一种用于PIV测量的无人机双粒子抛投装置

技术领域

本发明涉及无人机抛投装置，尤其是一种搭载在无人机上在进行PIV测量时用来进行微型示踪体及大示踪体抛投的装置，属于水利测量领域。

背景技术

在野外采用无人机进行PIV流速测量已经逐步在水利测量领域开展。但是野外河流或者湖泊中抛洒示踪体一直比较困难。因为距离远、面积大，在自然水体中一直没有合适的方法进行远程抛投。虽然在现有技术中经常采用水体表面自然示踪进行PIV采样计算，但是对于湖泊或者河流局部位置，由于光线原因无法采集水面波。这时采用示踪体对水面流场进行展现就显得尤为重要。

尤其是在对水面波动特征进行标定时，示踪体具有不可替代的优势。

随着无人机技术的快速发展，无人机由最初的军用扩展到现在的警用、民用的广泛应用，如消防、救援、测绘、投放快递等。目前，无人机抛投装置在水利勘测中起到了重要的作用。

但是现有的无人机抛投装置经常存在3个缺陷：

1，一次只能携带一个被投物进行投放；

2，投放过程中经常会产生卡阻；

3，无法对多种尺寸的示踪体进行分开投放。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于PIV测量的无人机双粒子抛投装置，为PIV野外测量提供粒子抛撒支持。

一种用于PIV测量的无人机双粒子抛投装置，包括两个动力系统：一个是垂向动作的抛投微型示踪体装置；另一个是水平转动的抛投大示踪体装置。

上述的垂向动作的抛投微型示踪体装置：包括：活塞、活塞舵机、活塞顶杆、活塞盖、内壳、连接立杆；

上述的活塞顶杆底端与活塞固定连接，上部穿过内壳和连接立杆，通过销连与活塞舵机的拨杆相连，活塞舵机的拨杆往复运动带动活塞顶杆在连接立杆内往复运动，进而带动活塞盖往复运动，开关内壳的底部；

内壳内装有微型示踪体，在活塞盖处于张开位置时，粒子在活塞盖上滑落；

在活塞盖处于关闭位置时，粒子在内壳内保存。

上述的水平转动的抛投大示踪体装置，包括：内壳、外壳、大示踪体悬挂器、棘轮，主动棘爪，棘爪舵机，锁紧块，固定横梁；

上述的内壳顶部固定连接立杆，连接立杆穿过外壳和棘轮中心，通过锁紧块锁紧并通过螺丝固定在固定横梁上，固定横梁固定在无人机上；

上述内壳和外壳之间是大示踪体存储空间；

上述的内壳外侧设置开口环形台；

上述的大示踪体悬挂器通过固定角件固定安装在外壳内侧，条形挂钩通过转轴安装在固定角件上，条形挂钩另一端搭在内壳外侧的开口环形台上，大示踪体挂在条形挂钩上。

上述的棘轮固定在外壳的顶部，棘爪舵机推动主动棘爪往复运动，主动棘爪每次推动棘轮旋转一个齿位，被动棘爪在弹簧作用下卡住棘轮，使得棘轮在每个齿位处于持住状态；棘轮为8齿棘轮，每次带动外壳转动1/8周长；使得每次转动停止时有一个大示踪体悬挂器处于环形台的缺口处；由于缺少了环形台的支撑，大示踪体悬挂器的条形挂钩向下倾斜，大示踪体从条形挂钩上滑下去，弹簧将条形挂钩推向上复位。

另外本发明还公开一种使用无人机双粒子抛投装置进行PIV测量的方法，包括如下步骤：

1)PIV测量无人机首先对测量区域进行初步拍摄测算获得初步测算照片；

2)分析初步测算照片，确定需要进行PIV粒子抛撒的区域，区分微型示踪体和大示踪体的不同抛撒区域；

3)测量无人机和双粒子抛投无人机同时起飞，在双粒子抛撒期间进行PIV测量拍摄；

4)对测量拍摄结果进行计算，若仍有区域不能满足测算条件，重复步骤2)，3)。

具体而言，本发明的有益效果如下：

1，能够进行微型示踪体及大示踪体两种标志物的远程投放；

2，投放口不会被微型示踪体堵塞；

3，大示踪体投放挂钩不会卡住，动作简单，保证快速完成投放。

附图说明

图1本发明整体正视示意图；

图2本发明的俯视示意图；

图3本发明移除固定横梁的俯视示意图；

图4本发明仰视示意图；

图5本发明活塞示意图；

图6本发明内壳示意图；

图7本发明大示踪体悬挂器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

一种用于PIV测量的无人机双粒子抛投装置，包括两个动力系统：一个是垂向动作的抛投微型示踪体装置；另一个是水平转动的抛投大示踪体装置。

上述的垂向动作的抛投微型示踪体装置：包括：活塞1、活塞舵机10、活塞顶杆11、活塞盖12、内壳2、连接立杆21；

上述的活塞顶杆11底端与活塞盖12固定连接，上部穿过内壳2和连接立杆21，通过销连与活塞舵机10的拨杆相连，活塞舵机10的拨杆往复运动带动活塞顶杆11在连接立杆21内往复运动，进而带动活塞盖12往复运动，开关内壳2的底部；

内壳2内装有微型示踪体，在活塞盖12处于张开位置时，微型示踪体在活塞盖12上滑落；在活塞盖处于关闭位置时，粒子在内壳内保存。

上述的水平转动的抛投大示踪体装置，包括：内壳2、外壳3、大示踪体悬挂器4、棘轮5，主动棘爪6，棘爪舵机7，锁紧块8，固定横梁9；

上述的内壳2顶部固定连接立杆21，连接立杆21穿过外壳3和棘轮5中心，通过锁紧块8锁紧并通过螺丝固定在固定横梁9上，固定横梁9固定在无人机上；

上述内壳2和外壳3之间是大示踪体存储空间；

上述的内壳2外侧设置开口环形台23；

上述的大示踪体悬挂器4通过固定角件41固定安装在外壳3内侧，条形挂钩43通过转轴安装在固定角件41上，条形挂钩43另一端搭在内壳2外侧的开口环形台23上，大示踪体挂在条形挂钩43上。

上述的棘轮5固定在外壳3的顶部，棘爪舵机7推动主动棘爪6往复运动，主动棘爪6每次推动棘轮5旋转一个齿位，被动棘爪在弹簧作用下卡住棘轮5，使得棘轮5在每个齿位处于持住状态；

棘轮5为8齿棘轮，每次带动外壳转动1/8周长；使得每次转动停止时有一个大示踪体悬挂器4处于环形台23的缺口处；由于缺少了环形台23的支撑，大示踪体悬挂器4的条形挂钩43向下倾斜，大示踪体从条形挂钩43上滑下去，弹簧将条形挂钩43推向上复位。

上述的连接立杆21外径为2cm，高度为15cm；

上述的内壳仓22外径为15cm，壁厚为2mm，高度为8cm；

上述的环形横臂23宽度为1cm，上有长度为周长的1/8的缺口；

上述的外壳3外径为18cm，壁厚为2mm，高度为6cm；

上述的条形挂钩8长度为2.8cm，厚度为0.5cm。

上述的大示踪体悬挂器4沿外壳3内壁可以安装8或16个。

另外本发明还公开一种使用无人机双粒子抛投装置进行PIV测量的方法，包括如下步骤：

1)PIV测量无人机首先对测量区域进行初步拍摄测算获得初步测算照片；

2)分析初步测算照片，确定需要进行PIV粒子抛撒的区域，区分微型示踪体和大示踪体的不同抛撒区域；

3)测量无人机和双粒子抛投无人机同时起飞，在双粒子抛撒期间进行PIV测量拍摄；

4)对测量拍摄结果进行计算，若仍有区域不能满足测算条件，重复步骤2)，3)。