CN104965099A - 一种测速方法及装置 - Google Patents

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李少海
徐成
郭盖华
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Shenzhen LD Robot Co Ltd
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Abstract

本发明提供的测速方法，获取脉冲个数和脉冲宽度计算得到脉冲时间，利用脉冲时间和扇形圆心角的关系计算得到角速度，再对角速度进行插值法计算可以得到绝对角度，通过这种方法可以得到传感器的转动角速度和绝对角度，通过低成本的方式较为准确的获取了激光雷达的旋转角速度和角度信息，通过实验得出，测试精度可以达到0.25°。

Description

一种测速方法及装置
技术领域
本发明涉及激光测距领域，特别涉及一种测速方法及装置。
背景技术
光学扫描测距装置是一种使用准直光束进行非接触式目标物体扫描测距的设备。
通过将用于测距的准直光束(如激光)进行一定范围内的旋转，即可实现对所在环境一定环境内物体进行扫描测距，并提取出环境的轮廓信息。相比超声波、图像检测等手段，使用光学扫描测距装置可以实现非常高的扫描测距精度，并且测距速度快。因此在工业和民用领域具有非常高的应用价值，目前广泛的应用于机器人自主建图与导航定位(SLAM)、3D场景重建、安防检测等领域。
其中，光学扫描测距装置在测量的时候需要获取绝对角度和角速度，现有技术的使用场景不同，测试方法不同，机械结构也不同。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种测速方法及装置。
本发明的一个目的是提供一种测速方法，包括：
获取传感器的脉冲个数和脉冲宽度；
利用所述脉冲个数和所述脉冲宽度计算脉冲时间；
获取所述传感器的转动区域对应的扇形圆心角；
利用所述扇形圆心角与所述脉冲时间的关系计算得出传感器旋转的角速度；
利用插值法将计算得出的所述角速度处理得到传感器的绝对角度。
可选地，所述利用所述脉冲个数和所述脉冲宽度计算脉冲时间，包括：
所述脉冲时间t＝(P_Width/T_Sum)*T，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width。
可选地，所述利用所述扇形圆心角与所述脉冲时间的关系计算得出传感器旋转的角速度，包括：
所述角速度W＝θ/((P_Width/T_Sum)*T)，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width，扇形圆心角为θ。
可选地，所述利用插值法将计算得出的所述角速度处理得到传感器的绝对角度，包括：
绝对角度Angle为∫wdt，其中，绝对角度为Angle，角速度为W，时间为t。
可选地，所述绝对角度的位置标识为0°，顺时针方向为正。
本发明的另一个目的是提供一种测速装置，包括编码器及码盘，
所述码盘设置有用于阻挡光线的挡板，所述挡板中包括一个位置标识挡板以及多个长挡板，其中所述长挡板的周向方向长度大于所述位置标识挡板的周向方向长度，所述多个挡板间隔设置同一圆上；
所述编码器包括：
光源，用于向外发射脉冲信号；
光接收器，用于接收所述脉冲信号；
所述光源和所述光接收器分别位于挡板的两侧。
可选地，所述长挡板的数量为15个。
本发明提供的测速方法，获取脉冲个数和脉冲宽度计算得到脉冲时间，利用脉冲时间和扇形圆心角的关系计算得到角速度，再对角速度进行插值法计算可以得到绝对角度，通过这种方法可以得到传感器的转动角速度和绝对角度，通过低成本的方式较为准确的获取了激光雷达的旋转角速度和角度信息，通过实验得出，测试精度可以达到0.25°。
附图说明
图1是本发明的测速方法的一种实施例的流程图；
图2是本发明的测速装置的一种实施例的一种视角的结构图；
图3是本发明的测速装置的一种实施例的另一视角的结构图；
图4是本发明的测速装置的一种实施例的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种测速方法，通过低成本的方式较为准确的获取了激光雷达的旋转角速度和角度信息。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1所示，本发明提供测速方法的一种实施例，包括：
S101、获取传感器的脉冲个数和脉冲宽度。
利用光接收器接收传感器的脉冲个数，脉冲宽度为激光功率维持在一定值时所持续的时间，一个脉冲宽度对应的时间确定，可以利用脉冲个数与脉冲宽度的关系计算得到传感器转动的一个周期内所花费的脉冲时间。
S102、利用所述脉冲个数和所述脉冲宽度计算脉冲时间。
具体可以为所述脉冲时间t＝(P_Width/T_Sum)*T，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width，传感器的脉冲宽度对应转过的扇形圆心角。
S103、获取所述传感器的转动区域对应的扇形圆心角。
对于扇形圆心角可以利用测算得到，也可以利用其他方式获得，本领域技术人员应当了解，此处不作赘述。
S104、利用所述扇形圆心角与所述脉冲时间的关系计算得出传感器旋转的角速度。
所述角速度W＝θ/((P_Width/T_Sum)*T)，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width，扇形圆心角为θ，
S105、利用插值法将计算得出的所述角速度处理得到传感器的绝对角度。
所说的插值法又称“内插法”，是利用函数f(x)在某区间中插入若干点的函数值，作出适当的特定函数，在这些点上取已知值，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值，这种方法称为插值法，将计算得到的角速度利用插值法进行计算，通过计算可以得到传感器转动的绝对角度。
本发明提供的测速方法，获取脉冲个数和脉冲宽度计算得到脉冲时间，利用脉冲时间和扇形圆心角的关系计算得到角速度，再对角速度进行插值法计算可以得到绝对角度，通过这种方法可以得到传感器的转动角速度和绝对角度，通过低成本的方式较为准确的获取了激光雷达的旋转角速度和角度信息，通过实验得出，测试精度可以达到0.25°。
在本实施例中，可以定义所述绝对角度的位置标识为0°，顺时针方向为正，当然也可以根据需求灵活设置其他数值，在此不作限定。
结合图2及图3所述上文中介绍了测速方法，对应的，本发明还提供了一种测速装置，基于上述测速方法，所述测试装置包括编码器及码盘，
所述码盘设置有用于阻挡光线的挡板，所述挡板中包括一个位置标识挡板201以及多个长挡板202，其中所述长挡板202的周向方向长度大于所述位置标识挡板201的周向方向长度，所述多个挡板间隔设置同一圆上；
所述编码器包括：
光源204，用于向外发射脉冲信号；
光接收器203，用于接收所述脉冲信号；
所述光源和所述光接收器分别位于挡板的两侧。
结合图4所示，下面介绍测速装置的工作原理，图中以顺时针方向转动为例，沿着箭头方向转动，光源204向外发射脉冲信号，光接收器203与所述光源204对应，光源204发出的脉冲信号可以射到所述光接收器203上，编码器的挡板转动起来，挡板阻挡脉冲信号时候，光接收器接收不到脉冲信号，长挡板202的长度延长使得光接收器203接收不到脉冲的时间也延长，本领域普通技术人员应当了解，此处不作赘述。
进一步地，所述长挡板202的数量为15个，对于长挡板的数量也可以为其他数值，可以根据需要进行灵活设定，此处不做限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种测速方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种测速方法，其特征在于，包括：
获取传感器的脉冲个数和脉冲宽度；
利用所述脉冲个数和所述脉冲宽度计算脉冲时间；
获取所述传感器的转动区域对应的扇形圆心角；
利用所述扇形圆心角圆心角与所述脉冲时间的关系计算得出传感器旋转的角速度；
利用插值法将计算得出的所述角速度处理得到传感器的绝对角度。
2.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，所述利用所述脉冲个数和所述脉冲宽度计算脉冲时间，包括：
所述脉冲时间t＝(P_Width/T_Sum)*T，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width。
3.根据权利要求2所述的测速方法，其特征在于，所述利用所述扇形圆心角与所述脉冲时间的关系计算得出传感器旋转的角速度，包括：
所述角速度W＝θ/((P_Width/T_Sum)*T)，其中，所述传感器一个周期的总计数为T_Sum，周期为T，脉冲宽度为P_Width，扇形圆心角为θ。
4.根据权利要求3所述的测速方法，其特征在于，所述利用插值法将计算得出的所述角速度处理得到传感器的绝对角度，包括：
绝对角度Angle为∫wdt，其中，绝对角度为Angle，角速度为W，时间为t。
5.根据权利要求4所述的测速方法，其特征在于，所述绝对角度的位置标识为0°，顺时针方向为正。
6.一种测速装置，其特征在于，包括编码器及码盘，
所述码盘设置有用于阻挡光线的挡板，所述挡板中包括一个位置标识挡板以及多个长挡板，其中所述长挡板的周向方向长度大于所述位置标识挡板的周向方向长度，所述多个挡板间隔设置同一圆上；
所述编码器包括：
光源，用于向外发射脉冲信号；
光接收器，用于接收所述脉冲信号；
所述光源和所述光接收器分别位于挡板的两侧。
7.根据权利要求6所述的测速装置，其特征在于，所述长挡板的数量为15个。
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