旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，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，所述的驅(qū)動電機驅(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，沒有復雜的光學系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)制約，制造維護更方便，成本低，電機空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機械磨損少，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
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及激光雷達技術(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。
【背景技術(shù)】
[0002]在以往的激光雷達裝置中，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)制相差然后用于計算該表面距掃描系統(tǒng)的距離。這種方式光學器件和機械掃描裝置復雜，因而昂貴。
[0003]第二種實現(xiàn)方式，例如:CN201120430175.8車載四線激光雷達系統(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度激光測距雷達公開的，通過非接觸無線供電模塊對旋轉(zhuǎn)部分進行供電，同時測量通訊方式也無線電磁通訊，由于無線電力傳輸其實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)可能會受到干擾導致數(shù)據(jù)失真。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，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。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達具有如下構(gòu)成:
[0007]該旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，其主要特點是，所述的雷達包括旋轉(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，所述的驅(qū)動電機驅(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行充電。
[0014]采用了該實用新型中的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，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)沒有復雜的光學系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)制約，制造維護更方便，成本低；
[0017](3)電機空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機械磨損少，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)充電方式采用導體接觸，充電機構(gòu)可以伸縮搭接導電環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時充電，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為本實用新型的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的電機中空軸及充電部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標記:
[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電機中空軸
[0030]22 電機
[0031]3 通訊收發(fā)器
[0032]4 充電線路
[0033]5 中空軸
[0034]6 導電環(huán)
[0035]7 觸點
[0036]8 電磁鐵
[0037]9 銜鐵
【具體實施方式】
[0038]為了能夠更清楚地描述本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例來進行進一步的描述。
[0039]如圖1所示，本實用新型提供了一種新型旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，通過電機旋轉(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。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)進行運轉(zhuǎn)時電氣連接。沒有機械磨損，降低加工和安裝的要求。電機中空軸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中空軸5連接到軸外側(cè)導電環(huán)6。
[0043]基座2中的充電機構(gòu)可以伸縮搭接導電環(huán)6，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時充電。
[0044]圖一實施例:
[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，形成二維雷達點云數(shù)據(jù)。二維點云數(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，所述電機驅(qū)動模塊22為直流無刷電機。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的運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中空軸5連接到外側(cè)導電環(huán)，基座2中的充電機構(gòu)可以伸縮搭接滑環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時充電。
[0052]采用本實用新型的激光雷達的進行測距的方法包括以下步驟:
[0053]雷達自檢流程:
[0054]1.激光雷達上電；
[0055]2.基座電路狀態(tài)自檢；
[0056]3.閉合充電機構(gòu)接觸導電環(huán)；
[0057]4.檢測旋轉(zhuǎn)掃描部分蓄能電池電壓。
[0058]雷達運轉(zhuǎn)流程:
[0059]5.雷達開始運行；
[0060]6.啟動電機；
[0061 ] 7.關(guān)斷充電機構(gòu)斷開導電環(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)預處理后轉(zhuǎn)發(fā)并輸出。
[0070]雷達停止運轉(zhuǎn)流程:
[0071]16.停止電機；
[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)預處理后轉(zhuǎn)發(fā)雷達通訊輸出；
[0076]21.雷達停止。
[0077]采用了該實用新型中的旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，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)沒有復雜的光學系統(tǒng)，傳感器安裝的不受旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)制約，制造維護更方便，成本低；
[0080](3)電機空心軸可以作為中心軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描部分，減少機械結(jié)構(gòu)引起的精度誤差，機械磨損少，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)充電方式采用導體接觸，充電機構(gòu)可以伸縮搭接導電環(huán)，優(yōu)選在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時充電，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，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認為是說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項】
1.一種旋轉(zhuǎn)掃描激光雷達，其特征在于，所述的雷達包括旋轉(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，所述的驅(qū)動電機驅(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，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，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，其特征在于，所述的驅(qū)動電機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，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，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，其特征在于，所述的雷達還包括充電電路，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