CN108873012A - 一种基于双级传动的扫描式激光探测装置及探测方法 - Google Patents

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孙剑
徐飞
孙羽键
尤政
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
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Abstract

一种基于双级传动的扫描式激光探测装置及探测方法，包括双轴输出驱动电机、多线激光发射模块、多线激光接收模块、第一减速机构、第二级减速机构和反射镜；双轴输出驱动电机有两个输出轴，其中一个输出轴与第一减速机构相连，多线激光接收模块与第一减速机构的输出轴固连，且能随第一减速机构的输出轴一同旋转；第二减速机构与双轴输出驱动电机的另一个输出轴相连，反射镜与第二减速机构相连，且能随第二减速机构的输出轴一同旋转，第一减速机构和第二减速机构减速比的设置能够保证反射镜的旋转速度是多线激光接收模块旋转速度的1/2，并保证经反射镜反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块的光轴始终相互平行，从而保证了激光雷达能够探测到远处目标。

Description

一种基于双级传动的扫描式激光探测装置及探测方法
技术领域
本发明涉及激光主动三维成像探测领域，具体涉及一种基于双级传动的扫描式激光探测装置及探测方法。
背景技术
目前，激光主动成像探测***主要采用如下方案：多线激光发射模块和多线激光接收模块同时固连在旋转平台上，驱动电机带动旋转平台旋转，实现对环境360°的扫描探测。
这种方案的问题是，激光探测只能工作在360°环形探测模式下，难以实现对某一特定视场角内目标的凝视探测；此外，受限于激光器的发射频率，360°环形探测难以获得高分辨率的激光探测数据，难以胜任某些特殊任务。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种基于双级传动的扫描式激光探测装置及探测方法，能够实现对某一特定视场角范围目标的高速、高分辨率探测，同时具有探测速度快，成本低廉的优势。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于双级传动的扫描式激光探测装置，包括双轴输出驱动电机1、多线激光发射模块2、多线激光接收模块5、第一减速机构3、第二减速机构4和反射镜6；
所述双轴输出驱动电机1有两个输出轴，其中一个输出轴与第一减速机构3相连，多线激光接收模块5与第一减速机构3的输出轴固连，且能随第一减速机构4的输出轴一同旋转；第二减速机构4与双轴输出驱动电机1的另一个输出轴相连，反射镜6与第二减速机构4相连，且能随第二减速机构5的输出轴一同旋转，第一减速机构3的减速比为M：N，第二级减速机构4的减速比为P:Q，且第一减速机构3和第二减速机构4减速比的设置能够保证反射镜6的旋转速度是多线激光接收模块5旋转速度的1/2，并保证经反射镜6反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块5的光轴始终相互平行。
所述基于双级传动的扫描式激光探测装置的探测方法，包括如下步骤：
步骤1：多线激光发射模块2发射多线激光照射到反射镜6上；
步骤2：双轴输出驱动电机1带动第二减速机构4和反射镜6旋转a角；
步骤3：双轴输出驱动电机1带动第一减速机构3和多线激光接收模块5，旋转2a角；
步骤4：反射镜6反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块5的光轴始终相互平行，则经反射镜反射照射到目标上的激光能够被多线激光接收模块5探测到；
步骤5：双轴输出驱动电机往复带动第一减速机构3和多线激光接收模块5以及第二减速机构4和反射镜6旋转到另外的角度，实现对某一前向视场内目标不同位置的探测；
步骤6：重复1-5的过程可以实现对目标高速、高分辨率的探测。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、与传统的环形360°扫描相比，本发明由于采用电机往复驱动模式(而不是360°旋转模式)，因此，能够获得某一固定视场内目标的点云数据，在激光器发射频率不变的情况下可以大大增强探测视场内目标激光点云的数据量，提高激光探测的数据更新率。
2、同时采用双级减速结构，将多线激光发射模块固定安装，有利于减小扫描式激光探测装置的体积及功耗，有助于降低扫描式激光探测装置成本。
附图说明
图1为本发明基于双级传动的扫描式激光探测装置原理图。
图2为本发明基于双级传动的扫描式激光探测装置结构图。
图3扫描镜转角与发射光转角关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明一种基于双级传动的扫描式激光探测装置，包括双轴输出驱动电机1、多线激光发射模块2、多线激光接收模块5、第一减速机构3、第二级减速机构4和反射镜6；所述双轴输出驱动电机1有两个输出轴，其中一个输出轴与第一减速机构3相连，多线激光接收模块5与第一减速机构3的输出轴固连，且能随第一减速机构4的输出轴一同旋转；第二减速机构4与双轴输出驱动电机1的另一个输出轴相连，反射镜6与第二减速机构4相连，且能随第二减速机构5的输出轴一同旋转，第一减速机构3的减速比为M：N，第二级减速机构4的减速比为P:Q，且第一减速机构3和第二减速机构4减速比的设置能够保证反射镜6的旋转速度是多线激光接收模块5旋转速度的1/2，并保证经反射镜6反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块5的光轴始终相互平行。
本发明所述基于双级传动的扫描式激光探测装置的探测方法，包括如下步骤：
步骤1：多线激光发射模块2发射多线激光照射到反射镜6上；
步骤2：双轴输出驱动电机1带动第二减速机构4和反射镜6旋转a角；
步骤3：双轴输出驱动电机1带动第一减速机构3和多线激光接收模块5，旋转2a角；
步骤4：反射镜6反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块5的光轴始终相互平行，则经反射镜反射照射到目标上的激光能够被多线激光接收模块5探测到；
步骤5：双轴输出驱动电机往复带动第一减速机构3和多线激光接收模块5以及第二减速机构4和反射镜6旋转到另外的角度，实现对某一前向视场内目标不同位置的探测；
步骤6：重复1-5的过程可以实现对目标高速、高分辨率的探测。
如图3所示，当反射镜6从t1-t2时间段内旋转了a角时，反射光则旋转了2a角，基于上述原理，本发明设计了基于双级传动的扫描式激光探测装置，该装置可以保证由反射镜反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块的光轴始终平行，从而保证了激光雷达能够探测到远处目标。

Claims (2)

1.一种基于双级传动的扫描式激光探测装置，其特征在于：包括双轴输出驱动电机(1)、多线激光发射模块(2)、多线激光接收模块(5)、第一减速机构(3)、第二级减速机构(4)和反射镜(6)；
所述双轴输出驱动电机(1)有两个输出轴，其中一个输出轴与第一减速机构(3)相连，多线激光接收模块(5)与第一减速机构(3)的输出轴固连，且能随第一减速机构(4)的输出轴一同旋转；第二减速机构(4)与双轴输出驱动电机(1)的另一个输出轴相连，反射镜(6)与第二减速机构(4)相连，且能随第二减速机构(5)的输出轴一同旋转，第一减速机构(3)的减速比为M：N，第二级减速机构(4)的减速比为P:Q，且第一减速机构(3)和第二减速机构(4)减速比的设置能够保证反射镜(6)的旋转速度是多线激光接收模块(5)旋转速度的1/2，并保证经反射镜(6)反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块(5)的光轴始终相互平行。
2.权利要求1所述基于双级传动的扫描式激光探测装置的探测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：多线激光发射模块(2)发射多线激光照射到反射镜(6)上；
步骤2：双轴输出驱动电机(1)带动第二减速机构(4)和反射镜(6)旋转a角；
步骤3：双轴输出驱动电机(1)带动第一减速机构(3)和多线激光接收模块(5)，旋转2a角；
步骤4：反射镜(6)反射的激光光线的中心线与多线激光接收模块(5)的光轴始终相互平行，则经反射镜反射照射到目标上的激光能够被多线激光接收模块(5)探测到；
步骤5：双轴输出驱动电机分别往复带动第一减速机构(3)和多线激光接收模块(5)以及第二减速机构(4)和反射镜(6)旋转到另外的角度，实现对某一前向视场内目标不同位置的探测；
步骤6：重复1-5的过程可以实现对目标高速、高分辨率的探测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107390200A (zh) * 2017-08-01 2017-11-24 宁波傲视智绘光电科技有限公司 一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法
EP3163322B1 (de) * 2015-10-27 2018-01-31 Sick Ag Laserscanner und verfahren zur überprüfung von dessen funktionsfähigkeit
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