一种基于STM32的激光雷达三维成像系统的制作方法

本实用新型涉及激光三维成像领域，具体是一种基于stm32的激光雷达三维成像系统。

背景技术：

激光雷达测距是研究三维成像的重要技术指标之一，现有的激光测距的方法主要有相位测距法、回波测距法、三角测距法和脉冲测距法。

相位测距法：利用无线电波段的频率，对激光光束进行幅度调制并测量调制光往返测线一次所产生的相位延迟，从而换算相位延迟成所测得的距离，此测量方法是通过间接测量而得到的，仪器精度要求较高，价格昂贵。

回波测距法：激光位移传感器通过激光发射器每秒发射百万个脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回接收器所需时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出，此测量方法要求激光波长为1064纳米级，而此类级激光对人体危害较大，不适合市场推行。

三角测距法：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向物体表面，经物体反射的激光通过接受器镜头，线性相机接受，根据不同的距离线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点，从而根据角度即知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物之间的距离，此方法过程复杂，计算量大，难以达到市场要求。

脉冲测距法：脉冲激光测距，是利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中、瞬时功率很大的特点来进行测距，在有合作目标时，可以达到很远的测程，在近距离测量（几千米内）即使没有合作目标，在精度要求不高的情况下也可以进行测距，所以脉冲测量方法是目前较常见的激光测量方法。

目前激光三维成像主要使用三维激光扫描仪，但扫描仪价格较为昂贵，成本高，相对于一些精度要求较低的场合，不够经济，方便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于stm32的激光雷达三维成像系统。这种系统结构简单、低成本、使用方便、实用性好。

实现本实用新型目的技术方案是：

一种基于stm32的激光雷达三维成像系统，包括控制单元和与控制单元连接的数据采集单元和数据处理、三维建模单元，所述控制单元设有主控stm32单片机和主控stm32单片机通过舵机控制电路连接的舵机，所述数据采集单元设有与主控stm32单片机连接的激光雷达传感器，所述数据处理、三维建模单元设有带matlab三维建模程序或microsoftvisualstudio程序的pc终端。

所述激光雷达传感器的发射激光扫描频率范围为1hz～1000hz，接收激光信号的视场角为3.6°，距离分辨率为5mm。

所述舵机分为2组，一组连接系统测试平台的托物圆盘，控制托物盘上被测物体的转动，另一组与激光雷达传感器连接，控制激光雷达传感器的移动。

数据采集单元发射脉冲式激光源到被测物体表面并接收从物体表面返回的回波信号转换成电信号传输到stm32的主控制板中，即数据采集单元采集被测物体的水平面距离数据和高度数据，并将数据传送到stm32单片机中，stm32单片机再将数据传输到数据处理、三维建模单元进行数据处理和三维建模，重新构建得到被测物体的三维图像在pc端显示。

这种系统结构简单、低成本、使用方便、实用性好。

附图说明

图1为实施例的原理结构框图。

图中，1.激光雷达传感器2.数据采集单元3.舵机4.舵机控制电路5.stm32单片机6.控制单元7.数据处理、三维建模单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例:

参照图1，一种基于stm32的激光雷达三维成像系统，包括控制单元6和与控制单元6连接的数据采集单元2和数据处理、三维建模单元7，所述控制单元6设有主控stm32单片机5和主控stm32单片机5通过舵机控制电路4连接的舵机3，所述数据采集单元2设有与主控stm32单片机5连接的激光雷达传感器1，所述数据处理、三维建模单元7设有带matlab三维建模程序或microsoftvisualstudio程序的pc终端。

所述激光雷达传感器1的发射激光扫描频率范围为1hz～1000hz，接收激光信号的视场角为3.6°，距离分辨率为5mm。

所述舵机3分为2组，一组连接系统测试平台的托物圆盘，控制托物盘上被测物体的转动，另一组与激光雷达传感器1连接，控制激光雷达传感器1的移动。

数据采集单元2发射脉冲式激光源到被测物体表面并接收从物体表面返回的回波信号转换成电信号传输到stm32的主控制板中，即数据采集单元2采集被测物体的水平面距离数据和高度数据，并将数据传送到stm32单片机中，stm32单片机再将数据传输到数据处理、三维建模单元7进行数据处理和三维建模，重新构建得到被测物体的三维图像在pc端显示。

本例中，激光雷达传感器型号为tfmini-plus。

本例中，舵机型号为57*86步进舵机，舵机控制电路采用hj15s控制器及57步进舵机驱动器dm542来控制舵机。

技术特征：

1.一种基于stm32的激光雷达三维成像系统，其特征在于，包括控制单元和与控制单元连接的数据采集单元和数据处理、三维建模单元，所述控制单元设有主控stm32单片机和主控stm32单片机通过舵机控制电路连接的舵机，所述数据采集单元设有与主控stm32单片机连接的激光雷达传感器，所述数据处理、三维建模单元设有带matlab三维建模程序或microsoftvisualstudio程序的pc终端。

2.根据权利要求1所述的基于stm32的激光雷达三维成像系统，其特征在于，所述激光雷达传感器的发射激光扫描频率范围为1hz～1000hz，接收激光信号的视场角为3.6°，距离分辨率为5mm。

3.根据权利要求1所述的基于stm32的激光雷达三维成像系统，其特征在于，所述舵机分为2组，一组连接系统测试平台的托物圆盘，控制托物盘上被测物体的转动，另一组与激光雷达传感器连接，控制激光雷达传感器的移动。

技术总结
本实用新型公开了一种基于STM32的激光雷达三维成像系统，其特征在于，包括控制单元和与控制单元连接的数据采集单元和数据处理、三维建模单元，所述控制单元设有主控STM32单片机和主控STM32单片机通过舵机控制电路连接的舵机，所述数据采集单元设有与主控STM32单片机连接的激光雷达传感器，所述数据处理、三维建模单元设有带MATLAB三维建模程序或Microsoft Visual Studio程序的PC终端。这种系统结构简单、低成本、使用方便、实用性好。

技术研发人员：徐秋梅;傅得立;聂鹏昇;梁怡邦;黎经略;梁红梅
受保护的技术使用者：广西师范大学
技术研发日：2020.01.09
技术公布日：2020.09.11