一种激光探测设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型适用于激光探测领域，提供了一种激光探测设备。所述激光探测设备通过旋转驱动装置带动激光器、图像传感装置以及信号处理装置的旋转，并通过无线传能装置为所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置提供电源，通过三角测距的原理实现了对周围环境360度扫描测量。不仅极大的方便了所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置电能的传输，避免使用滑环等结构，简化了传能的结构，很大的提升了设备的使用寿命。
【专利说明】
一种激光探测设备
技术领域
[0001 ]本实用新型属于激光测量领域，尤其涉及一种激光探测设备。
【背景技术】
[0002]激光雷达由于其能精确的测量目标位置的距离和方位信息，越来越多的应用于国防工业及智能生活的方方面面。
[0003]激光雷达目前通过一动力装置带动探测系统的旋转，在旋转过程中通过探测系统对各个角度进行障碍物探测，完成了对周围环境360度扫描测量。但是这种设备中的旋转的测量系统旋转给探测系统的电能和数据的传输带来一定的麻烦，现有技术中通过采用滑环来实现电能和数据的传输，这样不仅增加了激光雷达的成本，而且由于通常的滑环使用寿命不长，这样大大降低了激光雷达的使用寿命。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种激光探测设备，旨在解决现有激光探测设备探测系统电能供应不便的问题。
[0005]本实用新型是这样实现的，一种激光探测设备，所述设备包括:激光器、图像传感装置、信号处理装置、无线传能装置、旋转驱动装置以及主体;其中，
[0006]所述旋转驱动装置设置在主体上，包括:动力装置和旋转平台，所述动力装置连接到所述旋转平台，所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置设置在所述旋转平台；
[0007]所述无线传能装置包括:电能发送装置和电能接收装置，所述电能发送装置设置于所述主体，所述电能接收装置设置于所述旋转平台，所述电能接收装置电连接至所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置，用于接收所述电能发送装置发送的电能，以为所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置提供电源；
[0008]所述激光器用于产生并发送激光信号；
[0009]所述图像传感装置电连接至所述信号处理装置和所述无线传能装置，用于接收反射激光，并将所述反射激光的位置信息传送至所述信号处理装置；
[0010]所述信号处理装置电连接至所述图像传感装置和所述无线传能装置，用于根据从所述图像传感装置接收所述反射激光的位置信息计算反射所述激光的物体的距离。
[0011]优选的，所述电能接收装置设置在所述旋转平台的旋转轴上，且所述电能发送装置正对所述电能接收装置设置于所述主体。
[0012]优选的，所述无线传能装置包括多对所述电能发送装置和所述电能接收装置，其中，所述电能接收装置以距所述旋转平台旋转轴的距离相等的设置于所述旋转平台；所述电能发送装置相应的设置于所述主体。
[0013]优选的，所述电能发送装置包括发射线圈，所述电能接收装置包括接收线圈。
[0014]优选的，所述电能接收装置还包括稳压电路，电连接到所述接收线圈、所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置，用于将从所述接收线圈接收的电能稳压输出至所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置。
[0015]优选的，所述图像传感装置包括的图像传感器为cmos图像传感器或ccd图像传感器。
[0016]优选的，所述图像传感装置还包括红光窄带滤光片，用于滤除外界光源和自然光的干扰。
[0017]优选的，所述信号处理装置还电连接至所述激光器和/或所述旋转驱动装置，用于控制所述激光器和/或所述旋转驱动装置。
[0018]优选的，所述设备还包括网络装置，所述网络装置电连接至所述电能接收装置以及所述信号处理装置，用于建立网络连接，接收所述信号处理装置的驱动信号，并通过所述网络发送所述距离信息。
[0019]本实用新型提供的光探测设备通过旋转驱动装置带动激光器、图像传感装置以及信号处理装置的旋转，并通过无线传能装置为所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置提供电源，通过三角测距的原理实现了对周围环境360度扫描测量。不仅极大的方便了所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置电能的传输，避免使用滑环等结构，简化了传能的结构，也很大的提升了设备的使用寿命。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型提供的一种激光探测设备的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型提供的另一种激光探测设备的结构示意图；
[0022]图3是本实用新型提供的另一种激光探测方法的三角测距原理示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0025]如图1所示，本实用新型提供的激光探测设备，具体包括:激光器10、图像传感装置11、信号处理装置12、无线传能装置13、旋转驱动装置14以及主体15，其中，
[0026]激光器10根据无线传能装置13提供的电能产生并发射激光信号；
[0027]图像传感装置11电连接至信号处理装置12和无线传能装置13;根据无线传能装置13提供的电能，接收被测物体反射回来的激光信号，并将激光信号点映射在其传感器的位置信息传递至信号处理装置12;
[0028]具体的，图像传感装置11包括图像传感器可以是cmos图像传感器或者ccd图像传感器。
[0029]信号处理装置12电连接至图像传感装置11和无线传能装置13，其接收从图像传感装置11传输来的反射激光的位置信息，并根据该位置信息计算上述被测物体与激光探测设备的距离。
[0030]无线传能装置13包括电能发送装置131以及电能接收装置132;电能发送装置131通过输入接口连接到外部电源，电能接收装置132电连接至激光器10、图像传感装置11以及信号处理装置12;电能发送装置131将外部的电能无线发送至电能接收装置132，以为激光器10、图像传感装置11以及信号处理装置12提供电源；
[0031]其中，电能发送装置131与电能接收装置132成对设置，如，电能发送装置131可以为发送线圈，电能接收装置132可以为接收线圈。电能接收装置132的数量可以仅为一个，设置在旋转平台142的旋转轴上，且电能发送装置131正对电能接收装置132设置于主体15;同样电能接收装置132也可以为多个，且该多个电能接收装置132以距上述旋转轴的距离相等的设置于旋转平台142，同时相应数量的电能发送装置131相应的设置于主体15上。
[0032]旋转驱动装置14，设置在主体15上，包括:动力装置141和旋转平台142，动力装置141连接到旋转平台142，用于驱动旋转平台142进行转动，旋转平台143上设置有激光器10、图像传感装置11以及信号处理装置12。
[0033]具体的，动力装置141可以设置在主体15的一侧，其通过一传动装置连接到旋转平台142，使动力装置141启动后，通过该传动装置带动旋转平台142进行旋转；同样的，优选的，还可以将动力装置141设置在该激光探测器主体的上端或者下端，通过直接连接到旋转平台142，来直接驱动旋转平台142进行旋转，由于一般传动装置(如皮带)都属于易耗件，这样不仅使得该激光探测设备省去传动装置的结构，不仅简化了结构降低了成本，同时也提升了设备的使用寿命。
[0034]本发明通过激光器10启动并发射激光;该激光在碰到障碍物时反射回来进入图像传感装置11，并映射在传感器上;信号处理装置12获取传感器上反射激光的位置信息，并进行计算得到该障碍物的距离所述设备的距离;随着动力装置141带动旋转平台142的不断旋转以及上述测距过程的不断完成，最终实现对周围环境360度扫描测量。同时，由于电能接收装置132设置于旋转平台142，电能发送装置131设置于主体15上，通过无线传输以为激光器10、图像传感装置11以及信号处理装置12提供电源，极大的方便了电能的传输，避免使用滑环等结构，简化了传能的结构，且很大的提升了设备的使用寿命。
[0035]如图2所示，本实用新型提供的激光探测设备，具体包括:激光器20、cmoS图像传感装置21、信号处理装置22、无线传能装置23、旋转驱动装置24以及主体25。其中，
[0036]旋转驱动装置24包括:电机241，传动装置242以及旋转平台243，电机241通过传动装置242连接到旋转平台243，且电机241电连接至信号处理装置22，接收信号处理装置22发送的控制信号来控制电机的运转;旋转平台243上设置有激光器20、图像传感装置21以及信号处理装置22。
[0037]无线传能装置23包括多个电能接收装置;该多个电能接收装置232以旋转平台243旋转轴的距离相等的设置于旋转平台143，同时电能发送装置231相应的设置于主体25上，电能发送装置231可以是一个或者多个；电能接收装置232电连接至激光器20、图像传感装置21以及信号处理装置22;电能发送装置231将外部的电能无线发送至电能接收装置232，以为激光器20、图像传感装置21以及信号处理装置22提供电源；
[0038]电能发送装置231包括多个发射线圈和驱动电路，该多个线圈电连接到驱动电路，该多个发射线圈通过输入接口连接到外部电源，由驱动电路驱动产生谐振；电能接收装置232包括多个接收线圈和稳压电路，稳压电路电连接到多个接收线圈、激光器20、图像传感装置21以及信号处理装置22，该多个接收线圈将感应到上述谐振信号产生感应电流，并传输到稳压电路，通过稳压电路进行稳压后输出至激光器20、图像传感装置21以及信号处理装置22。
[0039]激光器20电连接至信号处理装置22，其接收信号处理装置22的控制信号，根据无线传能装置23提供的电能产生和发射激光信号；
[0040]cmos图像传感装置21包括cmos图像传感片，电连接至信号处理装置22和无线传能装置23;根据无线传能装置23提供的电能，接收被测物体反射回来的激光信号，记录反射的激光在cmos图像传感片上成像的位置信息X，并将上述位置信息X传送至信号处理装置22;
[0041]其中，cmos传感器感片水平放置，激光器20与cmos图像传感装置21处于同一平面且保持固定距离s，激光器20的激光发射方向与上述平面具有固定夹角β。
[0042]优选的，采用高速CMOS图像传感器作为cmos图像传感器，使得cmos图像传感装置21每秒采集2000-5000个像素点。
[0043]更优选的，cmos图像传感装置21还包括红光窄带滤光片，设置在cmos图像传感装置21的光入射口，用于滤除外界光源和自然光的干扰，保证探测设备使用的红外信号被所述图像传感器准确的感知。
[0044]信号处理装置22电连接至图像传感装置21和无线传能装置23，其从图像传感装置21接收上述位置信息，并根据该位置信息计算上述被测物体与激光探测设备的距离。
[0045]具体的，根据成像位置X、固定距离S、固定夹角β和的焦距f通过三角测距原理计算对应探测方位上被探测物体的距离d，如图3，三角形abc与三角形egb为相似三角形，根据相似三角形相似原理，对应边或高成比例的原理可知，因此，对应探测方位上被探测物体的距离d公式推导为:
[0046]d = fs/(x.β?ηβ)；
[0047]而在上述公式中X是唯一待测量的变，即求距离d转换为求被测物体被激光照射后反射在cmos图像传感片上的成像光点值X，而该值可以由cmos图像传感器在扫描探测时所拍摄的像素点位置计算得出。
[0048]系统工作过程中，电机旋转平台可以以1Hz的频率平稳运行旋转360度，并且，初始方位上设置的光电开关使能够记录旋转扫描的初始方位，信号处理装置22可以通过光电开关记录每次扫描到被探测物体所处的方位信息，结合一圈扫描的点数目，则在扫描过程中，可以准确的记录下每个经过扫描点所处的方位信息，即实现探测扫描整个被测空间一周的位置信息。
[0049]优选的，本发明实施例提供的激光探测设备还包括网络装置，网络装置电连接至电能接收装置232以及22信号处理装置，用于建立有线或无线网络连接，接收电能接收装置232提供的电源，根据信号处理装置22的驱动信号，通过网络装置建立的网络连接发送上述探测物体距离信息。
[0050]更优选的，信号处理装置22根据探测旋转一周内所有周围的被测物体的距离d以及对应的方位信息Θ通过网络装置传送到PC端、手机或平板等通信终端，通过该通信终端生成并绘制激光雷达扫描信息图，或者也可以通过信号处理装置22生成激光雷达扫描信息，再发送给通信终端进行显示该激光雷达扫描信息图。
[0051]本发明实施例基于三角测距的激光雷达能满足360度方位扫描探测且在短距离内的探测精度可达毫米级，同时满足在高扫描频率下的目标数据高速密集探测，利用三角测量原理及线阵CMOS传感器接受信号，对激光器功率要求较低，且系统体积小，成本较低。
[0052]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种激光探测设备，其特征在于，所述设备包括:激光器、图像传感装置、信号处理装置、无线传能装置、旋转驱动装置以及主体;其中， 所述旋转驱动装置设置在主体上，包括:动力装置和旋转平台，所述动力装置用于驱动所述旋转平台进行旋转，所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置设置于所述旋转平台； 所述无线传能装置包括:电能发送装置和电能接收装置，所述电能发送装置设置于所述主体，所述电能接收装置设置于所述旋转平台，所述电能接收装置电连接至所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置，用于接收所述电能发送装置发送的电能，以为所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置提供电源； 所述激光器用于产生并发送激光信号； 所述图像传感装置电连接至所述信号处理装置和所述无线传能装置，用于接收反射激光，并将所述反射激光的位置信息传送至所述信号处理装置； 所述信号处理装置电连接至所述图像传感装置和所述无线传能装置，用于根据从所述图像传感装置接收所述反射激光的位置信息计算反射所述激光的物体的距离。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电能接收装置设置在所述旋转平台的旋转轴上，且所述电能发送装置正对所述电能接收装置设置于所述主体。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述无线传能装置包括多对所述电能发送装置和所述电能接收装置，其中， 所述电能接收装置以距所述旋转平台旋转轴的距离相等的设置于所述旋转平台； 所述电能发送装置相应的设置于所述主体。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电能发送装置包括发射线圈，所述电能接收装置包括接收线圈。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述电能接收装置还包括稳压电路，电连接到所述接收线圈、所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置，用于将从所述接收线圈接收的电能稳压输出至所述激光器、所述图像传感装置以及所述信号处理装置。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像传感装置包括的图像传感器为cmos图像传感器或ccd图像传感器。7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述图像传感装置还包括红光窄带滤光片，用于滤除外界光源和自然光的干扰。8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号处理装置还电连接至所述激光器和/或所述旋转驱动装置，用于控制所述激光器和/或所述旋转驱动装置。9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括网络装置，所述网络装置电连接至所述电能接收装置以及所述信号处理装置，用于建立网络连接，接收所述信号处理装置的驱动信号，并通过所述网络发送所述距离信息。
【文档编号】G01S17/48GK205484806SQ201620268499
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】胡小波, 段佩华, 王勇
【申请人】深圳市镭神智能系统有限公司