一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法技术

本发明专利技术公开了一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法，该误差消除方法包括：获取与电机轴同轴设置的第一编码器的测量值，以及安装在减速器的输出轴上的第二编码器的测量值；根据所述第一编码器的测量值和所述第二编码器的测量值之间的差值确定由所述减速器的间隙和第一编码器的脉冲毛刺所带来的累积误差；根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度，其中，所述电机轴的转动角度除以所述减速器的减速比为云台的测量扫描角度。在本发明专利技术中，可实现在线补偿累积误差，提高扫描系统的角度精度及稳定性，提高扫描效率，提高扫描系统的动态性能。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法
本专利技术属于激光雷达领域，更具体地，涉及一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法。
技术介绍
目前，激光雷达扫描云台多数采用二维激光雷达搭配一维扫描云台的方案实现。在激光雷达扫描云台中，驱动方案可以采用直驱方案或减速器驱动方案，在直驱方案中，由于没有减速器，不存在传动间隙，但电机输出力矩要增大，电机尺寸也要变大，从而引起扫描系统的体积及重量增加。在为了降低扫描云台的体积及重量，可以采用伺服电机加减速器方案，提高输出力矩，但是减速器存在间隙，间隙会随着使用时间的增加而变化，影响扫描精度，为了提高云台动态特性，使用增量式编码器作为云台测量角度传感器，但是增量式编码器长时间运行会有毛刺引起的误差，为了补偿间隙及毛刺引起的误差，单次扫描结束后需回一次基准点进行校准，这大大降低了扫描效率。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法，其目的在于可实现在线补偿累积误差，提高扫描云台的稳定性，提高扫描效率，提高扫描云台动态性能，由此解决传统扫描云台扫描效率低、体积大、动态性能差的问题的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种激光雷达扫描云台的误差消除方法，包括：获取与电机轴11同轴设置的第一编码器41的测量值，以及安装在减速器2的输出轴21上的第二编码器42的测量值；根据所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值之间的差值确定由所述减速器2的间隙和第一编码器41的脉冲毛刺所带来的累积误差；根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度，其中，所述电机轴11的转动角度除以所述减速器2的减速比为云台的测量扫描角度。优选地，所述根据所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值之间的差值确定由所述减速器2的间隙和第一编码器41的脉冲毛刺所带来的累积误差包括：将所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值做差值处理，并获取该差值的绝对值，以获取当前时刻下所述第一编码器41和所述第二编码器42之间的误差角度；将所述误差角度通过二阶卡尔曼滤波器进行滤波处理，得到所述误差角度的变化率Detaf；判断所述变化率Detaf是否在设定阀值之内，如果在设定阀值内，则获取所述变化率Detaf等于设定值时所对应的误差角度f，设置所述累积误差等于所述误差角度f。优选地，所述根据所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值之间的差值确定由所述减速器2的间隙所带来的累积误差之前还包括：接收云台的设定扫描范围，根据所述设定扫描范围以及累积误差确定云台的运行扫描范围；通过所述运行扫描范围和所述第二编码器42的测量值，判断电机1是否运行到最低点；如果所述电机1运行到最低点，则判断所述电机1的速度是否大于0，如果所述电机1的速度大于0，则执行根据所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值之间的差值确定由所述减速器2的间隙和第一编码器41的脉冲毛刺所带来的累积误差的步骤。优选地，所述根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度包括：当正向扫描时，将所述测量扫描角度减去所述累积误差得到所述实际扫描角度；当负向扫描时，所述测量扫描角度等于所述实际扫描角度。优选地，所述第一编码器41为增量式编码器，所述第二编码器42为绝对式编码器。按照本专利技术的另一方面，提供了一种激光雷达扫描云台，所述激光雷达扫描云台包括：电机1、减速器2、驱动器3、第一编码器41和第二编码器42；所述电机1通过电机轴11安装在所述减速器2的输入端，所述第一编码器41与所述电机轴11同轴设置，所述第二编码器42安装在所述减速器2的输出轴21上，所述驱动器3与所述第一编码器41和所述第二编码器42连接；所述第一编码器41用于测量所述电机轴11的转动角度，所述第二编码器42用于测量所述输出轴21的转动角度，其中，所述电机轴11的转动角度除以所述减速器2的减速比为云台的测量扫描角度；所述驱动器3用于根据所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值之间的差值确定由所述减速器2的间隙和第一编码器41的脉冲毛刺所带来的累积误差，以根据所述累积误差对所述测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度。优选地，所述驱动器3具体用于将所述第一编码器41的测量值和所述第二编码器42的测量值做差值处理，并获取该差值的绝对值，以获取当前时刻下所述第一编码器41和所述第二编码器42之间的误差角度；将所述误差角度通过二阶卡尔曼滤波器进行滤波处理，得到所述误差角度的变化率Detaf；判断所述变化率Detaf是否在设定阀值之内，如果在设定阀值内，则获取所述变化率Detaf等于设定值时所对应的误差角度f，设置所述累积误差等于所述误差角度f；根据所述累积误差对所述测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度。优选地，当正向扫描时，所述驱动器3用于将所述测量扫描角度减去所述累积误差得到所述实际扫描角度；当负向扫描时，所述驱动器3用于设置所述实际扫描角度等于所述测量扫描角度。优选地，所述第一编码器41为增量式编码器，所述第二编码器42为绝对式编码器。优选地，所述激光雷达扫描云台还包括第一支架5和第二支架6，所述电机1和所述减速器2安装在所述第一支架5上；所述减速器2的输出轴21通过轴承7固定在所述第一支架5上；所述第二支架6上设置有光电开关81，所述减速器2的输出轴21上设置有激光雷达9和限位滑块82。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术提供一种激光雷达扫描云台及其误差消除方法，该误差消除方法包括：获取与电机轴同轴设置的第一编码器的测量值，以及安装在减速器的输出轴上的第二编码器的测量值；根据所述第一编码器的测量值和所述第二编码器的测量值之间的差值确定由所述减速器的间隙和第一编码器的脉冲毛刺所带来的累积误差；根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度，其中，所述电机轴的转动角度除以所述减速器的减速比为云台的测量扫描角度。在本专利技术中，可实现在线补偿累积误差，提高扫描系统的角度精度及稳定性，提高扫描效率，提高扫描系统的动态性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种激光雷达扫描云台的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的设定扫描范围与运行扫描范围的关系示意图；图3a是本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达扫描云台的误差消除方法，其特征在于，包括：/n获取与电机轴(11)同轴设置的第一编码器(41)的测量值，以及安装在减速器(2)的输出轴(21)上的第二编码器(42)的测量值；/n根据所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值之间的差值确定由所述减速器(2)的间隙和第一编码器(41)的脉冲毛刺所带来的累积误差；/n根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度，其中，所述电机轴(11)的转动角度除以所述减速器(2)的减速比为云台的测量扫描角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达扫描云台的误差消除方法，其特征在于，包括：
获取与电机轴(11)同轴设置的第一编码器(41)的测量值，以及安装在减速器(2)的输出轴(21)上的第二编码器(42)的测量值；
根据所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值之间的差值确定由所述减速器(2)的间隙和第一编码器(41)的脉冲毛刺所带来的累积误差；
根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度，其中，所述电机轴(11)的转动角度除以所述减速器(2)的减速比为云台的测量扫描角度。


2.根据权利要求1所述的误差消除方法，其特征在于，所述根据所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值之间的差值确定由所述减速器(2)的间隙和第一编码器(41)的脉冲毛刺所带来的累积误差包括：
将所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值做差值处理，并获取该差值的绝对值，以获取当前时刻下所述第一编码器(41)和所述第二编码器(42)之间的误差角度；
将所述误差角度通过二阶卡尔曼滤波器进行滤波处理，得到所述误差角度的变化率Detaf；
判断所述变化率Detaf是否在设定阀值之内，如果在设定阀值内，则获取所述变化率Detaf等于设定值时所对应的误差角度f，设置所述累积误差等于所述误差角度f。


3.根据权利要求1所述的误差消除方法，其特征在于，所述根据所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值之间的差值确定由所述减速器(2)的间隙和第一编码器(41)的脉冲毛刺所带来的累积误差之前还包括：
接收云台的设定扫描范围，根据所述设定扫描范围以及累积误差确定云台的运行扫描范围；
通过所述运行扫描范围和所述第二编码器(42)的测量值，判断电机(1)是否运行到最低点；
如果所述电机(1)运行到最低点，则判断所述电机(1)的速度是否大于0，如果所述电机(1)的速度大于0，则执行根据所述第一编码器(41)的测量值和所述第二编码器(42)的测量值之间的差值确定由所述减速器(2)的间隙和第一编码器(41)的脉冲毛刺所带来的累积误差的步骤。


4.根据权利要求1所述的误差消除方法，其特征在于，所述根据所述累积误差对云台的测量扫描角度进行补偿，进而获得云台的实际扫描角度包括：
当正向扫描时，将所述测量扫描角度减去所述累积误差得到所述实际扫描角度；
当负向扫描时，所述测量扫描角度等于所述实际扫描角度。


5.根据权利要求1所述的误差消除方法，其特征在于，所述第一编码器(41)为增量式编码器，所述第二编码器(42)为绝对式...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌创伟，张石，李亚锋，袁志林，
申请(专利权)人：深圳煜炜光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44