一种用于无人机的桥梁挠度检测装置及测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115265967A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202210935339.5(22)申请日2022.08.05(71)申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号(72)发明人苏国韶王钧沐许华杰刘鑫梁金福侯攀秦远卓(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)B64C39/02(2006.01)B64D47/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种用于无人机的桥梁挠度检测装置及测量方法(57)摘要本发明属于桥梁测量领域，公开了一种用于无人机的桥梁挠度检测装置及测量方法。所述装置包括激光测距模块、双轴云台、数据储存模块、数据处理模块、传输模块、控制模块、基座，并搭载于无人机平台上；所述测量方法适用于拱形桥梁和箱梁形桥梁，该测量方法获取桥梁底部中轴线上测量点的距离参数和角度参数，根据这两个参数，以无人机为坐标原点计算桥梁挠度曲线，并进行重复测量，将多组数据做平差处理，计算获取最终结果。本发明模块化程度高，结构简单，安装方便，成本低，测量范围大，使用方式灵活，测量精度高，操作简单，自动化程度高，能够把测量人员和设备从桥梁底部平台等危险位置解放出来。CN115265967ACN115265967A权利要求书1/2页1.一种用于无人机的桥梁挠度测量装置，其包括：激光测距模块、双轴云台、数据存储模块、数据处理模块、传输模块、控制模块、基座；所述激光测距模块具有一个激光发射口、一个激光接收口和一个镜头，三者均布置于激光测距模块的顶部；激光测距模块前部具有一排散热孔，内置防尘网。2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述双轴云台的两个轴为垂直轴和水平轴，各具有一对可反馈当前转动角度值的舵机；其水平轴的舵机和激光测距模块连接，其垂直轴的舵机和基座连接；所述双轴云台的水平轴处的舵机反馈的当前转动的角度值作为当前测量的角度参数θi传输至数据存储模块。3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述基座为空心壳体，外形为长方体，基座顶部具有一个可拆卸顶盖，用于对基座内部部件的检查维护；基座前部具有两个按钮，连接控制模块，左侧按钮为开关机键，右侧按钮为重置键；基座底部右侧具有一排散热孔和一个预留给USB接口的孔；基座四个角预制有用于安装的螺丝孔。4.根据权利要求1所述的一种用于无人机的桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述数据存储模块具有一个随机存取存储器和一个只读存储器，随机存取存储器用于存储无人机在桥梁下方某位置测量时所产生的测量数据(后称单次测量数据)，单次测量数据将传输给数据处理模块和只读存储器，当无人机运行到下一位置进行测量时，随机存取存储器内上一次的单次测量数据将被覆盖；只读存储器用于存储所有单次测量数据，并且存储每次数据处理模块分析得出的结果数据，同时，只读存储器用于存储测量时相关操作的数据，具体包括：(1)激光测距模块转动的角度数据，(2)指示激光发射口和激光接收口发射接收激光测距的操作数据，用于下一次巡检时直接一键式测量，而不必人工再次设定激光测距模块转动的角度以及使用激光发射口和激光接收口进行测量。5.根据权利要求1所述的一种用于无人机的桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述数据处理模块从数据存储模块的随机存取存储器中调取单次测量数据，根据单次测量数据来计算跨梁挠度曲线，并将计算结果存入只读存储器；当完成数据采集工作后，数据处理模块从只读存储器中读取多次计算的结果，根据多次计算结果做数据平差处理，得出最终结果；所述传输模块具有一个USB接口，用于连接无人机顶部预留的数据线，USB接口可提供整个装置所有的模块的供电需求，传输模块可通过USB接口可将测量原始数据以及计算结果数据借助无人机的天线传输到人员的控制端，同时USB接口可实时传递镜头的图像；控制模块用于控制激光测距模块测量设置和双轴云台的转动等操作。6.一种应用于权利要求1所述的用于无人机的桥梁挠度测量装置(下述步骤中简称为装置)的桥梁挠度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将装置安装至无人机顶部并打开该装置；步骤S2：无人机搭载上述装置飞行至所检测的桥梁跨梁中轴线下方任意位置；步骤S3：调整装置至可测量状态，特别的，可测量状态是指：控制双轴云台的两个轴，带动激光测距模块进行调整，调整至激光测距模块对准桥梁底部中轴线任意一端，且当水平轴转动时，激光测距模块所测量的桥底点将沿着桥梁的中轴线移动，并最终可以移动到桥梁底部另一端，则认定为此时装置处于可测量状态；步骤S4：测量人员在数据存储模块中查找是否有本次测量任务的相关操作数据；2CN115265967A权利要求书