三维信息检测设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种三维信息检测设备。基于本实用新型专利技术，三维信息检测设备中的扫描系统可以驱动TOF系统绕纵轴平转、并触发TOF系统在各平转扫描相位启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，因而可以形成由线阵长度和平转角度范围共同限定的多方位检测空间，以减小甚至消除检测盲区。而且，处理系统可以根据各平转扫描相位的感测数据确定目标物体的深度信息向量、并利用各平转扫描相位的深度信息向量确定目标物体的纵向位置信息向量和水平位置信息向量，从而可以直接得到多方位检测空间的点云数据，而无需进行不同方位的感测数据之间的融合和拼接。

3D information detection equipment

【技术实现步骤摘要】
三维信息检测设备
本技术涉及物体检测技术，特别涉及基于飞行时间(Timeofflight，TOF)的一种三维(3Dimensions，3D)信息检测设备。
技术介绍
三维信息的检测通常采用定向检测的方式，而定向检测受限于视场角，容易出现检测盲区。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的实施例中提供了一种三维信息检测设备，处理系统、扫描系统以及飞行时间TOF系统，其中：扫描系统用于驱动TOF系统绕纵轴平转、并在TOF系统位于至各平转扫描相位时向TOF系统产生感测触发信号；TOF系统用于发射光脉冲，响应于扫描系统产生的触发信号启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，以及，根据从光脉冲发射到回射波接收的飞行时间以及回射波的传播速度，测量目标物体的深度信息向量；处理系统用于从TOF系统获取线阵TOF传感器在各平转扫描相位对目标物体测量得到的深度信息向量，以及，利用深度信息向量确定目标物体在各平转扫描相位的纵向位置信息向量和水平位置信息向量。可选地，TOF系统具有180度的平转角度范围，并且，TOF系统启用的线阵TOF传感器具有不小于90度的视场角。可选地，扫描系统进一步用于响应于处理系统的启动指令驱动TOF系统平转并触发TOF系统的感测。可选地，扫描系统包括驱动电机、编码器以及驱动器，其中：驱动电机与TOF系统传动连接；编码器用于检测驱动电机对TOF系统驱动形成的相位角度，并将检测到的相位角度输出至驱动器和处理系统；驱动器用于响应于处理系统的启动指令，控制驱动电机驱动TOF系统平转、并在TOF系统平转至各平转扫描相位时向TOF系统输出感测触发信号。可选地，TOF系统包括：激光器，用于发射光脉冲；TOF传感器模组，用于启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波；TOF控制器，用于响应于扫描系统的感测触发信号驱动TOF传感器模组启动线阵感测，计算从光脉冲发射到回射波接收的飞行时间，以及，根据飞行时间和光脉冲的传播速度测量目标物体的深度信息向量并输出给处理系统；镜头，在TOF传感器模组的感光面形成预设角度的视场角。可选地，TOF传感器模组包括线阵TOF传感器，或者，TOF传感器模组包括工作在感兴趣区域ROI开窗模式的面阵TOF传感器。可选地，镜头在TOF传感器模组的感光面形成不小于90度的视场角。可选地，扫描系统进一步用于驱动TOF系统绕光轴自转、并在TOF系统位于各自转扫描相位时向TOF系统产生感测触发信号；处理系统进一步用于从TOF系统获取线阵TOF传感器在各自转扫描相位对目标物体测量得到的深度信息向量，以及，利用深度信息向量确定目标物体在各自转扫描相位的纵向位置信息向量和水平位置信息向量。可选地，扫描系统与TOF系统之间通过连接器传动连接，其中，连接器将扫描系统的动力输出可切换地转换为TOF系统的平转或自转。可选地，进一步包括壳体，其中，处理系统、扫描系统以及TOF系统布置在壳体内，并且，壳体具有避让TOF系统的视场的透光视窗。基于上述实施例，三维信息检测设备中的扫描系统可以驱动TOF系统绕纵轴平转、并触发TOF系统在各平转扫描相位启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，因而可以形成由线阵长度和平转角度范围共同限定的多方位检测空间，以减小甚至消除检测盲区。而且，处理系统可以根据各平转扫描相位的感测数据确定目标物体的深度信息向量、并利用各平转扫描相位的深度信息向量确定目标物体的纵向位置信息向量和水平位置信息向量，从而可以直接得到多方位检测空间的点云数据，而无需进行不同方位的感测数据之间的融合和拼接。附图说明以下附图仅对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围：图1为一个实施例中的三维信息检测装置的示例性结构示意图；图2为如图1所示三维信息检测装置的平转检测范围示意图；图3为如图1所示三维信息检测装置的扫描系统的示例性结构示意图；图4为如图1所示三维信息检测装置的TOF系统的示例性结构示意图；图5为如图4所示TOF系统的视场角的示意图；图6为如图1所示三维信息检测装置的视窗的示例性结构示意图；图7为如图1所示三维信息检测装置的示例性扩展结构示意图；图8为如图7所示扩展结构所支持的自转检测范围的示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本技术作进一步详细说明。图1为一个实施例中的三维信息检测装置的示例性结构示意图。请参见图1，在一个实施例中，三维信息检测装置10可以包括处理系统20、扫描系统30以及TOF系统40。扫描系统30用于驱动TOF系统40绕纵轴平转、并在TOF系统40位于至各平转扫描相位时向TOF系统产生感测触发信号。TOF系统40用于发射光脉冲，响应于扫描系统30产生的触发信号启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，以及，根据从光脉冲发射到回射波接收的飞行时间以及回射波的传播速度，测量目标物体的深度信息向量。其中，TOF传感器通过感测光脉冲的回射波，可以探测到光脉冲的飞行(往返)时间，并根据探测到的飞行(往返)时间得到目标物体的距离，由此，线阵TOF传感器的感测数据中可以包括由目标物体的距离表征目标物体的深度信息。并且，TOF系统40每次响应于扫描系统30产生的触发信号而感测到的回射波，包括线阵TOF传感器中的一列传感器的感测数据，因此，每次测量的深度信息也可以是对应一列感测数据的深度信息向量。具体实现时，TOF系统40中可以直接设置线阵TOF传感器，将多个(例如32个、64个、或320个等)TOF传感器布置为一行。或者，TOF系统40中可以设置面阵TOF传感器、并驱动面阵TOF传感器工作在感兴趣区域(RegionofInterest，ROI)开窗模式，即，每次只读取面阵TOF传感器中的一行，以达到线阵TOF传感器的等效感测效果。支持ROI开窗模式的面阵TOF传感器存在诸多的选型候选方案，例如，德州仪器(TexasInstruments，TI)公司的OPT82413D飞行时间传感器(320×240)，其开窗后的每一张3D感测数据的分辨率可以达到为320×1。处理系统20用于从TOF系统40获取线阵TOF传感器在各平转扫描相位处对目标物体测量得到的深度信息(即，对应一列感测数据的深度信息向量)，以及，利用深度信息向量确定目标物体在各平转扫描相位的纵向位置信息向量和水平位置信息向量。其中，处理系统20在从TOF系统40获取深度信息向量时，可以进一步从扫描系统30获取可以光脉冲的回射波的回射角度，相应地，处理系统20在利用深度信息向量确定目标物体在各平转扫描相位的纵向位置信息向量时，可以进一步结合光脉冲的回射波的回射角度。例如，处理系统20根据感测到深度信息向量的TOF传感器在线阵中的排布位置、以及光脉冲的回射波的回射角度，可以将深度信息向量通过三角法转换得到目标物体的纵向位置信息向量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维信息检测设备，其特征在于，包括处理系统、扫描系统以及飞行时间TOF系统，其中：/n扫描系统用于驱动TOF系统绕纵轴平转、并在TOF系统位于至各平转扫描相位时向TOF系统产生感测触发信号；/nTOF系统用于发射光脉冲，响应于扫描系统产生的触发信号启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，以及，根据从光脉冲发射到回射波接收的飞行时间以及回射波的传播速度，测量目标物体的深度信息向量；/n处理系统用于从TOF系统获取线阵TOF传感器在各平转扫描相位对目标物体测量得到的深度信息向量，以及，利用深度信息向量确定目标物体在各平转扫描相位的纵向位置信息向量和水平位置信息向量。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维信息检测设备，其特征在于，包括处理系统、扫描系统以及飞行时间TOF系统，其中：
扫描系统用于驱动TOF系统绕纵轴平转、并在TOF系统位于至各平转扫描相位时向TOF系统产生感测触发信号；
TOF系统用于发射光脉冲，响应于扫描系统产生的触发信号启用线阵TOF传感器感测光脉冲的回射波，以及，根据从光脉冲发射到回射波接收的飞行时间以及回射波的传播速度，测量目标物体的深度信息向量；
处理系统用于从TOF系统获取线阵TOF传感器在各平转扫描相位对目标物体测量得到的深度信息向量，以及，利用深度信息向量确定目标物体在各平转扫描相位的纵向位置信息向量和水平位置信息向量。


2.根据权利要求1所述的三维信息检测设备，其特征在于，TOF系统具有180度的平转角度范围，并且，TOF系统启用的线阵TOF传感器具有不小于90度的视场角。


3.根据权利要求1所述的三维信息检测设备，其特征在于，扫描系统进一步用于响应于处理系统的启动指令驱动TOF系统平转并触发TOF系统的感测。


4.根据权利要求3所述的三维信息检测设备，其特征在于，扫描系统包括驱动电机、编码器以及驱动器，其中：
驱动电机与TOF系统传动连接；
编码器用于检测驱动电机对TOF系统驱动形成的相位角度，并将检测到的相位角度输出至驱动器和处理系统；
驱动器用于响应于处理系统的启动指令，控制驱动电机驱动TOF系统平转、并在TOF系统平转至各平转扫描相位时向TOF系统输出感测触发信号。


5.根据权利要求1所述的三维信息检测设备，其特征在于，TOF系统包括：
激光器，用于发射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华林，何品将，曲亚楠，刘娟，刘静，
申请(专利权)人：杭州海康机器人技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33