[发明专利]一种无人机深孔测量系统与方法

权利要求书

1.一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：

所述测量系统包括：

第一处理器，用于控制第一激光测距仪发射第一激光束，以及第二激光测距仪发射第二激光束，并控制旋转电机进行匀速旋转；

第二处理器，用于获取第一激光测距仪发射的第一激光束所反射回来所使用的时间或第一激光测距仪至激光反射点的距离，以及第二激光测距仪发射的第二激光束反射回来所使用的时间或第二激光测距仪至激光反射点的距离，进而计算出深孔的内壁孔径和高度；

固定设置在旋转电机上的第一激光测距仪，用于发射第一激光束，使得第一激光束发射至深孔的内壁，并将第一激光束反射回来所使用的时间或第一激光测距仪至激光反射点的距离发送至所述第二处理器；或第一激光测距仪用于向固定设置在旋转电机上的反光镜发射第一激光束，使得第一激光束经过反射镜反射至深孔的内壁，并将第一激光束反射回来所使用的时间或第一激光测距仪至激光反射点的距离发送至第二处理器；且第一激光束有倾斜角度；

第二激光测距仪，设置于无人机平台的底部，用于垂直向深孔底端发射第二激光束，并将第二激光束反射回来所使用的时间或第二激光测距仪至激光反射点的距离发送至所述第二处理器；

旋转电机，用于带动第一激光测距仪进行匀速旋转，使得第一激光测距仪发射的第一激光束能扫过深孔的全周内壁；或旋转电机用于带动反光镜匀速旋转，使得第一激光测距仪发射的第一激光束能扫过深孔的全周内壁；

无人机平台，用于搭载第一处理器、第二处理器、第一激光测距仪、第二激光测距仪以及旋转电机；

包括以下步骤：

步骤S1：无人机平台遥控端控制无人机平台在深孔轴线上飞行，无人机平台飞行至设定高度；第一处理器控制旋转电机进行匀速旋转，使得第一激光测距仪发射的第一激光束能扫过深孔的全周内壁，并且开启第二激光测距仪，使得第二激光测距仪垂直向深孔底端发射第二激光束；或者第一处理器控制旋转电机进行匀速旋转，使得第一激光测距仪发射的第一激光束能扫过深孔的全周内壁；

步骤S2：第二处理器获取第一激光束反射回来所使用的时间或第一激光测距仪至激光反射点的距离，以及获取第二激光束反射回来所使用的时间或第二激光测距仪至激光反射点的距离；

步骤S3：第二处理器根据旋转电机的旋转速度和第一激光束反射回来所使用的时间或第一激光测距仪至激光反射点的距离，通过圆拟合的方式计算出第一激光束扫过的内壁孔径；并根据第二激光束反射回来所使用的时间或激光测距仪至激光反射点的距离，计算出深孔的高度；

步骤S4：无人机平台遥控端控制无人机平台下降至下一高度，重复执行步骤S1-步骤S3，完成全部设定高度的测量后，得到无人机平台下降的设定高度范围内深孔的三维立体结构和体积；当测量到深孔的最底部时，由于第一激光束有倾斜角度，则照射到深孔最低处后，第一激光束反射回来的时候会迅速减小，此时无人机平台停止继续竖直向下的移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：所述测量系统还包括：

至少四个非接触距离传感器，且等角度分布设置在无人机平台外侧，用于感应无人机平台与深孔内壁的距离。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：所述无人机平台包括四旋翼，其中所述四个非接触距离传感器分别设置在四旋翼的支撑臂上。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：所述非接触距离传感器为超声波测距传感器或激光测距传感器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：测量系统还包括：

无人机平台遥控端、图像采集装置、辅助照明系统，其中：

所述无人机平台遥控端用于远端控制无人机平台在深孔内飞行；

所述图像采集装置设置于无人机平台上，用于采集深孔内的环境图像，并通过无线通信模块将采集的环境图像上传至无人机平台遥控端；

所述辅助照明系统设置在无人机平台上，用于照亮图像采集装置采集的深孔内环境。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机深孔测量系统的测量方法，其特征在于：当无人机平台在深孔的轴线上飞行时，设置在无人机平台四旋翼的支撑臂上的四个非接触距离传感器同时测量与深孔内壁的距离；将四个非接触距离传感器测量的距离相互做差，当差值大于设定阈值时，无人机平台自动调整飞行的水平位置，使得无人机平台飞行在深孔轴线上。