基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置及实现方法制造方法及图纸

基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法，该装置包括电机转子，电机定子，轴承，与电机转子连接的测角传感器；还包括激光器，与激光器连接的准直透镜，固定于激光器发射端的第一反射装置，激光器发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置中心点处的通孔，固定于通孔发射光路上且与电机转子固连的第二反射装置；固定于第一反射装置反射光路上的聚焦透镜，固定于聚焦透镜汇聚光路上的激光探测器；与激光探测器相连的激光测距装置；与激光器、激光测距装置和测角传感器连接的系统处理器单元；电机定子和电机转子是空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过；本发明专利技术还公开了该装置实现扫描探测的方法；可以在不使用滑环的情况下实现对周围环境360°扫描探测。

【技术实现步骤摘要】
基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置及实现方法
本专利技术涉及激光扫描测距领域，具体涉及一种基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法。
技术介绍
自主避障技术是无人机，无人车等无人装备需要解决的关键技术，避障能力是检验无人设备综合性能的一个关键因素。目前主流的避障技术主要有超声波和视觉技术。其中超声波是最简单的测距系统，成本相对较低，运用方便，但是由于作用距离较近，测距精度不高，而且容易受外界干扰；视觉技术极易受到光照因素的影响，不能满足全天候自主避障的需求。现有的激光雷达能够实现360°扫描探测，但现有的方案通常需要使用滑环，从而影响了激光雷达的使用寿命，而不使用滑环的方案则难以实现360°全覆盖的探测效果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是在于提供一种基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法，可以在不使用滑环的情况下实现对周围环境360°扫描探测，具有结构简单，可靠性高，价格便宜，使用寿命长等优点。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，包括电机转子1，电机定子2，轴承15，与电机转子1连接的测角传感器6；还包括激光器4，固定于激光器4发射端的第一反射装置11，激光器4发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置11中心点处的通孔12，固定于通孔12发射光路上的且与电机转子1固连的第二反射装置3；固定于第一反射装置11反射光路上的聚焦透镜9，固定于聚焦透镜9汇聚光路上的激光探测器10；与激光探测器10相连的激光测距装置5；还包括与所述激光器4、激光测距装置5和测角传感器6连接的系统处理器单元7；还包括与电机转子固连的永磁体16，缠绕在电机定子上的线圈14；所述电机定子2和电机转子1是空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过。所述电机转子1位于电机定子2的上端，电机转子1和电机定子2轴向相连。所述电机定子2的上表面沿圆周方向均匀地缠绕着线圈14，电机定子2与轴承15的外环外壁固连。所述电机转子1下表面嵌有永磁体16，永磁体16沿圆周方向均匀排列；电机转子1呈空心凸台状，电机转子1的凸台与轴承内环内壁固连。所述第一反射装置11与水平方向成135度夹角；所述第二反射装置3与水平方向成45度夹角。所述第一反射装置11的发射激光轴与第二反射装置3的接收激光的光轴重合。所述基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置实现扫描探测的方法，包括如下步骤：步骤一，系统处理器单元7控制激光器4发出脉冲激光，脉冲激光穿过第一反射装置11中心点处的通孔12，并竖直穿过电机定子2和电机转子1后照射到第二反射装置3上；步骤二，第二反射装置3与电机转子1固连，电机转子1转动时带动其转动，将照射到第二反射装置3的竖直方向激光反射成为水平扫描激光，并对水平面进行360度扫描探测,系统处理器单元7通过测角传感器6测量电机转子1在发射激光照射到第二反射装置3时刻的转角；步骤三，目标反射的激光被第二反射装置3反射成竖直方向的激光，穿过电机定子2和电机转子1的中空部分，照射到第一反射装置11上，并反射，反射光经聚焦透镜9汇聚后，激光探测器10接收汇聚后的激光，以便激光测距装置5进行后续处理；步骤四，当激光探测器10接收到返回来的激光后，激光测距装置5通过测量发射激光脉冲时间t1和接收激光脉冲时间t2之间的时间差计算障碍物的距离，实现对周围360°目标的扫描探测。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：第一，本专利技术电机的转子、定子及轴承为环形空心盘状，将电机转子、定子及轴承设计成空心结构，发射激光和接收激光均从中穿过；把反射装置与电机转子固连并随其旋转，而激光发射和接收装置不发生旋转，该设计方案可以在不使用滑环的情况下实现对周围环境360°扫描探测，具有结构简单，可靠性高，价格便宜，使用寿命长等优点。第二，本专利技术与传统的激光发射与接收同光轴的方案相比，具有探测距离远的优点。第三，本专利技术设计的扫描装置有利于减小系统的轴向尺寸，适合在轴向空间较狭小的环境下使用。附图说明图1为本专利技术基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置结构图。图2为本专利技术装置中电机与第二反射装置固连的示意图。图3为本专利技术装置中盘式转子电机结构示意图。图4为本专利技术装置中盘式转子电机定子与轴承示意图，其中图4a为电机定子与轴承的侧视图，图4b为电机定子与轴承的俯视图。图5为本专利技术装置中盘式转子电机动子示意图，其中图5a为电机转子的侧视图，图5b为电机转子的俯视图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本专利技术基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，包括电机转子1，电机定子2，轴承15，与电机转子1连接的测角传感器6；还包括激光器4，与激光器4连接的准直透镜8，固定于激光器4发射端的第一反射装置11，激光器4发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置11中心点处的通孔12，固定于通孔12发射光路上的且与电机转子1固连的第二反射装置3；固定于第一反射装置11反射光路上的聚焦透镜9，固定于聚焦透镜9汇聚光路上的激光探测器10；与激光探测器10相连的激光测距装置5；还包括与所述激光器4、激光测距装置5和测角传感器6连接的系统处理器单元7；所述电机定子2和电机转子1是空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过。所述第一反射装置11，其中心点处为通孔12，使激光器4发射的激光能够穿过第一反射装置11；同时反射第二反射装置3反射回来的激光。作为优选方案，所述的第一反射装置11与水平方向成135度夹角时可以达到最佳反射效果。所述第二反射装置3，固定于电机转子1上，与电机同时转动，作为优选方案，所述的第二反射装置3与水平方向成45度夹角时可以达到最佳反射效果。所述的第一反射装置11的发射激光光轴和第二反射装置3的接收激光光轴重合。如图2所示，本专利技术装置中电机转子1与第二反射装置3固连的示意图，第二反射装置3与转子固连在一起随电机转子1一起转动。同时电机转子1和电机定子2均为空心盘状，发射激光和接收激光均可以从中穿过。如图3所示，所述电机转子1位于电机定子2的上端，电机转子1和电机定子2轴向相连。所述电机定子2的上表面沿圆周方向均匀地缠绕着线圈14，电机定子2与轴承15的外环外壁固连。所述电机转子1下表面嵌有永磁体16，永磁体16沿圆周方向均匀排列。电机转子1呈空心凸台状，电机转子1的凸台与轴承内环内壁固连。如图4(图4a和图4b)所示，所述电机的定子2是绕有线圈14和带有轴承15的空心盘状，发射激光光轴和接收激光光轴均可从中穿过。如图5(图5a和图5b)所示，所述电机的转子1为带有永磁体16的空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过。上述所述基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置实现扫描探测的方法，包括如下步骤：步骤一，系统处理器单元7控制激光器4发出脉冲激光，脉冲激光穿过第一反射装置11中心点处的通孔12，并竖直穿过电机定子2和电机转子1后照射到第二反射装置3上；步骤二，第二反射装置3与电机转子1固连，电机转子1转动时带动其转动，将照射到第二反射装置3的竖直方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：包括电机转子(1)，电机定子(2)，轴承(15)，与电机转子(1)连接的测角传感器(6)；还包括激光器(4)，与激光器(4)连接的准直透镜(8)，固定于激光器(4)发射端的第一反射装置(11)，激光器(4)发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置(11)中心点处的通孔(12)，固定于通孔(12)发射光路上且与电机转子(1)固连的第二反射装置(3)；固定于第一反射装置(11)反射光路上的聚焦透镜(9)，固定于聚焦透镜(9)汇聚光路上的激光探测器(10)；与激光探测器(10)相连的激光测距装置(5)；还包括与所述激光器(4)、激光测距装置(5)和测角传感器(6)连接的系统处理器单元(7)；还包括与电机转子(1)固连的永磁体(16)，缠绕在电机定子(2)上的线圈(14)；所述电机定子(2)和电机转子(1)是空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过。

【技术特征摘要】
1.一种基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：包括电机转子(1)，电机定子(2)，轴承(15)，与电机转子(1)连接的测角传感器(6)；还包括激光器(4)，与激光器(4)连接的准直透镜(8)，固定于激光器(4)发射端的第一反射装置(11)，激光器(4)发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置(11)中心点处的通孔(12)，固定于通孔(12)发射光路上且与电机转子(1)固连的第二反射装置(3)；固定于第一反射装置(11)反射光路上的聚焦透镜(9)，固定于聚焦透镜(9)汇聚光路上的激光探测器(10)；与激光探测器(10)相连的激光测距装置(5)；还包括与所述激光器(4)、激光测距装置(5)和测角传感器(6)连接的系统处理器单元(7)；还包括与电机转子(1)固连的永磁体(16)，缠绕在电机定子(2)上的线圈(14)；所述电机定子(2)和电机转子(1)是空心盘状，发射激光和接收激光均从中穿过。2.根据权利要求1所述的基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：所述电机转子(1)位于电机定子(2)的上端，电机转子(1)和电机定子(2)轴向相连。3.根据权利要求1所述的基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：所述电机定子(2)的上表面沿圆周方向均匀地缠绕着线圈(14)，电机定子(2)与轴承(15)的外环外壁固连。4.根据权利要求1所述的基于盘式转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：所述电机转子(1)下表面嵌有永磁体(16)，永磁体(16)沿圆周方向均匀排列；电机转子(1)呈空心凸台状，电机转子(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑，孙羽键，张乐，徐飞，杨凯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61