一种光场扫描式空间定位实现装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光场扫描式空间定位实现装置。该定位系统包括一个VR虚拟现实设备和两个灯塔，其特征在于，虚拟现实设备包含激光探测器，灯塔用于发射经调制的红外激光线束，扫描整个被定位空间；每个灯塔只包含一个电机和一个激光发射装置，激光发射装置所发射的红外激光经光路系统形成两个成一定夹角的激光扫描轴。本实用新型专利技术的优点在于，利用单一电机扫描方案代替现有技术中轴垂直双电机扫描的方式，简化了系统组成，极大的降低了成本。并且单一电机扫描方式增加了旋转体的稳定性，有利于灯塔平稳性的控制，同时此方案扩大了有效扫描区域。

Optical field scanning type space positioning realizing device

The utility model relates to a light field scanning type space positioning realizing device. The positioning system includes a VR virtual reality equipment and two lighthouse, which is characterized in that the virtual reality device comprises a laser detector, for the launch of the infrared laser beam beacon modulation, scanning the entire positioning space; each beacon contains only a motor and a laser emitting device, laser emitting infrared laser emission device the optical system to form a certain included angle two axis laser scanning. The utility model has the advantages that a single motor scanning scheme is used instead of the vertical vertical double motor scanning mode in the prior art, so the system composition is simplified, and the cost is greatly reduced. Moreover, the single motor scanning method increases the stability of the rotating body, which is beneficial to the control of the stability of the lighthouse. At the same time, the scheme enlarges the effective scanning area.

【技术实现步骤摘要】
一种光场扫描式空间定位实现装置
本专利技术涉及一种光场扫描式空间定位实现装置，尤其是一种分离式光场扫描定位实现装置。
技术介绍
随着计算机技术与显示硬件技术的发展，虚拟现实技术已经应用于各个领域，而虚拟现实设备姿态的准确跟踪定位已成为一项技术瓶颈，空间跟踪定位器或三维空降传感器用于实时地检测活动物体在六个自由度上相对于某个固定物体的数值，即在X、Y、Z坐标上的位置值，以及围绕X、Y、Z轴的旋转值。目前广泛使用的是低频磁场式和超声式传感器。但低频磁场式空间定位方法存在作用距离短、抗干扰能力差等问题，超声式传感器存在着定位精度低、温度稳定性差、回声干扰等问题。因此可采用激光光场扫描方式进行空间定位，但由于激光光场扫描方式空间定位的准确性强烈依赖于旋转体电机的旋转姿态与转速的稳定性，对旋转体电机的加工精度与性能要求较高，从而存在整个定位系统的抗干扰能力较差，系统复杂程度高，工业生产应用成本较高等问题。为解决上述问题，本技术设计一种光场扫描式空间定位实现装置，能够解决定位准确性差与抗干扰性差等问题，一个定位灯塔中只需对1个旋转电机进行精度控制，工业生产中更容易实现，并且两束扫描面激光由同一旋转体光路产生，因此定位精度更高，系统更加稳定。
技术实现思路
本技术解决的问题是：需设计一种光场扫描式空间定位实现装置，提高定位准确性和定位系统稳定性，降低工业化生产难度。本技术的技术方案是：为解决上述问题，本技术提供了一种光场扫描式空间定位实现装置，其包括：虚拟现实设备，用于显示虚拟现实内容，所述虚拟现实设备包括激光探测器，激光探测器在感应到激光后，向计算模块发送数据；灯塔，用于发射激光线束，扫描整个被定位空间，灯塔包括核心部件与固定框架；所述灯塔的核心器件包括激光管、分束棱镜与电机，激光管作为光源用于发射调制激光，分束棱镜用于形成所需角度光路，电机通过法兰固定于固定框架上，用于提供旋转动力，通过旋转使激光以一定时间间隔扫描被照射空间。所述固定框架包括固定装置与一字线透镜，固定框架用于支持整个灯塔实现功能，一字线透镜用于将照射于其上的线光源转换为面光源。灯塔中激光管发射一束已调制的激光，被分束棱镜分束为前进方向不同的两束光，再透过一字线透镜变为面激光。旋转体电机每旋转180°，即有一束面激光扫过需定位的空间，两束面激光沿同一旋转方向扫过需定位的空间，并且两束面激光在同一切面上成一定角度β。需要注意的是，同一电机上的两个一字线透镜所展开的激光扇面不能和旋转轴垂直。两个灯塔的扫描轴同相位，两个灯塔分时出光。灯塔激光束为了避免接收端被环境光等其他光源干扰，由灯塔发出的激光线束采用2MHzOOK调制，其扫描轴转速十分稳定，且虚拟现实设备激光探测器灵敏度很高，因此能够保证定位的准确性。扫描光线扫过虚拟现实设备上的激光感应器后，光信号转换成电信号，通过上述不同角度的两束面激光最终产生的电信号，来确定空间中物体的6个自由度信息。可选的，可以通过更改分束棱镜为透镜组将光源发出的一束激光分束为多束激光。可选的，用于扫描整个被定位空间的两束或多束面激光所形成的角度β，可根据实际的扫描需要进行调节。可选的，固定框架在激光扫描方向上相应位置设有凹槽，根据需扫描范围等实际需要，凹槽形状和大小可根据扫描实际情况调节。与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下优点：因为空间定位的准确性强烈依赖于旋转体电机的旋转姿态与转速的稳定性，对旋转体电机的加工精度与性能要求较高，所以本技术方案采用单电机光场扫描方式进行空间定位，一个灯塔中只需对1个旋转电机进行精度控制，并且两束扫描面激光由同一旋转体光路产生，因此定位精度更高，系统更加稳定，并有效降低了整个定位系统的复杂程度与工业生产应用成本。且本技术中光路系统核心部件为一块镀膜分束棱镜，无活动光学部件，增加了整个光路系统的稳定性。附图说明下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：图1为定位灯塔结构工装图；其中：1为固定螺丝，2为旋转电机，3为一字线透镜，4为分束棱镜，5为灯塔固定框架，6为红外脉冲激光器，7为光路固定外壳。图2为本技术中激光扫描光路原理图；其中：6为红外脉冲激光器，7为光路固定外壳，8为激光光路示意，箭头表示光前进方向，31与32为一字线透镜，41为分束棱镜的透反射面，镀有半透半反膜，42为分束棱镜的光反射面，镀有全反射膜，9为用于扫描整个被定位空间的面激光。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。本实施例提供了一种光场扫描式空间定位实现装置，主要包括：虚拟现实设备，用于显示虚拟现实内容，所述虚拟现实设备包括激光探测器，激光探测器在感应到激光后，向计算模块发送数据；灯塔，用于发射激光线束，扫描整个被定位空间，灯塔包括核心部件与固定框架；所述灯塔的核心器件包括激光管、分束棱镜与电机，激光管作为光源用于发射调制激光，分束棱镜用于形成所需角度光路，电机通过法兰固定于固定框架上，用于提供旋转动力，通过旋转使激光以一定时间间隔扫描被照射空间。所述固定框架包括固定装置与一字线透镜，固定框架用于支持整个灯塔实现功能，一字线透镜用于将照射于其上的线光源转换为面光源。在进行光场扫描定位时，参考附图1与附图2中，灯塔中激光管(6)发射一束已经过调制的线激光(8)，被分束棱镜(4)分束为前进方向不同的两束光，分束棱镜的半透半反面(42)镀有半透半反膜，可将一部分激光反射至一字线透镜(31)，一部分透射入分束棱镜，到达分束棱镜的镀有全反膜的全反射面(41)，被全反射至一字线透镜(32)。两束光再分别透过一字线透镜(31与32)变为面激光(91与92)。为旋转体电机设置零位，在本例中，设置当91开始照射扫描空间为零位，旋转体电机旋转180°，一束面激光(91)扫过需定位的空间，旋转体电机再旋转180°，另一束面激光(92)扫过需定位的空间，两束面激光沿同一旋转方向扫过需定位的空间，并且通过两个一字线透镜(31与32)的摆放角度设置，两束面激光(91与92)在同一切面上成一定角度β，可根据扫描的实际需要调节角度β。需要注意的是，同一电机上的两个一字线透镜所展开的激光扇面不能和旋转体电机的旋转轴垂直。进行扫描定位时，两个灯塔的扫描轴同相位，两个灯塔分时出光。灯塔激光束为了避免接收端被环境光等其他光源干扰，由激光管发射的激光线束采用2MHzOOK方式调制，扫描光线扫过虚拟现实设备上的激光感应器后，光信号转换成电信号，通过上述不同角度的两束面激光最终产生的电信号，来确定空间中物体的6个自由度信息。以上所述，仅为本专利技术具体实施方式。本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光场扫描式空间定位实现装置，其特征在于，包括：虚拟现实设备，用于显示虚拟现实内容，所述虚拟现实设备包括激光探测器，激光探测器在感应到激光后，向计算模块发送数据；灯塔，用于发射激光线束，扫描整个被定位空间，灯塔包括核心部件与固定框架；所述灯塔的核心器件包括激光管、分束棱镜与电机，激光管作为光源用于发射调制激光，分束棱镜用于形成所需角度光路，电机通过法兰固定于固定框架上，用于提供旋转动力，通过旋转使激光以一定时间间隔扫描被照射空间，所述固定框架包括固定装置与一字线透镜，固定装置用于支持整个灯塔实现功能，一字线透镜用于将照射于其上的线光源转换为面光源。

【技术特征摘要】
1.一种光场扫描式空间定位实现装置，其特征在于，包括：虚拟现实设备，用于显示虚拟现实内容，所述虚拟现实设备包括激光探测器，激光探测器在感应到激光后，向计算模块发送数据；灯塔，用于发射激光线束，扫描整个被定位空间，灯塔包括核心部件与固定框架；所述灯塔的核心器件包括激光管、分束棱镜与电机，激光管作为光源用于发射调制激光，分束棱镜用于形成所需角度光路，电机通过法兰固定于固定框架上，用于提供旋转动力，通过旋转使激光以一定时间间隔扫描被照射空间，所述固定框架包括固定装置与一字线透镜，固定装置用于支持整个灯塔实现功能，一字线透镜用于将照射于其上的线光源转换为面光源。2.根据权利要求1所述的一种光场扫描式空间定位实现装置，其特征在于，所述灯塔激光线束为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启蒙，黄柴铭，陈禄，王植武，
申请(专利权)人：上海拆名晃信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31