一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术涉及激光测量技术领域，具体来说是一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，包括二维激光雷达传感器、可控转动组件、标定组件，在所述二维激光雷达传感器的激光发射点的正前方放置有标定组件，所述的标定组件包括能沿激光雷达正前方方向平移的标定板，所述的可控转动组件带动二维激光雷达传感器转动来改变二维激光雷达传感器的俯仰角度，配合标定板的移动，通过对不同位置下标定板的扫描进行标定，在保证三维激光雷达系统扫描精度的同时，简化了三维激光雷达设备，降低三维扫描设备的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统
本技术涉及激光测量
，具体来说是一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统。
技术介绍
随着三维空间信息服务的日益普及，三维测量技术在工业生产检测、机器人导航、汽车避障等领域中越来越受关注。激光扫描测距技术是三维测量一种主要手段，它突破了传统的单点测量的方法，通过发射激光来扫描被测物，以获取被测物体表面的三维坐标，具有高效率高精度的独特测量优势，但是三维激光扫描仪的组成结构复杂，且价格昂贵，使得其在商业上的应用范围有所受限，而对三维激光设备进行简化无疑会造成三维扫描精度低的问题。
技术实现思路
为降低三维扫描的成本，本技术提供一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，以二维激光设备来实现精度较高的三维激光扫描。本技术采用了如下的技术方案：一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，包括二维激光雷达传感器、可控转动组件、标定组件，在所述二维激光雷达传感器的激光发射点的正前方放置有标定组件，所述的标定组件包括能沿激光雷达正前方方向平移的标定板，标定板上开设有若干圆形通孔，二维激光雷达传感器固定在可控转动组件上，所述的可控转动组件带动旋转支架上的二维激光雷达传感器转动来改变二维激光雷达传感器的俯仰角度，配合标定板的移动，对不同位置下的标定板进行扫描。在本技术的一些具体实施方式中，三维激光雷达系统还包括主控模块，所述的主控模块分别连接可控转动组件及二维激光雷达传感器，主控模块控制可控转动组件的运动，采集激光雷达俯仰角度值，并利用二维激光雷达传感器采集在不同位置下标定板的距离值和角度值。在本技术的一些具体实施方式中，所述的标定组件还包括滑台和滑块，所述的滑台内置有滑块，滑块带动其上部固定的标定板在滑台内沿沿激光雷达正前方方向往复平移。在本技术的一些具体实施方式中，所述的可控转动组件包括旋转台、电机、传送带及驱动控制模块，所述的驱动控制模块连接电机并控制电机的运转，电机带动与其相连的旋转台转动，所述的旋转台上固定有传送带，传送带的另一端连接旋转支架，所述旋转支架上固定二维激光雷达传感器，传送带在旋转台转动时同步带动旋转支架上的二维激光雷达传感器进行俯仰扫描。在本技术的一些具体实施方式中，所述的圆形通孔在标定板上随机排列，且各圆形通孔在标定板上的相对位置已知。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本系统通过可控转动组件带动二维激光雷达传感器转动，完成二维激光雷达传感器的俯仰扫描动作，实现激光雷达系统的三维扫描，并利用标定组件进行标定，在保证三维激光雷达系统扫描精度的同时，简化了三维激光雷达设备，降低三维扫描设备的成本。附图说明图1是本技术的结构连接示意图；图2是本技术中可控转动组件的结构示意图；图3是本技术中标定组件的结构示意图；图4是本技术中标定板的结构示意图；图5a-图5b是标定过程示意图；图5a为二维激光雷达传感器单行扫描示意图；图5b为二维激光雷达传感器俯仰扫描示意图；图5c为二维激光雷达传感器多次移动标定示意图；图5d为二维激光雷达传感器标定拟合示意图。符号说明：1.二维激光雷达传感器2.可控转动组件3.标定组件4.主控模块2-1.驱动控制模块2-2.旋转台2-3.电机2-4.传送带2-5.旋转支架3-1.标定板3-2.滑台3-3.滑块。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。本技术提供一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，利用二维激光雷达传感器实现精度较高的三维扫描，以此实现降低三维扫描设备的成本。由于二维激光雷达传感器只能进行二维测量，为增加二维激光雷达的扫描视角，本系统将二维激光雷达传感器与可控转动组件配合，实现激光雷达系统的三维扫描功能。由于机械装置的制造和装配存在一定误差，导致激光雷达的发射点光心与旋转轴的中心点轴心不在同一平面上，因此在扫描获得的三维坐标信息存在一定误差，所以需要配合标定组件进行标定，来提高三维激光雷达系统的精度。以下结合具体实施例和附图对本技术的三维激光雷达系统进行详细说明。实施例1参见图1，三维激光雷达系统包括二维激光雷达传感器1、可控转动组件2、标定组件3，在二维激光雷达传感器1的激光发射点的正前方放置有标定组件3，标定组件3包括能沿激光雷达正前方方向平移的标定板3-1，标定板3-1上开设有若干圆形通孔，二维激光雷达传感器1固定在可控转动组件2上，可控转动组件2带动二维激光雷达传感器1转动来改变二维激光雷达传感器1的俯仰角度，配合标定板3-1的移动，对不同位置下的标定板3-1进行扫描，从而构成一套成本低、精度高的三维激光雷达系统。三维激光雷达系统还包括主控模块4，主控模块4为控制模块，可选用单片机等。主控模块4分别连接可控转动组件2及二维激光雷达传感器1，主控模块4主要是控制可控转动组件2的运动，采集激光雷达俯仰角度值，并利用二维激光雷达传感器1采集在不同位置扫描的标定板3-1的距离值和角度值，完成标定。可控转动组件2为带动二维激光雷达传感器1动作的动作部件，其主要包括旋转台2-2、电机2-3、传送带2-4、旋转支架2-5及驱动控制模块2-1，参见图2，驱动控制模块2-1分别连接主控模块4和电机2-3，通过主控模块4发出的指令，驱动控制模块2-1控制电机2-3的运转，电机2-3带动与其相连的旋转台2-2转动，由于旋转台2-2上固定有传送带2-4，传送带2-4的另一端连接旋转支架2-5，旋转支架2-5上固定二维激光雷达传感器1，因此传送带2-4在旋转台2-2转动时同步带动旋转支架2-5上的二维激光雷达传感器1进行俯仰动作，完成二维激光雷达传感器1的俯仰扫描。标定组件3除标定板外3-1还包括滑台3-2和滑块3-3，见图3，滑台3-2内置有滑块3-3，滑块3-3带动其上部固定的标定板3-1在滑台3-2内沿沿激光雷达正前方方向往复平移，通过二维激光雷达传感器1对多个不同位置下的标定板3-1多次标定，可以减小误差，从而提高标定的精度。标定板3-1上带有圆形通孔，参见图4，且圆形通孔在标定板上随机排列，各圆形通孔在标定板3-1上的相对位置已知。标定板3-1的材质、大小不受限定，图中是采用一块边长为360mm、厚度为4mm的正方形亚克力板，在图4中的标定板3-1上分布有5个圆形通孔，其中，标定板3-1的每个角分布一个圆心距离边缘为60mm、半径为50mm的圆形通孔，另外，标定板3-1的中心处还分布有一个半径为50mm的圆形通孔。本三维激光雷达系统的具体工作流程如下：三维激光雷达系统在使用前需要标定出系统的内参，在进行标定时，二维激光雷达传感器1通过激光发射点发射出的扫描线对标定板3-1进行扫描，主控模块4得到扫描出的标定板3-1上所有点的距离值和角度值，如图5a为二维激光雷达传感器1进行单行扫描时得到的拟合点，经过主控模块4可以计算出该扫描线上的所有点的坐标信息。进一步，需要得到整个标定板3-1平面的坐标信息，三维激光雷达系统通过驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，其特征在于，包括二维激光雷达传感器、可控转动组件、标定组件，在所述二维激光雷达传感器的激光发射点的正前方放置有标定组件，所述的标定组件包括能沿激光雷达正前方方向平移的标定板，标定板上开设有若干圆形通孔，二维激光雷达传感器固定在可控转动组件上，所述的可控转动组件带动二维激光雷达传感器转动来改变二维激光雷达传感器的俯仰角度，配合标定板的移动，通过对不同位置下标定板的扫描进行标定。

【技术特征摘要】
1.一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，其特征在于，包括二维激光雷达传感器、可控转动组件、标定组件，在所述二维激光雷达传感器的激光发射点的正前方放置有标定组件，所述的标定组件包括能沿激光雷达正前方方向平移的标定板，标定板上开设有若干圆形通孔，二维激光雷达传感器固定在可控转动组件上，所述的可控转动组件带动二维激光雷达传感器转动来改变二维激光雷达传感器的俯仰角度，配合标定板的移动，通过对不同位置下标定板的扫描进行标定。2.根据权利要求1所述的一种具备高精度标定功能的三维激光雷达系统，其特征在于，三维激光雷达系统还包括主控模块，所述的主控模块分别连接可控转动组件及二维激光雷达传感器，主控模块控制可控转动组件的运动，采集激光雷达俯仰角度值，并利用二维激光雷达传感器采集在不同位置下标定板的距离值和角度值。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：史航，蔡军，刘凯，解杨敏，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，上海大学，
类型：新型
国别省市：上海,31