本发明专利技术公开了一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置及数据采集方法，所述装置包括激光发射模块和激光接收模块，还包括用于调整激光光路的反射镜；用于将激光反射形成照向目标物的扫描光束的光扫描模块；用于接激光基准信号和激光回波信号在时域上合成为单通道电信号的功率合成模块；用于控制光扫描模块的电机匀速旋转、生成激光发射驱动信号、接收单通道电信号并对单通道电信号进行采样量化的系统控制及回波处理模块。该激光轮廓扫描装置简单，利于装置的小型化和低成本设计，且能够保证旋转扫描镜的旋转角度和激光发射时刻的严格同步，保证了数据实时高精度的采集。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及激光雷达测量
，具体设及一种用于数据采集的激光轮廓扫描 装置及基于该装置的数据采集方法。
技术介绍
激光轮廓扫描装置（也称激光雷达）自问世W来，被广泛应用于航天、军事领域， 近些年随着激光技术的普及和成本的降低，激光装置的应用正快速的向民用、商用拓展，在 交通信息监测、汽车辅助驾驶（如自动驾驶）、工业自动控制、区域安全监控等领域都发挥 着重要作用。 激光装置作为关键的数据采集设备在交通领域中具有广阔的应用前景，其能够准 确探测车辆位置、运动状态、轮廓外形，可用于车型自动分类、交通流量调查、客流密度检 巧。、货车体积测量等系统。为了能够准确识别运动车辆、行人的状态、轮廓，激光传感器的测 距频率要达到数十K次每秒，测距精度达到厘米级别，且发射的激光光束要求达到一级安 全激光等级。在交通系统中，常常设置大量的数据采集点，对激光传感器的成本W及小型化 也提出了严格的要求。综上，所述智能交通系统需要一种高速（每秒数十K次测距）、高精 度（厘米级精度）、符合一级激光安全的小型化、低成本的激光轮廓扫描装置。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种性能高且成本低的用于 数据采集的激光轮廓扫描装置和基于该装置的数据采集方法。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于数据采集的激光轮廓扫描 装置，包括用于产生激光的激光发射模块和用于接收经目标物反射回来的激光回波信号的 激光接收模块，还包括用于调整激光光路W使调整后的激光到达光扫描模块的反射镜；用 于将激光反射形成照向目标物的扫描光束的光扫描模块；用于接收激光基准信号和激光 回波信号，并将激光基准信号和激光回波信号在时域上合成为单通道电信号的功率合成模 块；用于控制光扫描模块的电机匀速旋转、生成激光发射驱动信号、接收单通道电信号并对 单通道电信号进行采样量化的系统控制及回波处理模块；所述光扫描模块还包括旋转扫描 镜和码盘，所述电机、旋转扫描镜和码盘同轴连接；所述系统控制及回波处理模块分别与电 机和码盘连接；所述激光基准信号为激光发射模块产生的激光经光电转换后形成的电信 号，所述激光回波信号为激光接收模块接收到的激光经光电转换后形成的电信号。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述激光发射模块 包括依次连接的激光驱动电路、激光二极管和光电二极管；系统控制及回波处理模块与激 光驱动电路连接，激光发射模块通过光电二极管与功率合成模块连接。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述激光接收模块 包括雪崩二极管和用于对信号进行放大、整形和去噪处理的信号预处理电路；激光接收模 块通过信号预处理电路与功率合成模块连接。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述信号预处理电 路包括前置跨阻放大器。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述系统控制及回 波处理模块包括相互连接的微控制单元和数字信号处理单元；所述微控制单元分别与电 机、码盘和激光发射模块连接，所述数字信号处理单元与功率合成模块连接。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述微控制单元包 括FPGA忍片，所述数字信号处理单元包括单通道模数转换忍片ADC。 进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述微控制单元包 括微控制器MCU，所述数字信号处理单元包括单通道模数转换忍片ADC和数字信号处理器。 一种基于所述用于数据采集的激光轮廓扫描装置的一种用于数据采集方法，包括 W下步骤： 系统控制及回波处理模块通过脉冲调制信号PWM控制光扫描模块的电机匀速旋 转，电机带动旋转扫描镜和码盘同轴旋转，码盘记录旋转扫描镜的旋转角度增量ΔΘ; 当所述旋转角度增量ΔΘ满足时，码盘向系统控制及回波 处理模块发送脉冲信号，系统控制及回波处理模块根据所述脉冲信号生成激光发射驱动信 号，驱动触发激光发射模块发射激光； 激光发射模块将激光进行光电转换得到激光基准信号，将激光基准信号发送至功 率合成模块，功率合成模块接收激光基准信号，并记录激光基准信号的发射时间； 激光经反射镜和旋转扫描镜后照向目标物，激光接收模块接收经目标物反射后的 激光，并将接收到的激光进行光电转换得到激光回波信号，将激光回波信号发送至功率合 成模块，功率合成模块接收激光回波信号，并记录激光回波信号的回波时间； 功率合成模块将激光基准信号和激光回波信号在时域上合成为单通道电信号并 发送至系统控制及回波处理模块； 系统控制及回波处理模块将单通道信号进行采样量化后存储。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的用于数据采集的激光轮廓扫描装置及基 于该装置的数据采集方法，通过光扫描模块、系统控制及回波处理模块和激光发射模块的 时序控制，能够保证高速旋转的旋转扫描镜的旋转角度和激光发射时刻的严格同步，保证 了数据的实时高精度的采集，采用功率合成器和单通道模数转换忍片ADC进行信号处理的 方式，在不降低系统性能的条件能够有效降低成本，且整个装置的控制及数据采集存储可 W均有系统控制及回波处理模块的ADC忍片和FPGA忍片来完成，有利于装置的小型化和低 成本设计。【附图说明】 图1为【具体实施方式】中一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置的结构示意图； 图2为【具体实施方式】中一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置的各模块的结构 示意图； 图3为【具体实施方式】中数据采集方法的流程图； 图4为实施例中激光轮廓扫描装置的工作流程图； 图5为实施例中激光发射与激光接收的示意图；图6为实施例中激光扫描装置的工作时序示意图。【具体实施方式】 下面结合说明书附图与【具体实施方式】对本专利技术做进一步的详细说明。 图1示出了本专利技术【具体实施方式】中提供的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装 置，由图中可W看出，该装置主要包括激光发射模块10、反射镜、激光接收模块20、光扫描 模块30、功率合成模块40和系统控制及回波处理模块50。 其中，所述激光发射模块10用于发射激光即产生激光光源；还包括用于调整激光 光路W使调整后的激光到达光扫描模块30的反射镜；光扫描模块30用于将接收到的激光 反射形成照向目标物的扫描光束，扫描光速到达目标物后，经目标反射回来的激光被激光 接收模块20接收；功率合成模块40用于接收激光发射模块10发送的激光基准信号和激光 接收模块20发射的激光回波信号，并将激光基准信号和激光回波信号在时域上合成为单 通道电信号，将合成后的单通道电信号发送至系统控制及回波处理模块50 ;系统控制及回 波处理模块50用于控制光扫描模块30的电机31匀速旋转、生成激光发射驱动信号、接收 单通道电信号并对单通道电信号进行采样量化；其中，激光基准信号为激光发射模块10将 其产生的激光经光电转换后形成的电信号，激光回波信号为激光接收模块20将其接收到 激光将光电转换后形成的电信号。 由图中可W看出，系统控制及回波处理模块50分别与光扫描模块30、激光发射模 块10和功率合成模块40连接，功率合成模块40分别与激光发射模块10和激光接收模块 20连接。 本实施方式中，所述激光轮廓扫描装置各部分的结构示意图如图2所示，所述激 光发射模块10包括依次连接的激本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，包括用于产生激光的激光发射模块(10)和用于接收经目标物反射回来的激光的激光接收模块(20)，其特征在于：还包括用于调整激光光路以使调整后的激光到达光扫描模块(30)的反射镜；用于将激光反射形成照向目标物的扫描光束的光扫描模块(30)；用于接收激光基准信号和激光回波信号，并将激光基准信号和激光回波信号在时域上合成为单通道电信号的功率合成模块(40)；所述激光基准信号为激光发射模块(10)产生的激光经光电转换后形成的电信号，所述激光回波信号为激光接收模块(20)接收到的激光经光电转换后形成的电信号；用于控制光扫描模块(30)的电机(31)匀速旋转、生成激光发射驱动信号、接收单通道电信号并对单通道电信号进行采样量化的系统控制及回波处理模块(50)；所述光扫描模块(30)还包括旋转扫描镜(32)和码盘(33)，所述电机(31)、旋转扫描镜(32)和码盘(33)同轴连接；所述系统控制及回波处理模块(50)分别与电机(31)和码盘(33)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：北京握奇智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。