光检测和测距装置制造方法及图纸

光检测和测距装置、机器人和方法，所述光检测和测距装置包括：光源；以及包括至少一行像素传感器的照相机，其中所述照相机包括至少一行像素传感器，并且其中由所述光源发射的光在与所述至少一行像素传感器的视场相同的平面上。

Optical detection and ranging device

A light detection and ranging device, a robot, and a method, the light detection and ranging device comprising: a light source; and a camera comprising at least one row of pixel sensors, wherein the camera comprises at least one row of pixel sensors, and where the light emitted by the light source is in the field of view of the at least one row of pixel sensors. In the same plane.

【技术实现步骤摘要】
光检测和测距装置
本公开涉及光检测和测距装置(LIDAR)。
技术介绍
光检测和测距通常是指用于确定对象或位置与点的距离的方法。光检测和测距包括用光束照射目标，并使用反射光确定到光源的距离。在一些应用中，可以确定在围绕光源的每个方向上到最近对象的距离，从而提供光源环境的测绘。通过投射窄的激光束，可以以高分辨率测绘环境中的物理特征。光检测和测距装置(Lidar)用于各种目的，包括户外用途，例如创建高分辨率地图，应用于大地测量学，考古学；地理学；地质学；地貌学；地震；林业学；大气物理学；激光导向；机载激光条纹测绘(ALSM)；或激光测高，以及室内用途。普通Lidar系统中包含的主要部件传统上包括：光源，通常是激光源，其可以使用几乎任何波长，包括紫外线，可见光或近红外光，其中可以选择波长以适合目标：从约10微米至约250nm的UV。不同类型的散射也可用于不同的Lidar应用；扫描和光学部件：机械和光学系统，例如用于使光束扫描需要测绘的方位角和高度的透镜组件，并且以所需速率进行扫描；光电检测器或接收器电子装置：用于在撞击对象时捕获光或接收反射光的部件，可以据此评估距离，并指示相关参数，例如时间，位置，相位等；和处理单元，用于分析接收到的光，确定在特定方向上到对象的距离，并且可选地基于该距离执行附加计算，例如在多个方向上分析多个距离，从而创建光源周围的环境的测绘。与之相关的上述示例和限制旨在是说明性的而不是排他性的。在阅读说明书和研究附图之后，相关技术的其它限制对于本领域技术人员将变得显而易见。专利技术概述结合旨在是示例性和说明性的而不是限制范围的系统、工具和方法描述和示出了以下实施方案和方面。根据实施方案，提供了光检测和测距装置，包括：光源；以及包括至少一行像素传感器的照相机，其中所述照相机包括一行或多行像素传感器，并且其中由所述光源发射的光在与所述至少一行像素传感器的视场相同的平面上。在装置内，该行像素传感器可选地是垂直行的像素传感器。在装置内，光源可选地安装在照相机的上方或下方。在装置内，光源和照相机可选地安装在旋转构件上。在该装置内，光源和照相机可选地安装在垂直于旋转构件的旋转平面的结构上，其中旋转构件旋转光源和照相机。在该装置内，该行像素传感器可选地垂直于旋转构件的旋转平面，其中旋转构件旋转光检测和测距装置。根据另一实施方案，提供了一种机器人，其包括：被配置为在多个方向上发射NIR光的图案的光源，从而在机器人的环境中形成光图案；照相机，包括一行或多行像素传感器，其中由光源发射的光在与该行像素传感器的视场相同的平面上；以及处理器，其被配置为：根据所述至少一行像素传感器中的哪个像素捕获所述位置，确定所述机器人与由所述光源发射的光撞击对象的位置之间的距离。在机器人内，该行像素传感器可选地是垂直行的像素传感器。在机器人内，光源可选地安装在照相机的上方或下方。在机器人内，光源和照相机可选地安装在旋转构件上。在机器人内，光源和照相机可选地安装在垂直于旋转构件的旋转平面的结构上，其中旋转构件旋转光源和照相机。在机器人内，该行像素传感器垂直于旋转构件的旋转平面，其中旋转构件旋转光检测和测距装置。根据另一个实施方案，提供了用于确定对象与装置的距离的方法，包括：通过与装置相关联的光源在一方向上发射光；接收照相机的一行像素传感器中的哪个像素捕获光撞击对象的位置的指示；并且根据像素确定对象与装置的距离，其中由光源发射的光与该行像素传感器的视场在同一平面上。在该方法中，该行像素传感器可选地是垂直行的像素传感器。在该方法内，光源可选地安装在照相机的上方或下方。在该方法中，光源和照相机可选地安装在旋转构件上。在该方法中，光源和照相机可选地安装在垂直于旋转构件的旋转平面的结构上，其中旋转构件旋转光源和照相机。在该方法中，该行像素传感器可选地垂直于旋转构件的旋转平面，其中旋转构件旋转光检测和测距装置。除了上述示例性方面和实施方案之外，通过参考附图并且通过研究以下详细描述，其他方面和实施方案将变得显而易见。附图说明示例性实施方案在参考的图中示出。通常选择附图中所示的部件和特征的尺寸以便呈现的方便和清楚，并且不一定按比例显示。附图列出如下。图1示出了包括用于测绘环境的装置的移动装置的示意图；图2A和图2B展示了使用包括激光源和行照相机的装置确定到对象的距离；图3提供了用于测绘环境的Lidar装置的俯视图的示意图；图4A和图4B展示了当使用包括激光源和行照相机的装置确定到对象的距离时的遮挡问题；图5提供了根据本公开主题的实施例的用于测绘环境的Lidar装置的示意图；且图6示出了根据本公开主题的实施例的使用Lidar装置来测绘环境的移动装置的功能框图。专利技术详述许多装置，特别是移动装置需要用于测绘其环境的装置，例如光检测和测距(Lidar)装置，其中可以在这样的测绘时为移动装置规划路径。现在参考图1，示出了包括Lidar的诸如机器人的移动装置的图示，其中Lidar包括光源和光电接收器或照相机。总体上标示为100的移动装置包括转向机构，其可以位于其底部104处，并且包括一个或多个车轮或一个或多个轴承、链条或用于移动的任何其它机构。装置100还可以包括用于启动转向机构的电动机和用于根据所需运动向电动机提供命令的电动机控制器。移动装置100还可以包括测绘装置108，用于测绘环境，从而使得能够规划路径并在其中导航。在一些实施方案中，测绘装置108可以包括安装在旋转元件上的光源，例如激光发射器和行照相机，以便捕获移动装置100的周围。然而，在这样的实施方案中，当测绘装置100旋转时，形成移动装置100的垂直部分的部分的构件112和移动装置100的另一侧上的相应构件对测绘装置108形成静态遮挡，其中每个这样的构件遮挡视场，无论是阻挡由光源发射的光，或者是在对象和照相机之间，这相当于360°的很大部分。应当理解，尽管移动装置100及其结构仅仅是示例性的，但是由于移动装置100周围的环境的较低区域必须被测绘以使装置自主漫游而装置通常需要包括更高的部件来提供功能，所以可能会出现任何结构的问题，其中这些部件因此可能形成遮挡物。因此，由所公开的主题处理的问题涉及减少由光源和照相机形成的Lidar的视场遮挡的需要。移动装置100还可以包括诸如托盘116、显示器114等的实用工具。用于测绘环境的Lidar一般包括用于在特定方向发射光的光源；用于扫描环境并将光源引导到多个方向的机械和光学系统；用于当光线撞击对象时捕获光的光电检测器或用于接收返回光的光接收器；以及用于基于返回的光来确定距离的处理器。可以使用一些方法来检测撞击或接收的光并计算距离：一种方法涉及飞行时间(TOF)：发射激光脉冲，并且测量光撞击到对象并返回到发射器附近的检测器的时间段。通过将时间的一半乘以光速，可以确定在发射光的特定方向上与最近对象的距离。另一种方法涉及具有相位检测器的RF调制光源：确定返回光的返回相位，并且通过将其与透射光的相位进行比较，可以确定行进时间，从该行进时间可以如上所述确定距离。在图2A和图2B中示例了另一种方法。该方法使用诸如激光源200的光源和线扫描照相机208，其中线扫描照相机208的视场跨越虚拟光线212和216。视场可由与装置相关联的透镜组件来确定。激光源200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光检测和测距装置，包括：光源；和包括至少一行像素传感器的照相机，其中所述照相机包括至少一行像素传感器，并且其中由所述光源发射的光在与所述至少一行像素传感器的视场相同的平面上。

【技术特征摘要】
2017.02.06 US 62/454,9601.光检测和测距装置，包括：光源；和包括至少一行像素传感器的照相机，其中所述照相机包括至少一行像素传感器，并且其中由所述光源发射的光在与所述至少一行像素传感器的视场相同的平面上。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一行像素传感器是垂直行像素传感器。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源安装在所述照相机的上方或下方。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源和所述照相机安装在旋转构件上。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源和所述照相机安装在垂直于旋转构件的旋转平面的结构上，其中所述旋转构件旋转所述光源和所述照相机。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述一行该行像素传感器垂直于旋转构件的旋转平面，其中所述旋转构件旋转所述光检测和测距装置。7.机器人，包括：光源，被配置为在多个方向上发射NIR光的图案，从而在所述机器人的环境中形成光图案；包括至少一行像素传感器的照相机，其中由所述光源发射的光在与所述至少一行像素传感器的视场相同的平面上；和处理器，被配置为：根据所述至少一行像素传感器的哪个像素捕获所述位置，确定所述机器人与由所述光源发射的光撞击对象的位置之间的距离。8.根据权利要求6所述的机器人，其中所述至少一行像素传感器是垂直行像素传感器。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·沃尔夫，G·戈伦，E·威茨拉宾，R·芬克尔斯坦因，G·海费茨，M·维尼伯格，P·琳达伯格，
申请(专利权)人：罗伯团队家居有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL