用于光学检测视场的激光雷达设备制造技术

一种用于光学地检测视场的激光雷达设备(111、200)，该激光雷达设备具有：控制设备(109)，其用于发射(402)至少一个控制信号(A，B，C)；具有电动机电流的电动机(105)，该电动机能够借助所述至少一个控制信号(A，B，C)控制地围绕旋转轴线(104)旋转，并且在该电动机上布置有发射光辐射(112)的能够开关的光源(101)。本发明专利技术的核心在于，激光雷达设备(11，200)还具有至少一个开关装置(102，102‑1，102‑2)，所述至少一个开关装置用于根据代表电动机电流的电流参量的特性来禁止(409)光辐射(112)的发射。

Lidar equipment for optical detection field of view

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学检测视场的激光雷达设备
本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的一种用于光学检测视场的激光雷达设备、一种工作设备和一种用于操控激光雷达设备的方法。
技术介绍
由现有技术已知激光雷达(英：LightDetectionandRanging，光探测和测距)系统，其中，所需的光学元件以及激光器和探测器位于转子上。EP2388615公开了一种基于激光雷达的3D点云测量系统，该3D点云测量系统具有基座、壳体以及位于壳体中的多个光子发射器和光子探测器。旋转马达使壳体围绕基座旋转，其中，通信部件能够实现将光子探测器的信号传输给外部部件。为了遵循眼部安全性，还可以存在控制部件，该控制部件禁止光子发射器在达到所期望的最小旋转速度之前发射光子。
技术实现思路
本专利技术从一种用于光学检测视场的激光雷达设备出发。该激光雷达设备具有控制设备和电动机，该控制设备用于发射至少一个控制信号，该电动机具有电动机电流。该电动机能够借助至少一个控制信号控制地围绕旋转轴线旋转。在该电动机上布置有发射光辐射的能够开关的光源。根据本专利技术，该激光雷达设备还具有至少一个开关装置，该至少一个开关装置用于根据代表电动机电流的电流参量的特性来禁止光辐射的发射。电动机可以具有定子，该定子通过旋转轴线与转子连接。在此，定子是电动机的固定的磁性作用部分。在此，转子是电动机的旋转的磁性作用部分。电动机可以构造为外转子，其中定子位于内部，并且转子位于外部。电动机可以构造为内转子，其中定子位于外部，并且转子位于内部。电动机可以涉及无刷直流电动机。光源尤其可以布置在电动机的转子上。电动机的旋转运动由多个磁场相互施加的吸引力和排斥力引起。为此，例如，转子可以具有永磁体，并且定子可以具有电线圈。替代地，转子和定子都可以具有电线圈。尤其可以在定子上布置至少三个电线圈。如果电流分别流过电线圈，则电线圈产生磁场，该磁场的取向取决于电流方向。借助线圈的预给定的极性反转来启动转子的旋转，并且最终实现连续的旋转。这例如可以通过借助换向器将电流提供给定子的电线圈来实现。激光雷达设备的控制设备可以构造用于充当换向器。电动机可以借助传感器控制的换向来实现。为此，可以借助光学传感器或霍尔传感器来检测转子的位置。可以根据所检测的转子位置来操控向电线圈的供电。可以根据所检测的转子位置来相应地操控线圈的相。电动机可以借助无传感器的换向来实现。在定子上具有至少三个电线圈的电动机中，在正常情况下总是仅操控两个电线圈。相应地，只要转子旋转，就可以通过确定当前未被操控的电线圈中的感应电压来检测转子的位置。可以根据所检测的转子位置来操控向电线圈的供电。可以根据所检测的转子位置来相应地操控线圈的相。激光雷达设备的光源可以是激光器。激光雷达设备的光源可以是脉冲式的。光源尤其可以是脉冲激光器。借助脉冲光源可以发射光辐射，并且借助激光雷达设备可以探测光辐射的反射。由此可以拍摄视场的图像，并且在脉冲光源的情况下实现距离测量。可以将(用于对可开关光源的进行开关的)开关装置置于至少两种可能的开关状态中的一个中。本专利技术的优点在于，可以确保激光雷达设备的眼部安全性。例如，在电动机发生阻塞(Blockierung)的情况下，会阻止转子围绕旋转轴线旋转。在这种情况下，即使是脉冲光源也将不再运动。光辐射将会仅沿一个空间方向发射。因此，沿该空间方向所发射的光辐射的功率将会例如超过如下极限值：从该极限值起可能损伤眼睛。多个光脉冲可能在短时间内照射到眼睛上。根据本专利技术，通过根据代表电动机电流的电流参量的特性来禁止光辐射的发射，现在可以确保：不会有光辐射的多个脉冲在短时间内照射到激光雷达设备的周围环境中的人眼上。在本专利技术的一种有利构型中设置，激光雷达设备还具有至少一个电流传感器以及用于将代表电动机电流的电流参量的特性与能够预给定的特性进行比较的装置，该至少一个电流传感器用于检测代表电动机电流的电流参量的特性。在此，控制设备还构造用于根据所述比较将禁止信号发射给至少一个开关装置。在此，能够预给定的特性是代表电动机电流的电流参量的能够预给定的特性。能够预给定的特性可以是极限值。在转子连续旋转的情况下，代表电动机电流的电流参量会是恒定的。这可以理解为，在转子连续旋转的情况下，可以检测到非常低的电动机电流或几乎完全无法检测到电动机电流。在这种情况下，所检测的代表电动机电流的电流参量可以具有小的量值。在这种情况下，所检测的代表电动机电流的电流参量可以几乎为零。如果电动机发生阻塞，则代表电动机电流的电流参量会增加。在短时间内，代表电动机电流的电流参量的增加可能非常迅速。如果电动机发生阻塞，则将代表电动机电流的电流参量的特性与能够预给定的特性进行比较可以得出：代表电动机电流的电流参量超过极限值。该构型的优点在于，代表电动机电流的电流参量的特性能够借助激光雷达设备的少量附加部件所检测。因此，保持激光雷达设备简单且成本有利。借助电流传感器可以快速地检测代表电动机电流的电流参量的特性。由此可以快速地禁止光辐射的发射。代表电动机电流的电流参量的能够预给定的特性可以存储在控制设备中。极限值可以作为常数存储在控制设备中。在本专利技术的另一有利的构型中设置，控制设备还构造用于求取代表电动机电流的电流参量的能够预给定的特性。为此，控制设备可以在转子的多次旋转上检测和存储代表电动机电流的电流参量的特性的变化过程。控制设备可以在转子的多次旋转上检测和存储相电流的变化过程。可以将代表电动机电流的电流参量的特性的被辨识为惯例的期望变化过程存储为能够预给定的特性。该构型的优点在于，对于激光雷达设备，可以明显更准确地定义代表电动机电流的电流参量的能够预给定的特性。由此可以非常快速地禁止光辐射的发射。在本专利技术的另一有利构型中设置，至少一个电流传感器构造为测量电阻、尤其构造为低电阻的测量电阻。低电阻的测量电阻例如可以是分流电阻。替代于测量电动机的馈电线中的电动机电流，也可以测量逆变器的半桥中的电流。为此提出：在电接地与下部场效应晶体管的源极连接端之间放置分流电阻。所述下部场效应晶体管是如下场效应晶体管：该场效应晶体管的源极连接端通常直接与直流电压源的地连接。该构型的优点在于，可以将所检测的代表电动机电流的电流参量的特性直接转换为数字信号。根据代表电动机电流的电流参量的特性与预给定的特性的比较，控制设备可以非常快速地将禁止信号发射给开关装置。此外，在检测代表电动机电流的电流参量的特性时的动态范围大大减小。此外，可以检测整个系统的耗电量。在本专利技术的另一有利构型中设置，至少一个电流传感器构造为磁场传感器。磁场传感器例如可以是霍尔传感器、GMR(英：giantmagnetoresistance，巨磁阻)传感器或TMR(英：tunnelmagnetoresistance，隧道磁阻)传感器。在此，磁场传感器可以通过由代表电动机电流的电流参量引起的磁场间接地推断出至少一个相电流。该构型的优点在于，可以无电位地测量测量信号，并且不需要修改电路。在本专利技术的另一有利构型中设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光学地检测视场的激光雷达设备(111，200)，所述激光雷达设备具有：/n控制设备(109)，所述控制设备用于发射(402)至少一个控制信号(A，B，C)；/n电动机(105)，所述电动机具有电动机电流，所述电动机能够借助所述至少一个控制信号(A，B，C)控制地围绕旋转轴线(104)旋转，并且在所述电动机上布置有发射光辐射(112)的能够开关的光源(101)；/n其特征在于，所述激光雷达设备(111，200)还具有：/n至少一个开关装置(102，102-1，102-2)，所述至少一个开关装置用于根据代表所述电动机电流的电流参量的特性来禁止(409)所述光辐射(112)的发射。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170823 DE 102017214702.41.一种用于光学地检测视场的激光雷达设备(111，200)，所述激光雷达设备具有：
控制设备(109)，所述控制设备用于发射(402)至少一个控制信号(A，B，C)；
电动机(105)，所述电动机具有电动机电流，所述电动机能够借助所述至少一个控制信号(A，B，C)控制地围绕旋转轴线(104)旋转，并且在所述电动机上布置有发射光辐射(112)的能够开关的光源(101)；
其特征在于，所述激光雷达设备(111，200)还具有：
至少一个开关装置(102，102-1，102-2)，所述至少一个开关装置用于根据代表所述电动机电流的电流参量的特性来禁止(409)所述光辐射(112)的发射。


2.根据权利要求1所述的激光雷达设备(111，200)，所述激光雷达设备还具有：
至少一个电流传感器(106，107，108)，所述至少一个电流传感器用于检测(406)代表所述电动机电流的电流参量的特性；
用于将代表所述电动机电流的电流参量的特性与能够预给定的特性进行比较(407)的装置；
其中，所述控制设备(109)还构造用于根据所述比较(407)来将禁止信号(110，110-1，110-2)发射给所述至少一个开关装置(102，102-1，102-2)。


3.根据权利要求2所述的激光雷达设备(111，200)，其特征在于，所述控制设备(109)还构造用于求取代表所述电动机电流的电流参量的能够预给定的特性。


4.根据权利要求2或3所述的激光雷达设备(111，200)，其特征在于，所述至少一个电流传感器(106，107，108)构造为测量电阻、尤其低电阻的测量电阻。


5.根据权利要求2或3所述的激光雷达设备(111，200)，其特征在于，所述至少一个电流传感器(106，107，108)构造为磁场传感器。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光雷达设备(111，200)，其特征在于，所述至少一个开关装置(102，102-1)构造用于将所述光源(101)的连接接通至能量供给装置(103)。


7.根据权利要求1至5中任一项所述的激光雷达设备(111，200)，其特征在于，所述至少一个开关装置(102-2)构造用于对所述光源(101)的射束路径中的机械活门(201)进行开关。


8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·乌特默伦，J·斯帕贝尔特，S·莱迪克，R·哈斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE