非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于測距技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸供電的低成本360度激光測 距雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動機(jī)器人在移動過程中需要對障礙物進(jìn)行感知以確定自身的位置來達(dá)到成功 避障等，考慮到精確性，在實(shí)際使用中需要安裝多個(gè)測距裝置來達(dá)到更好的效果。傳統(tǒng)測距 裝置的供電系統(tǒng)采用電線滑環(huán)來連接供電，因此產(chǎn)品的電路壽命取決于滑環(huán)的壽命；而且 設(shè)備在使用中連續(xù)360度旋轉(zhuǎn)使得滑環(huán)快速消耗磨損，使用壽命有限、用戶使用成本很大。 在設(shè)計(jì)本發(fā)明的連續(xù)360度旋轉(zhuǎn)的測距模塊時(shí)，本實(shí)用新型采用線陣CCD，利用了線陣CCD 可以實(shí)時(shí)傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率相應(yīng)高，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量，并且能夠在 低照度下工作的特性，設(shè)計(jì)出了每秒鐘可以測距1000次以上的測距設(shè)備。隨著消費(fèi)者對產(chǎn) 品的要求越來越高，迫切需要開發(fā)出功能更強(qiáng)、體積更小、外觀更美、使用壽命更長的產(chǎn)品。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于針對上述技術(shù)存在的缺陷，提供了一種非接觸供電的低成 本360度激光測距雷達(dá)及測距方法，相對于傳統(tǒng)的測距雷達(dá)而言，該測距雷達(dá)的供電模塊 采用供電線圈和受電線圈組成的非接觸供電系統(tǒng)來提供電力，而測距結(jié)果、轉(zhuǎn)動角度、轉(zhuǎn)動 速度等測量數(shù)據(jù)通過無線模塊傳輸出去，也無需數(shù)據(jù)線連接，從而實(shí)現(xiàn)了測距模塊和底盤 任何連接線相連接，同時(shí)可以保證測距模塊進(jìn)行高速連續(xù)360度精確測距；本實(shí)用新型簡 化了電路設(shè)計(jì)，更重要的是極大提高了整個(gè)測距裝置的使用壽命，減低了用戶使用成本；另 一方面，簡化了測距雷達(dá)整體構(gòu)造，體積更小巧、美觀。
[0004] 在設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的連續(xù)360度旋轉(zhuǎn)的測距模塊時(shí)，本實(shí)用新型采用線陣(XD，利 用了線陣CCD可以實(shí)時(shí)傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率相應(yīng)高，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測 量，并且能夠在低照度下工作的特性，設(shè)計(jì)出了每秒鐘可以測距1000次以上的測距設(shè)備。
[0005] 本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種非接觸供電的低成本360度激光測 距雷達(dá)，其特征在于，該測距雷達(dá)包括非接觸供電模塊及測距模塊；所述的非接觸供電模 塊包括底盤、供電線圈、供電電源及電機(jī)；供電電源向各系統(tǒng)提供電源；所述測距模塊包括 受電單元、測距單元、無線傳輸數(shù)據(jù)單元、角度及轉(zhuǎn)速測量單元；所述受電單元包括受電線 圈、降壓及穩(wěn)壓電路；所述供電線圈、供電電源及電機(jī)設(shè)置在所述底盤上；所述電機(jī)通過減 速機(jī)構(gòu)與測距模塊連接；所述測距模塊設(shè)置在一軸承上并通過軸承與所述底盤連接；所述 受電線圈與所述供電線圈相向設(shè)置；工作時(shí)，供電電源供電給供電線圈和電機(jī)，供電線圈利 用電磁感應(yīng)提供電力給測距模塊，測距模塊的受電單元獲得供電并穩(wěn)壓后，為測距模塊的 其他單元供電，電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動測距模塊連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測距單元在360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)的 每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，主動發(fā)射點(diǎn)激光并進(jìn)行拍攝，對拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列運(yùn)算處理后可 以實(shí)現(xiàn)精確測距；測角度及速度的單元負(fù)責(zé)測量當(dāng)前轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度；實(shí)時(shí)的測距結(jié) 果與當(dāng)前轉(zhuǎn)動角度及當(dāng)前轉(zhuǎn)動速度組合成為一組數(shù)據(jù)，最后通過無線傳輸數(shù)據(jù)單元傳輸出 去。
[0006] 所述的測距單元包括激光發(fā)射器、成像透鏡組、線陣(XD圖像傳感器及DSP處理單 元；其中，成像透鏡組進(jìn)一步包括一濾光片，用以濾掉特定波長的光。
[0007] 所述的DSP處理單元包括FIFO模塊、連接導(dǎo)線、DSP電路。
[0008] 所述的用于測轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)動速度的角度及轉(zhuǎn)速測量單元可以基于光柵測量，也 可以基于磁環(huán)測量。
[0009] 所述的減速機(jī)構(gòu)包括但不限于皮帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪組傳動機(jī)構(gòu)。
[0010] 所述的無線傳輸數(shù)據(jù)模塊采用的傳輸協(xié)議可以為Bluetooth、WiFi、NFC、Zigbee、 2. 4G射頻或433M射頻，也可以為其他無線傳輸協(xié)議。
[0011] 所述的受電線圈設(shè)置在測距模塊的中軸所在區(qū)域上，便于始終保持與供電線圈相 向設(shè)置。
[0012] 上述激光測距雷達(dá)對圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算處理方法如下：
[0013] 1)調(diào)整激光發(fā)射器的發(fā)射方向與線陣CCD圖像傳感器所在平面成某一角度，激光 束照射到待測目標(biāo)物體表面，發(fā)生漫反射，反射的光斑與當(dāng)前視場角內(nèi)的物體經(jīng)成像透鏡 組共同成像于線陣CCD圖像傳感器上，激光光斑成像為一段高亮度線段，其他背景成像為 比較低亮度的數(shù)據(jù)，線陣CCD圖像傳感器記錄對應(yīng)方向的一行數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，該行圖像記 錄了當(dāng)前時(shí)間鏡頭視場角內(nèi)的數(shù)字化了的一行圖像數(shù)據(jù)，將這一行圖像數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處 理模塊，實(shí)現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)換為電信號；
[0014] 2)數(shù)據(jù)處理模塊對步驟1)中所述的一行圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑 消除噪點(diǎn)，而后設(shè)定門限進(jìn)行二值化；再將所有二值化后判定為高亮度線段的坐標(biāo)點(diǎn)的坐 標(biāo)加起來進(jìn)行平均，最后可以得到一個(gè)（Y)的坐標(biāo)值，這個(gè)坐標(biāo)值就是質(zhì)心點(diǎn)所在位置，質(zhì) 心坐標(biāo)Y對應(yīng)從成像照片最下方開始數(shù)第n個(gè)點(diǎn)；
[0015] 3)已知激光發(fā)射器到線陣(XD鏡頭組的距離p和鏡頭組的視場角2 a，帶入公式 計(jì)算出待測距離屯
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于，該測距雷達(dá)包括非接 觸供電模塊及測距模塊；所述的非接觸供電模塊包括底盤、供電線圈、供電電源及電機(jī)；供 電電源向各系統(tǒng)提供電源；所述測距模塊包括受電單元、測距單元、無線傳輸數(shù)據(jù)單元、角 度及轉(zhuǎn)速測量單元；所述受電單元包括受電線圈、降壓及穩(wěn)壓電路；所述供電線圈、供電電 源及電機(jī)設(shè)置在所述底盤上；所述電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)與測距模塊連接；所述測距模塊設(shè)置 在一軸承上并通過軸承與所述底盤連接；所述受電線圈與所述供電線圈相向設(shè)置；工作 時(shí)，供電電源供電給供電線圈和電機(jī)，供電線圈利用電磁感應(yīng)提供電力給測距模塊，測距模 塊的受電單元獲得供電并穩(wěn)壓后，為測距模塊的其他單元供電，電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動測 距模塊連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測距單元在360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，主動發(fā)射點(diǎn)激光并進(jìn)行拍攝， 對拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列運(yùn)算處理后可以實(shí)現(xiàn)精確測距；測角度及速度的單元負(fù)責(zé) 測量當(dāng)前轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度；實(shí)時(shí)的測距結(jié)果與當(dāng)前轉(zhuǎn)動角度及當(dāng)前轉(zhuǎn)動速度組合成為 一組數(shù)據(jù)，最后通過無線傳輸數(shù)據(jù)單元傳輸出去。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于：所 述的測距單元包括激光發(fā)射器、成像透鏡組、線陣CXD圖像傳感器及DSP處理單元； 其中，所述的成像透鏡組進(jìn)一步包括一濾光片，用以濾掉特定波長的光； 所述的DSP處理單元包括FIFO模塊、連接導(dǎo)線、DSP電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于：所 述的角度及轉(zhuǎn)速測量單元可以基于光柵測量，也可以基于磁環(huán)測量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于：所 述的減速機(jī)構(gòu)包括但不限于皮帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪組傳動機(jī)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于：所 述的無線傳輸數(shù)據(jù)模塊采用的傳輸協(xié)議可以為Bluetooth、WiFi、NFC、Zigbee、2. 4G射頻或 433M射頻，也可以為其他無線傳輸協(xié)議。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，其特征在于：所 述的受電線圈設(shè)置在測距模塊的中軸所在區(qū)域上，便于始終保持與供電線圈相向設(shè)置。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)，該測距雷達(dá)包括非接觸供電模塊及測距模塊，非接觸供電模塊包括底盤、供電線圈、供電電源及電機(jī)；測距模塊包括受電單元、測距單元、無線傳輸數(shù)據(jù)單元、角度及轉(zhuǎn)速測量單元；供電線圈、供電電源及電機(jī)設(shè)置在底盤上；電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)與測距模塊連接；測距模塊設(shè)置在一軸承上并通過該軸承與底盤連接；打開供電電源，供電線圈利用電磁感應(yīng)提供電力給測距模塊，電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動測距模塊連續(xù)旋轉(zhuǎn)，測距單元進(jìn)行360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)拍攝并對拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列運(yùn)算處理，實(shí)時(shí)的測距結(jié)果與當(dāng)前轉(zhuǎn)動角度及當(dāng)前轉(zhuǎn)動速度組合成為一組數(shù)據(jù)，通過無線傳輸數(shù)據(jù)單元傳輸出去。
【IPC分類】G01C3-00
【公開號】CN204535690
【申請?zhí)枴緾N201520245655
【發(fā)明人】孫放, 周煦潼, 廖鴻宇, 明安龍
【申請人】北京雷動云合智能技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月22日