旋转光学扫描测距装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种旋转光学扫描测距装置及方法，涉及测距领域，该装置包括固定底座、角度编码器、旋转平台、电机转子和定子、激光光源、感光器件、供电传送及数据接收装置及接收装置、数据处理模块；定子通过转子驱动旋转平台旋转；激光光源和感光器件固定在旋转平台上，感光器件用于接受反射的激光光源发出的激光；供电传送及数据接收装置固接在固定底座上，供电接收及无线数据传送装置在旋转平台上；供电接收及无线数据传送装置用于接收供电传送及数据接收装置发出的数据和电能；供电接收及无线数据传送装置与感光器件连接；角度编码器固定在旋转平台上；数据处理模块分别与角度编码器和感光器件连接。本申请解决了小型激光雷达内部器件易磨损的技术问题。

Rotary optical scanning distance measuring device and method

The invention provides a rotary scanning optical ranging device and a method thereof, relates to the field of location, device comprises a fixed base, angle encoder, rotating platform, motor rotor and stator, laser light source, sensor, power transfer and data receiving device and receiving device, a data processing module; the stator rotor is driven to rotate by rotating platform; laser the light source and the photosensitive device is fixed on the rotating platform, the photosensitive device for receiving the laser light reflected laser light source; power transmission and data receiving device is fixedly connected with the fixed base, power supply and receiving wireless data transmission device on the rotary platform; the power supply receiving and wireless data transmission device for data transmission and receiving device receives power from the data and power supply; and receiving wireless data transmission device is connected with the photosensitive device; angle encoder The data processing module is respectively connected with the angle encoder and the photosensitive device. The utility model solves the technical problem that the internal components of the small laser radar are easy to wear.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测距
，尤其是涉及一种旋转光学扫描测距装置及方法。
技术介绍
光学扫描测距装置是一种通过结构光对目标物体进行非接触扫描测距的装置。通过旋转机构将结构光束对环境扫描，可现实对环境轮廓信息的提取。相对于超声波和深度摄像机等方法，激光具有高相干性、高方向性等特征，能大大提高测量精确度，因此被广泛应用在测距装置上。激光测距方法具有测量速度快、测程远的特点，目前，许多室内机器人系统都采用激光测距装置作为传感器，实现定位、构建地图和壁障。激光测距方法主要有脉冲法、飞行时间法、相位法和三角形测距法。脉冲法和相位法在每次测距时，需要较长的稳定时间。飞行时间法需要多组光学结构镜头实现扫描测距，整体结构尺寸较大，成本较高。三角形测距法测量具有时间短、应用成本低的优点。为了解决尺寸和成本问题，目前出现使用三角形测距原理的小型激光雷达，但这种装置的旋转部件供电和通讯需要使用导电滑环等实现旋转体间的电信号传递，这种机械机构将极大的影响整体寿命，导电滑环易出现磨损等情况。而且现有技术旋转件和固定件之间通过轴承支撑，并通过齿轮、皮带轮等方式驱动旋转，存在机械磨损，影响寿命。且存在机械振动，基准点失衡的问题，影响测量结果，使得精 度降低。基于此，本专利技术提供了一种旋转光学扫描测距装置及方法以解决上述的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种旋转光学扫描测距装置及方法，以解决现有技术中的小型激光雷达内部器件易磨损，影响使用寿命技术问题。基于上述目的，本专利技术提供了一种旋转光学扫描测距装置，包括固定底座、角度编码器、旋转系统、激光测距系统、供电传送及数据接收装置、供电接收及无线数据传送装置和数据处理模块；所述旋转系统包括一个旋转平台、电机定子和电机转子；所述电子定子与所述固定底座固接；所述旋转平台与所述电机转子固接；所述电机转子的壳体中心与支撑轴的一端固接；所述支撑轴的另一端与所述电子转子的壳体转动连接；所述旋转平台的中心与所述支撑轴固接；所述激光测距系统包括激光光源和感光器件，所述激光光源和所述感光器件固定在所述旋转平台上，所述感光器件用于接受反射来的所述激光光源发出的激光；所述供电传送及数据接收装置固接在所述固定底座上，所述供电接收及无线数据传送装置与所述旋转平台连接；所述供电接收及无线数据传送装置用于接收所述供电传送及数据接收装置发出的数据和电能；所述供电接收及无线数据传送装置分别与所述感光器件、所述角度编码器和所述激光光源连接；所述角度编码器固定在所述旋转平台上；所述数据处理模块固定在所述固定底座上，所述数据处理模块与供电传送及数据接收装置连接。可选的，所述旋转平台下方还设置有支撑台，所述支撑台与所述支撑轴固接。可选的，所所述支撑台上还设置有上盖；所述激光测距系统和所述数据处理模块均位于所述上盖内；所述上盖的侧壁上设置有窗口，所述激光测距系统朝向所述窗口设置。可选的，所述支撑台呈圆形；所述上盖呈圆柱形；所述上盖的外径与所述支撑平台的外径相同。可选的，所述供电接收及无线数据传送装置固定于所述支撑台的下方。可选的，所述供电传送及数据接收装置包括谐振发射线圈，所述供电接收及无线数据传送装置包括共振接收线圈，电能的传递通过所述谐振发射线圈和所述共振接收线圈互感磁耦合共振无线传输。可选的，所述供电传送及数据接收装置以及所述供电接收及无线数据传送装置之间的数据传输采用2.4G无线电通讯。可选的，所述2.4G无线电通讯采用蓝牙。可选的，所述感光器件包括成像芯片和成像镜头；所述成像镜头用于将反射激光汇集在所述成像芯片上；所述成像芯片为CMOS或CCD。基于上述目的，本专利技术还提供了一种基于上述装置的旋转光学扫描测距方法，所述旋转光学扫描测距方法包括：步骤1、接通电源，所述的电机定子中的定子嵌线励磁，从而驱动所述转子旋转，所述电机转子所述旋转平台发生转动，所述角度编码器监测所述旋转平台转速，待所述旋转平台的转速稳定后，进入下 一步骤；步骤2、所述的激光光源将激光束照射到目标物体上；步骤3、目标物对所述的激光光源产生的激光束进行反射；步骤4、所述感光器件接收发射光，将图像信号转变为电信号；步骤5、所述数据处理模块对所述电信号和所述角度编码器的位置信号进行融和，得到目标物体的环境信息。本专利技术提供的所述旋转光学扫描测距装置，接通电源后，盘式电机定子线圈励磁，转子发生同步旋转，从而带动旋转平台以及支撑轴转动，电机的定子安装在固定底座上，电机转子安装于旋转平台，可使得旋转平台处于接触非受力的旋转状态。支撑轴只起到支撑作用，并非有电机带动，减少了旋转件与固定件的摩擦和震动。旋转平台上的激光光源发射激光，到达目标物体上，反射光进入感光器件，从而获得激光器至感光器件的距离。随着平台转动，如此同理，该装置可获得360°范围内的任意角度距离信息。感光器件的信息和角度编码器的位置信息通过供电接收及无线数据传送装置以无线电的方式传递给供电传送及数据接收装置后传给数据处理模块，所述的数据处理模块对感光器件的电信号和角度编码器的位置信号进行融和，得到目标物体的环境信息，然后传输出去即可。数据处理模块可以采用微型处理器。本申请通过提供一个360°连续旋转的光学测距系统，实现环境非接触扫描测距。通过激光测距，使得测距结果更加准确。通过安装的角度编码器，计量旋转的角度信息，一方面负反馈稳定转速，一方面输出了当前测量的角度信息，从而获取了360度内所有物体的距离和位置。相对传统测距装置而言，该光学扫描测距装置分为固定座和转台两部分，固定座安装有盘式电机的定子，转台安装盘式电机的转子，基于盘式电机的结构在旋转运动时更可靠、寿命更长。本专利技术相当于整体安装于电机上，旋转更平滑，速度稳定。本专利技术的特点是，在现有的激光测距手段的基础上，改变了感光器件的用电形式，通过所述供电传送及数据接收装置以及所述供电接收及无线数据传送装置，使用磁耦合共振方式无线输电，无需导线滑环，减少了旋转件与固定件的摩擦和震动，增加了测距系统的可靠性，延长了装置使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的旋转光学扫描测距装置的爆炸图；图2为图1另一视角的示意图。附图标记：1-上盖； 2-激光光源； 3-旋转平台；4-支撑台； 5-供电传送及数据接收装置； 6-固定底座；7-感光器件； 8-电机定子； 9-供电接收及无线数据传送装置；10-支撑轴。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转光学扫描测距装置，其特征在于，包括固定底座、角度编码器、旋转系统、激光测距系统、供电传送及数据接收装置、供电接收及无线数据传送装置和数据处理模块；所述旋转系统包括一个旋转平台、电机定子和电机转子；所述电子定子与所述固定底座固接；所述旋转平台与所述电机转子固接；所述电机转子的壳体中心与支撑轴的一端固接；所述支撑轴的另一端与所述电子转子的壳体转动连接；所述旋转平台的中心与所述支撑轴固接；所述激光测距系统包括激光光源和感光器件，所述激光光源和所述感光器件固定在所述旋转平台上，所述感光器件用于接受反射来的所述激光光源发出的激光；所述供电传送及数据接收装置固接在所述固定底座上，所述供电接收及无线数据传送装置与所述旋转平台连接；所述供电接收及无线数据传送装置用于接收所述供电传送及数据接收装置发出的数据和电能；所述供电接收及无线数据传送装置分别与所述感光器件、所述角度编码器和所述激光光源连接；所述角度编码器固定在所述旋转平台上；所述数据处理模块固定在所述固定底座上，所述数据处理模块与供电传送及数据接收装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种旋转光学扫描测距装置，其特征在于，包括固定底座、角度编码器、旋转系统、激光测距系统、供电传送及数据接收装置、供电接收及无线数据传送装置和数据处理模块；所述旋转系统包括一个旋转平台、电机定子和电机转子；所述电子定子与所述固定底座固接；所述旋转平台与所述电机转子固接；所述电机转子的壳体中心与支撑轴的一端固接；所述支撑轴的另一端与所述电子转子的壳体转动连接；所述旋转平台的中心与所述支撑轴固接；所述激光测距系统包括激光光源和感光器件，所述激光光源和所述感光器件固定在所述旋转平台上，所述感光器件用于接受反射来的所述激光光源发出的激光；所述供电传送及数据接收装置固接在所述固定底座上，所述供电接收及无线数据传送装置与所述旋转平台连接；所述供电接收及无线数据传送装置用于接收所述供电传送及数据接收装置发出的数据和电能；所述供电接收及无线数据传送装置分别与所述感光器件、所述角度编码器和所述激光光源连接；所述角度编码器固定在所述旋转平台上；所述数据处理模块固定在所述固定底座上，所述数据处理模块与供电传送及数据接收装置连接。2.根据权利要求1所述的旋转光学扫描测距装置，其特征在于，所述旋转平台下方还设置有支撑台，所述支撑台与所述支撑轴固接。3.根据权利要求2所述的旋转光学扫描测距装置，其特征在于，所所述支撑台上还设置有上盖；所述激光测距系统和所述数据处理模块均位于所述上盖内；所述上盖的侧壁上设置有窗口，所述激光测距系统朝向所述窗口设置。4.根据权利要求3所述的旋转光学扫描测距装置，其特征在于，所述支撑台呈圆形；所述上盖呈圆柱形；所述上盖的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌清，吴兴华，宋仕超，陈猛，
申请(专利权)人：北京创想智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11