一种多线扫描激光雷达装置及控制方法制造方法及图纸

技术编号:29251107 阅读:10 留言:0更新日期:2021-07-13 17:20
本发明专利技术涉及激光测量领域,特别是涉及一种多线扫描激光雷达装置及控制方法。装置包括:包括发射部件、接收部件、第一可移动结构、第二可移动结构和控制部件:发射部件包括发射光源和发射角度调整器件,发射部件固定在第一可移动结构上,发射角度调整器件改变发射光源的出射光方向,发射光源和第一可移动结构分别与控制部件连接;接收部件包括接收探测器和接收角度调整器件,接收部件固定在第二可移动结构上,接收角度调整器件将反射光的光路正对接收探测器,接收探测器和第二可移动结构分别与控制部件连接。本发明专利技术可以解决现有多线扫描雷达多个发射光源和探测器互相干涉的问题,也降低了加工和控制的复杂度,也解决了发热大功耗高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多线扫描激光雷达装置及控制方法
本专利技术涉及激光测量领域,特别是涉及一种多线扫描激光雷达装置及控制方法。
技术介绍
按照扫描线数进行分类,激光雷达可以分为单线和多线扫描激光雷达。单线激光雷达仅能通过扫描电机的旋转获取单个扫描平面内的点云数据,如需探测三维立体的点云数据,则需要另外增加一个维度的旋转或平面移动设备,用于探测另外一个维度的数据。在单线激光雷达上增加移动设备,可以通过扫描电机和移动设备的配合运动实现三维点云数据探测,但也存在一些局限性,例如探测时间过长、不能实时探测等等。因此,在要求点云实时探测的应用场景,多线扫描激光雷达是必须的选择。目前主要的多线扫描激光雷达的实现技术方案,是将多个发射光源和探测器进行集成,形成发射和接收的阵列分布,每组发射光源和探测器进行一个扫描平面的扫描。该方案中使用多个不同位置的发射光源和探测器进行扫描,发射光源和探测器无需移动,因此扫描速度快,可实现实时扫描,可应用在自动驾驶等特殊场景,具有突出的探测优势。但是,在这种方案中,每个发射光源和对应的探测器均需进行一一对应的位置设计和调整,以保证发射光源和探测器之间的一一对应。因此,该方案也存在一定的技术缺陷:(1)多个光源之间存在互相干涉的情况,需要通过时序控制发射和接收的顺序,避免同时发射;(2)发射光源和探测器阵列的元件密集程度过高,存在散热、功耗等应用问题,有可能会影响其长期可靠性;(3)该技术方案的光学调试和生产流程较为复杂,生产效率偏低,造成激光雷达的生产成本较高。鉴于此,如何克服现有技术所存在的缺陷,解决现有多线扫描激光雷达技术方案的缺陷,是本
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,本专利技术解决了现有多线激光扫描雷达控制难度高、使用稳定性差且成本较高的问题。本专利技术实施例采用如下技术方案:第一方面,本专利技术提供了一种多线扫描激光雷达装置,包括发射部件1、接收部件2、第一可移动结构3、第二可移动结构4和控制部件5,具体的:发射部件1包括发射光源11和发射角度调整器件12,发射部件1固定在第一可移动结构3上,发射角度调整器件12改变发射光源11的出射光方向,发射光源11和第一可移动结构3分别与控制部件5连接;接收部件2包括接收探测器21和接收角度调整器件22,接收部件2固定在第二可移动结构4上,接收角度调整器件22将反射光的光路正对接收探测器21,接收探测器21和第二可移动结构4分别与控制部件5连接。优选的,发射角度调整器件12具体包括发射透镜,发射透镜位于发射光源11的出射光路上,发射光源11位于发射透镜的焦平面上,出射光经过发射透镜后由发散光转换为平行光,出射光路通过发射透镜的不同位置后出射角度不同;接收角度调整器件22具体包括接收透镜,接收透镜位于接收探测器21的入射光路上,接收光源11位于接收透镜的焦平面上,平行的入射光经过发射透镜后被折射并聚焦至接收探测器21的受光部件上。优选的,第一可移动结构3和第二可移动结构4具体包括旋转移动结构、一维移动结构和二维平面移动结构中的一种或多种,第一可移动结构3和第二可移动结构4带动发射部件1和接收部件2同步移动。优选的,还包括一个或多个第一位置传感器6,第一电容式位置传感器6位于发射光源11移动轨迹每个维度的一侧或两侧,第一位置传感器6与控制部件5连接;还包括一个或多个第二位置传感器7,第二位置传感器7位于接收探测器21移动轨迹每个维度的一侧或两侧,第二位置传感器7与控制部件5连接。优选的,第一位置传感器6和第二位置传感器7具体为电容式位移转感器、光学位置传感器、超声波位置传感器、磁性位置传感器和电感式位置传感器中的一种或多种。另一方面,本专利技术提供了一种多线扫描激光雷达的控制方法,具体为:使用权利要求第一方面提供的多线扫描激光雷达装置,发射装置1和接收装置2在初始位置完成一次单线激光扫描;第一可移动结构3和第二可移动结构4带动发射部件1和接收部件2同步移动至每个扫描位置,每个扫描位置到位后,再次进行单线激光扫描。优选的,当第一可移动结构3和第二可移动结构4为旋转移动结构时,发射部件1和接收部件2整体进行同步的旋转移动;当第一可移动结构3和第二可移动结构4为一维移动结构和/或二维平面移动结构时,发射部件1和接收部件2同步进行一维和/或二维平面移动。优选的,当所述多线扫描激光雷达装置第一方面的优选方案中提供的多线扫描激光雷达装置时,还包括:所述同步移动到位后,使用第一位置传感器6和第二位置传感器7获取发射部件1和接收部件2的位置;判断发射部件1和接收部件2是否已精确到位;若已精确到位,进行一次扫描激光发射及扫描激光反射光的接收;若未精确到位,对发射部件1和接收部件2进行位置精调。优选的,若第一位置传感器6和第二位置传感器7的测量值之差大于预设测量值差阈值,发送告警信号。与现有技术相比,本专利技术实施例的有益效果在于:本实施例提供的多线扫描激光雷达装置使用单个发射光源和单个探测器配合移动结构进行多线扫描,解决了现有多线扫描雷达因存在多个发射光源和探测器导致互相干涉的问题,也降低了加工和控制的复杂度,同时也解决了发热大功耗高的问题。在优选方案中,还通过使用位置传感器,提高了发射光源和探测器的到位精度,进而提高扫描数据的获取精度。【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为本专利技术实施例提供的一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图4为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图5为本专利技术实施例提供的一种多线扫描激光雷达装置中发射结构1和接收结构2的移动位置示意图;图6为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图7为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图8为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构示意图;图9为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置结构中控制部件5的结构示意图;图10为本专利技术实施例提供的一种多线扫描激光雷达装置的控制方法流程图;图11为本专利技术实施例提供的另一种多线扫描激光雷达装置的控制方法流程图;其中,附图标记如下:1:发射部件,11:发射光源,12:发射角度调整器件,2:接收部件,21:接收探测器,22:接收角度调整器件,3:第一可移动结构,4:第二可移动结构,5:控制部件,51:处理器;52:存储器,6:第一位置传感器,61:第一电容,62:电容探测器,7:第二位置传感器,71:第二电容。<本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种多线扫描激光雷达装置,其特征在于,包括发射部件(1)、接收部件(2)、第一可移动结构(3)、第二可移动结构(4)和控制部件(5),具体的:/n发射部件(1)包括发射光源(11)和发射角度调整器件(12),发射部件(1)固定在第一可移动结构(3)上,发射角度调整器件(12)改变发射光源(11)的出射光方向,发射光源(11)和第一可移动结构(3)分别与控制部件(5)连接;/n接收部件(2)包括接收探测器(21)和接收角度调整器件(22),接收部件(2)固定在第二可移动结构(4)上,接收角度调整器件(22)将反射光的光路正对接收探测器(21),接收探测器(21)和第二可移动结构(4)分别与控制部件(5)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种多线扫描激光雷达装置,其特征在于,包括发射部件(1)、接收部件(2)、第一可移动结构(3)、第二可移动结构(4)和控制部件(5),具体的:
发射部件(1)包括发射光源(11)和发射角度调整器件(12),发射部件(1)固定在第一可移动结构(3)上,发射角度调整器件(12)改变发射光源(11)的出射光方向,发射光源(11)和第一可移动结构(3)分别与控制部件(5)连接;
接收部件(2)包括接收探测器(21)和接收角度调整器件(22),接收部件(2)固定在第二可移动结构(4)上,接收角度调整器件(22)将反射光的光路正对接收探测器(21),接收探测器(21)和第二可移动结构(4)分别与控制部件(5)连接。


2.根据权利要求1所述的多线扫描激光雷达装置,其特征在于,具体包括:
发射角度调整器件(12)具体包括发射透镜,发射透镜位于发射光源(11)的出射光路上,发射光源(11)位于发射透镜的焦平面上,出射光经过发射透镜后由发散光转换为平行光,出射光路通过发射透镜的不同位置后出射角度不同;
接收角度调整器件(22)具体包括接收透镜,接收透镜位于接收探测器(21)的入射光路上,接收光源(11)位于接收透镜的焦平面上,平行的入射光经过发射透镜后被折射并聚焦至接收探测器(21)的受光部件上。


3.根据权利要求1所述的多线扫描激光雷达装置,其特征在于:
第一可移动结构(3)和第二可移动结构(4)具体包括旋转移动结构、一维移动结构和二维平面移动结构中的一种或多种,第一可移动结构(3)和第二可移动结构(4)带动发射部件(1)和接收部件(2)同步移动。


4.根据权利要求1所述的多线扫描激光雷达装置,其特征在于:
还包括一个或多个第一位置传感器(6),第一电容式位置传感器(6)位于发射光源(11)移动轨迹每个维度的一侧或两侧,第一位置传感器(6)与控制部件(5)连接;
还包括一个或多个第二位置传感器(7),第二位置传感器(7)位于接收探测器(21)移动轨迹每个维度的一侧或两侧,第二位置传感器(7)与控制部件(5)连接。


5.根据权利要求4所述的多线扫描激光雷达装置,其特征在于:
第一位置传感器(6)和第二位置传...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁志林张石李亚锋
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

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