用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统的制作方法

本发明属于激光扫描，具体涉及一种用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统。

背景技术：

1、变电站改扩建工程中不可避免的会有施工机械如升降车、汽车吊等设备在现场作业，而且在改扩建过程中存在带电作业的可能，即原有变电站设备继续保持运行，变电站上空母线依然带电，而改扩建区域在带电母线或带电设备附近。在这种情况下，存在由于施工现场规划不合理、人员工作的疏忽，施工机械存在碰线、触电的可能，造成重大安全隐患的问题。

2、为了保证施工安全，需要提前获取施工区域的空间数据进行建模，以设计安全施工方案，其中变电站施工区域的三维点云数据通常采用背负式的激光扫描装置进行获取，这种扫描装置需要人工背负进入施工区域，人工支出较大且由于一些设备仍然带电，存在一定的安全隐患。

3、因此，需要设计一种能够替代人工进行三维点云数据采集，降低人工支出，减少安全隐患的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统来解决目前所面临的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够替代人工进行三维点云数据采集，降低人工支出，减少安全隐患的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统。

2、本发明的技术方案为：用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，包括：底盘及控制模块，所述底盘的上方设置有第一激光雷达、第二激光雷达及gnss天线，所述底盘的顶部设置有驱动所述第一激光雷达、第二激光雷达及gnss天线上下移动进行高度调节的升降调节机构，所述底盘的内部履带行走机构，所述底盘的内顶部设置有调节所述履带行走机构朝向的行走方向调节机构；所述履带行走机构具有车架，所述车架的两侧均设置有履带组件，所述行走方向调节机构上设置有驱动所述车架上、下移动以使所述履带组件与地面之间接触、分离的升降驱动组件；所述升降调节机构、履带行走机构、行走方向调节机构均与所述控制模块连接。

3、所述行走方向调节机构具有转动设置在所述底盘内顶部的转盘及驱动所述转盘转动的方向调节电机；所述升降驱动组件具有转动设置在所述转盘底部的升降驱动螺杆，所述升降驱动螺杆的两侧对称设置有履带导杆，所述履带导杆的顶端与所述转盘的底部固定连接，所述车架与所述履带导杆滑动连接，所述车架与所述升降驱动螺杆螺纹连接，所述转盘的顶部设置有驱动所述升降驱动螺杆转动的升降驱动电机。

4、所述底盘的内顶部通过回转支承与所述转盘转动连接，所述回转支承的内圈固定设置在所述底盘的内顶部，所述转盘装配在所述回转支承的外圈底部，所述回转支承的外圈的外侧固定设置有齿圈；所述方向调节电机上装配有与该齿圈相啮合的主动齿轮，所述方向调节电机通过挂架固定设置在所述底盘的内顶部。

5、所述底盘的顶部设置有与所述升降驱动电机相对应的托架，所述升降调节机构设置在所述托架的顶部。

6、所述升降驱动螺杆及履带导杆的底端均固定设置有挡块。

7、所述底盘上设置有角度传感器，所述底盘的呈圆周阵列有四个调平支撑机构。

8、所述调平支撑机构具有固定设置在所述底盘底端外侧的架板，所述架板的顶部通过轴承转动设置有调平螺母，所述底盘上设置有驱动所述调平螺母转动的调平电机，所述调平螺母的内部螺纹连接有调平螺杆，所述调平螺杆的底部固定设置有支撑板，所述支撑板沿其轴向与所述架板滑动连接；所述调平电机及角度传感器均与所述控制模块连接。

9、所述调平螺母的外侧设置有外齿圈，所述调平电机上设置有与该外齿圈相啮合的调节齿轮，所述调平电机通过支板固定设置在所述底盘的一侧；所述支撑板的顶部固定设置有与所述调平螺杆相平行的滑柱，所述滑柱与所述架板之间滑动连接，所述滑柱与所述调平螺杆的顶端之间固定设置有顶板；所述支撑板的底部固定设置有垫板。

10、所述升降调节机构具有固定设置在所述底盘顶部的直线模组及升降架，所述升降架的底端与装配在所述直线模组上，所述升降架的顶端固定设置有台板，所述第一激光雷达设置在所述升降架的顶端一侧，所述第二激光雷达及gnss天线均设置在所述台板的顶部；

11、所述台板上背离所述升降架的一端对称设置有两个滑杆，所述滑杆的轴向与所述升降架的升降方向相平行，所述底盘的顶部固定设置有与所述滑杆相对应的滑管，所述滑杆滑动设置在所述滑管的内部。

12、本发明的有益效果：

13、（1）本发明中，第一激光雷达、第二激光雷达分别用于水平及竖直方向视角的三维激光扫描，第一激光雷达能够实现水平方向上的360°的三维激光扫描；

14、（2）底盘中的履带行走机构能够驱使其在变电站内部进行移动，并且通过控制履带行走机构与地面分离，行走方向调节机构能够对履带行走机构的朝向进行转动调整，调整完毕后再控制履带行走机构与地面接触，能够在不调整转盘朝向前提下，调整转盘的行进方向，在变电站中能够灵活移动采集三维数据,另外转盘朝向固定，无需在通过其他手段来检测底盘的朝向变化；

15、（3）升降调节机构能够对第一激光雷达、第二激光雷达的高度进行调节，满足在不同采集场景下的不同采集高度需求。

技术特征：

1.一种用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于，包括：底盘及控制模块，所述底盘的上方设置有第一激光雷达、第二激光雷达及gnss天线，所述底盘的顶部设置有驱动所述第一激光雷达、第二激光雷达及gnss天线上下移动进行高度调节的升降调节机构，所述底盘的内部履带行走机构，所述底盘的内顶部设置有调节所述履带行走机构朝向的行走方向调节机构；

2.根据权利要求1所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述行走方向调节机构具有转动设置在所述底盘内顶部的转盘及驱动所述转盘转动的方向调节电机；

3.根据权利要求2所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述底盘的内顶部通过回转支承与所述转盘转动连接，所述回转支承的内圈固定设置在所述底盘的内顶部，所述转盘装配在所述回转支承的外圈底部，所述回转支承的外圈的外侧固定设置有齿圈；

4.根据权利要求3所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述底盘的顶部设置有与所述升降驱动电机相对应的托架，所述升降调节机构设置在所述托架的顶部。

5.根据权利要求2所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述升降驱动螺杆及履带导杆的底端均固定设置有挡块。

6.根据权利要求1所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述底盘上设置有角度传感器，所述底盘的呈圆周阵列有四个调平支撑机构。

7.根据权利要求6所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述调平支撑机构具有固定设置在所述底盘底端外侧的架板，所述架板的顶部通过轴承转动设置有调平螺母，所述底盘上设置有驱动所述调平螺母转动的调平电机，所述调平螺母的内部螺纹连接有调平螺杆，所述调平螺杆的底部固定设置有支撑板，所述支撑板沿其轴向与所述架板滑动连接；

8.根据权利要求7所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述调平螺母的外侧设置有外齿圈，所述调平电机上设置有与该外齿圈相啮合的调节齿轮，所述调平电机通过支板固定设置在所述底盘的一侧；

9.根据权利要求1所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述升降调节机构具有固定设置在所述底盘顶部的直线模组及升降架，所述升降架的底端与装配在所述直线模组上，所述升降架的顶端固定设置有台板，所述第一激光雷达设置在所述升降架的顶端一侧，所述第二激光雷达及gnss天线均设置在所述台板的顶部。

10.根据权利要求1所述的用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，其特征在于：所述台板上背离所述升降架的一端对称设置有两个滑杆，所述滑杆的轴向与所述升降架的升降方向相平行，所述底盘的顶部固定设置有与所述滑杆相对应的滑管，所述滑杆滑动设置在所述滑管的内部。

技术总结本发明提供一种用于变电站安全施工的三维激光点云扫描系统，包括：底盘及控制模块，所述底盘的上方设置有第一激光雷达、第二激光雷达及GNSS天线，所述底盘的顶部设置有驱动所述第一激光雷达、第二激光雷达及GNSS天线上下移动进行高度调节的升降调节机构，所述底盘的内部履带行走机构，所述底盘的内顶部设置有调节所述履带行走机构朝向的行走方向调节机构；本发明中能够在不调整转盘朝向前提下，调整转盘的行进方向，在变电站中能够灵活移动采集三维数据,另外转盘朝向固定，无需在通过其他手段来检测底盘的朝向变化；升降调节机构能够对第一激光雷达、第二激光雷达的高度进行调节，满足在不同采集场景下的不同采集高度需求。技术研发人员：闫志刚,孟凡钟,王瑞琦,李卫军,宋志勇,赵毅,孙睿贞,胡碧波,郑秒,郭鹏,黑聪,王强强,王艺超,赵一博,张祺,王玉娟,曹琪,刘永明,徐祥杰,乔鸣鸣,张博,张蔚波,张军,田鑫,黄熙,谭凯元,汪天龙,王鹏,夏琰,李健受保护的技术使用者：国网河南省电力公司驻马店供电公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26