本發(fā)明涉及雷達領(lǐng)域，具體涉及一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光雷達廣泛應用于掃描監(jiān)測目標障礙物尺寸及與其它物體之間的距離、以及目標障礙物的運行速度，例如鐵路鐵軌上障礙物尺寸，以及鐵軌與障礙物之間的距離及相對速度。以目前市場上主流的掃描激光雷達為例，簡要的介紹激光雷達的工作原理。掃描激光雷達包括一個激光發(fā)射器、一個激光接收器和一個云臺。激光發(fā)射器發(fā)射一束激光脈沖，經(jīng)過目標物體反射后，被激光接收器接收。激光接收器準確的測量光脈沖從激光發(fā)射到激光接收之間的時間。而光速是已知的，測量出來的激光傳播時間可以轉(zhuǎn)化為對激光傳播的距離。而云臺不停的旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)不同方向上的距離測量，得到激光掃描截面上的距離和角度信息。然而，隨著人們對安全性要求的提高，對二維激光雷達的掃描精確度和掃描速度有了更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中二維激光雷達的掃描準確度和掃描速度無法滿足人們的需求，目的在于提供一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)動裝置，實現(xiàn)快速掃描，并極大地提高分辨率、低成本。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)，包括激光測距設(shè)備、主控電路板、轉(zhuǎn)動裝置和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述激光測距設(shè)備用于測定當前障礙物方向的距離信息，并將距離信息傳遞給主控電路板，述激光測距設(shè)備包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波信號的激光接收模塊和用于處理激光回波信號的激光電路模塊，所述激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接；主控電路板，用于處理距離信息和光學轉(zhuǎn)鏡的角度信息，發(fā)送控制脈沖控制轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動裝置包括電機和光學轉(zhuǎn)鏡，所述光學轉(zhuǎn)鏡用于激光的反射和接收，電機用于帶動光學轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動；數(shù)據(jù)處理設(shè)備用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示當前掃描結(jié)果，數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過通訊端口與主控電路板連接；光學轉(zhuǎn)鏡與電機水平方向上平行放置，電機位于光學轉(zhuǎn)鏡下方，光學轉(zhuǎn)鏡與激光測距設(shè)備位于一條水平線上，電機帶動旋轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)輪通過皮帶輪連接光學轉(zhuǎn)鏡并帶動光學轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)。其中主控電路板為現(xiàn)有技術(shù)。

優(yōu)選地，二維激光雷達測距裝置還包括歸零開關(guān)，所述歸零開關(guān)用于初始化二維激光雷達的掃描角度，并將掃描的起始角度傳遞給主控電路板。

優(yōu)選地，所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的激光光束包括紅外激光光束，光束發(fā)散角為小于3mrad。

優(yōu)選地，所述激光測距設(shè)備的測距速度最低為10KHz。

優(yōu)選地，所述電機為直流無刷伺服電機。

優(yōu)選地，所述通訊端口為RS422或RS232或Ethernet中的一種。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)，激光測距設(shè)備發(fā)射的激光光束經(jīng)過光學轉(zhuǎn)鏡反射后，會打到目標物上，經(jīng)由目標障礙物反射后，激光回波被光學轉(zhuǎn)鏡反射回激光接收模塊，這個時間極短，隨著光學轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動，可以快速的掃描得到角度和距離信息，從而實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的障礙物監(jiān)測；

2、本發(fā)明一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)，該監(jiān)測具有極大的范圍，且可以精確的反應目標障礙物的尺寸及其運動速度；

3、本發(fā)明一種集成式二維激光雷達掃描測距系統(tǒng)，能夠有效的利用空間，使雷達裝置的集成度更高，同時將電機和轉(zhuǎn)鏡放置在同一個安裝板上，使中心降低，只需要讓激光測距設(shè)備與光學轉(zhuǎn)鏡處于同一中心上，使集成更方便。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明二維激光雷達測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明二維激光雷達測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明二維激光雷達測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：1-激光測距設(shè)備，101-激光發(fā)射口，102-底座，103-安裝板，2-主控電路板，3-轉(zhuǎn)動裝置，301-電機，302-光學轉(zhuǎn)鏡，303-旋轉(zhuǎn)輪，4-歸零開關(guān)，5-通訊端口，6-數(shù)據(jù)處理設(shè)備，7-障礙物。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例

如圖1所示，本發(fā)明實施提供了一種二維激光雷達裝置，包括激光測距設(shè)備1、主控電路板2、轉(zhuǎn)動裝置3和數(shù)據(jù)處理設(shè)備6。激光測距設(shè)備1用于測定當前障礙物7方向的距離信息，并將距離信息傳遞給主控電路板2，述激光測距設(shè)備1包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波信號的激光接收模塊和用于處理激光回波信號的激光電路模塊，激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接；主控電路板2，用于處理距離信息和光學轉(zhuǎn)鏡的角度信息，發(fā)送控制脈沖控制轉(zhuǎn)動裝置3轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動裝置3包括電機和光學轉(zhuǎn)鏡，光學轉(zhuǎn)鏡用于激光的反射和接收，電機為直流無刷伺服電機，用于帶動光學轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動；數(shù)據(jù)處理設(shè)備6用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示當前掃描結(jié)果，數(shù)據(jù)處理設(shè)備6通過通訊端口5與主控電路板2連接；還包括歸零開關(guān)4，歸零開關(guān)4用于初始化二維激光雷達的掃描角度，并將掃描的起始角度傳遞給主控電路板2。主控電路板2與歸零開關(guān)4、激光測距設(shè)備1以及轉(zhuǎn)動裝置3連接。

激光發(fā)射模塊發(fā)射的激光光束包括紅外激光光束，光束發(fā)散角為2mrad。激光測距設(shè)備1的測距速度為20KHz。通訊端口5為RS422。轉(zhuǎn)動裝置3中電機帶動光學轉(zhuǎn)鏡以一定的速度勻速轉(zhuǎn)動，在二維截面上進行實時掃描測距。主控電路板2輸出脈沖信號驅(qū)動電機勻速轉(zhuǎn)動，同時記錄當前電機轉(zhuǎn)動角度與接收當前角度激光測距的距離信息。數(shù)據(jù)處理設(shè)備6通過通訊端口接收來自主控電路板2的距離和角度信息，經(jīng)處理后顯示當前的掃描圖。

如圖2和圖3所示，包括底座102和安裝板103，安裝板103垂直設(shè)置于底座102上，光學轉(zhuǎn)鏡302與電機301相對于底座102平行安裝于安裝板103上，電機301位于光學轉(zhuǎn)鏡302的正下方，光學轉(zhuǎn)鏡302與激光測距設(shè)備1的激光發(fā)射口101位于一條水平線上，電機301帶動旋轉(zhuǎn)輪303轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)輪303通過皮帶輪連接光學轉(zhuǎn)鏡302并帶動光學轉(zhuǎn)鏡302旋轉(zhuǎn)。激光測距設(shè)備1發(fā)射激光光束到光學轉(zhuǎn)鏡302的反射面上，光學轉(zhuǎn)鏡302的反射面與出射激光成45°夾角，垂直出射的激光經(jīng)光學轉(zhuǎn)鏡302的反射面后平行出射，當光束照射到障礙物7上之后，會發(fā)生反射，即為回波信號?；夭ㄐ盘栐俅谓?jīng)過光學轉(zhuǎn)鏡302，反射到激光測距設(shè)備1的接收光窗中，測得當前的距離信息。當光學轉(zhuǎn)鏡302在電機301的帶動下勻速旋轉(zhuǎn)時，激光測距設(shè)備1能測得各個方向上的距離信息，不同角度的距離信息按照一定的規(guī)則處理后，可以顯示出當前的掃描障礙物的結(jié)果。

上述激光測距設(shè)備1可以采用已有的激光測距模塊，脈沖式或相位式激光測距模塊，激光測距設(shè)備的信號載波可選用可見光或紅外光，如905nm載波，測距的頻率可選擇10KHz極其以上速率，在確定掃描頻率的情況下，為提高分辨率，可選擇更高測距頻率的激光測距設(shè)備；光學轉(zhuǎn)鏡302可以采用鍍銀反射面，其反射率可選擇95%以上；電機301為直流無刷伺服電機，可選參數(shù)為3000轉(zhuǎn)/min，電機301可以配較高精度的編碼器，提高角度的精度。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。