一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，由伺服電機(jī)、同步帶輪、同步帶、線性CCD傳感器、激光發(fā)射器、高精度六軸陀螺儀、激光接收器、轉(zhuǎn)盤(pán)、控制器、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸、底盤(pán)、步進(jìn)電機(jī)、帶光電編碼器的固定塊、支撐塊、鎖緊塊、中軸組成。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人車(chē)和無(wú)人艇迫切需要一種能夠綜合位置信息和圖像信息、實(shí)現(xiàn)兩軸全向掃描的激光雷達(dá)裝置。本發(fā)明通過(guò)線性CCD傳感器和激光接收器所接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)變換運(yùn)算后對(duì)其一一對(duì)應(yīng)疊加，最后獲得被測(cè)物體的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)一套雙軸全向機(jī)構(gòu)將激光雷達(dá)裝置的掃描范圍進(jìn)行拓展，從而實(shí)現(xiàn)大范圍，彩色距離點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，屬于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著無(wú)人車(chē)、無(wú)人艇技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外科研院所已經(jīng)研制出若干無(wú)人車(chē)和無(wú)人艇型號(hào)。而激光雷達(dá)裝置是無(wú)人車(chē)和無(wú)人艇的關(guān)鍵裝置。目前，無(wú)人車(chē)和無(wú)人艇迫切需要一種能夠綜合位置信息和圖像信息、實(shí)現(xiàn)兩軸全向掃描的激光雷達(dá)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有無(wú)人艇和無(wú)人車(chē)傳統(tǒng)激光雷達(dá)裝置的不足，提供了一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確的測(cè)距，還能提供點(diǎn)云數(shù)據(jù)的色彩信息。該裝置具有兩軸全向掃描，掃描方位大，覆蓋范圍廣。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，由伺服電機(jī)、同步帶輪、同步帶、線性CCD傳感器、激光發(fā)射器、高精度六軸陀螺儀、激光接收器、轉(zhuǎn)盤(pán)、控制器、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸、底盤(pán)、步進(jìn)電機(jī)、帶光電編碼器的固定塊、支撐塊、鎖緊塊、中軸組成;所述伺服電機(jī)、同步帶輪、同步帶、線性CCD傳感器、激光發(fā)射器、高精度六軸陀螺儀、激光接收器、轉(zhuǎn)盤(pán)、控制器、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸組成一個(gè)平面掃描激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)X平面實(shí)現(xiàn)扇形掃描:所述伺服電機(jī)、控制器與底盤(pán)固定，同步帶輪固定在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子上；同步帶輪、同步帶和帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)同步帶輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn);帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸的一端放置在控制器上，通過(guò)軸承與控制器固定;轉(zhuǎn)盤(pán)固定在帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸的另一端上，線性CCD傳感器、激光發(fā)射器、高精度六軸陀螺儀、激光接收器分別與轉(zhuǎn)盤(pán)固定，線性CCD傳感器、激光發(fā)射器、高精度六軸陀螺儀、激光接收器上的導(dǎo)線通過(guò)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸上的導(dǎo)電滑環(huán)與控制器相連接;所述底盤(pán)、步進(jìn)電機(jī)、帶光電編碼器的固定塊、支撐塊、鎖緊塊、中軸組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來(lái)掃描X平面垂直的Y面:所述步進(jìn)電機(jī)固定在帶光電編碼器的固定塊上，其轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與中軸固定，支撐塊通過(guò)其中孔與中軸固定，并與底盤(pán)固定，鎖緊塊通過(guò)螺紋與中軸固定，起到鎖緊作用，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)上述平面掃描激光雷達(dá)裝置繞著中軸的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]點(diǎn)云信息是相對(duì)位置固定的線性CCD傳感器和激光接收器所接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)控制器坐標(biāo)變換運(yùn)算后一一對(duì)應(yīng)疊加獲得的。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)具有位置信息和色彩信息復(fù)合的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，雙軸全向掃描，掃描覆蓋范圍大，可根據(jù)需求自主設(shè)定掃描范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明平面掃描激光雷達(dá)裝置裝配示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0010]如圖1和圖2所示，一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，由伺服電機(jī)
1、同步帶輪2、同步帶3、線性CCD傳感器4、激光發(fā)射器5、高精度六軸陀螺儀6、激光接收器7、轉(zhuǎn)盤(pán)8、控制器9、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸10、底盤(pán)11、步進(jìn)電機(jī)12、帶光電編碼器的固定塊13、支撐塊14、鎖緊塊15、中軸16組成;所述伺服電機(jī)1、同步帶輪2、同步帶3、線性CCD傳感器4、激光發(fā)射器5、高精度六軸陀螺儀6、激光接收器7、轉(zhuǎn)盤(pán)8、控制器9、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸10組成一個(gè)平面掃描激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)X平面實(shí)現(xiàn)扇形掃描:所述伺服電機(jī)1、控制器9與底盤(pán)11固定，同步帶輪2固定在伺服電機(jī)I的轉(zhuǎn)子上；同步帶輪2、同步帶3和帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸10形成一個(gè)同步帶輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電機(jī)I帶動(dòng)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn);帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸1的一端放置在控制器9上，通過(guò)軸承與控制器9固定;轉(zhuǎn)盤(pán)8固定在帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸10的另一端上，線性CCD傳感器4、激光發(fā)射器5、高精度六軸陀螺儀6、激光接收器7分別與轉(zhuǎn)盤(pán)8固定，線性CCD傳感器4、激光發(fā)射器5、高精度六軸陀螺儀6、激光接收器7上的導(dǎo)線通過(guò)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸10上的導(dǎo)電滑環(huán)與控制器9相連接;所述底盤(pán)11、步進(jìn)電機(jī)12、帶光電編碼器的固定塊13、支撐塊14、鎖緊塊15、中軸16組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來(lái)掃描X平面垂直的Y面:所述步進(jìn)電機(jī)12固定在帶光電編碼器的固定塊13上，其轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與中軸16固定，支撐塊14通過(guò)其中孔與中軸16固定，并與底盤(pán)11固定，鎖緊塊15通過(guò)螺紋與中軸16固定，起到鎖緊作用，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)中軸16旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)上述平面掃描激光雷達(dá)裝置繞著中軸16的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]本發(fā)明的使用過(guò)程和原理如下:
首先控制器9根據(jù)事先設(shè)定的掃描頻率，控制伺服電機(jī)I按一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。在某一時(shí)刻，激光發(fā)射器5根據(jù)控制器9的指令發(fā)射按一定頻率發(fā)射激光，激光接收器7根據(jù)接收到激光的相位變化來(lái)獲取被測(cè)物體的距離。在激光獲取物體距離的短暫時(shí)間t后，線性CCD傳感器4獲取該被測(cè)物體的色彩信息。根據(jù)線性CCD傳感器4與激光接收器7之間的角度差Θ和采樣頻率ω計(jì)算出距離點(diǎn)云序列與色彩點(diǎn)云序列的差值η。通過(guò)控制器中的加法器，將被測(cè)物體距離和色彩信息一一對(duì)應(yīng)并打包在一起，形成被測(cè)物體的色彩距離點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0012]在上述平面掃描激光雷達(dá)裝置掃描X面物體的同時(shí)，控制器9控制步進(jìn)電機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)12按照伺服電機(jī)I的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率進(jìn)行逐步運(yùn)動(dòng)，每次運(yùn)動(dòng)δ角，使得上述平面掃描激光雷達(dá)裝置能夠在每S角內(nèi)掃描一圈。這樣就完成了 Y平面內(nèi)一次掃描動(dòng)作。根據(jù)需要，步進(jìn)電機(jī)12每旋轉(zhuǎn)一周或者一定角度可以為一個(gè)Y平面的掃描周期。需要說(shuō)明的是帶光電編碼器的固定塊13中的光電編碼器起到閉環(huán)反饋的作用，用于對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的方位控制。上述的高精度六軸陀螺儀6起到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的全閉環(huán)反饋的作用，用于保證獲取彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)的雙軸全向激光雷達(dá)裝置整體精度。
[0013]最后，通過(guò)角度差Θ和采樣頻率ω和δ角可以把每一個(gè)色彩距離點(diǎn)云數(shù)據(jù)按球坐標(biāo)的位置在GUI程序里面展現(xiàn)出來(lái)，或者根據(jù)用戶的開(kāi)發(fā)程序獲取相應(yīng)的信息。從而完成整個(gè)裝置的信息獲取過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有彩色點(diǎn)云獲取能力的全向激光雷達(dá)裝置，其特征在于，由伺服電機(jī)(I)、同步帶輪(2 )、同步帶(3 )、線性CXD傳感器(4 )、激光發(fā)射器(5 )、高精度六軸陀螺儀(6 )、激光接收器(7)、轉(zhuǎn)盤(pán)(8)、控制器(9)、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)、底盤(pán)(11)、步進(jìn)電機(jī)(12)、帶光電編碼器的固定塊(13)、支撐塊(14)、鎖緊塊(15)、中軸(16)組成;所述伺服電機(jī)(1)、同步帶輪(2)、同步帶(3)、線性CCD傳感器(4)、激光發(fā)射器(5)、高精度六軸陀螺儀(6)、激光接收器(7)、轉(zhuǎn)盤(pán)(8)、控制器(9)、帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)組成一個(gè)平面掃描激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)X平面實(shí)現(xiàn)扇形掃描:所述伺服電機(jī)(I)、控制器(9)與底盤(pán)(11)固定，同步帶輪(2)固定在伺服電機(jī)(I)的轉(zhuǎn)子上；同步帶輪(2)、同步帶(3)和帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)形成一個(gè)同步帶輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電機(jī)(I)帶動(dòng)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn);帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)的一端放置在控制器(9)上，通過(guò)軸承與控制器(9)固定;轉(zhuǎn)盤(pán)(8)固定在帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)的另一端上，線性CCD傳感器(4)、激光發(fā)射器(5 )、高精度六軸陀螺儀(6 )、激光接收器(7 )分別與轉(zhuǎn)盤(pán)(8 )固定，線性CCD傳感器(4 )、激光發(fā)射器(5 )、高精度六軸陀螺儀(6 )、激光接收器(7 )上的導(dǎo)線通過(guò)帶導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)軸(10)上的導(dǎo)電滑環(huán)與控制器(9)相連接;所述底盤(pán)(11)、步進(jìn)電機(jī)(12)、帶光電編碼器的固定塊(13)、支撐塊(14)、鎖緊塊(15)、中軸(16)組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來(lái)掃描X平面垂直的Y面:所述步進(jìn)電機(jī)(12)固定在帶光電編碼器的固定塊(13)上，其轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與中軸(16)固定，支撐塊(14)通過(guò)其中孔與中軸(16)固定，并與底盤(pán)(11)固定，鎖緊塊(15)通過(guò)螺紋與中軸(16)固定，起到鎖緊作用，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(12)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)中軸(16)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)上述平面掃描激光雷達(dá)裝置繞著中軸(16)的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK105891839SQ201610199300
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月2日
【發(fā)明人】周歡歡, 趙雅雅, 羅均, 葛磊, 劉遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)