用于追踪参考激光的系统和方法技术方案

一种用于保持照射在激光检测器组件上的激光的系统和方法，包括确定来自旋转激光发射器的激光照射在激光传感器上的位置。确定激光传感器沿激光检测器组件的杆的当前位置，并且基于激光照射在激光传感器上的位置和激光传感器的当前位置来确定激光传感器沿杆的新位置。然后将激光传感器移动到新位置。该系统和方法通过沿激光检测器组件的杆移动激光传感器来提供激光检测器组件的有效较长工作范围。惯性测量单元用于计算激光入射之间的时间段中的位置信息。中的位置信息。中的位置信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于追踪参考激光的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年2月8日提交的美国临时专利申请NO.62/803,152和2019年12月20日提交的美国实用专利申请NO.16/721,981的权益，两者的全部内容通过引用并入本文。
专利

[0003]本专利技术一般涉及机器控制和操作，以及更具体地涉及追踪参考激光。

技术介绍

[0004]用于施工的机器可以使用旋转激光系统以确定机器和/或机器的器具的高程(例如，相对于参考的高度)。图1A描绘了一种旋转激光系统，其包括输出激光束128(也称为“激光”)的激光发射器140，该激光束绕激光发射器140的竖向轴线旋转。激光发射器的镜、光学部件和/或机械部件使激光在具有已知高程132的激光参考平面中旋转。激光检测器112附接到杆114。激光检测器112在激光束128照射激光检测器112的多个激光检测器元件(图1B和图1C中所示的116)中之一时检测该激光束，如现有技术中所公知的。激光检测器元件可以是光感受器、光电二极管或可以检测激光束128的其他类型的传感器。杆114被附接至机器110的器具120，诸如图1A所示的推土机。激光检测器112的高程相对于激光128是确定的，并且机器的器具的高程可以基于激光检测器112的高程来确定，因为从器具120到激光检测器112的距离是已知的。
[0005]机器控制激光接收器通常具有固定的工作范围，其通常为150mm到250mm。激光检测器的工作范围是可以检测到激光束内的竖向长度。在现有技术系统中，激光检测器的工作范围基于竖向长度118，激光检测器元件116可以沿着该竖向长度检测激光束128。如图1B所示，激光检测器112的竖向长度118是固定的。器材操作者必须定位激光检测器112，使得激光束128照射多个激光检测器元件116中之一，以便在使用前建立坡度高程。激光检测器112可移动地附接到杆114，这允许操作者沿着杆114竖向移动激光检测器。由于激光束128肉眼不可见，操作者必须通过沿着杆114竖向移动激光检测器112直到激光检测器112在激光128的路径中来手动搜索旋转的激光束128。一些制造商提供机动化杆，以经由远程控制将激光接收器移动到范围中。虽然这比手动定位接收器更方便，但它仍然需要大量时间并且不便于定位来自发射器的激光输出。
[0006]图1C描绘了激光束128照射位于激光检测器112的下端部附近的多个激光检测器元件116中之一。在该示例中，这种情况发生在激光检测器112已经相对于激光束128向上移动时。类似地，当激光检测器112相对于激光束128已经向下移动时，位于激光检测器112的上端部附近的激光检测器元件116中之一将检测到激光束128。从图1B和图1C中可以看出，只有当激光128照射到多个激光检测器元件116中之一上时才能检测到激光束128。因此，激光检测器112的工作范围受其长度限制。如果激光检测器112向上或向下移动使得激光束128不照射在激光检测器元件116中之一上，则不能确定激光检测器112的高程。例如，如果
激光检测器112向上移动(例如，由操作者向上移动器具120)，使得激光束128不再照射激光检测器112，而是照射杆114或器具120，激光检测器112的高程不能被确定。如果激光检测器112向下移动(例如由操作者向下移动器具120)，使得激光束128不再照射激光检测器112，而是照射机器110的驾驶室或者行进而不照射机器110的任何部分，激光检测器112的高程不能被确定。
[0007]大多数机器控制激光检测器的另一典型特性是激光检测器的输出速率与激光照射激光检测器元件的速率直接相关。典型的激光发射器使激光束在激光参考平面中以600rpm(10Hz)旋转，这意味着每次旋转之间转换为100毫秒，因此激光检测器以10Hz的速率检测激光。因此，激光检测器以检测激光的相同速率输出与激光入射有关的信息，在该示例中为10Hz。激光检测器在照射激光检测器的激光的相继检测之间的移动未被检测到。
[0008]所需要的是一种较容易且较有效的方法和系统，用于参考激光追踪和以较快的速率提供高程信息以及提供有效的较长工作范围。

技术实现思路

[0009]一种用于保持照射在激光检测器组件上的激光束的系统和方法，包括确定来自旋转激光发射器的激光束照射在激光传感器上的位置。确定激光传感器沿激光检测器组件的杆的当前位置，并且基于激光束照射在激光传感器上的位置和激光传感器的当前位置来确定激光传感器沿杆的新位置。然后将命令传输到致动器以将激光传感器移动到新位置。在一个实施方式中，该方法包括基于激光传感器的当前位置和激光传感器的新位置来计算对致动器的命令。在一个实施方式中，命令是基于激光传感器的当前速度来计算的。在一个实施方式中，确定激光传感器的当前位置还包括从惯性测量单元接收数据并基于来自惯性测量单元的数据来确定新位置。在一个实施方式中，在确定激光传感器的新位置之前，对来自激光传感器和惯性测量单元的数据进行滤波。
[0010]在一个实施方式中，激光检测器组件包括杆、能够沿杆移动并用于检测激光的激光传感器、用于移动激光传感器的致动器、激光传感器位置传感器、和控制器。控制器与激光传感器、激光位置传感器和致动器通信并且被配置成将致动器致动以便将激光保持在激光检测器组件的工作范围内。可以基于来自激光传感器和激光传感器位置传感器的数据来致动致动器。激光检测器组件还可以包括惯性测量单元，并且还可以基于来自惯性测量单元的数据来致动致动器。激光传感器可以包括多个激光检测器元件并且来自激光传感器的数据可以识别激光正在照射的激光检测器元件中之一。
附图说明
[0011]图1A描绘了用于确定高程的旋转激光系统；
[0012]图1B描绘了激光检测器，其中激光束照射多个激光检测器元件中之一；
[0013]图1C描绘了图1B的激光检测器，其中激光束照射多个激光检测器元件中的另一激光检测器元件；
[0014]图2描绘了根据一实施方式的包括激光发射器和激光检测器组件的用于高程控制的系统；
[0015]图3描绘了根据一实施方式的激光检测器组件；
[0016]图4描绘了根据一实施方式的激光传感器；
[0017]图5描绘了根据一实施方式的图2中所示的激光检测器组件的杆；
[0018]图6A描绘了根据一实施方式的用于检测激光位置并沿着杆移动激光检测器的方法的流程图；
[0019]图6B描绘了用于查寻来自激光发射器的激光束输出的方法的流程图；
[0020]图7描绘了具有激光检测器组件的机器器具的不同定向；
[0021]图8描绘了根据一实施方式的用于检测激光入射并输出高程数据的方法的流程图；以及
[0022]图9描绘了根据一实施方式示出使用滤波器来融合的测量的示意图。
具体实施方式
[0023]图2描绘了输出激光束128的激光发射器140。在一个实施方式中，激光发射器140输出激光束128，该激光束绕竖向轴线旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：确定来自旋转激光发射器的激光照射在激光传感器上的位置；确定所述激光传感器沿杆的当前位置；基于激光照射在所述激光传感器上的位置和所述激光传感器的当前位置来确定所述激光传感器沿所述杆的新位置；以及向致动器传输命令以将所述激光传感器移动至新位置。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述激光传感器的当前位置和所述激光传感器的新位置来计算对所述致动器的命令。3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述激光传感器的当前位置还包括：从惯性测量单元接收数据，其中，确定所述激光传感器的新位置还基于来自所述惯性测量单元的数据。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在确定所述激光传感器的新位置之前，对识别所述激光传感器沿所述杆的当前位置的数据和来自所述惯性测量单元的数据进行滤波。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述致动器被配置成沿所述杆竖向地移动所述激光传感器。6.根据权利要求2所述的方法，其中，还基于所述激光传感器的当前速度计算所述命令。7.一种装置，包括：存储计算机程序指令的存储器；以及与所述存储器通信地耦接的处理器，所述处理器被配置成执行计算机程序指令，当在所述处理器上执行所述计算机程序指令时，使所述处理器执行包括以下的操作：确定来自旋转激光发射器的激光照射在激光传感器上的位置；确定所述激光传感器沿杆的当前位置；基于激光照射在所述激光传感器上的位置和所述激光传感器的当前位置来确定所述激光传感器沿所述杆的新位置；以及向致动器传输命令以将所述激光传感器移动至新位置。8.根据权利要求7所述的装置，所述操作还包括：基于所述激光传感器的当前位置和所述激光传感器的新位置来计算对所述致动器的命令。9.根据权利要求8所述的装置，其中，确定所述激光传感器的当前位置还包括：从惯性测量单元接收数据，其中，确定所述激光传感器的新位置还基于来自所述惯性测量单元的数据。10.根据权利要求9所述的装置，其中，在确定所述激光传感器的新位置之前，对识别所述激光传感器沿所述杆的当前位置的数据和来自所述惯性测量单元的数据进行滤波。11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述致动器被...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：拓普康定位系统公司，
类型：发明
国别省市：