一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括激光測距設(shè)備，主控電路板，用于帶動光學(xué)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的傳動裝置，用于初始化掃描角度的歸零開關(guān)，用于將主控電路板與數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間通信的通信端口；用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，激光測距設(shè)備測得當(dāng)前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板，主控電路板同時與歸零開關(guān)和傳動裝置相連，歸零開關(guān)傳遞給主控電路板掃描的起始角度，主控電路板發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置的勻速轉(zhuǎn)動，并獲取當(dāng)前的角度信息，主控電路板將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理并顯示當(dāng)前的掃描結(jié)果。
【專利說明】
一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)掃描領(lǐng)域，具體涉及一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用于掃描監(jiān)測目標(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速度。
[0003]以目前市場上主流的掃描激光雷達(dá)為例，簡要的介紹激光雷達(dá)的工作原理。掃描激光雷達(dá)包括一個激光發(fā)射器、一個激光接收器和一個云臺。激光發(fā)射器發(fā)射一束激光脈沖，經(jīng)過目標(biāo)物體反射后，被激光接收器接收。激光接收器準(zhǔn)確的測量光脈沖從激光發(fā)射到激光接收之間的時間。而光速是已知的，測量出來的激光傳播時間可以轉(zhuǎn)化為對激光傳播的距離。而云臺不停的旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)不同方向上的距離測量，得到激光掃描截面上的距離和角度信息。隨著人們對安全性要求的提高，要求有更高的掃描精確度和更快的掃描速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，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，無法實現(xiàn)快速的距離測量的問題。
[0005]本發(fā)明的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括用于快速精確測距的激光測距設(shè)備，用于處理距離信息和光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的角度信息的主控電路板，用于帶動光學(xué)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的傳動裝置，用于初始化掃描角度的歸零開關(guān)，用于將主控電路板與數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間通信的通信端口；用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述激光測距設(shè)備測得當(dāng)前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板，所述主控電路板同時與歸零開關(guān)和傳動裝置相連，歸零開關(guān)傳遞給主控電路板掃描的起始角度，主控電路板發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置勻速轉(zhuǎn)動，并獲取當(dāng)前的角度信息，主控電路板將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理并顯示當(dāng)前的掃描結(jié)果。
[0006]進一步的，所述激光測距設(shè)備包括:用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波光束的激光接收模塊、用于處理激光回波光束的激光電路模塊;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。
[0007]進一步的，所述傳動裝置還包括光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，上述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡用于激光的發(fā)射和接收，所述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡與傳動裝置相連接。
[0008]進一步的，所述激光測距設(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。
[0009]進一步的，所述激光測距模塊設(shè)備測距速度包括但不限于最低為ΙΟΚΗζ。
[0010]進一步的，所述傳動裝置采用的驅(qū)動裝置包括但不限于無刷直流伺服電機。
[0011]進一步的，所述通訊端口采用RS422、RS232或Ethernet。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
1、本發(fā)明的關(guān)鍵點在于采用簡單的結(jié)構(gòu)(低成本)，實現(xiàn)高速、高分辨率、中遠(yuǎn)距離的掃描監(jiān)測。
[0013]2、本發(fā)明的保護點在于實現(xiàn)該種掃描方式的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)動掃描結(jié)構(gòu)，以較簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)快速的大角度、快速的掃描監(jiān)測。
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)原理示意圖；
圖2為本發(fā)明激光測距設(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；
附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:
1-激光測距設(shè)備，2-主控電路板，3-傳動裝置，4-歸零開關(guān)，5-通訊端口，6-數(shù)據(jù)處理設(shè)備。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例
[0016]如圖1-2所示，本發(fā)明一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括用于精確快速的激光測距設(shè)備1，激光測距設(shè)備I包括:用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波光束的激光接收模塊、用于處理激光回波光束的激光電路模塊。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。激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接。
[0017]激光測距設(shè)備I能夠快速、精確的測得當(dāng)前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板2，主控電路板2同時與歸零開關(guān)4和傳動裝置3相連，歸零開關(guān)4傳遞給主控電路板2掃描的起始角度，主控電路板2發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置3的勻速轉(zhuǎn)動，并獲取當(dāng)前的角度信息，主控電路板2將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口5將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設(shè)備6，數(shù)據(jù)處理設(shè)備6處理并顯示當(dāng)前的掃描結(jié)果。
[0018]傳動裝置還包括光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，用于激光的發(fā)射和接收，所述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡與傳動裝置相連接。光學(xué)轉(zhuǎn)鏡需要較高的反射率和表面平整度。歸零開關(guān)需要有較高的響應(yīng)頻率，降低因開關(guān)延遲導(dǎo)致的誤差。激光測距設(shè)備，其發(fā)射激光光束包括但不限于紅外激光光束，光束發(fā)散角為小于3mrad。激光測距模塊設(shè)備，測距速度包括但不限于最低為ΙΟΚΗζ。傳動裝置，采用驅(qū)動裝置包括但不限于無刷直流伺服電機。通訊端口，可能包括RS422、RS232、Ethernet等。[〇〇19]如圖3所示，本發(fā)明一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)原理，激光測距模塊發(fā)射的激光光束經(jīng)過光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射后，會打到目標(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，這個時間極短，隨著光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動，可以快速的掃描得到角度和距離信息，從而實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的障礙物監(jiān)測。該監(jiān)測具有極大的范圍，且可以精確的反應(yīng)目標(biāo)障礙物的尺寸及其運動速度。
[0020]上述激光測距設(shè)備1可以采用已有的激光測距模塊，脈沖式或相位式激光測距模塊，激光測距設(shè)備的信號載波可選用可見光或紅外光，如905nm載波，測距的頻率可選擇 lOKHz極其以上速率，在確定掃描頻率的情況下，為提高分辨率，可選擇更高測距頻率的激光測距設(shè)備。
[0021]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括用于快速精確測距的激光測距設(shè)備(1)，用 于處理距離信息和光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的角度信息的主控電路板(2)，用于帶動光學(xué)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的傳動 裝置(3)，用于初始化掃描角度的歸零開關(guān)(4)，用于將主控電路板與數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間通 信的通信端口(5);用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示的數(shù)據(jù)處理設(shè)備(6)，其特征在于:所述激光測 距設(shè)備(1)測得當(dāng)前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板(2)， 所述主控電路板(2)同時與歸零開關(guān)(4)和傳動裝置(3)相連，歸零開關(guān)(4)傳遞給主控電路 板(2 )掃描的起始角度，主控電路板(2 )通過發(fā)送控制脈沖以控制傳動裝置(3 )勻速轉(zhuǎn)動，并 獲取當(dāng)前的角度信息，主控電路板(2)將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口(5)將 信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設(shè)備(6)，數(shù)據(jù)處理設(shè)備(6)處理并顯示當(dāng)前的掃描結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述激光測距設(shè) 備(1)包括:用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波光束的激光接收模塊、 用于處理激光回波光束的激光電路模塊;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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動裝置 (3)還包括光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，上述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡用于激光的發(fā)射和接收，所述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡與傳動裝置(3) 相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述激 光測距設(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。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述激 光測距模塊設(shè)備(1)測距速度包括但不限于最低為lOKHz。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述傳 動裝置(3)采用的驅(qū)動裝置包括但不限于無刷直流伺服電機。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二維的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述通 訊端 口采用RS422、RS232或 Ethernet 〇
【文檔編號】G01S17/08GK106093914SQ201610608290
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610608290.7, CN 106093914 A, CN 106093914A, CN 201610608290, CN-A-106093914, CN106093914 A, CN106093914A, CN201610608290, CN201610608290.7
【發(fā)明人】何家玉, 趙宇, 游迪, 趙靜, 王曉維
【申請人】成都希德電子信息技術(shù)有限公司