本實(shí)用新型涉及雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種有利于擴(kuò)大監(jiān)測范圍的二維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用于掃描監(jiān)測目標(biāo)障礙物尺寸及與其它物體之間的距離、以及目標(biāo)障礙物的運(yùn)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(duì)速度。以目前市場上主流的掃描激光雷達(dá)為例，簡要的介紹激光雷達(dá)的工作原理。掃描激光雷達(dá)包括一個(gè)激光發(fā)射器、一個(gè)激光接收器和一個(gè)云臺(tái)。激光發(fā)射器發(fā)射一束激光脈沖，經(jīng)過目標(biāo)物體反射后，被激光接收器接收。激光接收器準(zhǔn)確的測量光脈沖從激光發(fā)射到激光接收之間的時(shí)間。而光速是已知的，測量出來的激光傳播時(shí)間可以轉(zhuǎn)化為對(duì)激光傳播的距離。而云臺(tái)不停的旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)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(duì)安全性要求的提高，對(duì)二維激光雷達(dá)的掃描精確度和掃描速度有了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中二維激光雷達(dá)的掃描準(zhǔn)確度和掃描速度無法滿足人們的需求，目的在于提供一種有利于擴(kuò)大監(jiān)測范圍的二維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)快速掃描，并極大地提高分辨率、低成本。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種有利于擴(kuò)大監(jiān)測范圍的二維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括激光測距設(shè)備、主控電路板、轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)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，所述激光測距設(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(hào)的激光接收模塊和用于處理激光回波信號(hào)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(xué)轉(zhuǎn)鏡的角度信息，發(fā)送控制脈沖控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括電機(jī)和光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，所述光學(xué)轉(zhuǎn)鏡用于激光的反射和接收，電機(jī)用于帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)；數(shù)據(jù)處理設(shè)備用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示當(dāng)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；激光測距設(shè)備、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡和電機(jī)位于同一水平線上放置。其中主控電路板為現(xiàn)有技術(shù)。

優(yōu)選地，二維激光雷達(dá)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(dá)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)備的測距頻率最低為10kHz。

優(yōu)選地，所述電機(jī)為直流無刷伺服電機(jī)。

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

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本實(shí)用新型一種有利于擴(kuò)大監(jiān)測范圍的二維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，激光測距設(shè)備發(fā)射的激光光束經(jīng)過光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射后，會(huì)打到目標(biāo)物上，經(jīng)由目標(biāo)障礙物反射后，激光回波被光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射回激光接收模塊，這個(gè)時(shí)間極短，隨著光學(xué)轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以快速的掃描得到角度和距離信息，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的障礙物監(jiān)測；

2、本實(shí)用新型一種有利于擴(kuò)大監(jiān)測范圍的二維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，該監(jiān)測具有極大的范圍，且可以精確的反應(yīng)目標(biāo)障礙物的尺寸及其運(yùn)動(dòng)速度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型二維激光雷達(dá)測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型二維激光雷達(dá)測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱：1-激光測距設(shè)備，2-主控電路板，3-轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，301-電機(jī)，302-光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，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，8-底座。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施提供了一種二維激光雷達(dá)裝置，包括激光測距設(shè)備1、主控電路板2、轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)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，所述激光測距設(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(hào)的激光接收模塊和用于處理激光回波信號(hào)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(xué)轉(zhuǎn)鏡的角度信息，發(fā)送控制脈沖控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3包括電機(jī)和光學(xué)轉(zhuǎn)鏡，光學(xué)轉(zhuǎn)鏡用于激光的反射和接收，電機(jī)為直流無刷伺服電機(jī)，用于帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)；數(shù)據(jù)處理設(shè)備6用于處理數(shù)據(jù)信息和顯示當(dāng)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(dá)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(dòng)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的測距頻率為20kHz。通訊端口5為RS422。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3中電機(jī)帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡以一定的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在二維截面上進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描測距。主控電路板2輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)記錄當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度與接收當(dāng)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(dāng)前的掃描圖。

如圖2所示，激光測距設(shè)備1、光學(xué)轉(zhuǎn)鏡302和電機(jī)301位于同一水平線安裝在底座8上。激光測距設(shè)備1的出射光束經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡302的反射面，平行出射，出射光束遇到障礙物7后，障礙物7會(huì)將一定的光反射，反射的激光為回波信號(hào)，回波光束再次經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡302的反射面回到激光測距設(shè)備1的接收面中，經(jīng)處理后得到當(dāng)前的距離信息。電機(jī)301帶動(dòng)光學(xué)轉(zhuǎn)鏡302以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，對(duì)應(yīng)不同的角度激光測距設(shè)備1都會(huì)測得當(dāng)前的距離信息。

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(hào)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(xué)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(jī)301為直流無刷伺服電機(jī)，可選參數(shù)為3000轉(zhuǎn)/min，電機(jī)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(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。