CN102393516A - 激光雷达呈三维扫描的摆动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：包括雷达摆动支架和垂直方向摆动机构，雷达摆动支架由安装支承面、摆动板和安装支承面及摆动板两侧的摆动支架构成整体框架，摆动板上设有连接耳，摆动支架一端与安装支承面侧壁固接，摆动支架另一端通过连接耳和支承轴与摆动板轴接，摆动板和安装支承面之间挂接有复位弹簧，安装支承面内侧面固接有垂直方向摆动机构。有益效果：在原雷达安装面上增加一个雷达摆动支架，将雷达安装在雷达摆动支架摆动面上，凸轮驱动做垂直方向摆动，从而实现SICK雷达的点头式垂直摆动，将二维激光雷达转变为三维扫描的激光雷达。

Description

激光雷达呈三维扫描的摆动装置
技术领域
本发明属于激光雷达测距仪，尤其涉及一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置。
背景技术
激光雷达通过旋转镜面将脉冲激光向平面内各个方向发射并由LMS接收反射光线，通过计时器计算反射和接收之间的时间差测量出障碍物到雷达的距离。如图3所示，德国SICK公司的LMS291型激光雷达可实现二维180°平面扫描，探测最远80m的障碍物。该型雷达应用于智能车辆，用于探测车辆前方的障碍物或其它车辆，从而实现智能车辆规避障碍物或其它车辆、保持安全行车距离等。SICK-LMS291雷达在平面180°内按一定频率发射激光束，遇到障碍物时反射光束，并由LMS接收，从而得到在扫描平面内的障碍物的一个或多个点的信息。利用该信息可得到障碍物的距离(深度)和宽度信息，但不知道高度信息；另外，如果障碍物不在扫描平面内，则无法探测到障碍物。将该雷达应用于智能车辆上，只能得到扫描平面上的障碍物的距离(深度)和宽度信息，而无法得到在高度方向上的任何信息，无法准确识别障碍物。业内亟待开发出一种能改变SICK雷达在智能车辆上应用的局限性，将二维激光雷达转变为三维扫描的激光雷达。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置，可以改变SICK雷达在智能车辆上应用的局限性，将二维激光雷达转变为三维扫描的激光雷达；在智能车辆上得到扫描平面上的障碍物的距离(深度)和宽度信息，同时又得到高度方向上的信息。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：包括雷达摆动支架和垂直方向摆动机构，所述雷达摆动支架由安装支承面、摆动板和安装支承面及摆动板两侧的摆动支架构成整体框架，所述摆动板上设有连接耳，所述摆动支架一端与安装支承面侧壁固接，摆动支架另一端通过连接耳和支承轴与摆动板轴接，所述摆动板和安装支承面之间挂接有复位弹簧，所述安装支承面内侧面固接有垂直方向摆动机构。
所述垂直方向摆动机构包括直流电机、凸轮和固定架，所述安装支承面内侧面固接固定架，所述固定架上固接直流电机，所述直流电机的输出轴键接凸轮，所述凸轮圆周面与固定在摆动板内侧面的凸台板触接。
所述支承轴的轴线位于雷达激光束发射的物理中心平面上。
所述摆动板的摆动角度为25°，上仰角度为10°，下俯角度为15°，由下俯15°位置至上仰10°位置、上仰10°位置至下俯15°位置的摆动为均速摆动，且过程时间为t＝120°/360°×T(T为凸轮转动周期)；在下俯15°位置和上仰10°位置摆动停歇时间均为ts＝60°/360°×T。
所述摆动板上设有角度传感器。
有益效果：在原雷达安装面上增加一个雷达摆动支架，将雷达安装在摆动面上，摆动面在由直流电机驱动的凸轮驱动下绕其支承轴做垂直方向摆动，从而实现SICK雷达的点头式垂直摆动，可以改变SICK雷达在智能车辆上应用的局限性，将二维激光雷达转变为三维扫描的激光雷达；在智能车辆上得到扫描平面上的障碍物的距离(深度)和宽度信息，同时又得到高度方向上的信息。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1的后视图；
图3支承轴轴线位于激光束发射物理中心平面的示意图；
图4、图5是雷达垂直摆动位置示意图。
图中：1、安装支承面2、摆动板3、摆动支架4、连接耳5、支承轴6、复位弹簧7、直流电机8、凸轮9、固定架10、凸台板11、角度传感器12、雷达。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：详见附图，一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置，包括雷达摆动支架和垂直方向摆动机构，所述雷达摆动支架由安装支承面1、摆动板2和安装支承面及摆动板两侧的摆动支架3构成整体框架，所述摆动板上设有连接耳4，所述摆动支架一端与安装支承面侧壁固接，摆动支架另一端通过连接耳和支承轴5与摆动板轴接，所述摆动板和安装支承面之间挂接有复位弹簧6，所述安装支承面内侧面固接有垂直方向摆动机构。所述垂直方向摆动机构包括直流电机7、凸轮8和固定架9，所述安装支承面内侧面固接固定架，所述固定架上固接直流电机，所述直流电机的输出轴键接凸轮，所述凸轮圆周面与固定在摆动板内侧面的凸台板10触接。所述支承轴的轴线位于雷达激光束发射的物理中心平面上，保证了机械摆动角度与激光束上下摆动角度相一致，减少三维成像计算的复杂性。所述摆动板的摆动角度为25°，上仰角度为10°，下俯角度为15°，下俯角度为15°，由下俯15°位置至上仰10°位置、上仰10°位置至下俯15°位置的摆动为均速摆动，且过程时间为t＝120°/360°×T(T为凸轮转动周期)；在下俯15°位置和上仰10°位置摆动停歇时间均为ts＝60°/360°×T。所述摆动板上设有角度传感器11。通过对凸轮外轮廓曲线的设计，保证摆动面在25°范围内匀速摆动，利用角度传感器可以准确获得某一时刻的摆动角度。
工作原理：对雷达结构不做任何改动，只是使雷达的安装平面做相应的摆动运动。将SICK雷达12安装在摆动板上，摆动面在由直流电机驱动的凸轮驱动下绕其支承轴做垂直方向摆动，使雷达整体在垂直方向上做一定角度的上下点头摆动，变二维雷达为三维雷达，实现立体扫描，得到障碍物的立体信息，从而准确识别障碍物。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：包括雷达摆动支架和垂直方向摆动机构，所述雷达摆动支架由安装支承面、摆动板和安装支承面及摆动板两侧的摆动支架构成整体框架，所述摆动板上设有连接耳，所述摆动支架一端与安装支承面侧壁固接，摆动支架另一端通过连接耳和支承轴与摆动板轴接，所述摆动板和安装支承面之间挂接有复位弹簧，所述安装支承面内侧面固接有垂直方向摆动机构。
2.根据权利要求1所述的激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：所述垂直方向摆动机构包括直流电机、凸轮和固定架，所述安装支承面内侧面固接固定架，所述固定架上固接直流电机，所述直流电机的输出轴键接凸轮，所述凸轮圆周面与固定在摆动板内侧面的凸台板触接。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：所述支承轴的轴线位于雷达激光束发射的物理中心平面上。
4.根据权利要求1或2所述的激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：所述摆动板的摆动角度为25°，上仰角度为10°，下俯角度为15°，由下俯15°位置至上仰10°位置、上仰10°位置至下俯15°位置的摆动为均速摆动，且过程时间为t＝120°/360°×T；在下俯15°位置和上仰10°位置摆动停歇时间均为ts＝60°/360°×T。
5.根据权利要求1所述的激光雷达呈三维扫描的摆动装置，其特征是：所述摆动板上设有角度传感器。
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