CN112752985B

CN112752985B - 模拟器装置

Info

Publication number: CN112752985B
Application number: CN201980062114.XA
Authority: CN
Inventors: 青野健人; 松田祥士
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: CA3113405A1; US20220026546A1; US12111425B2; WO2020059568A1; CN112752985A; JP6990782B2; JPWO2020059568A1

Abstract

本发明提供一种简素化且能够控制成本的模拟器装置。本发明的模拟器装置(10)针对向多个扫描位置照射激光(L)的激光雷达(92)来生成与激光(L)对应的伪光(F)并对所述激光雷达(92)射出，模拟器装置(10)具有聚光单元(20)和模拟器(14)，其中，聚光单元(20)对照射到多个扫描位置的激光(L)进行聚光；模拟器(14)对应于由聚光单元(20)聚光后的激光(L)来生成模拟散射光的伪光(F)，并使伪光(F)经由聚光单元(20)向激光雷达(92)射出，其中散射光在规定位置产生。

Description

模拟器装置

技术领域

本发明涉及一种模拟器装置(simulator device)，其针对向多个扫描位置照射激光的激光雷达(LiDAR)生成与激光对应的伪光(false light)并对激光雷达射出。

背景技术

在日本实用新型专利公报实开平2-14082号中，公开了一种使用激光的距离测量装置的检查装置。该检查装置模拟地再现实际的检查环境。具体而言，检查装置对从距离测量装置的投光透镜发出的激光进行聚光，并且在装置内由具有与所期望的延迟时间对应的长度的光纤引导激光，然后，使激光返回到距离测量装置，从而检测出相距规定距离的虚拟目标。

发明内容

近年来被搭载于车辆的扫描型LiDAR(以下，称为“激光雷达”)利用激光扫描外部环境。假设在利用日本实用新型专利公报实开平2-14082号那样的检查装置进行激光雷达的模拟检查的情况下，在激光雷达的每个扫描位置都需要光传输线路(光纤等)。激光雷达的扫描位置有两千以上。如果在检查装置中设置两千以上的光传输线路，则检查装置变得复杂，另外，检查装置的制造成本和维持成本增大。

本发明是考虑到这样的技术问题而完成的，其目的在于，提供一种简素化且能够控制成本的模拟器装置。

本发明的技术方案为：

一种模拟器装置，其针对向多个扫描位置照射激光的激光雷达生成与所述激光对应的伪光并对所述激光雷达射出，其特征在于，

具有聚光单元和模拟器，其中，

所述聚光单元对照射到多个所述扫描位置的所述激光进行聚光；

所述模拟器对应于由所述聚光单元聚光后的所述激光来生成模拟散射光的所述伪光，并使所述伪光经由所述聚光单元向所述激光雷达射出，其中散射光在所述规定位置产生。

根据本发明，能够实现模拟器装置的简素化和成本控制。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的模拟器装置的装置结构图。

图2是聚光单元的结构图。

图3是从激光雷达侧观察的光输入输出部的示意图。

图4是模拟器所进行的处理的流程图。

具体实施方式

下面，列举优选的实施方式，参照附图对本发明所涉及的模拟器装置详细地进行说明。

[1.模拟器装置10的结构]

使用图1对本实施方式所涉及的模拟器装置10的结构进行说明。模拟器装置10例如用于检查扫描型的激光雷达92的动作。在以下的说明中，设想将设置在车辆90上的激光雷达92作为检查对象，但也可以将设置在车辆90以外的物体上的激光雷达92作为检查对象。模拟器装置10具有光输入输出部12、模拟器14、光透过面16和光吸收面18。光透过面16和光吸收面18位于光输入输出部12的激光雷达92侧，且被配置为位于激光雷达92的激光L的扫描范围内。在光吸收面18上配置有光吸收材料18a。

光输入输出部12具有多个聚光单元20。如图2所示，各个聚光单元20具有第1平凸透镜22、第2平凸透镜24和双凹透镜26。第1平凸透镜22、第2平凸透镜24和双凹透镜26按该顺序沿着从激光雷达92侧(光透过面16侧)朝向模拟器14侧的方向(图2中的A方向)排列，并且以各自的中心轴位于同一直线上的方式配置。第1平凸透镜22的凸面22c朝向激光雷达92，第1平凸透镜22的平面22p朝向第2平凸透镜24。第2平凸透镜24的平面24p朝向第1平凸透镜22，第2平凸透镜24的凸面24c朝向双凹透镜26。双凹透镜26的一个凹面26a朝向第2平凸透镜24。第1平凸透镜22的凸面22c和第2平凸透镜24的凸面24c弯曲，以使从激光雷达92射出的激光L聚光于双凹透镜26，另外，使从双凹透镜26射出的伪光F聚光于激光雷达92。此外，也可以设置双凸透镜来代替第1平凸透镜22和第2平凸透镜24。

如图3所示，聚光单元20在使第1平凸透镜22的凸面22c朝向激光雷达92的状态下沿着光透过面16排列。在各聚光单元20中，包含有沿着水平方向H排列的规定数量n的扫描位置。聚光单元20的配置和数量根据使激光雷达92检测的虚拟目标的形状来设定。在图3中，作为一例，示出了沿着水平方向H排列有X个聚光单元20且沿着垂直方向V排列有Y个聚光单元20的光输入输出部12。

如图1所示，模拟器14具有光检测部30、控制器40、存储部50、光源60和反射镜70。光检测部30具有接收从聚光单元20射出的激光L的受光元件32、和与受光元件32连接的受光电路34。受光元件32按照每个聚光单元20而设置。控制器40由CPU等处理器构成，通过执行存储部50所存储的程序，控制光源60的动作和反射镜驱动部72的动作。存储部50由ROM、RAM、硬盘等构成，存储由控制器40使用的程序、以及在执行程序时所使用的各种数值和虚拟外部环境信息52。虚拟外部环境信息52例如是表示从激光雷达92到虚拟目标的各部位的虚拟距离dv的信息。作为虚拟外部环境信息52，也可以存储有多个虚拟目标的信息。光源60是生成脉冲状的伪光F的激光装置、LED等，且响应于从控制器40输出的动作信号进行动作，其中，伪光F模拟激光L的散射光。反射镜70是将光源60生成的伪光F反射到聚光单元20的双凹透镜26的光学部件。反射镜70由反射镜驱动部72支承。反射镜驱动部72具有未图示的电动马达、驱动机构和马达驱动电路，且响应于从控制器40输出的动作信号，以正交于水平面的旋转轴和正交于垂直面的旋转轴为中心使反射镜70旋转。

[2.模拟器装置10的动作]

使用图4来说明模拟器装置10的动作。当从外部的指示装置(未图示)输入了开始检查的指示信号时，模拟器14的控制器40开始动作。外部的指示装置例如可以是作业人员输入各种指示和信息的输入装置，也可以是对激光雷达92的检查和车辆90的其他外界传感器(摄像头、雷达等)的检查进行统一管理的主控制器。另外，指示信号中也可以包含从作为虚拟外部环境信息52存储的多个虚拟目标中选择1个虚拟目标的信息。这样一来，能够使激光雷达92在每次检查时对位置不同的虚拟目标进行检测。

首先，作业人员将模拟器装置10配置在规定位置。当模拟器装置10被配置在规定位置时，从指示装置(未图示)输出开始检查的指示信号，开始以下的动作。

在步骤S1中，控制器40响应于指示装置的指示而再现虚拟目标，计算与车辆90和虚拟目标之间的虚拟距离dv对应的延迟时间td。控制器40基于再现的虚拟目标的信息，对从受光元件32接收到激光L开始直到伪光从聚光单元20射出伪光F为止的时间、即延迟时间td进行计算。控制器40针对经由不同聚光单元20的每个光传输线路单独计算延迟时间td。延迟时间td通过下式来计算。此外，在下式中，dr是从激光雷达92到模拟器装置10的实际距离，c是光速。

td＝2×{(dv/c)-(dr/c)}

在步骤S2中，控制器40对与最初的扫描位置对应的受光元件32是否接收到激光L进行判定。激光雷达92用激光L扫描全部扫描位置。在聚光单元20中，被照射到多个扫描位置的激光L通过第1平凸透镜22和第2平凸透镜24而聚光到双凹透镜26的位置。被聚光的激光L入射到与聚光单元20对应的受光元件32。当激光L入射到受光元件32时，在受光电路34中产生电信号。控制器40通过接收在受光电路34中产生的电信号，检测出受光元件32接收到激光L的情况。在任一个受光元件32接收到激光L的情况下(步骤S2：是)，处理进入到步骤S3。另一方面，在所有受光元件32均未接收到激光L的情况下(步骤S2：否)，继续进行步骤S2的判定。

在步骤S3中，控制器40根据在步骤S1中计算出的延迟时间td来生成伪光F。控制器40在受光元件32接收到激光L后经过延迟时间td后，控制光源60的动作和反射镜驱动部72的动作(反射镜70的姿势)，以使伪光F入射到与该受光元件32对应的聚光单元20。光源60射出脉冲状的伪光F。反射镜驱动部72使反射镜70朝向由控制器40指示的聚光单元20。于是，从光源60射出的伪光F被反射镜70反射，入射到聚光单元20。伪光F通过双凹透镜26沿水平方向H发散。发散的伪光F通过第2平凸透镜24和第1平凸透镜22而被聚光于激光雷达92的位置。这样，各聚光单元20将在多个扫描位置散射的激光L的伪光F向激光雷达92一齐射出。

在步骤S4中，控制器40判定伪光F向激光雷达92的照射是否已结束。在伪光F的照射结束的情况下(步骤S4：是)，结束一系列的处理、即针对1次激光L的扫描的处理。另一方面，在伪光F的照射未结束的情况下(步骤S4：否)，继续进行步骤S3的处理。

[3.变形例]

在上述实施方式中，模拟器14对全部聚光单元20射出伪光F。代替于此，模拟器14也可以生成与虚拟目标的形状对应的伪光F，并向对应的聚光单元20射出伪光F。在该情况下，模拟器14仿制生成并射出在虚拟目标的虚拟位置散射的散射光。因此，伪光F仅向一部分聚光单元20射出。

另外，上述的实施方式中，聚光单元20具有第1平凸透镜22、第2平凸透镜24和双凹透镜26，但也可以具有曲面反射镜来代替透镜。

另外，在上述实施方式中，说明了在检查激光雷达92时使用模拟器装置10的例子。但是，也可以在研发激光雷达92时使用模拟器装置10。

[4.从实施方式获得的技术思想]

关于从上述实施方式和变形例能够掌握的技术思想，记载如下。

本发明的方式为：

一种模拟器装置10，其对激光雷达92生成并射出伪光F，所述激光雷达92向多个扫描位置照射激光L，所述伪光F与激光L对应，其特征在于，

具有聚光单元20和模拟器14，其中，

所述聚光单元20对照射到多个扫描位置的激光L进行聚光；

所述模拟器14对应于由聚光单元20聚光后的激光L，生成模仿在规定位置产生的散射光的伪光F，并使伪光F经由聚光单元20向激光雷达92射出。

根据上述结构，由于利用聚光单元20对照射到多个扫描位置的激光L进行聚光，并将与聚光后的激光L对应的伪光F经由聚光单元20向激光雷达92射出，因此,无需在每个扫描位置单独设置光传输线路。因此，能够实现模拟器装置10的简素化和成本控制。

在本发明中，可以为：

具有使伪光F发散的光学部件(双凹透镜26)，

模拟器14将发散后的伪光F经由聚光单元20向激光雷达92射出。

如上述结构所示，当将发散后的伪光F经由聚光单元20向激光雷达92射出时，能够共用输入输出光的聚光单元20。因此，能够实现模拟器装置10的进一步简素化和成本控制。

在本发明中，可以为：

在不使激光L散射的扫描位置具有吸收激光L的光吸收材料18a。

根据上述结构，照射到聚光单元20以外的扫描位置的激光L被光吸收材料18a吸收，不产生散射光。因此，能够高精度地进行模拟。

此外，本发明所涉及的模拟器装置不限于上述实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的情况下采用各种结构。

Claims

1.一种模拟器装置(10)，其针对向多个扫描位置照射激光(L)的激光雷达(92)来生成与所述激光对应的伪光(F)并对所述激光雷达射出，

其特征在于，

具有聚光单元(20)和模拟器(14)，其中，

所述模拟器对应于由所述聚光单元聚光后的所述激光来生成模拟散射光的所述伪光，并使所述伪光经由所述聚光单元向所述激光雷达射出，其中所述散射光在规定位置产生，

所述模拟器具有1个光源(60)、1个反射镜(70)、反射镜驱动部(72)和控制器(40)，其中，

1个所述光源生成所述伪光；

1个所述反射镜将所述光源生成的所述伪光反射到所述聚光单元；

所述反射镜驱动部使所述反射镜旋转；

所述控制器控制所述光源的动作和所述反射镜驱动部的动作，以使所述伪光入射到所述聚光单元。

2.根据权利要求1所述的模拟器装置，其特征在于，

具有使所述伪光发散的光学部件(26)，

所述模拟器使发散后的所述伪光经由所述聚光单元向所述激光雷达射出。

3.根据权利要求1所述的模拟器装置，其特征在于，

在不使所述激光散射的所述扫描位置具有吸收所述激光的光吸收材料(18a)。