一種掃描式激光雷達(dá)及激光雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種掃描式激光雷達(dá)和激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的掃描式激光雷達(dá)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成化、自動(dòng)化程度高。將所述掃描式激光雷達(dá)應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)上位機(jī)控制激光雷達(dá)的測(cè)量方向和測(cè)量模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光雷達(dá)的自動(dòng)控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種掃描式激光雷達(dá)及激光雷達(dá)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，是涉及一種掃描式激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用所述掃描式激光雷達(dá)設(shè)計(jì)的激光雷達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)激光雷達(dá)的測(cè)量方向大多是固定的，為了擴(kuò)展激光雷達(dá)的測(cè)量模式，需要將激光雷達(dá)與三維掃描測(cè)量結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)。目前，激光雷達(dá)與三維掃描測(cè)量結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式大多采用的是將激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)集成在一個(gè)手動(dòng)掃描平臺(tái)上，通過(guò)手動(dòng)調(diào)整掃描平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，從而改變激光雷達(dá)測(cè)量的方向，這種方式需要人為的調(diào)整激光雷達(dá)的測(cè)量方向，自動(dòng)化程度不高，不利于連續(xù)觀測(cè)，并且還會(huì)弓I入掃描誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種掃描式激光雷達(dá)，解決了現(xiàn)有的激光雷達(dá)自動(dòng)化程度不高以及系統(tǒng)集成化低的問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]一種掃描式激光雷達(dá)，包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選的，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元安裝在一支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于殼體下部，并與殼體連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐架和底座，所述支撐架通過(guò)設(shè)置在殼體上的水平軸與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并對(duì)殼體進(jìn)行支撐，所述底座安裝在支撐架的下方；所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)單元和水平驅(qū)動(dòng)單元；所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元安裝在支撐架中，連接所述水平軸，驅(qū)動(dòng)水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)殼體在垂直方向上做俯仰運(yùn)動(dòng)；所述水平驅(qū)動(dòng)單元安裝在底座中，通過(guò)設(shè)置在支撐架底部的垂直軸與支撐架連接，驅(qū)動(dòng)垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]又進(jìn)一步的，所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)、俯仰減速機(jī)、小同步帶輪、大同步帶輪和同步帶；所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與俯仰減速機(jī)連接，所述俯仰減速機(jī)與小同步帶輪連接，所述小同步帶輪通過(guò)同步帶與大同步帶輪連接，所述大同步帶輪與所述水平軸連接。
[0009]優(yōu)選的，所述水平驅(qū)動(dòng)單元包括水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)、水平減速機(jī)、小傳動(dòng)齒輪、大傳動(dòng)齒輪和軸座；所述水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)與水平減速機(jī)連接，所述水平減速機(jī)與小傳動(dòng)齒輪連接，所述小傳動(dòng)齒輪與大傳動(dòng)齒輪嚙合，所述大傳動(dòng)齒輪與所述垂直軸連接，所述垂直軸嵌套安裝在軸座中，所述軸座固定安裝在底座中。
[0010]進(jìn)一步的，所述激光雷達(dá)包括激光發(fā)射單元和光學(xué)接收單元；所述激光發(fā)射單元包括激光器、分束鏡、反射鏡和電控反射鏡；所述反射鏡和激光器分設(shè)在分束鏡的左右兩偵牝所述分束鏡和反射鏡與所述激光器出射光方向成一定角度放置，在所述反射鏡的一側(cè)設(shè)置有用于將所述反射鏡的反射光線進(jìn)行反射的電控反射鏡，所述電控反射鏡連接控制單元；所述光學(xué)接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡、小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片、聚焦透鏡和光電倍增管，所述小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片和聚焦透鏡依次并行放置在接收望遠(yuǎn)鏡的一偵牝且所述小孔光闌設(shè)置在接收望遠(yuǎn)鏡的焦平面處，所述光電倍增管接收從聚焦透鏡透射出的光線，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸至控制單元。
[0011]優(yōu)選的，在所述反射鏡與分束鏡之間設(shè)置有一擴(kuò)束鏡。
[0012]又進(jìn)一步的，在所述激光發(fā)射單元中還設(shè)置有觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊接收所述分束鏡反射的光線，并轉(zhuǎn)換成觸發(fā)電信號(hào)傳輸至控制單元。
[0013]優(yōu)選的，在所述控制單元中設(shè)置有俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電控反射鏡控制接口和信號(hào)接口模塊；一外接壓電控制器通過(guò)所述電控反射鏡控制接口與電控反射鏡連接，所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述信號(hào)接口模塊分別與光電倍增管、觸發(fā)模塊、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。
[0014]基于上述掃描式激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型還提出了一種采用所述掃描式激光雷達(dá)的激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和掃描式激光雷達(dá)，所述掃描式激光雷達(dá)包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡安裝在上位機(jī)上，所述上位機(jī)分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡與所述掃描式激光雷達(dá)中的信號(hào)接口模塊進(jìn)行通信。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型的掃描式激光雷達(dá)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成化、自動(dòng)化程度高。將所述掃描式激光雷達(dá)應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)上位機(jī)控制激光雷達(dá)的測(cè)量方向，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光雷達(dá)的自動(dòng)控制。
[0016]結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型所提出的掃描式激光雷達(dá)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖1中激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖1中控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例一，本實(shí)施例的掃描式激光雷達(dá)主要由激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元組成，其中，所述激光雷達(dá)固定安裝在殼體I內(nèi)，參見(jiàn)圖1所示，所述控制單元與三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元連接，并發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)至三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，并根據(jù)接收到的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)殼體I在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)激光雷達(dá)在三維空間內(nèi)掃描。
[0023]所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元安裝在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于殼體I的下部，并與殼體I連接。所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐架和底座6，所述支撐架主要由兩個(gè)支撐腿和位于兩個(gè)支撐腿之間的水平支撐部組成，所述水平支撐部與兩個(gè)支撐腿固定連接，所述兩個(gè)支撐腿分別與設(shè)置在殼體I左右兩側(cè)的兩個(gè)水平軸對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并分別對(duì)殼體I起到支撐作用。所述底座6安裝在支撐架的水平支撐部的下方，參見(jiàn)圖1所示。
[0024]所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)單元和水平驅(qū)動(dòng)單元，所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元安裝在支撐架中，所述水平驅(qū)動(dòng)單元安裝在底座6中。
[0025]具體來(lái)說(shuō)，所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元主要由俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、俯仰減速機(jī)8和同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成，所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7和俯仰減速機(jī)8安裝在支撐架的水平支撐部中，所述同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)安裝在支撐架的一個(gè)支撐腿中，并連接與此支撐腿轉(zhuǎn)動(dòng)連接的水平軸12。在本實(shí)施例中，所述同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由小同步帶輪9、同步帶10和大同步帶輪11組成,所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7與俯仰減速機(jī)8連接，所述俯仰減速機(jī)8通過(guò)鍵與小同步帶輪9連接，所述小同步帶輪9通過(guò)同步帶10與大同步帶輪11連接，所述大同步帶輪11通過(guò)鍵與水平軸12連接，參見(jiàn)圖2所示。所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過(guò)俯仰減速機(jī)8帶動(dòng)小同步帶輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，小同步帶輪9通過(guò)同步帶10帶動(dòng)大同步帶輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，大同步帶輪11通過(guò)鍵帶動(dòng)水平軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)殼體I繞水平軸12在垂直方向上做俯仰運(yùn)動(dòng)，因此安裝在殼體I內(nèi)的激光雷達(dá)能夠繞水平軸12在垂直方向上進(jìn)行掃描。
[0026]所述水平驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)設(shè)置在支撐架的水平支撐部的底部的垂直軸與支撐架連接，驅(qū)動(dòng)垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，所述水平驅(qū)動(dòng)單元主要由水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13、水平減速機(jī)14、小傳動(dòng)齒輪15、大傳動(dòng)齒輪16和軸座17組成。所述水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13與水平減速機(jī)14連接，所述水平減速機(jī)14通過(guò)鍵與小傳動(dòng)齒輪15連接，所述小傳動(dòng)齒輪15和大傳動(dòng)齒輪16嚙合，所述大傳動(dòng)齒輪16與所述垂直軸連接，所述垂直軸嵌套安裝在軸座17中，所述軸座17固定安裝在底座6中，參見(jiàn)圖2所示。所述水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13通過(guò)水平減速機(jī)14帶動(dòng)小傳動(dòng)齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，小傳動(dòng)齒輪15帶動(dòng)大傳動(dòng)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，大傳動(dòng)齒輪16帶動(dòng)所述垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)支撐架繞垂直軸在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)殼體I繞垂直軸水平轉(zhuǎn)動(dòng)。因此安裝在殼體I內(nèi)的激光雷達(dá)能夠繞垂直軸在水平方向上進(jìn)行掃描。
[0027]在本實(shí)施例中，所述水平減速機(jī)14優(yōu)選采用直角減速機(jī)，有利于合理利用底座6的空間。
[0028]在殼體I前側(cè)開(kāi)設(shè)有激光發(fā)射窗口 2和光學(xué)接收窗口 3,參見(jiàn)圖1所不,激光雷達(dá)發(fā)射出的激光束通過(guò)激光發(fā)射窗口 2發(fā)射出去，后向散射光信號(hào)通過(guò)光學(xué)接收窗口 3進(jìn)入激光雷達(dá)并被激光雷達(dá)接收。
[0029]所述激光雷達(dá)主要由激光發(fā)射單元和光學(xué)接收單元組成，所述激光發(fā)射單元主要由激光器18、分束鏡19、反射鏡21和電控反射鏡22組成，參見(jiàn)圖3所示。其中，所述分束鏡19可以選用高透過(guò)率的分光鏡片,按照與激光器18出射光方向成一定角度放置,在分束鏡19的左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置反射鏡21和激光器18，所述反射鏡21按照與激光器18出射光方向成一定角度放置；所述電控反射鏡22設(shè)置在反射鏡21的一側(cè)，并能夠?qū)⒎瓷溏R21的反射光線進(jìn)行反射，所述電控反射鏡22的反射光線通過(guò)激光發(fā)射窗口 2發(fā)射出去。
[0030]所述電控反射鏡22采用壓電調(diào)節(jié)方式，并與控制單元電連接。所述控制單元向電控反射鏡22發(fā)送二維控制信號(hào)，對(duì)電控反射鏡22進(jìn)行二維方向上的調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)整了由電控反射鏡22反射出去的光線的方向。
[0031]為了減小激光雷達(dá)的尺寸，在本實(shí)施例中，所述激光器18優(yōu)選采用小型固體激光器。在所述反射鏡21與分束鏡19之間設(shè)置有一擴(kuò)束鏡20,參見(jiàn)圖3所不。由激光器18發(fā)射出的激光束，大部分激光束經(jīng)過(guò)分束鏡19透射到擴(kuò)束鏡20，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡20擴(kuò)束并壓縮發(fā)散角后，光束射到反射鏡21上，經(jīng)過(guò)反射鏡21反射后，光束射向電控反射鏡22，經(jīng)過(guò)電控反射鏡22的反射后，從激光發(fā)射窗口 2發(fā)射出去。
[0032]在所述激光發(fā)射單元中還設(shè)置有觸發(fā)模塊23，所述觸發(fā)模塊23設(shè)置在分束鏡19的一側(cè)。由激光器18發(fā)射出的激光束，小部分激光束經(jīng)過(guò)分束鏡19反射后，射入觸發(fā)模塊23，所述觸發(fā)模塊23接收由分束鏡19反射的光束，并轉(zhuǎn)換為觸發(fā)電信號(hào)，輸出至控制單元。
[0033]所述光學(xué)接收單元主要由接收望遠(yuǎn)鏡24、小孔光闌25、準(zhǔn)直透鏡26、干涉濾光片27、聚焦透鏡28和光電倍增管29組成，參見(jiàn)圖3所示。其中，小孔光闌25、準(zhǔn)直透鏡26、干涉濾光片27和聚焦透鏡28依次并行設(shè)置在接收望遠(yuǎn)鏡24的一側(cè)，且所述小孔光闌25設(shè)置在接收望遠(yuǎn)鏡24的焦平面處。后向散射光信號(hào)由接收望遠(yuǎn)鏡24接收后，經(jīng)過(guò)小孔光闌25射入準(zhǔn)直透鏡26，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡26后平行射入干涉濾光片27，經(jīng)過(guò)干涉濾光片27濾除干擾信號(hào)后，射入聚焦透鏡28，經(jīng)聚焦透鏡28會(huì)聚至光電倍增管29的接收窗口，所述光電倍增管29接收光信號(hào)，并將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出至控制單元。
[0034]所述控制單元設(shè)置在底座6內(nèi)，主要由俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31、電控反射鏡控制接口和信號(hào)接口模塊組成，所述電控反射鏡控制接口由X方向控制接口 35和Y方向控制接口 36組成，所述信號(hào)接口模塊主要由運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32、觸發(fā)信號(hào)接口 33和回波信號(hào)接口 34組成，參見(jiàn)圖4所示。其中，所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7連接，所述水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31與水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13連接，所述X方向控制接口 35和Y方向控制接口 36與一外接壓電控制器連接。所述外接壓電控制器輸出的二維控制信號(hào)經(jīng)由X方向控制接口 35和Y方向控制接口 36傳輸至電控反射鏡22，對(duì)電控反射鏡22進(jìn)行二維方向上的調(diào)節(jié)。
[0035]所述信號(hào)接口模塊分別與光電倍增管29、觸發(fā)模塊23、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31相連，并通過(guò)線纜與上位機(jī)進(jìn)行通信，具體來(lái)說(shuō)，所述運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32接收上位機(jī)輸出的控制指令，并發(fā)送至俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30和水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31，從而驅(qū)動(dòng)俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7和水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13運(yùn)行；所述觸發(fā)信號(hào)接口 33接收觸發(fā)模塊23輸出的觸發(fā)電信號(hào)，并發(fā)送至上位機(jī)；所述回波信號(hào)接口 34接收光電倍增管29輸出的電信號(hào)，并發(fā)送至上位機(jī)。
[0036]將所述掃描式激光雷達(dá)應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)中，所述激光雷達(dá)系統(tǒng)主要由上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和所述的掃描式激光雷達(dá)組成。所述數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡安裝在上位機(jī)上，并分別與上位機(jī)進(jìn)行通信；所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)線纜與掃描式激光雷達(dá)的控制單元的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32連接，所述數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)線纜分別與掃描式激光雷達(dá)的控制單元的觸發(fā)信號(hào)接口 33和回波信號(hào)接口 34連接。
[0037]觸發(fā)模塊23發(fā)出的觸發(fā)電信號(hào)傳輸至觸發(fā)信號(hào)接口 33，經(jīng)由線纜傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將接收到的觸發(fā)電信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)接收到觸發(fā)電信號(hào)后，向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送指令，觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡準(zhǔn)備采集由回波信號(hào)接口 34傳輸?shù)碾娦盘?hào)。當(dāng)然，當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡接收到觸發(fā)電信號(hào)時(shí)，也可以自行觸發(fā)，準(zhǔn)備采集由回波信號(hào)接口 34傳輸?shù)碾娦盘?hào)。
[0038]光電倍增管29發(fā)出的電信號(hào)傳輸至回波信號(hào)接口 34，經(jīng)由線纜傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將接收到的電信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0039]上位機(jī)發(fā)出的控制指令傳輸至運(yùn)動(dòng)控制卡，所述運(yùn)動(dòng)控制卡接收上位機(jī)輸出的控制指令，并轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，通過(guò)線纜將運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)傳輸至運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32，經(jīng)由運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32分別傳輸至俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30和水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31，進(jìn)而分別驅(qū)動(dòng)俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)7和水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)13運(yùn)行。此外，所述運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)接口 32能夠?qū)⒏┭鲭姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器30和水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳輸至運(yùn)動(dòng)控制卡，經(jīng)由運(yùn)動(dòng)控制卡傳輸至上位機(jī)，從而能夠監(jiān)控俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30和水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31的運(yùn)行狀態(tài)。
[0040]當(dāng)掃描式激光雷達(dá)開(kāi)始測(cè)量時(shí)，激光器18發(fā)射出激光束，小部分激光束經(jīng)過(guò)分束鏡19反射后，射入到觸發(fā)模塊23，大部分激光束經(jīng)過(guò)分束鏡19透射后射入擴(kuò)束鏡20。觸發(fā)模塊23將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成觸發(fā)電信號(hào)，并將生成的觸發(fā)電信號(hào)通過(guò)觸發(fā)信號(hào)接口 33傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將觸發(fā)電信號(hào)傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出指令，觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡準(zhǔn)備采集由回波信號(hào)接口 34傳輸?shù)碾娦盘?hào)；射入擴(kuò)束鏡20的激光束，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡20的作用后，射入反射鏡21，并經(jīng)由反射鏡21反射到電控反射鏡22，然后由電控反射鏡22進(jìn)行反射，電控反射鏡22的反射光線通過(guò)激光發(fā)射窗口 2發(fā)射出去，當(dāng)電控反射鏡22的反射光線的方向需要調(diào)整時(shí)，可通過(guò)外接壓電控制器對(duì)電控反射鏡22進(jìn)行二維方向上的調(diào)節(jié)，從而調(diào)整電控反射鏡22的反射光線的方向。后向散射光信號(hào)由光學(xué)接收單元接收，并由光學(xué)接收單元中的光電倍增管29轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)通過(guò)回波信號(hào)接口 34傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將接收到的電信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)。
[0041]當(dāng)需要改變掃描式激光雷達(dá)的測(cè)量方向時(shí)，上位機(jī)發(fā)送控制指令至運(yùn)動(dòng)控制卡，所述運(yùn)動(dòng)控制卡將接收到的控制指令轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，并傳輸至控制單元，控制三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)殼體I在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而控制掃描式激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)，改變測(cè)量方向。
[0042]根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制指令的不同，所述掃描式激光雷達(dá)能夠在垂直方向上進(jìn)行O?180°范圍內(nèi)的掃描測(cè)量以及在水平方向上進(jìn)行O?360°范圍內(nèi)的掃描測(cè)量。
[0043]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元安裝在一支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于殼體下部，并與殼體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐架和底座，所述支撐架通過(guò)設(shè)置在殼體上的水平軸與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并對(duì)殼體進(jìn)行支撐，所述底座安裝在支撐架的下方；所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)單元和水平驅(qū)動(dòng)單元；所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元安裝在支撐架中，連接所述水平軸，驅(qū)動(dòng)水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)殼體在垂直方向上做俯仰運(yùn)動(dòng)；所述水平驅(qū)動(dòng)單元安裝在底座中，通過(guò)設(shè)置在支撐架底部的垂直軸與支撐架連接，驅(qū)動(dòng)垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)、俯仰減速機(jī)、小同步帶輪、大同步帶輪和同步帶；所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與俯仰減速機(jī)連接，所述俯仰減速機(jī)與小同步帶輪連接，所述小同步帶輪通過(guò)同步帶與大同步帶輪連接，所述大同步帶輪與所述水平軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:所述水平驅(qū)動(dòng)單元包括水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)、水平減速機(jī)、小傳動(dòng)齒輪、大傳動(dòng)齒輪和軸座；所述水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)與水平減速機(jī)連接，所述水平減速機(jī)與小傳動(dòng)齒輪連接，所述小傳動(dòng)齒輪與大傳動(dòng)齒輪嚙合，所述大傳動(dòng)齒輪與所述垂直軸連接，所述垂直軸嵌套安裝在軸座中，所述軸座固定安裝在底座中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:所述激光雷達(dá)包括激光發(fā)射單元和光學(xué)接收單元；所述激光發(fā)射單元包括激光器、分束鏡、反射鏡和電控反射鏡；所述反射鏡和激光器分設(shè)在分束鏡的左右兩側(cè)，所述分束鏡和反射鏡與所述激光器出射光方向成一定角度放置，在所述反射鏡的一側(cè)設(shè)置有用于將所述反射鏡的反射光線進(jìn)行反射的電控反射鏡，所述電控反射鏡連接控制單元；所述光學(xué)接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡、小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片、聚焦透鏡和光電倍增管，所述小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片和聚焦透鏡依次并行放置在接收望遠(yuǎn)鏡的一側(cè)，且所述小孔光闌設(shè)置在接收望遠(yuǎn)鏡的焦平面處，所述光電倍增管接收從聚焦透鏡透射出的光線，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸至控制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:在所述反射鏡與分束鏡之間設(shè)置有一擴(kuò)束鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:在所述激光發(fā)射單元中還設(shè)置有觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊接收所述分束鏡反射的光線，并轉(zhuǎn)換成觸發(fā)電信號(hào)傳輸至控制單兀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的掃描式激光雷達(dá)，其特征在于:在所述控制單元中設(shè)置有俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電控反射鏡控制接口和信號(hào)接口模塊；一外接壓電控制器通過(guò)所述電控反射鏡控制接口與電控反射鏡連接，所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述信號(hào)接口模塊分別與光電倍增管、觸發(fā)模塊、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。
10.一種激光雷達(dá)系 統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡及如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的掃描式激光雷達(dá)，所述數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡安裝在上位機(jī)上，所述上位機(jī)分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡與所述掃描式激光雷達(dá)中的信號(hào)接口模塊進(jìn)行 通信。
【文檔編號(hào)】G01S17/02GK203688800SQ201420049981
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】王章軍, 陳超, 孟祥謙, 李先欣, 杜立彬, 曲君樂(lè), 呂斌, 董磊 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所