CN110794383A - 编码盘、光电编码器和激光雷达 - Google Patents

编码盘、光电编码器和激光雷达 Download PDF

Info

Publication number
CN110794383A
CN110794383A CN201911084281.2A CN201911084281A CN110794383A CN 110794383 A CN110794383 A CN 110794383A CN 201911084281 A CN201911084281 A CN 201911084281A CN 110794383 A CN110794383 A CN 110794383A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zero
degree
code
coding
disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911084281.2A
Other languages
English (en)
Inventor
赵鑫
向少卿
于庆国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hesai Photonics Technology Co Ltd
Original Assignee
Hesai Photonics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hesai Photonics Technology Co Ltd filed Critical Hesai Photonics Technology Co Ltd
Priority to CN201911084281.2A priority Critical patent/CN110794383A/zh
Publication of CN110794383A publication Critical patent/CN110794383A/zh
Priority to PCT/CN2020/084031 priority patent/WO2021088313A1/zh
Priority to US17/738,236 priority patent/US20220268904A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/363—Direction discrimination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

本发明涉及一种编码盘，包括圆形的盘体，其中在所述盘体的边缘上设置有多个均匀分布的编码孔，所述盘体上另外具有相隔预设角度的第一零度标识和第二零度标识，其中所述第一零度标识的外观不同于第二零度标识的外观。通过本发明实施例的技术方案，在码盘的零度位置出现了油污或者磨损等问题之后，还能采用该码盘进行角度的准确测量；零度脏污后不影响启动工作；非零度脏污造成干扰信号时，转子的信号测量系统仍然可以继续工作，因而具有很强的鲁棒性。

Description

编码盘、光电编码器和激光雷达
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种具有多个零度标识的编码盘、光电编码器和激光雷达。
背景技术
光电编码器被广泛的用在各种角度测量和控制方案中。光电编码器上通常包括光源(例如发光二极管)、编码盘和光电传感器。其中编码盘上通常具有均匀排布的小孔。光源发出的光束经过编码盘上的小孔，照射到光电传感器上，产生电脉冲信号。数据处理装置根据光电传感器的脉冲信号，即可确定编码盘的转速和当前的角度定向。编码盘上通常具有零度位置，如图1所示，作为编码盘角度定向的参考使用。但如果该零度的位置出现了油污或者磨损坏掉，也即不能起到标识作用之后，会导致测角不准。
激光雷达系统目前被广泛地用在无人驾驶领域，包括激光发射系统和探测接收系统，发射激光遇到目标后反射并被探测系统所接收，通过测量激光往返的时间可测量相应目标点的距离(如时间飞行法)，当对整个目标区域扫描探测后，则最终可实现三维成像。机械lidar是指带有电机或者其他可带动旋转的部件的产品，可以通过360度旋转，对周边的物体进行探测。为了实时地定位激光雷达旋转的角度，则需要采用编码盘，来进行角度的测量，以确定激光的发射方向和接收方向。图1示出了一种编码盘，其通常具有一个零度位置，用于确定编码盘的角度定向。但在实际运行过程中，在编码盘的零度位置出现油污或者磨损之后，激光雷达的点云的质量会急剧下降，lidar的安全性能降低。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种编码盘，包括大致圆形的盘体，其中在所述盘体的边缘上设置有多个均匀分布的编码孔，所述盘体上另外具有相隔预设角度的第一零度标识和第二零度标识，其中所述第一零度标识的外观不同于第二零度标识的外观。
根据本发明的一个发明，所述第一零度标识和第二零度标识设置在与所述编码孔相同的圆周上。
根据本发明的一个发明，所述第一零度标识包括位于两个编码孔之间的宽遮挡区域，所述第二零度标识包括第一点和第二点，其中在第一点和第二点分别对应的圆周上分别具有与所述第一零度标识相同的宽遮挡区域。
根据本发明的一个发明，所述第一点和第二点之间间隔1-5个所述编码孔，所述第二点与所述第一零度标识间隔90度。
根据本发明的一个发明，所述第一零度标识包括第一零度开孔，该第一零度开孔的宽度不同于所述编码孔的宽度；所述第二零度标识包括第二零度开孔，所述第二零度开孔的宽度不同于所述编码孔的宽度，也不同于所述第一零度开孔的宽度。
根据本发明的一个发明，所述第一零度标识和所述第二零度标识均包括位于两个编码孔之间的宽遮挡区域，其中所述第二零度标识的宽遮挡区域的宽度不同于所述第一零度标识的宽遮挡区域的宽度。
本发明还提供一种光电编码装置，包括：
如上所述的编码盘，所述编码盘可绕其圆心的轴线旋转；
第一编码器，所述第一编码器包括：
第一光源，所述第一光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第一光电读码器，配置成可接收来自所述第一光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
根据本发明的一个发明，所述第一光电读码器配置成，当检测到所述第一零度标识时，确定所述编码盘处于零度位置；当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识，并根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
根据本发明的一个发明，所述的光电编码装置，还包括第二编码器，所述第二编码器包括：
第二光源，所述第二光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第二光电读码器，配置成可接收来自所述第二光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
本发明还提供一种使用如上所述的编码盘进行角度定向的方法，包括：
检测所述第一零度标识，以确定所述编码盘的零度位置；
当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识；和
根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
本发明还提供一种激光雷达，包括如上所述的光电编码装置，所述编码盘的圆心的轴线重合于所述激光雷达的轴线，所述光电编码装置设置于激光雷达的底部，随着激光雷达的转子一起转动，以用于检测激光雷达的转动角度。
根据本发明的一个发明，其中所述第一光电读码器配置成，当检测到所述第一零度标识时，确定所述编码盘处于零度位置；当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识，并根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
根据本发明的一个发明，其中所述光电编码装置还包括第二编码器，所述第二编码器包括：
第二光源，所述第二光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第二光电读码器，配置成可接收来自所述第二光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
根据本发明的一个发明，所述的激光雷达还包括控制单元，所述控制单元与所述第一编码器和第二编码器耦合，并根据所述第一编码器输出的第一编码信号和所述第二编码器输出的第二编码信号，进行编码器诊断。
根据本发明的一个发明，所述控制单元还适于在确认编码器无故障后，进行码盘诊断。
根据本发明的一个发明，所述控制单元还适于在确认码盘无故障后，进行转速诊断。
通过本发明实施例的技术方案，在码盘的零度位置出现了油污或者磨损等问题之后，还能采用该码盘进行角度的准确测量；零度脏污后不影响启动工作；非零度脏污造成干扰信号时，转子的信号测量系统仍然可以继续工作，因而具有很强的鲁棒性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了一种现有技术的编码盘；
图2示出了根据本发明一个实施例的编码盘的示意图；
图3示出了第一零度位置的脉冲示意图；
图4示出了第二零度位置的脉冲示意图；
图5示出了根据本发明另一个实施例的编码盘的示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的光电编码装置的示意图；
图7示出了根据本发明一个实施例的光电编码装置的示意图；
图8示出了根据本发明一个实施例的激光雷达的示意图；
图9示出了使用本发明编码盘进行角度定向的方法。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
相对于图1所示的现有的编码盘，本发明提供了一种改进的编码盘，其上具有相隔预设角度的第一零度标识和第二零度标识，所述第一零度标识的外观不同于第二零度标识的外观，从而可以补充或者替换所述第一零度标识，来读编码盘的旋转角度进行定位。下面参考附图详细描述。
如图2所示，根据本发明实施例的编码盘1包括大致圆形的盘体11，在盘体11的边缘上均匀分布有多个编码孔12。其中编码孔12的数量、间隔、以及宽度可以根据实际情况来设定，例如根据编码盘的直径、所需的测量精度等参数来决定，不用于限制本发明的保护范围。盘体11上另外具有第一零度标识13和第二零度标识14，二者相隔预设角度，该预设角度是已知的。第一零度标识13在角度测量中用作测量的起点或者参考点，用于衡量其他编码孔的角度以及编码盘1的当前角度定向。其中第一零度标识13的外观不同于第二零度标识14的外观，从而在第一零度标识13例如被污损或者磨损的情况下，可以根据第二零度标识14来得到第一零度标识13的位置，和/或可以直接用于得到编码盘1的角度定向。
本领域技术人员容易理解，所述编码孔12可用于使得光束透过，而相邻的编码孔12之间的部分则不允许光束透过。光源和光电传感器例如分别置于编码盘1的两侧，位于所述编码孔12的圆周上。当有光线入射到光电传感器上时，光电传感器将产生脉冲。因此当编码盘1绕其圆心的轴线旋转时，光源发出的光束会被所述编码盘连续地阻隔、透射、阻隔、透射，从而在光电传感器上产生一个脉冲序列。数据处理装置根据该脉冲序列，即可获得编码盘1的转速、以及当前的角度定位等参数，此处不再赘述。
如图2所示，根据本发明的一个优选实施例，第一零度标识13例如包括位于两个编码孔12之间的宽遮挡区域。在本发明中，“宽遮挡区域”是指未开孔的区域的宽度超过了正常的编码孔12之间的间隔，因而该区域可用于标识零度位置。在图2中，第一零度标识13位于两个编码孔12之间，相比于其他位置的编码孔12之间的间隔区域，第一零度标识13的宽遮挡区域明显较宽。因此当第一零度标识13经过所述光源和光电传感器时，会在显著更长的时间段内阻隔光束，因而在该时间段内无法在光电传感器上产生一个脉冲。以图3为例进行说明。图3中，P1、P2、P3、P4、P5表示由编码孔12产生的脉冲序列。脉冲序列的周期为T，该周期T取决于编码盘1的转速以及编码孔12的分布密度，可以预先确定下来。当在时刻t1-t2中未检测出光电传感器上产生的脉冲，而且t1-t2的长度又大于周期T，从而可以确定检测到了第一零度标识13，此时编码盘的位置为零度位置，即其初始位置。
但如果第一零度标识13被污损或者由于其他原因，在时刻t1-t2同样产生了一个“假”脉冲，此时将无法分辨出第一零度标识13的位置，因而无法定位编码盘1的零度位置。根据本发明，在此情况下，可以根据第二零度标识14来进行定位。
如图2所示，第二标识符14包括第一点a和第二点b，其中在第一点a处和第二点b处分别具有宽遮挡区域，两个宽遮挡区域之间可以由一个编码孔12间隔开。所述第一点a和第二点b处的宽遮挡区域例如与所述第一零度标识的宽遮挡区域相同。但本发明的保护范围不限于此，也可以是不相同的。
如图4所示，在编码盘1旋转过程中，当检测到一个特殊的脉冲图案时，可以判断编码盘1当前旋转到了第二零度位置14。如图4中所示的，P1、P2和P4、P5均为正常的编码孔12产生的脉冲序列。而脉冲P3在其两侧分别具有一个显著较长的时间段(t1-t2以及t3-t4)，在该时间段中未检测出光电传感器上产生的脉冲，而且该时间段又大于周期T，此时可以判断编码盘1当前位置为第二零度位置。或者更精确的是，将脉冲P3所在对应的编码盘的位置当做第二零度位置。
由于第一零度标识13和第二零度标识14相隔预设的角度，因此，通过识别第二零度标识14，可以获得第一零度标识13的位置，或者也可以直接通过第二零度标识14，来对编码盘1进行角度定位。这些都在本发明的保护范围内。
图2中所示的第一点a和第二点b之间间隔1个编码孔12，本发明不限于此，二者之间可以间隔1-5个编码孔12，都在本发明的保护范围内。相对于图1的方案而言，本实施例还增设了一个第二零度位置，具体包括点a与点b，点a与点b之间的夹角为α，一般是比较小的数值。点a与点b共同构成零度位置2，起到另一个标识位置的作用。
根据本发明的一个优选实施例，第二零度标识14与第一零度标识13可间隔90度，例如所述第二点b与所述第一零度标识13之间间隔90度，即第二点b与第一零度标识各自与圆心连线构成的角度为90度。
图2的实施例中，在编码孔12之间设置了宽遮挡区域，从而在改变了正常的脉冲序列图案，使得能够识别出第一零度标识和第二零度标识。图5示出了根据本发明的另一个实施例，其中所述第一零度标识13包括第一零度开孔，该第一零度开孔的宽度不同于所述编码孔12的宽度；所述第二零度标识14包括第二零度开孔，所述第二零度开孔的宽度不同于所述编码孔12的宽度，也不同于所述第一零度开孔的宽度。因此，在编码盘1的旋转过程中，除了编码孔12产生的正常脉冲以外，还会产生两个相异的脉冲，分别由第一零度开孔与第二零度开孔产生，脉冲的宽度分别取决于所述第一零度开孔和第二零度开孔的宽度。根据本发明的一个优选实施例，第一零度开孔的宽度大于第二零度开孔的宽度，第二零度开孔的宽度大于编码孔13的宽度。因此，当在编码盘1旋转过程中，检测到最大一个脉冲宽度时，可确定编码盘1当前旋转到了零度位置。如果由于任何原因，第一零度标识无法识别，那么此时可借助于识别第二零度标识14的第二零度开孔，来获得第一零度标识13的位置，和/或直接得到编码盘1的角度定向。
图5的实施例中，是在第一零度标识和第二零度标识的位置处分别设置了不同宽度的开孔。可替换的，所述第一零度标识13和所述第二零度标识14均可以包括位于两个编码孔之间的宽遮挡区域，其中所述第二零度标识的宽遮挡区域的宽度不同于所述第一零度标识的宽遮挡区域的宽度。从而可以根据未产生脉冲的时间段的长度，识别出第一零度标识和第二零度标识的位置。
在本发明的教导和启示下，本领域技术人员可以构思出多种实现第一零度标识和第二零度标识的方式。上述实施例中，所述第一零度标识和第二零度标识设置在与所述编码孔相同的圆周上，本领域技术人员也可以构思，将第一零度标识和第二零度标识设置在与所述编码孔不同的圆周上。
本发明的另一个方面还涉及一种光电编码器，如图6所示。下面参考图6详细描述。
图6示出了一种透射式的光电编码装置20,其中，光电编码装置20包括编码盘1以及编码器，所述编码器包括光源22以及光电读码器23，分别设置在如上所述的编码盘1的两侧。其中，光源22朝向编码盘1发射出光束，例如为准直性和方向性较高的光束。编码盘1绕其圆心的轴线旋转，光源22位于编码盘1的编码孔22的圆周上，从而随着编码盘1的旋转，所述光源22发出的光束周期性地通过所述编码孔22以及被所述编码孔12之间的区域所阻断。光电读码器23位于编码盘1的与所述光源22相反的一侧上，其上包括光电传感器，例如光电二极管或者雪崩式光电二极管。当来自光源22的光束穿过编码盘1的编码孔12时，光束照射到光电读码器23的光电传感器上，产生脉冲；当光源22的光束被编码盘1阻断时，该光电传感器不会产生脉冲。另外，所述光电读码器23例如还可包括信号处理电路，其接受所述光电传感器的脉冲，从而确定所述编码盘1的角度定向。本领域技术人员容易理解，所述信号处理电路与所述光电传感器可以集成在一起，也可以是分离的电路部件，这些都在本发明的保护范围内。
根据本发明的一个优选实施例，所述光电读码器23配置成：当检测到所述第一零度标识时，确定所述编码盘处于零度位置；当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识，并根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或确定所述编码盘的角度定向。
另外，图6中示出了所述光源22和光电读码器23分别位于所述编码盘1的两侧，本发明不限于此，本领域技术人员也可以构思将二者放置在所述编码盘1的同一侧上。如图7所示，其中示出了根据本发明一个实施例的反射式的光电编码装置30。其中，所述光电编码装置30包括编码盘1以及第一编码器和第二编码器。其中，第一编码器和第二编码器例如均为反射式的编码器。以第一编码器为例，其包括光源32、以及光电读码器33，分别设置在如上所述的编码盘1的同侧上，例如图7中所示的编码盘1的下侧。如图7所示，当光源32发射的光束穿过编码盘1的编码孔12时，光电读码器33上无法接收到光束的照射，因而没有脉冲产生；而当光源32发射的脉冲被编码孔12之间的部分反射时，反射光束可照射到光电读码器33上，从而产生脉冲。除了第一编码器以外，光电编码装置还包括有第二编码器,第二编码器与第一编码器结构上例如是相同的，同样包括类似的光源32’以及光电读码器33’,但第二编码器设置在所述码盘的不同位置处，优选的，第一编码器与第二编码器可沿着码盘的直径对置。另外根据本发明的一个实施例，第二编码器也可以设置在所述编码盘的另一侧，即图1中的上侧。另外可选的，所述第一编码器和第二编码器可以是不同类型的编码器，例如其中一个为透射式的编码器，另一个为反射式的编码器，这些都在本发明的保护范围内。
本发明还涉及一种激光雷达，包括如上所述的编码盘光电编码装置20或30。通过在激光雷达中包括本发明的光电编码器，可以确保在激光雷达旋转过程中，即使其第一零度位置出现油污或者磨损而不能识别，仍然可以以第二零度位置来代替，基本不会影响激光雷达的点云质量，从而提高lidar的安全性。该激光雷达例如可以为旋转式的机械雷达，其转子围绕激光雷达的轴线旋转，编码盘的圆心的轴线重合于所述激光雷达的轴线，光电编码器设置于激光雷达的底部，随着激光雷达的转子一起转动，以用于检测激光雷达的转动角度。
图8示出了激光雷达10包括如图7所示的光电编码装置30，也就是包括编码盘1、第一编码器和第二编码器。另外，激光雷达还包括控制单元2，控制单元2与所述第一编码器和第二编码器耦合，从而可接收第一编码器输出的第一编码信号和第二编码器输出的第二编码信号，进而根据第一编码信号和第二编码信号进行各种诊断和操作。
根据本发明的一个实施例，控制单元2可分别根据所述第一编码信号和第二编码信号，判断所述第一编码器和第二编码器是否发生故障。例如当使用本发明的包括两个零度标识的编码盘1时，所述第一编码信号和第二编码信号中都应当包括与所述两个零度标识相对应的信号。如果所述控制单元在所述第一编码信号中发现与两个零度标识相对应的信号，而在第二编码信号中未发现与两个零度标识相对应的信号，那么可以判断在所述第二编码器中发生了故障。反之亦然。
根据本发明的一个实施例，控制单元2可进行所述码盘的诊断。例如，如上所述，本发明编码盘1包括两个零度标识，那么如果所述控制单元在所述第一编码信号和第二编码信号中均没有发现与两个零度标识相对应的信号，或者都只发现一个零度标识相对应的信号，那么说明所述编码盘1可能发生了故障。
根据本发明的一个实施例，控制单元2可以进行转速诊断。控制单元2基于所述第一编码信号或第二编码信号，可以计算出所述编码盘的转速。所述编码盘通常具有预设的转速，将预设转速与计算得到的转速进行比较，判断所述编码盘是否已预设转速进行旋转。当二者之间具有偏差，或者偏差高于一定幅度时，发出报警。
根据本发明的一个实施例，控制单元2可以在诊断并确认编码器无故障之后，进行码盘的故障检测，并在确认码盘无故障之后，再进行电机的转速诊断。
通过图8所示的实施例可知，本发明实施例中lidar采用具备双零度位置的码盘以及双编码器，从单个器件的角度，无论是对码盘或者编码器，在其中一个出现一定异常时，还可以存在备选器件。另外，再配合控制单元根据双编码器以及码盘输出信号进行故障的检测，从而本申请中的lidar可以提供一种安全可靠的角度测试、速度测量方案。
本发明还涉及一种使用如上所述的编码盘进行角度定向的方法40，如图9所示，方法40，包括：
在步骤S41：检测所述第一零度标识，以确定所述编码盘的零度位置；
在步骤S42：当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识；和
在步骤S43：根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或确定所述编码盘的角度定向。
通过本发明实施例的技术方案，在码盘的零度位置出现了油污或者磨损等问题之后，还能采用该码盘进行角度的准确测量；零度脏污后不影响启动工作；非零度脏污造成干扰信号时，转子的信号测量系统仍然可以继续工作，因而具有很强的鲁棒性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种编码盘，包括大致圆形的盘体，其中在所述盘体的边缘上设置有多个均匀分布的编码孔，所述盘体上另外具有相隔预设角度的第一零度标识和第二零度标识，其中所述第一零度标识的外观不同于第二零度标识的外观。
2.根据权利要求1所述的编码盘，其中所述第一零度标识和第二零度标识设置在与所述编码孔相同的圆周上。
3.根据权利要求1或2所述的编码盘，其中所述第一零度标识包括位于两个编码孔之间的宽遮挡区域，所述第二零度标识包括第一点和第二点，其中在第一点和第二点分别对应的圆周上分别具有与所述第一零度标识相同的宽遮挡区域。
4.根据权利要求3所述的编码盘，其中所述第一点和第二点之间间隔1-5个所述编码孔，所述第二点与所述第一零度标识间隔90度。
5.根据权利要求1或2所述的编码盘，其中所述第一零度标识包括第一零度开孔，该第一零度开孔的宽度不同于所述编码孔的宽度；所述第二零度标识包括第二零度开孔，所述第二零度开孔的宽度不同于所述编码孔的宽度，也不同于所述第一零度开孔的宽度。
6.根据权利要求1或2所述的编码盘，其中所述第一零度标识和所述第二零度标识均包括位于两个编码孔之间的宽遮挡区域，其中所述第二零度标识的宽遮挡区域的宽度不同于所述第一零度标识的宽遮挡区域的宽度。
7.一种光电编码装置，包括：
如权利要求1-6中任一项所述的编码盘，所述编码盘可绕其圆心的轴线旋转；
第一编码器，所述第一编码器包括：
第一光源，所述第一光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第一光电读码器，配置成可接收来自所述第一光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
8.根据权利要求7所述的光电编码装置，其中所述第一光电读码器配置成，当检测到所述第一零度标识时，确定所述编码盘处于零度位置；当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识，并根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
9.根据权利要求7或8所述的光电编码装置，还包括第二编码器，所述第二编码器包括：
第二光源，所述第二光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第二光电读码器，配置成可接收来自所述第二光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
10.一种使用如权利要求1-6中任一项所述的编码盘进行角度定向的方法，包括：
检测所述第一零度标识，以确定所述编码盘的零度位置；
当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识；和
根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
11.一种激光雷达，包括如权利要求7所述的光电编码装置，所述编码盘的圆心的轴线重合于所述激光雷达的轴线，所述光电编码装置设置于激光雷达的底部，随着激光雷达的转子一起转动，以用于检测激光雷达的转动角度。
12.根据权利要求11所述的激光雷达，其中所述第一光电读码器配置成，当检测到所述第一零度标识时，确定所述编码盘处于零度位置；当无法检测所述第一零度标识时，检测所述第二零度标识，并根据所述第一零度标识与第二零度标识之间的预设角度，确定所述第一零度标识的位置，和/或对所述编码盘进行角度定位。
13.根据权利要求11或12所述的激光雷达，其中所述光电编码装置还包括第二编码器，所述第二编码器包括：
第二光源，所述第二光源发出的光束可透过所述编码盘上的编码孔，或被所述编码孔之间的部分阻断；
第二光电读码器，配置成可接收来自所述第二光源的光束，以确定所述编码盘的角度定向。
14.根据权利要求13所述的激光雷达，还包括控制单元，所述控制单元与所述第一编码器和第二编码器耦合，并根据所述第一编码器输出的第一编码信号和所述第二编码器输出的第二编码信号，进行编码器诊断。
15.根据权利要求14所述的激光雷达，所述控制单元还适于在确认编码器无故障后，进行码盘诊断。
16.根据权利要求15所述的激光雷达，所述控制单元还适于在确认码盘无故障后，进行转速诊断。
CN201911084281.2A 2019-11-07 2019-11-07 编码盘、光电编码器和激光雷达 Pending CN110794383A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911084281.2A CN110794383A (zh) 2019-11-07 2019-11-07 编码盘、光电编码器和激光雷达
PCT/CN2020/084031 WO2021088313A1 (zh) 2019-11-07 2020-04-09 激光雷达的状态检测装置、激光雷达以及状态检测方法
US17/738,236 US20220268904A1 (en) 2019-11-07 2022-05-06 State detection device for lidar, lidar, and state detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911084281.2A CN110794383A (zh) 2019-11-07 2019-11-07 编码盘、光电编码器和激光雷达

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110794383A true CN110794383A (zh) 2020-02-14

Family

ID=69443573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911084281.2A Pending CN110794383A (zh) 2019-11-07 2019-11-07 编码盘、光电编码器和激光雷达

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110794383A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111332504A (zh) * 2020-03-12 2020-06-26 北京理工大学 卫星的低速驱动装置及使用其的快速定位方法
CN113639770A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 中车株洲电力机车研究所有限公司 基于同步电机光电编码器的位置计算方法及存储介质
CN113739828A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 上海禾赛科技有限公司 测量光电编码器的码盘的角度的方法、电路、设备和介质
CN113985421A (zh) * 2021-12-28 2022-01-28 四川吉埃智能科技有限公司 一种用于激光雷达的斜45°镜光学扫描装置
CN115400887A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 青岛海特生物医疗有限公司 用于离心机转子识别的方法及系统
WO2023035476A1 (zh) * 2021-09-09 2023-03-16 深圳市汇顶科技股份有限公司 光学编码器及电子设备
CN116736266A (zh) * 2023-08-15 2023-09-12 深圳玩智商科技有限公司 一种用于扫描激光雷达的码盘角度方法
WO2024114786A1 (en) * 2022-12-01 2024-06-06 Hesai Technology Co., Ltd. Method for determining state of code disc, angle measurement method and lidar
WO2024120372A1 (en) * 2022-12-05 2024-06-13 Hesai Technology Co., Ltd. Position detection device for a rotating mechanism of a lidar and self-diagnostic method therefor, and lidar

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102384756A (zh) * 2011-11-21 2012-03-21 无锡市科瑞特精机有限公司 一种增量式编码器
CN102435216A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 成都伊贝基科技有限公司 高精度编码轮、及其构成的编码器
CN104567956A (zh) * 2014-12-22 2015-04-29 佛山轻子精密测控技术有限公司 一种相对式旋转编码器及其测量方法
CN205691142U (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种光电码盘和编码器
CN106443699A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 深圳市砝石激光雷达有限公司 一种多组合式激光雷达装置及其扫描方法
CN108700410A (zh) * 2017-04-28 2018-10-23 深圳市大疆创新科技有限公司 位置检测装置、方法及转动系统
CN109115253A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 江苏徕兹测控科技有限公司 一种单码道旋转编码器
CN109917351A (zh) * 2019-04-19 2019-06-21 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达的发射系统及其控制方法、激光雷达

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435216A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 成都伊贝基科技有限公司 高精度编码轮、及其构成的编码器
CN102384756A (zh) * 2011-11-21 2012-03-21 无锡市科瑞特精机有限公司 一种增量式编码器
CN104567956A (zh) * 2014-12-22 2015-04-29 佛山轻子精密测控技术有限公司 一种相对式旋转编码器及其测量方法
CN205691142U (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种光电码盘和编码器
CN106443699A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 深圳市砝石激光雷达有限公司 一种多组合式激光雷达装置及其扫描方法
CN108700410A (zh) * 2017-04-28 2018-10-23 深圳市大疆创新科技有限公司 位置检测装置、方法及转动系统
CN109115253A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 江苏徕兹测控科技有限公司 一种单码道旋转编码器
CN109917351A (zh) * 2019-04-19 2019-06-21 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达的发射系统及其控制方法、激光雷达

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111332504A (zh) * 2020-03-12 2020-06-26 北京理工大学 卫星的低速驱动装置及使用其的快速定位方法
CN111332504B (zh) * 2020-03-12 2021-08-27 北京理工大学 卫星的低速驱动装置及使用其的快速定位方法
CN113639770A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 中车株洲电力机车研究所有限公司 基于同步电机光电编码器的位置计算方法及存储介质
CN113639770B (zh) * 2020-05-11 2024-04-02 中车株洲电力机车研究所有限公司 基于同步电机光电编码器的位置计算方法及存储介质
CN113739828A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 上海禾赛科技有限公司 测量光电编码器的码盘的角度的方法、电路、设备和介质
CN115400887A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 青岛海特生物医疗有限公司 用于离心机转子识别的方法及系统
WO2023035476A1 (zh) * 2021-09-09 2023-03-16 深圳市汇顶科技股份有限公司 光学编码器及电子设备
CN113985421A (zh) * 2021-12-28 2022-01-28 四川吉埃智能科技有限公司 一种用于激光雷达的斜45°镜光学扫描装置
WO2024114786A1 (en) * 2022-12-01 2024-06-06 Hesai Technology Co., Ltd. Method for determining state of code disc, angle measurement method and lidar
WO2024120372A1 (en) * 2022-12-05 2024-06-13 Hesai Technology Co., Ltd. Position detection device for a rotating mechanism of a lidar and self-diagnostic method therefor, and lidar
CN116736266A (zh) * 2023-08-15 2023-09-12 深圳玩智商科技有限公司 一种用于扫描激光雷达的码盘角度方法
CN116736266B (zh) * 2023-08-15 2023-11-07 深圳玩智商科技有限公司 一种用于扫描激光雷达的码盘角度方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110794383A (zh) 编码盘、光电编码器和激光雷达
US8520221B2 (en) Optical sensor
JP5251858B2 (ja) レーザレーダ装置
US10488550B2 (en) Optoelectronic detection of objects by measurement of angular position to determine relative movement of a deflection unit
JP5596011B2 (ja) 光電センサ並びに物体検出及び距離測定方法
JP5476349B2 (ja) レーザスキャナ及びその製造方法
US6265725B1 (en) Optoelectronic device for detecting objects in a monitoring range with a distance sensor
JP6177825B2 (ja) 光電センサおよび監視領域から測定情報を検出するための方法
JP6682569B2 (ja) 光電センサ及び物体検出方法
JP2010500925A (ja) レーザ加工装置用監視装置
US7068167B2 (en) Optical sensor
DE102018122263B4 (de) Autonomes Fahrzeug
US20200150243A1 (en) Laser scanner
CN112585432A (zh) 光学位置编码器
CN109891264B (zh) 用于机动车辆的检测装置，驾驶员辅助系统，机动车辆和方法
JPH1031064A (ja) 走査型レーザレーダ装置
CN117451084B (zh) 码盘和光学编码设备
JP7450123B2 (ja) レーザスキャナの機能性の検証
US20230314574A1 (en) Detecting objects in a monitored zone
US20230408657A1 (en) Verification of the operability of a laser scanner
EP3736605B1 (de) Sicherheitslaserscanner und verfahren
CN118151132A (zh) 用于激光雷达旋转机构的位置检测装置及其自诊断方法、激光雷达
US20220244397A1 (en) Lidar system having a ray optics diagnosis
CN105843181A (zh) 曝光机台对准光源装置内的模块作动监控方法及监控系统
KR20200123037A (ko) 라이다 센서 안정화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant after: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd

Address before: 201702 block B, building L2, Hongqiao world center, Lane 1588, Zhuguang Road, Qingpu District, Shanghai

Applicant before: HESAI PHOTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant after: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd.

Address before: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant before: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd