本發(fā)明涉及一種激光雷達掃描領域，具體涉及一種用于二維的激光雷達掃描系統(tǒng)及其方法。

背景技術：

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化為對激光傳播的距離。而云臺不停的旋轉，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。隨著人們對安全性要求的提高，要求有更高的掃描精確度和更快的掃描速度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于二維的激光雷達掃描系統(tǒng)及其方法，解決現(xiàn)有激光雷達掃描裝置不能滿足高速掃描和高分辨率監(jiān)測，無法實現(xiàn)快速的距離測量的問題。

本發(fā)明的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種用于二維的激光雷達掃描系統(tǒng)，包括用于快速精確測距的激光測距設備，用于處理距離信息和光學轉鏡的角度信息的主控電路板，用于帶動光學轉鏡轉動的傳動裝置，用于初始化掃描角度的歸零開關，用于將主控電路板與數(shù)據(jù)處理設備之間通信的通信端口；用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示的數(shù)據(jù)處理設備，所述激光測距設備測得當前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板，所述主控電路板同時與歸零開關和傳動裝置相連，歸零開關傳遞給主控電路板掃描的起始角度，主控電路板發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置勻速轉動，并獲取當前的角度信息，主控電路板將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設備，數(shù)據(jù)處理設備處理并顯示當前的掃描結果。

進一步的，所述激光測距設備包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波光束的激光接收模塊、用于處理激光回波光束的激光電路模塊；所述激光發(fā)射模塊和激光接收模塊被封裝成一體化的模塊，激光發(fā)射光束和激光回波經(jīng)同一光窗發(fā)射和接收；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。

進一步的，所述傳動裝置還包括光學轉鏡，上述光學轉鏡用于激光的發(fā)射和接收，所述光學轉鏡與傳動裝置相連接。

進一步的，所述激光測距設備的發(fā)射激光光束包括但不限于紅外激光光束，所述光束發(fā)散角為小于3mrad。

進一步的，所述激光測距模塊設備測距速度包括但不限于最低為10KHz。

進一步的，所述傳動裝置采用的驅動裝置包括但不限于無刷直流伺服電機。

進一步的，所述通訊端口采用RS422、RS232或Ethernet。

本發(fā)明的通過下述另一技術方案實現(xiàn)：

一種二維的激光雷達掃描方法，包括步驟：

步驟1）激光測距設備測得當前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板；

步驟2）所述主控電路板同時與歸零開關和傳動裝置相連，所述歸零開關傳遞給主控電路板掃描的起始角度；

步驟3）所述主控電路板通過發(fā)送控制脈沖以控制傳動裝置勻速轉動，并獲取當前的角度信息；

步驟4）所述主控電路板將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設備，數(shù)據(jù)處理設備處理并顯示當前的掃描結果。

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

1、本發(fā)明的關鍵點在于采用簡單的結構（低成本），實現(xiàn)高速、高分辨率、中遠距離的掃描監(jiān)測。

2、本發(fā)明的保護點在于實現(xiàn)該種掃描方式的結構以及轉動掃描結構，以較簡單的結構實現(xiàn)快速的大角度、快速的掃描監(jiān)測。

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，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一種激光雷達掃描系統(tǒng)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明激光測距設備的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明激光雷達的掃描光路的示意圖；

圖4為本發(fā)明一種激光雷達掃描方法的流程示意圖；

附圖中標記及相應的零部件名稱：

1-激光測距設備，2-主控電路板，3-傳動裝置，4-歸零開關，5-通訊端口，6-數(shù)據(jù)處理設備。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，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1-2所示，本發(fā)明一種用于二維的激光雷達掃描系統(tǒng)，包括用于精確快速的激光測距設備1，激光測距設備1包括：用于激光光束發(fā)射的激光發(fā)射模塊、用于接收激光回波光束的激光接收模塊、用于處理激光回波光束的激光電路模塊。激光發(fā)射模塊和激光接收模塊被封裝成一體化的模塊，激光發(fā)射光束和激光回波經(jīng)同一光窗發(fā)射和接收。激光電路模塊與激光發(fā)射模塊和激光接收模塊相連接。

激光測距設備1能夠快速、精確的測得當前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板2，主控電路板2同時與歸零開關4和傳動裝置3相連，歸零開關4傳遞給主控電路板2掃描的起始角度，主控電路板2發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置3的勻速轉動，并獲取當前的角度信息，主控電路板2將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口5將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設備6，數(shù)據(jù)處理設備6處理并顯示當前的掃描結果。

傳動裝置還包括光學轉鏡，用于激光的發(fā)射和接收，所述光學轉鏡與傳動裝置相連接。光學轉鏡需要較高的反射率和表面平整度。歸零開關需要有較高的響應頻率，降低因開關延遲導致的誤差。激光測距設備，其發(fā)射激光光束包括但不限于紅外激光光束，光束發(fā)散角為小于3mrad。激光測距模塊設備，測距速度包括但不限于最低為10KHz。傳動裝置，采用驅動裝置包括但不限于無刷直流伺服電機。通訊端口，可能包括RS422、RS232、Ethernet等。

如圖3所示，本發(fā)明一種用于二維的激光雷達掃描系統(tǒng)原理，激光測距模塊發(fā)射的激光光束經(jīng)過光學轉鏡反射后，會打到目標物上，經(jīng)由目標障礙物反射后，激光回波被光學轉鏡反射回激光接收模塊，這個時間極短，隨著光學轉鏡的轉動，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)域內的障礙物監(jiān)測。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。

上述激光測距設備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備。

如圖4所示，本發(fā)明一種二維的激光雷達掃描方法，包括步驟：

步驟1）激光測距設備1測得當前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板2；

步驟2）所述主控電路板2同時與歸零開關4和傳動裝置3相連，歸零開關4傳遞給主控電路板2掃描的起始角度；

步驟3）所述主控電路板2通過發(fā)送控制脈沖以控制傳動裝置3勻速轉動，并獲取當前的角度信息；

步驟4）所述主控電路板2將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口5將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設備6，數(shù)據(jù)處理設備6處理并顯示當前的掃描結果。

如圖4所示，本發(fā)明一種二維的激光雷達掃描方法，激光測距設備1能夠快速、精確的測得當前方向的距離信息，然后將距離信息傳遞給與之相連的主控電路板2，主控電路板2同時與歸零開關4和傳動裝置3相連，歸零開關4傳遞給主控電路板2掃描的起始角度，主控電路板2發(fā)送控制脈沖控制傳動裝置3的勻速轉動，并獲取當前的角度信息，主控電路板2將實時的距離和角度信息記錄，通過通訊端口5將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理設備6，數(shù)據(jù)處理設備6處理并顯示當前的掃描結果。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術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，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。