本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)掃描領(lǐng)域，具體涉及一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置及其方法。

背景技術(shù)：

激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用于掃描監(jiān)測(cè)目標(biāo)障礙物尺寸及與其它物體之間的距離、以及目標(biāo)障礙物的運(yùn)行速度，例如鐵路鐵軌上障礙物尺寸，以及鐵軌與障礙物之間的距離及相對(duì)速度。

以目前市場(chǎng)上主流的掃描激光雷達(dá)為例，簡(jiǎn)要的介紹激光雷達(dá)的工作原理。掃描激光雷達(dá)包括一個(gè)激光發(fā)射器、一個(gè)激光接收器和一個(gè)云臺(tái)。激光發(fā)射器發(fā)射一束激光脈沖，經(jīng)過(guò)目標(biāo)物體反射后，被激光接收器接收。激光接收器準(zhǔn)確的測(cè)量光脈沖從激光發(fā)射到激光接收之間的時(shí)間。而光速是已知的，測(cè)量出來(lái)的激光傳播時(shí)間可以轉(zhuǎn)化為對(duì)激光傳播的距離。而云臺(tái)不停的旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)不同方向上的距離測(cè)量，得到激光掃描截面上的距離和角度信息。隨著人們對(duì)安全性要求的提高，要求有更高的掃描精確度和更快的掃描速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置及其方法，解決現(xiàn)有激光雷達(dá)掃描裝置不能滿足高速掃描和高分辨率監(jiān)測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速的距離測(cè)量的問(wèn)題。

本發(fā)明的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置，包括激光測(cè)距設(shè)備、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡和電機(jī)，所述激光測(cè)距設(shè)備、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡和電機(jī)成一條線設(shè)置在基座上，所述激光測(cè)距設(shè)備的出射光束經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的反射面，平行出射，出射光束遇到障礙物后，障礙物會(huì)將一定的光反射，反射的激光為回波信號(hào)，所述回波信號(hào)再次經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的反射面回到激光測(cè)距設(shè)備的接收面中，經(jīng)處理后得到當(dāng)前的距離信息；電機(jī)帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同的角度激光測(cè)距設(shè)備都會(huì)測(cè)得當(dāng)前的距離信息，不同角度的距離信息通過(guò)通訊端口上傳數(shù)據(jù)處理設(shè)備后，經(jīng)處理顯示當(dāng)前的掃描信息。

進(jìn)一步的，所述激光測(cè)距設(shè)備包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波信號(hào)的激光接收模塊、用于處理激光回波信號(hào)的激光電路模塊；所述激光發(fā)射模塊和激光接收模塊被封裝成一體化的模塊，激光發(fā)射光束和激光回波經(jīng)同一光窗發(fā)射和接收；所述激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接。

進(jìn)一步的，所述激光測(cè)距設(shè)備的發(fā)射激光光束包括但不限于紅外激光光束，所述光束發(fā)散角為小于3mrad。

進(jìn)一步的，所述激光測(cè)距模塊設(shè)備測(cè)距速度包括但不限于最低為10KHz。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)采用無(wú)刷直流伺服電機(jī)。

本發(fā)明的通過(guò)下述另一技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種激光雷達(dá)掃描方法，包括步驟：

步驟1）所述激光測(cè)距設(shè)備的出射光束經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的反射面，平行出射，出射光束遇到障礙物后，障礙物會(huì)將一定的光反射；

步驟2）反射的激光為回波信號(hào)，所述回波信號(hào)再次經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的反射面回到激光測(cè)距設(shè)備的接收面中，經(jīng)處理后得到當(dāng)前的距離信息；

步驟3）電機(jī)帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同的角度激光測(cè)距設(shè)備都會(huì)測(cè)得當(dāng)前的距離信息，

步驟4）不同角度的距離信息通過(guò)設(shè)置在激光測(cè)距設(shè)備上的通訊端口上傳數(shù)據(jù)處理設(shè)備后，經(jīng)處理顯示當(dāng)前的掃描信息。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)（低成本），實(shí)現(xiàn)高速、高分辨率、中遠(yuǎn)距離的掃描監(jiān)測(cè)。

2、本發(fā)明的保護(hù)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)該種掃描方式的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)動(dòng)掃描結(jié)構(gòu)，以較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速的大角度、快速的掃描監(jiān)測(cè)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明激光測(cè)距設(shè)備的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明激光雷達(dá)的掃描光路的示意圖；

圖4為本發(fā)明激光雷達(dá)掃描方法流程示意圖；

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

101-激光測(cè)距設(shè)備，102-光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，103-電機(jī)，104-基座，105-通訊端口。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

如圖1-2所示，本發(fā)明一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置，包括激光測(cè)距設(shè)備101、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102和電機(jī)103，激光測(cè)距設(shè)備101、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102和電機(jī)103成一條線設(shè)置在基座104上，所述激光測(cè)距設(shè)備101的出射光束經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102的反射面，平行出射，出射光束遇到障礙物后，障礙物會(huì)將一定的光反射，反射的激光為回波信號(hào)，所述回波信號(hào)再次經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102的反射面回到激光測(cè)距設(shè)備101的接收面中，經(jīng)處理后得到當(dāng)前的距離信息；電機(jī)103帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同的角度激光測(cè)距設(shè)備101都會(huì)測(cè)得當(dāng)前的距離信息，不同角度的距離信息通過(guò)設(shè)置在激光測(cè)距設(shè)備101上的通訊端口105上傳數(shù)據(jù)處理設(shè)備后，經(jīng)處理顯示當(dāng)前的掃描信息，數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以采用計(jì)算機(jī)，所述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102的反射面與出射激光成45°夾角。

激光測(cè)距設(shè)備101包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波信號(hào)的激光接收模塊、用于處理激光回波信號(hào)的激光電路模塊；所述激光發(fā)射模塊和激光接收模塊被封裝成一體化的模塊，激光發(fā)射光束和激光回波經(jīng)同一光窗發(fā)射和接收；所述激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接。激光測(cè)距設(shè)備101的發(fā)射激光光束包括但不限于紅外激光光束，所述光束發(fā)散角為小于3mrad。激光測(cè)距模塊設(shè)備101測(cè)距速度包括但不限于最低為10KHz。電機(jī)103采用無(wú)刷直流伺服電機(jī)。

如圖3所示，本發(fā)明一種二維的激光雷達(dá)掃描裝置原理，激光測(cè)距模塊發(fā)射的激光光束經(jīng)過(guò)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射后，會(huì)打到目標(biāo)物上，經(jīng)由目標(biāo)障礙物反射后，激光回波被光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射回激光接收模塊，這個(gè)時(shí)間極短，隨著光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以快速的掃描得到角度和距離信息，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的障礙物監(jiān)測(cè)。該監(jiān)測(cè)具有極大的范圍，且可以精確的反應(yīng)目標(biāo)障礙物的尺寸及其運(yùn)動(dòng)速度。

上述激光測(cè)距設(shè)備101可以采用已有的激光測(cè)距模塊，脈沖式或相位式激光測(cè)距模塊，激光測(cè)距設(shè)備的信號(hào)載波可選用可見(jiàn)光或紅外光，如905nm載波，測(cè)距的頻率可選擇10KHz極其以上速率，在確定掃描頻率的情況下，為提高分辨率，可選擇更高測(cè)距頻率的激光測(cè)距設(shè)備。

上述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102可以采用鍍銀反射面，其反射率可選擇95%以上。

上述電機(jī)103可以采用無(wú)刷直流伺服電機(jī)，可選參數(shù)為3000轉(zhuǎn)/min。

可選地，光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102還可以采用其余形狀的結(jié)構(gòu)，表面作鍍膜和保護(hù)處理。

可選地，電機(jī)103可以配較高精度的編碼器，提高角度的精度。

如圖4所示的一種激光雷達(dá)掃描方法，包括步驟：

步驟1）所述激光測(cè)距設(shè)備101的出射光束經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102的反射面，平行出射，出射光束遇到障礙物后，障礙物會(huì)將一定的光反射；

步驟2）反射的激光為回波信號(hào)，所述回波信號(hào)再次經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102的反射面回到激光測(cè)距設(shè)備101的接收面中，經(jīng)處理后得到當(dāng)前的距離信息；

步驟3）電機(jī)103帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡102以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同的角度激光測(cè)距設(shè)備101都會(huì)測(cè)得當(dāng)前的距離信息，

步驟4）不同角度的距離信息通過(guò)設(shè)置在激光測(cè)距設(shè)備101上的通訊端口105上傳數(shù)據(jù)處理設(shè)備后，經(jīng)處理顯示當(dāng)前的掃描信息。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。