、7
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y轴电机、8
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仪器控制器、9
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云台控制器、1001
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光探头、1002
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光谱亮度计、11
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gps天线、12
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微型摄像头、1301
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红外测温计、1302
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测温探头、1401
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无线电台、1402
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无线天线、15
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液晶屏、16
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键盘、1701
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电池模块、1702
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充电接口、18
‑
快挂接头。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.请同时参见图1至图6，本实用新型一较佳实施方式提供一种一体化轻小型无人机载可控定向光谱亮度测量设备，包括云台1、y支撑臂3、x支撑臂2、x转轴4和仪器控制器8。
30.在本实施方式中，如图1所示，云台1位于设备的最下部，其底面为用于光谱亮度测量的正面，可以测量下方的物体的光谱亮度，光探头1001固定在云台1的底面(在其他情况下，也可以根据需要将光探头1001设置在云台1的侧面，从侧面测量物体的光谱亮度)。在云台1内部固定有光谱亮度计1002，并且光谱亮度计1002与光探头1001直接固定连接，从光探头1001入射的光线可以进入光谱亮度计1002，从而测量出光谱亮度值。在云台1侧部连接有x转轴4，x转轴4的另一端连接x支撑臂2，x支撑臂2呈“l”形，x支撑臂2另一端连接y支撑臂3，y支撑臂3呈“l”形，y支撑臂3另一端用于与无人机(也可以是其他搭载工具)固定连接，具体的，可以在此处固定连接快挂接头18，通过快挂接头18与无人机连接。其中，在云台1或x支撑臂2内固定有x轴电机6，x轴电机6的输出轴与x转轴4传动连接，即x转轴4受x轴电机6的控制，x轴电机6为可控制转动角度的电机(如步进电机等)，x轴电机6可以与一定的控制电路电性连接，从而可以控制x转轴4的转动角度。仪器控制器8用于控制光谱亮度计1002的测量、信息采集等工作，因此与光谱亮度计1002电性连接，而仪器控制器8可以固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件内，本实施方式将仪器控制器8固定于云台1内。
31.本实施方式将光探头1001安装于云台1表面，光谱亮度计1002安装于云台1内，光探头1001与光谱亮度计1002直接固定连接，云台1转动时光谱亮度计1002、光探头1001同时转动，相对位置不变，避免了光纤弯曲引入的测量误差，减轻了设备重量，降低了云台1转动需克服的阻力，节约了光纤资源。
32.本实施方式中，优选的，如图7和图8所示，设备还包括云台控制器9，云台控制器9与x轴电机6电性连接，用于控制x转轴4的转动角度。根据需要，可以直接利用云台控制器9控制x轴电机6，也可以将云台控制器9与仪器控制器8电性连接，利用仪器控制器8控制云台控制器9，再通过云台控制器9控制x轴电机6。云台控制器9固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件内，本实施方式中固定在x支撑臂2内。通过设置云台控制器9，实现了对x轴电机6的控制。
33.本实施方式中，优选的，如图1、图3和图4所示，y支撑臂3与x支撑臂2为转动连接，x支撑臂2与y转轴5连接，y转轴5的另一端与y支撑臂3连接，从而实现二者的转动连接。其中，在x支撑臂2或y支撑臂3内固定有y轴电机7，y轴电机7的输出轴与y转轴5传动连接，即y转轴5受y轴电机7的控制，y轴电机7为可控制转动角度的电机(如步进电机等)。y轴电机7与云台
控制器9电性连接，受云台控制器9控制。本实施方式将y支撑臂3和x支撑臂2设置成转动连接，使云台1可以在两个相互垂直的方向转动，增加了设备灵活度，扩大了信息采集的范围。
34.本实施方式中，优选的，如图1和图6所示，设备还包括gps天线11、微型摄像头12、红外测温计1301和无线电台1401，这几个部件均与仪器控制器8电性连接。其中，gps天线11可以固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件的表面，本实施方式中，固定于y支撑臂3表面。gps天线11用于对设备进行定位。微型摄像头12和红外测温计1301的测温探头1302固定于云台1的底面(也可以根据需要固定于云台1的侧面等位置)，红外测温计1301固定于云台1内。微型摄像头12用于对测量现场进行拍摄，记录场景。红外测温计1301用于测量现场的温度。无线电台1401可以固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件内，本实施方式中固定于y支撑臂3内。无线电台1401的无线天线1402伸出到y支撑臂3的表面。无线电台1401用于设备进行无线通信活动。本实施方式通过集成gps天线11、微型摄像头12、红外测温计1301和无线电台1401，为设备提供了定位、拍摄、测温和无线通信的功能。
35.本实施方式中，优选的，如图1、图2和图8所示，设备还包括液晶屏15和键盘16，二者分别与仪器控制器8电性连接，并且分别可以固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件的表面，本实施方式中均固定于y支撑臂3的表面。通过在设备上集成液晶屏15及键盘16，可在设备上实现功能设置，数据监测等功能。
36.本实施方式中，优选的，如图2、图4和图8所示，设备还包括电池模块1701，电池模块1701与仪器控制器8电性连接，并可以固定于云台1、x支撑臂2和y支撑臂3中的任意一个部件内，本实施方式中固定于y支撑臂3内，电池模块1701的充电接口1702伸出到y支撑臂3的表面。通过设置电池模块1701，实现了对设备的长时间供电和充电功能。
37.工作原理：
38.使用本设备时，通过快挂接头18将设备固定于无人机机身的下部，操作无人机至需要采集信息的区域，利用无线通信装置通过无线电台1401与仪器控制器8进行通信，控制光谱亮度计1002测量入射光的光谱亮度，微型摄像头12拍摄现场的场景，红外测温计1301测量现场温度。同时，可以控制x轴电机6和y轴电机7转动所需角度，使云台1转到需要采集信息的角度，进行全面的信息采集。采集到的信息可以存储在仪器控制器8内，也可以通过无线电台1401传回无线通信装置。另外，gps天线11可以将设备的位置信息传回，从而可以获得无人机所在的准确位置。
39.上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。