CN112558046A - 一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法，一先建立扫描检测平台，所述扫描检测平台包括设备停放区、扫描标杆、运动轨道、移动小车、目标物体和检测系统；二将要下线验收的自动驾驶设备移动至设备停放区，且根据扫描检测平台使用要求的定点、定向位置停放；三启动多线激光雷达的扫描工作，生成激光扫描数据；步骤四、检测系统获取数据，进行数据的处理分析判断包括频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断得出验收判断结构，该方法能够快速且有效的检测多线激光雷达的安装是否精准、功能是否正常，验收结果精准、可靠，且易于实施，扫描检测平台的使用操作过程简单，特别适合用于量产自动驾驶设备对多线激光雷达的下线验收使用。

Description

一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法

技术领域

本发明涉及多线激光雷达的安装使用下线验收方法领域。

背景技术

随着智能科技的快速发展，多线激光雷达的应用越来越广泛，特别是在一些自动驾驶设备上的使用更是不可或缺，在自动驾驶设备中多线激光雷达通过同时发射和接收多束激光达到360度范围内的激光扫描，获得激光扫描数据用于车辆周围环境、物体的判断。因此，在自动驾驶设备上多线激光雷达的精准安装、功能能够正常使用这两点是非常重要的，是自动驾驶设备实现安全有效自动驾驶的基本要求。

目前，对于多线激光雷达是否精准安装和功能是否能够正常使用的检测方法有多种，但是根据多线激光雷达在不同的室外移动设备上的使用、在设备上不同位置的安装等等，现有的检测方法不一定能够适用，不一定能够达到功能的全面检测，能够有效检测所需的功能正常的要求，能够有效检测所需的精度，例如，检测激光扫描功能的响应频率是否达到正常要求、检测激光扫描数据是否出现方位偏差、检测激光扫描数据是否与现实场景相符等等，因此，现有的一些多线激光雷达是否精准安装和功能是否能够正常使用的检测方法并不适于用于量产自动驾驶设备对多线激光雷达安装的下线验收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法，该方法能够快速且有效的检测多线激光雷达的安装是否精准、功能是否正常，特别适合用于量产自动驾驶设备对多线激光雷达安装的下线验收。

为实现上述目的，发明的技术方案是：一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法，验收方法如下，

步骤一、预先建立扫描检测平台，所述扫描检测平台包括设备停放区、扫描标杆、运动轨道、移动小车、目标物体和检测系统；所述设备停放区供智能设备定点、定向、水平停放；所述扫描标杆对应设备停放区停放的智能设备的前方按设定的距离位置垂直设置，所述扫描标杆为多根间隔垂直立设；所述运动轨道在设备停放区对应停放的智能设备的前方与扫描标杆之间按设定的距离位置横向设置，所述移动小车搭载有带动移动小车在运动轨道上移动的驱动装置，所述移动小车为独立控制器控制启停或由检测系统控制启停，所述目标物体立设安装在移动小车上；

步骤二、将要下线验收的智能设备移动至设备停放区，且根据扫描检测平台使用要求的定点、定向位置停放；

步骤三、启动智能设备上多线激光雷达的扫描工作，扫描工作包括多线激光雷达对多根扫描标杆进行激光扫描，且生成安装检测激光扫描数据，以及，启动移动小车按设定的移动速度移动，多线激光雷达同时进行激光扫描，且生成功能检测激光扫描数据；

步骤四、检测系统获取安装检测激光扫描数据和功能检测激光扫描数据进行数据的处理分析判断，所述处理分析判断包括频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断；

所述频率判断是这样的，检测系统通过功能检测激光扫描数据判断数据中一个时间段内激光扫描目标物体的帧数与通过已知的数据计算相应时间段内激光扫描目标物体的理论帧数是否相符，如果相符则判断激光扫描频率合格，如果不相符则判断激光扫描频率不合格，

所述聚类判断是这样的，通过聚类方法计算功能检测激光扫描数据中是否存在目标物体的聚类，如果不存在则判断激光扫描出现错误不合格，如果存在则判断聚类中心点坐标是否符合多线激光雷达的坐标系，如果符合则判断多线激光雷达功能验收合格，如果不符合则判断激光扫描出现错误不合格；

所述水平判断和朝向判断是这样的，检测系统通过安装检测激光扫描数据采用最小二乘法拟合出多线激光雷达扫描各根扫描标杆在多线激光雷达坐标系的直线方程，方程如下，

X、Y、Z为扫描点在多线激光雷达坐标系的变量，

x1、y1、z1为某个点在多线激光雷达坐标系下的坐标，

m为沿X轴方向，

n为沿Y轴方向，

p为沿Z轴方向，

计算得出各根扫描标杆的Z轴方向p的值，再计算得出多根扫描标杆的p 的均值，以及将各根扫描标杆在多线激光雷达坐标系下的X、Y平面的中心拟合成一条在X、Y平面上的一条直线，根据下面的公式计算得出k的值，

y＝kx+b

x、y为直线上的点在X、Y平面上的坐标，

k为直线的斜率，

b为直线的截距，

判断p的均值是否接近于1([-0.998,0.998]区间内)和k的值是否接近于0([-0.002,0.002]区间内)，如果p的均值为接近于1，且k的值为接近于 0，则判断多线激光雷达安装的翻滚角、俯仰角、方向角合格(安装为水平且O 向角朝向正前方状态)，结束检测，如果p的均值为不接近于1和/或k的值为不接近于0，则判断多线激光雷达的安装存在偏向为安装不合格；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断均为合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收通过；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和/或朝向判断中存在不合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收不通过，并给出存在不合格的判断数据。

通过采用上述技术方案，发明的有益效果是：上述方法步骤的验收方法获得的验收结果精准、可靠，且易于实施，扫描检测平台和检测使用的使用操作过程简单，检测速度快，特别适用于量产自动驾驶设备生产线上检测使用，从而实现本发明的上述目的效果。

上述方法中对多线激光雷达扫描移动的目标物体获得功能检测激光扫描数据来计算分析判断得出结果，具体的通过一个时间段内的激光扫描帧数是否符合理论帧数以及采用聚类方法判断聚类是否存在，聚类中心点坐标是否符合多线激光雷达的坐标系来判断多线激光雷达的扫描频率、激光扫描数据是否与现实场景相符从而来确定多线激光雷达是否能正常使用，

上述方法中对多线激光雷达的安装精准判断是通过上述的水平判断和朝向判断，这两者的判断有三个依据，分别是多线激光雷达的方向角是否为0向角对应正前方，俯仰角和翻滚角是否为水平，本发明的验收方法通过多线激光雷达扫描多根扫描标杆获得安装检测激光扫描数据来判断方向角、翻滚角和俯仰角，这正是对应了多线激光雷达的安装精准判断的三个依据，一次扫描多根标杆综合计算分析判断得出结果，具体的是采用最小二乘法拟合出多线激光雷达扫描多根扫描标杆在多线激光雷达坐标系的直线方程，计算得出各根扫描标杆的p的值，再计算得出多根扫描标杆p的均值，以及计算得出各根扫描标杆在多线激光雷达坐标系下的X、Y平面的中心拟合成一条在X、Y平面上的一条直线的k的值，从而判断多线激光扫描雷达的方向角是否为0度角对应正前方，翻滚角和俯仰角是否为水平。

附图说明

图1是发明涉及的一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法的扫描检测平台使用布局结构示意图。

具体实施方式

为了进一步解释发明的技术方案，下面通过具体实施例来对发明进行详细阐述。

本实施例中智能设备以一种无人自动驾驶的道路清洁车辆为例，如图中所示，该车辆1高度约在一米四左右，底部的车轮为3个，1个前轮2两个后轮，车头底部为道路清扫装置，多线激光雷达4安装设置在车头的顶面中间部位。

本发明公开的一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法，验收方法如下，

步骤一、预先建立扫描检测平台3，该平台可为独立操作车间，平台周围无其他影响激光扫描结果的物质，避免影响检测结构的因素存在，所述扫描检测平台3包括用于停放检测车辆1的设备停放区31、作为检测时激光扫描目标的扫描标杆35和进行检测验收操作的检测系统(图中未示出)以及运动轨道32、移动小车33、目标物体34。

所述设备停放区31供智能设备(车辆1)定点、定向、水平停放，本实施例中，设备停放区31对应上述车辆的3个车轮分别设有车轮定位点，如图中所示，所述车轮定位点简易的可为对应供各车轮的位置设置凹槽311，所述凹槽 311的底面可为与车轮圆周对应的内凹圆弧面，有利于快速的嵌入定点定位，三个凹槽311的最低点为在同一水平面上，凹槽311的宽度宜与车轮宽度对应或略大于车轮宽度，大于最好不超过1厘米，避免影响检测精准度，为方便车轮嵌入凹槽311，如图中所示，可在凹槽311的驶入端设置八字形的车轮导向结构313，还有对应供前轮嵌入的凹槽311的前端可设置前进挡块312，即可简易的达到方便快速使得自动驾驶设备1行使至定点、定向、水平的检测停放位置，达到平台检测要求。

所述扫描标杆35在设备停放区31对应停放的车辆1车头一侧的前方按设定的距离位置垂直设置，对应供车头上的多线激光雷达4扫描，扫描标杆35与设备停放区31的间隔距离，以不超出于激光扫描检测的较佳扫描距离为宜，所述扫描标杆35为多根间隔垂直立设，本实施例中，所述扫描标杆35为3根间隔垂直立设，中间的一根对应多线激光雷达4的0向角正前方，旁边两根以相同的间隔距离设置，各扫描标杆35的高度从设备停放区31的水平面高度算起高度大于1.5米，高于车辆1高度，以符合达到多线激光雷达4的扫描范围，各扫描标杆35的宽度宜为5厘米左右。

所述运动轨道32在设备停放区31对应停放的车辆1车头一侧的前方与扫描标杆35之间按设定的距离位置横向设置，如图中所示，设定的距离位置以不超出于激光扫描检测的较佳扫描距离为宜，运动轨道32的长度宜大于车辆1宽度，本实施例以运动轨道的运动行程为2米为例。

所述移动小车33搭载有带动移动小车33在运动轨道32上移动的驱动装置(图中不可见)，所述移动小车33为独立控制器控制启停或由检测系统控制启停，即移动小车33为具有有线或无线的控制器供人工操控移动小车33的启停与检测系统不相关联，而是独立控制的，或者是移动小车33是有线或无线的与检测系统连接，由检测系统来控制移动小车33的启停，本实施例中以采用由检测系统来控制的方式来说明。

所述目标物体34立设安装在移动小车33上，目标物体34可为人形道具或其他仿形道具等，上述扫描标杆35相对于目标物体34在后方，这样的结构设置能够避免多线激光雷达4扫描目标物体34时受扫描标杆35的影响。

步骤二、将要下线验收的车辆1控制移动至设备停放区31，且根据扫描检测平台3使用要求的定点、定向位置停放，本实施例的车辆1行使至3个车轮都嵌入到对应的凹槽311内即达到了停放要求；

步骤三、启动车辆1上多线激光雷达4的扫描工作，扫描工作包括多线激光雷达4对多根扫描标杆35进行激光扫描，且生成安装检测激光扫描数据，以及，启动移动小车33按设定的移动速度移动，多线激光雷达4同时进行激光扫描，且生成功能检测激光扫描数据；

步骤四、检测系统获取安装检测激光扫描数据和功能检测激光扫描数据进行数据的处理分析判断，所述处理分析判断包括频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断；这里检测系统为根据需要编程设计的程序，可搭载在计算机、平板电脑、手机等电子设备内使用，获取车辆1上的多线激光雷达的安装检测激光扫描数据和功能检测激光扫描数据可通过有线或无线的方式与设备的系统连接，从而获取数据，在检测系统获取数据后，根据编写的程序进行数据的计算处理；

所述频率判断是这样的，检测系统通过功能检测激光扫描数据判断数据数据中一个时间段内激光扫描目标物体34的帧数与通过已知的数据计算相应时间段内激光扫描目标物体34的理论帧数是否相符，例如本实施例中上述运动轨道 32为2米，移动小车33的移动速度为每秒移动一米，多线激光雷达4的频率为每秒10赫兹，那么理论上移动小车33在运动轨道32上移动完2米，功能检测激光扫描数据应该会有20帧，而这时如果的功能检测激光扫描数据有18-22帧的数据都算为符合，则判断激光扫描频率合格，如果激光扫描数据没有达到18 帧，则不相符，判断激光扫描频率不合格，

所述聚类判断是这样的，通过聚类方法计算功能检测激光扫描数据中是否存在目标物体34的聚类，如果不存在则判断激光扫描出现错误不合格，如果存在则判断聚类中心点坐标是否符合多线激光雷达4的坐标系，如果符合则判断多线激光雷达功能验收合格，如果不符合则判断激光扫描出现错误不合格；

所述水平判断和朝向判断是这样的，检测系统通过安装检测激光扫描数据采用最小二乘法拟合出多线激光雷达4扫描各根扫描标杆35在多线激光雷达4 坐标系的直线方程，方程如下，

X、Y、Z为扫描点在多线激光雷达坐标系的变量，

x1、y1、z1为某个点在多线激光雷达坐标系下的坐标，

m为沿X轴方向，

n为沿Y轴方向，

p为沿Z轴方向，

计算得出各根扫描标杆35的Z轴方向p的值，再计算得出多根扫描标杆35 的p的均值，以及将各根扫描标杆35在多线激光雷达4坐标系下的X、Y平面的中心拟合成一条在X、Y平面上的一条直线，根据下面的公式计算得出k的值，

y＝kx+b

x、y为直线上的点在X、Y平面上的坐标，

k为直线的斜率，

b为直线的截距，

判断p的均值是否接近于1([-0.998,0.998]区间内)和k的值是否接近于O([-0.002,0.002]区间内)，如果p的均值为接近于1，且k的值为接近于 O，则判断多线激光雷达安装的翻滚角、俯仰角、方向角合格(安装为水平且O 向角朝向正前方状态)，结束检测，如果p的均值为不接近于1和/或k的值为不接近于O，则判断多线激光雷达的安装存在偏向为安装不合格；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断均为合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收通过；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和/或朝向判断中存在不合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收不通过，并给出存在不合格的判断数据.

下线验收通过的结束检测，车辆1即可退出扫描检测平台3,对于下线验收不通过的，技术人员根据检测系统给出的不合格的判断数据进行多线激光雷达4 的对应处理，如多线激光雷达4的更换、参数调整、安装调整等的处理，处理完成后重回上述步骤重新进行激光扫描检测(直至达到步骤四的合格条件)。

综上所述，本发明公开的一种具有多线激光雷达的智能设备的下线验收方法，操作简单，验收结果精准、有效、可靠，可直接给出校正数据，有利于多线激光雷达的快速校正，根据本发明实施例的验收方法搭建的扫描检测平台3 的布局结构可达到布局结构简单，造价成本低，使用操作简单、快速，易于投入实施实现功能作用，特别适用于量产自动驾驶设备生产线上检测使用。

上述实施例和图式并非限定发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离发明的专利范畴。

Claims (1)

1.一种具有多线激光雷达智能设备的下线验收方法，验收方法如下，

步骤一、预先建立扫描检测平台，所述扫描检测平台包括设备停放区、扫描标杆、运动轨道、移动小车、目标物体和检测系统；所述设备停放区供智能设备定点、定向、水平停放；所述扫描标杆对应设备停放区停放的智能设备的前方按设定的距离位置垂直设置，所述扫描标杆为多根间隔垂直立设；所述运动轨道在设备停放区对应停放的智能设备的前方与扫描标杆之间按设定的距离位置横向设置，所述移动小车搭载有带动移动小车在运动轨道上移动的驱动装置，所述移动小车为独立控制器控制启停或由检测系统控制启停，所述目标物体立设安装在移动小车上；

步骤二、将要下线验收的智能设备移动至设备停放区，且根据扫描检测平台使用要求的定点、定向位置停放；

步骤三、启动智能设备上多线激光雷达的扫描工作，扫描工作包括多线激光雷达对多根扫描标杆进行激光扫描，且生成安装检测激光扫描数据，以及，启动移动小车按设定的移动速度移动，多线激光雷达同时进行激光扫描，且生成功能检测激光扫描数据；

步骤四、检测系统获取安装检测激光扫描数据和功能检测激光扫描数据进行数据的处理分析判断，所述处理分析判断包括频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断；

所述频率判断是这样的，检测系统通过功能检测激光扫描数据判断数据中一个时间段内激光扫描目标物体的帧数与通过已知的数据计算相应时间段内激光扫描目标物体的理论帧数是否相符，如果相符则判断激光扫描频率合格，如果不相符则判断激光扫描频率不合格，

所述聚类判断是这样的，通过聚类方法计算功能检测激光扫描数据中是否存在目标物体的聚类，如果不存在则判断激光扫描出现错误不合格，如果存在则判断聚类中心点坐标是否符合多线激光雷达的坐标系，如果符合则判断多线激光雷达功能验收合格，如果不符合则判断激光扫描出现错误不合格；

所述水平判断和朝向判断是这样的，检测系统通过安装检测激光扫描数据采用最小二乘法拟合出多线激光雷达扫描各根扫描标杆在多线激光雷达坐标系的直线方程，方程如下，

X、Y、Z为扫描点在多线激光雷达坐标系的变量，

x1、y1、z1为某个点在多线激光雷达坐标系下的坐标，

m为沿X轴方向，

n为沿Y轴方向，

p为沿Z轴方向，

计算得出各根扫描标杆的Z轴方向p的值，再计算得出多根扫描标杆的p的均值，以及将各根扫描标杆在多线激光雷达坐标系下的X、Y平面的中心拟合成一条在X、Y平面上的一条直线，根据下面的公式计算得出k的值，

y＝kx+b

x、y为直线上的点在X、Y平面上的坐标，

k为直线的斜率，

b为直线的截距，

判断p的均值是否接近于1([-0.998,0.998]区间内)和k的值是否接近于0([-0.002,0.002]区间内)，如果p的均值为接近于1，且k的值为接近于0，则判断多线激光雷达安装的翻滚角、俯仰角、方向角合格(安装为水平且O向角朝向正前方状态)，结束检测，如果p的均值为不接近于1和/或k的值为不接近于0，则判断多线激光雷达的安装存在偏向为安装不合格；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和朝向判断均为合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收通过；

在上述频率判断、聚类判断、水平判断和/或朝向判断中存在不合格时检测系统判断多线激光雷达的下线验收不通过，并给出存在不合格的判断数据。

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