一种激光扫描传感器以及无人搬运小车的制作方法

本实用新型涉及无人搬运技术领域，具体而言，涉及一种激光扫描传感器以及无人搬运小车。

背景技术：

随着智能制造的来临，工厂智能化已成为不可逆的发展趋势，任何自动化控制装置和系统都离不开传感器，高度自动化的工厂、设备、装置或系统都是传感器的集合地，而设备的各类传感器成为了该设备的“眼睛”和“触角”。应用在AGV避障上的激光扫描传感器就是其中一个重要的传感器。激光扫描传感器是根据飞行时间(TOF)测量原理运行的。在极高的同步时钟下，以均匀的时间间隔发射激光，激光光束遇到物体时会反射回来，扫描传感器接收到反射的光束后，通过发射和接收的时间差来计算从激光传感器到物体的距离。

现有的激光扫描传感器的距离测量中，若环境中存在干扰，如周围严重的电磁干扰，环境的温度变化幅度过大，湿度变化幅度过大等外围环境因素有可能对正在测量的激光扫描传感器造成测量偏差，而传感器本身无法实时确定被测点的实际距离(开环)，不做任何偏差补偿。而且测量误差可能会累积。

有鉴于此，设计制造出一种能够实时测量误差的激光扫描传感器以及无人搬运小车特别是在工业生产中显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种激光扫描传感器，结构简单，能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强。

本实用新型的另一目的在于提供一种无人搬运小车，结构简单，能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强，用户体验感好。

本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。

一种激光扫描传感器，包括外壳、激光发射机构、旋转反射机构、固定反射镜、激光接收机构和处理器，激光发射机构、旋转反射机构、固定反射镜、激光接收机构和处理器均安装于外壳内，激光发射机构与旋转反射机构间隔设置，旋转反射机构与固定反射镜间隔设置，固定反射镜与激光接收机构间隔设置，旋转反射机构能够将激光发射机构发出的激光反射到固定反射镜，再从固定反射镜反射到激光接收机构，外壳设置有开口，旋转反射机构还能够将激光发射机构发出的激光通过开口反射到外界，处理器分别与激光发射机构和激光接收机构连接，处理器用于计量激光从发出到接收的实际时间差，并将预设时间差与实际时间差进行比对得到误差比例值。

进一步地，激光发射机构包括激光发射器和准直透镜，激光发射器与准直透镜间隔设置，激光发射器设置于准直透镜的中心位置，旋转反射机构设置于准直透镜远离激光发射器的一端。

进一步地，准直透镜相对设置有第一弧面和第二弧面，第一弧面靠近激光发射器设置，第一弧面的弧度小于第二弧面的弧度。

进一步地，旋转反射机构包括驱动电机和旋转反射镜，驱动电机固定安装于外壳内，且与旋转反射镜连接，旋转反射镜与准直透镜呈第一夹角设置。

进一步地，准直透镜与旋转反射镜间隔设置，准直透镜设置于旋转反射镜的中心位置。

进一步地，准直透镜水平设置，第一夹角的度数为45度。

进一步地，外壳设置有开口，旋转反射机构还能够将激光发射机构发出的激光通过开口反射到外界，以测量外界物体与激光扫描传感器之间的距离。

进一步地，固定反射镜的位置与开口的位置相对应，固定反射镜与水平面呈第二夹角设置。

进一步地，激光接收机构包括接收透镜和接收模块，接收透镜与接收模块间隔设置，接收透镜套设于激光发射机构外，固定反射镜反射的激光能够通过接收透镜折射到接收模块，接收模块与处理器连接。

一种无人搬运小车，包括小车本体和激光扫描传感器，激光扫描传感器包括外壳、激光发射机构、旋转反射机构、固定反射镜、激光接收机构和处理器，激光发射机构、旋转反射机构、固定反射镜、激光接收机构和处理器均安装于外壳内，外壳安装于小车本体上，激光发射机构与旋转反射机构间隔设置，旋转反射机构与固定反射镜间隔设置，固定反射镜与激光接收机构间隔设置，旋转反射机构能够将激光发射机构发出的激光反射到固定反射镜，再从固定反射镜反射到激光接收机构，外壳设置有开口，旋转反射机构还能够将激光发射机构发出的激光通过开口反射到外界，处理器分别与激光发射机构和激光接收机构连接，处理器用于计量激光从发出到接收的实际时间差，并将预设时间差与实际时间差进行比对得到误差比例值。

本实用新型提供的激光扫描传感器以及无人搬运小车具有以下有益效果：

本实用新型提供的激光扫描传感器，旋转反射机构能够将激光发射机构发出的激光反射到固定反射镜，再从固定反射镜反射到激光接收机构，外壳设置有开口，旋转反射机构还能够将激光发射机构发出的激光通过开口反射到外界，处理器分别与激光发射机构和激光接收机构连接，处理器用于计量激光从发出到接收的实际时间差，并将预设时间差与实际时间差进行比对得到误差比例值。与现有技术相比，本实用新型提供的激光扫描传感器由于采用了安装于外壳内的固定反射镜以及分别与激光发射机构和激光接收机构连接的处理器，所以能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强。

本实用新型提供的无人搬运小车，包括激光扫描传感器，结构简单，能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强，用户体验感好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的无人搬运小车的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器测量实际时间差时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器测量外界物体距离时的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器中激光发射机构的结构示意图。

图标：10-无人搬运小车；100-激光扫描传感器；110-外壳；111-开口；120-激光发射机构；121-激光发射器；122-准直透镜；123-第一弧面；124-第二弧面；130-旋转反射机构；131-驱动电机；132-旋转反射镜；140-固定反射镜；150-激光接收机构；151-接收透镜；152-接收模块；160-处理器；200-小车本体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种无人搬运小车10，用于实现无人运输。其结构简单，能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强，用户体验感好。该无人搬运小车10包括小车本体200和激光扫描传感器100。激光扫描传感器100安装于小车本体200上，激光扫描传感器100应用于无人搬运小车10的避障功能上，激光扫描传感器100能够检测外来物体与小车本体200之间的距离。当激光扫描传感器100感应到有物体入侵设定的区域后，激光扫描传感器100输出信号告知小车本体200，使小车本体200及时做出动作来预防即将到来的危险情况。

请结合参照图2和图3(图中箭头方向即为激光的发射方向)，激光扫描传感器100包括外壳110、激光发射机构120、旋转反射机构130、固定反射镜140、激光接收机构150和处理器160。激光发射机构120、旋转反射机构130、固定反射镜140、激光接收机构150和处理器160均安装于外壳110内，外壳110安装于小车本体200上，以便于激光扫描传感器100的定位。激光发射机构120与旋转反射机构130间隔设置，旋转反射机构130与固定反射镜140间隔设置，固定反射镜140与激光接收机构150间隔设置。旋转反射机构130能够将激光发射机构120发出的激光反射到固定反射镜140，再从固定反射镜140反射到激光接收机构150。处理器160分别与激光发射机构120和激光接收机构150连接，处理器160用于计量激光从发出到接收的实际时间差，并将预设时间差与实际时间差进行比对得到误差比例值。

需要说明的是，在理论中，由于激光发射机构120发出的激光通过固定反射镜140反射到激光接收机构150的路径长度是常量，所以激光通过这条路径的时间也是一定的，即为预设时间差。然而在实际情况中，外界环境会对激光的运行产生影响，导致激光通过这条路径的时间不一定等于预设时间差，在实际情况中激光通过这条路径的时间即为实际情况差。当外界环境没有对激光发射产生影响时，激光通过这条路径的时间不变，预设时间差与实际时间差相同，误差比例值为1；当外界环境对激光发射产生影响时，激光通过这条路径的时间产生变化，预设时间差与实际时间差不同，误差比例值会大于或者小于1，对误差比例值的大小不作具体限定。

值得注意的是，外壳110设置有开口111，旋转反射机构130还能够将激光发射机构120发出的激光通过开口111反射到外界，以测量外界物体与激光扫描传感器100之间的距离，得出测量距离，利用误差比例值对该测量距离进行补偿校正，得出实际距离。

具体地，固定反射镜140的位置与开口111的位置相对应，固定反射镜140与水平面呈第二夹角设置，以将激光反射到激光接收机构150上。本实施例中，第二夹角的度数为66度，但并不仅限于此，对第二夹角的度数不作具体限定。旋转反射机构130在旋转一圈的过程中，反射出的激光既能够照射在固定反射镜140上以测量误差比例值，又能够穿过开口111照射在外界物体上以测量外界物体与激光扫描传感器100之间的距离，从而实现实时误差测量以及校正。

激光发射机构120包括激光发射器121和准直透镜122。激光发射器121与准直透镜122间隔设置，激光发射器121设置于准直透镜122的中心位置，旋转反射机构130设置于准直透镜122远离激光发射器121的一端，激光发射器121发出的激光通过准直透镜122发射到旋转反射机构130上。本实施例中，激光发射器121为点光源，激光发射器121发出的激光为扩散激光，激光穿过准直透镜122，并在准直透镜122的折射作用下变为平行激光，再向旋转反射机构130射出。

旋转反射机构130包括驱动电机131和旋转反射镜132。驱动电机131固定安装于外壳110内，且与旋转反射镜132连接，以带动旋转反射镜132发生转动。旋转反射镜132与准直透镜122呈第一夹角设置，穿过准直透镜122的激光照射在旋转反射镜132上，并在旋转反射镜132的作用下向反射到固定反射镜140或者外界。

需要说明的是，准直透镜122与旋转反射镜132间隔设置，准直透镜122设置于旋转反射镜132的中心位置。本实施例中，准直透镜122水平设置，第一夹角的度数为45度，激光发射器121通过准直透镜122后竖直向上发出激光，并在旋转反射镜132的反射作用下水平向外进行反射。

激光接收机构150包括接收透镜151和接收模块152。接收透镜151与接收模块152间隔设置，接收透镜151套设于激光发射机构120外，固定反射镜140反射的激光能够通过接收透镜151折射到接收模块152，接收模块152与处理器160连接。处理器160在激光发射器121发出激光时开始计时，接收模块152在接收到激光后会向处理器160发出高电平信号，处理器160接收到高电平信号后停止计时，即得到实际时间差。

请参照图4(图中箭头方向即为激光的发射方向)，值得注意的是，准直透镜122相对设置有第一弧面123和第二弧面124。第一弧面123靠近激光发射器121设置，第二弧面124靠近旋转反射机构130设置，激光发射器121发出的激光依次穿过第一弧面123和第二弧面124，再射出到旋转反射机构130上。第一弧面123的弧度小于第二弧面124的弧度，使扩散的激光能够折射变为平行的激光。

激光扫描传感器100在使用的时候，激光发射器121发出激光，驱动电机131带动旋转反射镜132发生转动。在旋转反射镜132转动一圈的过程中，首先激光通过固定反射镜140反射到激光接收机构150，得出实际时间差，进而计算出当时环境影响下的误差比例值，随后激光穿过开口111反射到外界，再从外界物体反射回旋转反射镜132，再反射回激光接收机构150，得出激光运行过程的时间，利用该时间和激光运行的速度能够得到外界物体与激光扫描传感器100之间的距离，最后将该距离乘以误差比例值，即得出补偿校正后的实际距离，实现精准测量。

本实用新型实施例提供的激光扫描传感器100，旋转反射机构130能够将激光发射机构120发出的激光反射到固定反射镜140，再从固定反射镜140反射到激光接收机构150，外壳110设置有开口111，旋转反射机构130还能够将激光发射机构120发出的激光通过开口111反射到外界，处理器160分别与激光发射机构120和激光接收机构150连接，处理器160用于计量激光从发出到接收的实际时间差，并将预设时间差与实际时间差进行比对得到误差比例值。与现有技术相比，本实用新型提供的激光扫描传感器100由于采用了安装于外壳110内的固定反射镜140以及分别与激光发射机构120和激光接收机构150连接的处理器160，所以能够实时地对误差进行测量，从而实现对测量距离的补偿校正，提高测量精度，测量效果好，实用性强，使得无人搬运小车10安全实用，用户体验感好。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。