一种基于激光雷达扫描的电梯感应装置及方法与流程

本发明专利涉及一种电梯感应装置及方法，特别涉及一种基于激光雷达扫描的电梯感应装置。

背景技术：

当前，随着时代的进步和发展，高层建筑物的兴起，使得电梯的数量越来越多。而这么多的住宅电梯或是办公楼及宾馆等公用的升降电梯，人们通常花在等电梯的时间非常的多。而当代，人的时间成本越来越高。能够节省人等待电梯的时间，变得越来越重要。如今的社会竞争力强，人们的生活速度越来越快，而长时间等待是当今电梯的一大弊端现象，因此亟待对电梯优化控制的解决。发明专利“一种电梯感应门”(申请号201310371707.9)根据感应传感器装置的原理，当有人在其1米半径区域范围内时开启电梯门。但是这样所等待的时间依然很多，没有明显减少时间成本的效果。此外，对于手提行李箱而无法按上、下电梯按钮的乘客来说也会产生乘电梯不方便的问题。

技术实现要素：

为了解决上述的问题，本发明的目的在于克服长时间等待电梯而浪费的时间成本。现提供一种通过激光雷达扫描判断是否存在行人的电梯感应装置。

为实现本发明所述的内容，本发明提供了一种激光雷达扫描的电梯感应装置及方法，包括多线激光雷达、计算机、电梯门、驱动装置、通讯及控制模块。所述多线激光雷达与通讯及处理模块同时与计算机通过电气相连。所述通讯及控制模块与驱动装置通过电气相连，所述驱动装置与电梯门相连并驱动电梯门，所述驱动装置包括步进电机控制器及步进电机，所述多线激光雷达、驱动装置固定在电梯门的上方，所述计算机、通讯及控制模块安装在电梯门的附近。

为判别是否存在行人而启动电梯，其工作步骤是：

步骤1)多线激光雷达以低分辨对检测区域进行持续扫描；

步骤2)当虚拟触发线被触动时，多线激光雷达对检测区域以高分辨进行持续扫描，并将激光数据传递给计算机；

步骤3)当步骤2)没有进行时，重复步骤1)；

步骤4)计算机接收激光数据并进行预处理，根据行人宽度信息的改进型聚类算法分割出属于行人的点簇，判断是否存在行人的点簇，并相关检测信息传递给通讯及控制模块；

步骤5)通讯及处理模块将接收到的检测信息进行处理，与设定的启动阀值做比较后得到控制指令，其中启动阀值是指是否存在行人；

步骤6)通讯及处理模块将控制指令传递给步进电机控制器，步进电机控制器控制步进电机的运行，步进电机完成电梯门的开关。

本发明，步骤4)的处理算法是一种优化的聚类算法。由于激光雷达获取的是一个个的数据点，将感兴趣的目标点与背景区别处理，再通过数据分割处理将数据分组，每组表示一个物体。通过聚类的判断规则识别出行人。由于行人检测中，当出现并排走的行人时，会将并排行人聚成一类，而无法对行人进行行为分析。为了解决此问题，因此提供一种根据行人宽度信息的改进型聚类算法。

本发明是一种基于激光雷达扫描的电梯感应装置及方法，该装置不易受环境影响，同时安装简单以及鲁棒性强。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的电路连接图；

其中1是多线激光雷达，2是计算机，3是通讯及处理模块，4是步进电机控制器，5是步进电机，6是电梯门，7是虚拟触发线。

具体实施方式

如图1所示，本具体实施例包括多线激光雷达1、计算机2、通讯及处理模块3、步进电机控制器4、步进电机5、电梯门6、虚拟触发线7。该装置的多线激光雷达1与通讯及处理模块3同时与计算机2通过电气相连，通讯及控制模块3与驱动装置通过电气相连，驱动装置与电梯门6相连并驱动电梯门6，驱动装置包括步进电机控制器4及步进电机5。

本具体实施例的多线激光雷达1、驱动装置固定在电梯门6的上方，所述计算机2、通讯及控制模块3安装在电梯门的附近，同时虚拟触发线7在多线激光雷达1的工作范围内。

本具体实施例的多线激光雷达1是德国ibeo-lux2010四线激光雷达。其中计算机2为一台工业控制计算机，具体型号为研华ipc-610l。

本具体实施例中，通讯及处理模块的具体型号是stc89c52，计算机2通过i/o口与stc89c52连接，stc89c52与步进电机控制器4电连接，步进电机控制器4输出脉冲信号控制步进电机5运行。

本具体实施例为实现针对是否存在行人而启动电梯的目标，包含如下工作步骤：

步骤1)多线激光雷达1以低分辨对检测区域进行持续扫描；

步骤2)当虚拟触发线7被触动时，多线激光雷达1对检测区域以高分辨进行持续扫描，并将激光数据传递给计算机2；

步骤3)当步骤2)没有进行时，重复步骤1)；

步骤4)计算机2接收激光数据并进行预处理，根据行人宽度信息的改进型聚类算法分割出属于行人的点簇，判断是否存在行人的点簇，并相关检测信息传递给通讯及控制模块3；

步骤5)通讯及处理模块3将接收到的检测信息进行处理，与设定的启动阀值做比较后得到控制指令，其中启动阀值是指是否存在行人。

步骤6)通讯及处理模块3将控制指令传递给步进电机控制器4，步进电机控制器4控制步进电机5的运行，步进电机完成电梯门6的开关。

本具体实施例中，多线激光雷达1以高分辨率工作时，此时角分辨率是0.1mard，距离分辨率是0.1m以及速度分辨率在10m/s。多线激光雷达1以低分辨率工作时，此时角分辨率是1mard，距离分辨率是1m以及速度分辨率在3m/s。

本具体实施例中，为了划分出行人区域，需要对激光雷达数据聚类。聚类将一帧激光雷达数据分割为几个点簇，其中包含了可能的行人和非行人。聚类的判断规则如下：

本具体实施例中：

本具体实施例中，rmin＝{rk，rk+1}，rk，k+1＝|rk-rk+1|为相邻2个激光雷达的距离。φ为激光雷达角分辨率，本文设φ＝0.25°，c0用来调节激光雷达的纵向误差。由经验值给定，这里设c0＝0.001。式(1)的物理含义为：当相邻2个激光雷达距离小于某个阀值时，可以设为同一个物体。

本具体实施例中，由于当行人距离激光雷达远近不同时对应的采集点的数量不同。此时，行人的不同形态也会对采集点的数量产生影响，因此提供一种根据行人宽度信息的改进型聚类算法。行人宽度的计算如下：

w＝(r²left+r²right-2rleftrrightcosθ)^1/2(2)

本具体实施例中，rleft、rright分别为某一点集左、右边界上的距离；θ为从左边界到右边界的角度。由于行人的宽度有限。根据经验值，行人宽度一般不大于0.6m，这里将0.6m作为阀值。因此根据行人宽度信息的改进型聚类算法，可以求解得到在激光雷达扫描区域内是否存在行人。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的示例性描述，并非对本发明任何形式上的限制。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应属于本发明所附权利要求的保护范围。