旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其中包括旋轉(zhuǎn)掃描組件、基座組件和通訊收發(fā)器，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件包括激光測距傳感器和角度傳感器，所述的基座組件包括基座處理器和驅(qū)動電機(jī)，所述的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件旋轉(zhuǎn)，所述的激光測距傳感器和角度傳感器與所述的基座處理器進(jìn)行通訊，所述的基座處理器與所述的通訊收發(fā)器相連接。采用該種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，沒有復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)制約，制造維護(hù)更方便，成本低，電機(jī)空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機(jī)械磨損少，壽命長，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【專利說明】
旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及激光測距傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]在以往的激光雷達(dá)裝置中，一種方式是將調(diào)制的光從其一個面透射到待成像的表面的旋轉(zhuǎn)多面多棱鏡。透射和接收的光之間的調(diào)制相差然后用于計(jì)算該表面距掃描系統(tǒng)的距離。這種方式光學(xué)器件和機(jī)械掃描裝置復(fù)雜，因而昂貴。
[0003]第二種實(shí)現(xiàn)方式，例如:CN201120430175.8車載四線激光雷達(dá)系統(tǒng)及其電路中公開的，激光器掃描系統(tǒng)電路通過滑環(huán)接線端與驅(qū)動電路進(jìn)行滑動電氣連接，由于滑環(huán)其安裝固定是一個非常有難度的問題，與旋轉(zhuǎn)軸的同軸度會影響滑環(huán)的使用壽命進(jìn)而使裝置整體的壽命變短。
[0004]第三種方式如CN20 15 10631006.3—種激光測距雷達(dá)及其供電方法和CN201520245655.5非接觸供電的低成本360度激光測距雷達(dá)公開的，通過非接觸無線供電模塊對旋轉(zhuǎn)部分進(jìn)行供電，同時(shí)測量通訊方式也無線電磁通訊，由于無線電力傳輸其實(shí)就是透過功率較高的電磁波之電磁感應(yīng)，因此測量傳感數(shù)據(jù)可能會受到干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)整體結(jié)構(gòu)簡單、不易被電磁信號干擾、具有更廣泛應(yīng)用范圍的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)具有如下構(gòu)成:
[0007]該旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其主要特點(diǎn)是，所述的雷達(dá)包括旋轉(zhuǎn)掃描組件、基座組件和通訊收發(fā)器，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件包括激光測距傳感器和角度傳感器，所述的基座組件包括基座處理器和驅(qū)動電機(jī)，所述的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件旋轉(zhuǎn)，所述的激光測距傳感器和角度傳感器與所述的基座處理器進(jìn)行通訊，所述的基座處理器與所述的通訊收發(fā)器相連接。
[0008]較佳地，所述的角度傳感器為絕對值編碼器。
[0009]較佳地，所述的激光測距傳感器和角度傳感器的檢測數(shù)據(jù)通過光通訊發(fā)送至所述的基座處理器。
[0010]較佳地，所述的驅(qū)動電機(jī)的中空軸與所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件相連接并帶動所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件旋轉(zhuǎn)。
[0011]較佳地，所述的激光測距傳感器為Lidar Iite收發(fā)一體化激光傳感器。
[0012]較佳地，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件還包括旋轉(zhuǎn)掃描組件處理器，所述的激光測距傳感器和角度傳感器通過I2C或SPI通訊方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸至所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件處理器。
[0013]較佳地，所述的雷達(dá)還包括充電電路，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件還包括蓄電池，所述的蓄電池通過所述的充電電路進(jìn)行充電。
[0014]采用了該實(shí)用新型中的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，具有如下有益效果:
[0015](I)旋轉(zhuǎn)部分具有較小的體積，轉(zhuǎn)動慣量小，振動環(huán)境下穩(wěn)定性好；
[0016](2)沒有復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)制約，制造維護(hù)更方便，成本低；
[0017](3)電機(jī)空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機(jī)械磨損少，壽命長；
[0018](4)旋轉(zhuǎn)掃描部分的激光測量數(shù)據(jù)與基座通過光通訊穩(wěn)定可靠，不易被電磁信號干擾；
[0019](5)蓄能電池可以保證旋轉(zhuǎn)激光測量部分的穩(wěn)定供電；
[0020 ] (6)充電方式采用導(dǎo)體接觸，充電機(jī)構(gòu)可以伸縮搭接導(dǎo)電環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)充電，磨損小，并且成本低，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的電機(jī)中空軸及充電部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:
[0024]I 旋轉(zhuǎn)掃描組件
[0025]11激光測距傳感器
[0026]12編碼器
[0027]13蓄電池
[0028]2 基座
[0029]21電機(jī)中空軸
[0030]22 電機(jī)
[0031]3 通訊收發(fā)器
[0032]4 充電線路
[0033]5 中空軸
[0034]6 導(dǎo)電環(huán)
[0035]7 觸點(diǎn)
[0036]8 電磁鐵
[0037]9 銜鐵
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了能夠更清楚地描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0039]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種新型旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)一維激光測距傳感器11，結(jié)合角度傳感器12信息形成二維或三維雷達(dá)。旋轉(zhuǎn)角度信息通過絕對值編碼器來提供。
[0040]旋轉(zhuǎn)掃描組件I與基座2的通訊及供電連接，不再通過滑環(huán)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電氣連接。沒有機(jī)械磨損，降低加工和安裝的要求。電機(jī)中空軸5可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描組件I，減少機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差。
[0041 ]旋轉(zhuǎn)掃描組件I測量的信息，經(jīng)過光通訊傳輸?shù)交?。
[0042]旋轉(zhuǎn)掃描組件I由蓄電池13提供電能，保障傳感器及旋轉(zhuǎn)掃描組件I其他電路的穩(wěn)定供電。旋轉(zhuǎn)掃描組件的充電線路通過電機(jī)中空軸5連接到軸外側(cè)導(dǎo)電環(huán)6。
[0043]基座2中的充電機(jī)構(gòu)可以伸縮搭接導(dǎo)電環(huán)6，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)充電。
[0044]圖一實(shí)施例:
[0045]在旋轉(zhuǎn)掃描組件I中，激光測距傳感器11可以采用LidarIite收發(fā)一體化激光傳感器，傳感器原始測量數(shù)據(jù)通過I2C或SPI通訊方式傳輸?shù)教幚砥髦小?br>[0046]角度傳感器12采用磁編碼器方案，編碼器通過SPI通訊將絕對值位置角度信息傳輸?shù)教幚砥髦?，處理器將接收到的測距原始信息做算法處理，結(jié)合絕對位置角度信息，形成二維雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過光數(shù)據(jù)發(fā)送模塊3與基座2中的光數(shù)據(jù)接收模塊3進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0047]數(shù)據(jù)傳輸方式可以采用紅外線收發(fā)通訊技術(shù)。
[0048]在基座2中，優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動模塊22為直流無刷電機(jī)。轉(zhuǎn)速約300?3000rpm。掃描頻率為5?50Hz。
[0049]在基座2中的處理器控制電機(jī)的運(yùn)行與通訊處理及充電管理。
[0050]旋轉(zhuǎn)掃描組件I由蓄電池13提供電能，保障傳感器及旋轉(zhuǎn)掃描部分其他電路的穩(wěn)定供電，本實(shí)施例中采用鋰電池供電，旋轉(zhuǎn)掃描組件I的充電接收電路4對鋰電池的充電提供變壓和保護(hù)功能。
[0051]如圖2所示，為充電結(jié)構(gòu)的示意圖，類似繼電器的接觸方式。充電模塊用觸點(diǎn)有線連接的方式充電，可以提供較大充電電流，其中所述電池充電線路通過電機(jī)中空軸5連接到外側(cè)導(dǎo)電環(huán)，基座2中的充電機(jī)構(gòu)可以伸縮搭接滑環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)充電。
[0052]采用本實(shí)用新型的激光雷達(dá)的進(jìn)行測距的方法包括以下步驟:
[0053]雷達(dá)自檢流程:
[0054]1.激光雷達(dá)上電；
[0055]2.基座電路狀態(tài)自檢；
[0056]3.閉合充電機(jī)構(gòu)接觸導(dǎo)電環(huán)；
[0057]4.檢測旋轉(zhuǎn)掃描部分蓄能電池電壓。
[0058]雷達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)流程:
[0059]5.雷達(dá)開始運(yùn)行；
[0060]6.啟動電機(jī)；
[0061 ] 7.關(guān)斷充電機(jī)構(gòu)斷開導(dǎo)電環(huán)；
[0062]8.編碼器檢測到開始旋轉(zhuǎn)；
[0063]9.打開激光測距傳感器；
[0064]10.激光測量距離；
[0065]11.編碼器測量角度；
[0066]12.合并測量信息；
[0067]13.建立紅外通訊連接；
[0068]14.測量信息通過紅外通訊傳輸?shù)交鵐⑶處理器；
[0069]15.基座M⑶處理器對數(shù)據(jù)預(yù)處理后轉(zhuǎn)發(fā)并輸出。
[0070]雷達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)流程:
[0071]16.停止電機(jī)；
[0072]17.編碼器測量旋轉(zhuǎn)停止；
[0073]18.關(guān)閉激光測距傳感器；
[0074]19.關(guān)閉紅外通訊連接；
[0075]20.基座M⑶處理器對數(shù)據(jù)預(yù)處理后轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)通訊輸出；
[0076]21.雷達(dá)停止。
[0077]采用了該實(shí)用新型中的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，具有如下有益效果:
[0078](I)旋轉(zhuǎn)部分具有較小的體積，轉(zhuǎn)動慣量小，振動環(huán)境下穩(wěn)定性好；
[0079](2)沒有復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)制約，制造維護(hù)更方便，成本低；
[0080](3)電機(jī)空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機(jī)械磨損少，壽命長；
[0081](4)旋轉(zhuǎn)掃描部分的激光測量數(shù)據(jù)與基座通過光通訊穩(wěn)定可靠，不易被電磁信號干擾；
[0082](5)蓄能電池可以保證旋轉(zhuǎn)激光測量部分的穩(wěn)定供電；
[0083 ] (6)充電方式采用導(dǎo)體接觸，充電機(jī)構(gòu)可以伸縮搭接導(dǎo)電環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)充電，磨損小，并且成本低，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
[0084]在此說明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的雷達(dá)包括旋轉(zhuǎn)掃描組件、基座組件和通訊收發(fā)器，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件包括激光測距傳感器和角度傳感器，所述的基座組件包括基座處理器和驅(qū)動電機(jī)，所述的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件旋轉(zhuǎn)，所述的激光測距傳感器和角度傳感器與所述的基座處理器進(jìn)行通訊，所述的基座處理器與所述的通訊收發(fā)器相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的角度傳感器為絕對值編碼器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的激光測距傳感器和角度傳感器的檢測數(shù)據(jù)通過光通訊發(fā)送至所述的基座處理器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的驅(qū)動電機(jī)的中空軸與所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件相連接并帶動所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的激光測距傳感器為收發(fā)一體化激光傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件還包括旋轉(zhuǎn)掃描組件處理器，所述的激光測距傳感器和角度傳感器通過I2C或SPI通訊方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸至所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件處理器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述的雷達(dá)還包括充電電路，所述的旋轉(zhuǎn)掃描組件還包括蓄電池，所述的蓄電池通過所述的充電電路進(jìn)行充電。
【文檔編號】G01S17/08GK205620552SQ201620283674
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】張和光
【申請人】張和光