CN213398918U - 激光雷达装置和agv小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光雷达装置，激光雷达装置包括：水平激光测距单元，负责扫描水平视场获得导航需要的距离信息；可调激光测距单元，负责扫描垂直视场获得避障检测的距离信息；安装支架，用于固定激光雷达的发射和接收模块；底座，用于固定电机；信号处理单元，用于处理水平视场和倾斜扫描视场的扫描数据。有鉴于此，本实用新型实现了激光雷达导航和防撞检测的一体使用，有效的提高了激光雷达的功能性，解决了导航和避障检测需要分别使用激光雷达的现状。

Description

激光雷达装置和AGV小车

技术领域

本实用新型涉及激光导航和避障检测领域，具体地，涉及一种激光雷达装置和AGV小车。

背景技术

目前，主要通过激光雷达进行检测AGV小车(指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车)、导航驾驶以及避障检测。然而一般情况下，激光雷达的扫描视场只有水平面的检测，功能实现起来比较单一，无法同时完成导航和避障检测。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种激光雷达装置，以解决现有的一个激光雷达不能同时实现导航和避障检测的功能缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种激光雷达装置，包括：水平激光测距单元，用于扫描水平视场提供激光雷达导航所需的距离信息；可调激光测距单元，用于扫描获取垂直视场的避障检测距离信息；安装支架，用于固定激光发射和接收单元，并安装在电机上，随着电机的转动而转动；信号处理单元，用于获取水平激光测距单元的测距信息，并用于导航，获取可调激光测距单元的测距信息用于激光雷达避障；电机，用于驱动安装支架上的结构体；底座，用于固定电机。

可选的，所述的水平激光测距单元和所述的可调激光测距单元的中心光轴夹角为180度。

可选的，所述可调激光测距单元包括旋转支架、步进电机和楔形棱镜，所述楔形棱镜通过所述旋转支架与所述步进电机连接，以使得所述步进电机转动带动所述的楔形棱镜偏转。

可选的，所述可调激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜,所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

可选的，水平激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜，所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

可选的，所述电机内置编码器，所述的编码器用于控制所述水平激光测距单元和所述可调激光测距单元的发光角度。

可选的，所述水平激光测距单元的发射模块和接收模块可以采用单目透镜的同轴方式或者双目的平行轴方式实现。

可选的，所述可调激光测距单元还包括微控制器，所述微控制器通过读取编码器的信号触发水平测距单元和可调激光测距单元的发光模块以一定的时间间隔发射一定频率的脉冲光信号。

在上述装置的基础上，本公开还提供了一种AGV小车***，所述AGV小车***包含上述的雷达装置。

借助于上述技术方案，本实用新型通过水平激光测距单元，能够获取水平方向的信息，而可调激光测距单元能够获取其他方向的信息，进而，本公开所提供的激光雷达装置，能够同时兼具导航功能和避障检测功能。相比于现有激光雷达的功能应用，本实用新型实现了激光雷达导航和防撞检测的一体使用，有效的提高了激光雷达的功能性，解决了导航和避障检测需要分别使用激光雷达实现的现状。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是激光雷达装置示意图；

图2是楔形棱镜光路示意图；

图3是楔形棱镜光束扫描轨迹示意图；

图4是导航防撞激光雷达***示意图；

附图标记说明

100-编码器；10-齿轮；20-旋转支架；30、80-准直透镜；40-楔形棱镜；

50-电机底座；60-发射模块；70-接收模块；101-发射接收模块；90-安装支架；1-高反光靶；2-高反光靶；3-高反光靶；4-障碍物；5-小车运动方向；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在本公开中，在未作相反说明的情况下，本公开所示用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本公开实施例所提供的具体实施方式，参考图1所示，提供一种激光雷达装置，所述激光雷达装置包括底座、固定于所述底座上的电机和安装支架、用于扫描水平视场的水平激光测距单元、用于扫描其他角度视场的可调激光测距单元、以及用于处理水平视场和倾斜扫描视场的扫描数据的信号处理单元；所述电机安装在所述底座上，所述水平激光测距单元和所述可调激光测距单元固定于所述的安装支架以形成转动体，所述电机带动所述转动体旋转测距。

借助于上述技术方案，本实用新型通过水平激光测距单元，能够获取水平方向的信息，而可调激光测距单元能够获取其他方向的信息，进而，本公开所提供的激光雷达装置，能够同时兼具导航功能和避障检测功能。相比于现有激光雷达的功能应用，本实用新型实现了激光雷达导航和防撞检测的一体使用，有效的提高了激光雷达的功能性，解决了导航和避障检测需要分别使用激光雷达实现的现状。

此外，为了保证激光雷达能够同时获得导航数据和避障数据，所述的水平激光测距单元和所述的可调激光测距单元的中心光轴夹角为180度。

此外，为了获得激光器在垂直方向的避障信息，所述可调激光测距单元包括旋转支架、步进电机和楔形棱镜，所述楔形棱镜通过所述旋转支架与所述步进电机连接，以使得所述步进电机转动带动所述的楔形棱镜偏转。

此外，为了使激光雷达出射的光斑形态在最佳状态，所述可调激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜,所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

此外，为了使激光雷达出射的光斑形态在最佳状态，所述水平激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜，所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

此外，为了获得激光雷达的出光角度信息，所述电机内置编码器，所述的编码器用于控制所述水平激光测距单元和所述可调激光测距单元的发光角度。

此外，为了使激光雷达的测距盲区尽可能的小，所述水平激光测距单元的发射模块和接收模块可以采用单目透镜的同轴方式或者双目的平行轴方式实现；

此外，为了处理获得的测距信息以及避免两路光信号相互影响，所述可调激光测距单元还包括微控制器，所述微控制器通过读取编码器的信号触发水平测距单元和可调激光测距单元的发光模块以一定的时间间隔发射一定频率的脉冲光信号。

本实施例提供一种激光雷达装置，激光雷达装置的倾斜激光发射采用905nm的脉冲激光，发射装置60通过微处理控制LD的驱动电路实现发光频率的控制，发射的脉冲激光光源经过发射装置60中的准直透镜准直后，垂直入射在楔形棱镜40竖直平面上，楔形棱镜40的平面和斜面之间的夹角为θ，当光线垂直楔形棱镜40的竖直平面入射时，出射光与楔形棱镜40中心轴的夹角为α，如图2所示，根据折射定理可以得到

α＝(n-1)θ (1)

其中，n是楔形棱镜40材料的折射率。

由(1)式可知，由于楔形棱镜40的材质的折射率是确定的，在激光雷达装置中倾斜激光的光束的倾角可以通过控制楔形棱镜40的平面和斜面之间的夹角为θ实现。

具体的，楔形棱镜40通过粘胶的方式固定在旋转支架20上，旋转支架20上刻有驱动槽，电机10通过驱动齿轮进而驱动旋转支架20以角速度ω转动，通过编码器100读取偏折光的位置，倾斜激光扫描的轨迹如图3所示，半径为R的圆轨迹。

R＝Ssinα (2)

由于激光雷达装置底座上固定的电机驱动着安装支架360度旋转，所以倾斜激光的光束除了在垂直方向扫描运动也随着底座上的电机完成360度的旋转扫描，扫描的距离值被微处理采集和处理，通过软件算法判断出是否有障碍物被扫描到。

水平激光测距单元，利用反光标靶的回波信号强度、测距距离、和发光角度信息，对现场布置的反光靶标进行识别和定位，配合布局反光靶标的坐标信息，从而实现载体的定位和导航。

此外，本实施例提供的导航防撞激光雷达***，包括前述的激光雷达装置，安装支架和AGV小车，激光雷达装置通过安装支架安装在AGV小车上，***结构如图4所示。激光雷达安装的高度距离地面为H,水平光束扫描的视场为水平面的圆面，倾斜光束扫描的视场为垂直水平面的圆，水平扫描视场通过扫描AGV小车工作现场的特定靶标实现导航的功能，垂直视场通过检测测得的距离数据判断是否在预设的范围内存在障碍物。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置包括底座、固定于所述底座上的电机和安装支架、用于扫描水平视场的水平激光测距单元、用于扫描其他角度视场的可调激光测距单元、以及用于处理水平视场和倾斜扫描视场的扫描数据的信号处理单元；

其中，所述电机安装在所述底座上，所述水平激光测距单元和所述可调激光测距单元固定于所述的安装支架以形成转动体，所述电机带动所述转动体旋转测距。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述的水平激光测距单元和所述的可调激光测距单元的中心光轴夹角为180度。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述可调激光测距单元包括旋转支架、步进电机和楔形棱镜，所述楔形棱镜通过所述旋转支架与所述步进电机连接，以使得所述步进电机转动带动所述的楔形棱镜偏转。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述可调激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜,所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达装置，其特征在于，水平激光测距单元包括发射模块、准直透镜和接收透镜，所述的发射模块发射的光斑经过准直透镜整型后出射，出射的光斑经过被检测物反射后的光斑被所述的接收透镜接收。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述电机内置编码器，所述的编码器用于控制所述水平激光测距单元和所述可调激光测距单元的发光角度。

7.根据权利要求5所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述水平激光测距单元的发射模块和接收模块可以采用单目透镜的同轴方式或者双目的平行轴方式实现。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种激光雷达装置，其特征在于，所述可调激光测距单元还包括微控制器，所述微控制器通过读取编码器的信号触发水平测距单元和可调激光测距单元的发光模块以一定的时间间隔发射一定频率的脉冲光信号。

9.一种AGV小车，其特征在于，所述AGV小车包括根据权利要求1-8中任意一项所述的激光雷达装置。

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