專利名稱：激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光雷達(dá)測(cè)距儀，尤其涉及一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
激光雷達(dá)通過旋轉(zhuǎn)鏡面將脈沖激光向平面內(nèi)各個(gè)方向發(fā)射并由LMS接收反射光線，通過計(jì)時(shí)器計(jì)算反射和接收之間的時(shí)間差測(cè)量出障礙物到雷達(dá)的距離。如圖3所示，德國(guó)SICK公司的LMS291型激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)二維180°平面掃描，探測(cè)最遠(yuǎn)80m的障礙物。該型雷達(dá)應(yīng)用于智能車輛，用于探測(cè)車輛前方的障礙物或其它車輛，從而實(shí)現(xiàn)智能車輛規(guī)避障礙物或其它車輛、保持安全行車距離等。SICK-LMS291雷達(dá)在平面180°內(nèi)按一定頻率發(fā)射激光束，遇到障礙物時(shí)反射光束，并由LMS接收，從而得到在掃描平面內(nèi)的障礙物的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的信息。利用該信息可得到障礙物的距離(深度)和寬度信息，但不知道高度信息；另外，如果障礙物不在掃描平面內(nèi)，則無法探測(cè)到障礙物。將該雷達(dá)應(yīng)用于智能車輛上， 只能得到掃描平面上的障礙物的距離(深度)和寬度信息，而無法得到在高度方向上的任何信息，無法準(zhǔn)確識(shí)別障礙物。業(yè)內(nèi)亟待開發(fā)出一種能改變SICK雷達(dá)在智能車輛上應(yīng)用的局限性，將二維激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S掃描的激光雷達(dá)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，可以改變SICK雷達(dá)在智能車輛上應(yīng)用的局限性，將二維激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S掃描的激光雷達(dá)；在智能車輛上得到掃描平面上的障礙物的距離(深度)和寬度信息，同時(shí)又得到高度方向上的信息。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是包括雷達(dá)擺動(dòng)支架和垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述雷達(dá)擺動(dòng)支架由安裝支承面、擺動(dòng)板和安裝支承面及擺動(dòng)板兩側(cè)的擺動(dòng)支架構(gòu)成整體框架，所述擺動(dòng)板上設(shè)有連接耳，所述擺動(dòng)支架一端與安裝支承面?zhèn)缺诠探?，擺動(dòng)支架另一端通過連接耳和支承軸與擺動(dòng)板軸接，所述擺動(dòng)板和安裝支承面之間掛接有復(fù)位彈簧，所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接有垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、凸輪和固定架，所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接固定架，所述固定架上固接直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的輸出軸鍵接凸輪，所述凸輪圓周面與固定在擺動(dòng)板內(nèi)側(cè)面的凸臺(tái)板觸接。所述支承軸的軸線位于雷達(dá)激光束發(fā)射的物理中心平面上。所述擺動(dòng)板的擺動(dòng)角度為25°，上仰角度為10°，下俯角度為15°，由下俯15° 位置至上仰10°位置、上仰10°位置至下俯15°位置的擺動(dòng)為均速擺動(dòng)，且過程時(shí)間為t =120° /360° XT(T為凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期)；在下俯15°位置和上仰10°位置擺動(dòng)停歇時(shí)間均為 ts = 60° /360° XT。[0008]所述擺動(dòng)板上設(shè)有角度傳感器。有益效果在原雷達(dá)安裝面上增加一個(gè)雷達(dá)擺動(dòng)支架，將雷達(dá)安裝在擺動(dòng)面上，擺動(dòng)面在由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪驅(qū)動(dòng)下繞其支承軸做垂直方向擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)SICK雷達(dá)的點(diǎn)頭式垂直擺動(dòng)，可以改變SICK雷達(dá)在智能車輛上應(yīng)用的局限性，將二維激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S掃描的激光雷達(dá)；在智能車輛上得到掃描平面上的障礙物的距離(深度)和寬度信息， 同時(shí)又得到高度方向上的信息。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的后視圖；圖3支承軸軸線位于激光束發(fā)射物理中心平面的示意圖；圖4、圖5是雷達(dá)垂直擺動(dòng)位置示意圖。圖中1、安裝支承面2、擺動(dòng)板3、擺動(dòng)支架4、連接耳5、支承軸6、復(fù)位彈簧7、直流電機(jī)8、凸輪9、固定架10、凸臺(tái)板11、角度傳感器12、雷達(dá)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施方式
詳述如下詳見附圖，一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，包括雷達(dá)擺動(dòng)支架和垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述雷達(dá)擺動(dòng)支架由安裝支承面1、擺動(dòng)板2和安裝支承面及擺動(dòng)板兩側(cè)的擺動(dòng)支架3構(gòu)成整體框架，所述擺動(dòng)板上設(shè)有連接耳4，所述擺動(dòng)支架一端與安裝支承面?zhèn)缺诠探?，擺動(dòng)支架另一端通過連接耳和支承軸5與擺動(dòng)板軸接，所述擺動(dòng)板和安裝支承面之間掛接有復(fù)位彈簧6， 所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接有垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)7、 凸輪8和固定架9，所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接固定架，所述固定架上固接直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的輸出軸鍵接凸輪，所述凸輪圓周面與固定在擺動(dòng)板內(nèi)側(cè)面的凸臺(tái)板10觸接。所述支承軸的軸線位于雷達(dá)激光束發(fā)射的物理中心平面上，保證了機(jī)械擺動(dòng)角度與激光束上下擺動(dòng)角度相一致，減少三維成像計(jì)算的復(fù)雜性。所述擺動(dòng)板的擺動(dòng)角度為25°，上仰角度為10°，下俯角度為15°，下俯角度為15°，由下俯15°位置至上仰10°位置、上仰10° 位置至下俯15°位置的擺動(dòng)為均速擺動(dòng)，且過程時(shí)間為t= 120° /360° XT(T為凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期)；在下俯15°位置和上仰10°位置擺動(dòng)停歇時(shí)間均為％ = 60° /360° XT。所述擺動(dòng)板上設(shè)有角度傳感器11。通過對(duì)凸輪外輪廓曲線的設(shè)計(jì)，保證擺動(dòng)面在25°范圍內(nèi)勻速擺動(dòng)，利用角度傳感器可以準(zhǔn)確獲得某一時(shí)刻的擺動(dòng)角度。工作原理對(duì)雷達(dá)結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)，只是使雷達(dá)的安裝平面做相應(yīng)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 將SICK雷達(dá)12安裝在擺動(dòng)板上，擺動(dòng)面在由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪驅(qū)動(dòng)下繞其支承軸做垂直方向擺動(dòng)，使雷達(dá)整體在垂直方向上做一定角度的上下點(diǎn)頭擺動(dòng)，變二維雷達(dá)為三維雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)立體掃描，得到障礙物的立體信息，從而準(zhǔn)確識(shí)別障礙物。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是包括雷達(dá)擺動(dòng)支架和垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述雷達(dá)擺動(dòng)支架由安裝支承面、擺動(dòng)板和安裝支承面及擺動(dòng)板兩側(cè)的擺動(dòng)支架構(gòu)成整體框架，所述擺動(dòng)板上設(shè)有連接耳，所述擺動(dòng)支架一端與安裝支承面?zhèn)缺诠探樱瑪[動(dòng)支架另一端通過連接耳和支承軸與擺動(dòng)板軸接，所述擺動(dòng)板和安裝支承面之間掛接有復(fù)位彈簧，所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接有垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是所述垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、凸輪和固定架，所述安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接固定架，所述固定架上固接直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的輸出軸鍵接凸輪，所述凸輪圓周面與固定在擺動(dòng)板內(nèi)側(cè)面的凸臺(tái)板觸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是所述支承軸的軸線位于雷達(dá)激光束發(fā)射的物理中心平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是所述擺動(dòng)板的擺動(dòng)角度為25°，上仰角度為10°，下俯角度為15°，由下俯15°位置至上仰10°位置、上仰10°位置至下俯15°位置的擺動(dòng)為均速擺動(dòng)，且過程時(shí)間為t = 120° /360° XT;在下俯15°位置和上仰10°位置擺動(dòng)停歇時(shí)間均為ts = 60° /360° XT。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是所述擺動(dòng)板上設(shè)有角度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光雷達(dá)呈三維掃描的擺動(dòng)裝置，其特征是包括雷達(dá)擺動(dòng)支架和垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，雷達(dá)擺動(dòng)支架由安裝支承面、擺動(dòng)板和安裝支承面及擺動(dòng)板兩側(cè)的擺動(dòng)支架構(gòu)成整體框架，擺動(dòng)板上設(shè)有連接耳，擺動(dòng)支架一端與安裝支承面?zhèn)缺诠探樱瑪[動(dòng)支架另一端通過連接耳和支承軸與擺動(dòng)板軸接，擺動(dòng)板和安裝支承面之間掛接有復(fù)位彈簧，安裝支承面內(nèi)側(cè)面固接有垂直方向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。有益效果在原雷達(dá)安裝面上增加一個(gè)雷達(dá)擺動(dòng)支架，將雷達(dá)安裝在雷達(dá)擺動(dòng)支架擺動(dòng)面上，凸輪驅(qū)動(dòng)做垂直方向擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)SICK雷達(dá)的點(diǎn)頭式垂直擺動(dòng)，將二維激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S掃描的激光雷達(dá)。
文檔編號(hào)G01S17/08GK202267743SQ20112030768
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者馮明月, 徐友春, 章永進(jìn), 袁一, 賈鵬, 趙明 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事交通學(xué)院