CN117890930A - 一种转镜激光雷达、转动角度检测方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种转镜激光雷达,包括基座、反射件、收发模组、驱动组件及角度测算模块。反射件可转动地设置在基座上,包括相互背向设置的第一和第二反射面。收发模组通过反射件对视场空间三维信息感测。驱动组件通过转动反射件分别在不同时段将第一反射面和第二反射面朝向收发模组,以使得收发模组交替地通过第一反射面和第二反射面对视场空间进行三维信息感测。角度测算模块通过对收发模组的检测数据进行算法处理来获得反射件的转动角度。本申请还提供相关的转动角度检测方法及电子设备。

Description

一种转镜激光雷达、转动角度检测方法及电子设备
技术领域
本申请属于光电检测领域,尤其涉及一种转镜激光雷达、该转镜激光雷达的转动角度检测方法及使用该转镜激光雷达的电子设备。
背景技术
现有的转镜激光雷达通常需要在转动机构中设置码盘等角度传感器来感测转镜的转动角度。由此,不仅会增加转镜激光雷达的硬件成本,而且角度传感器的设置会占据转镜激光雷达的内部空间且增加重量,不利于转镜激光雷达的小型化和轻量化。
发明内容
有鉴于此,本申请提供能够改善现有技术问题的一种转镜激光雷达、该转镜激光雷达的角度检测方法及使用该转镜激光雷达的电子设备。
第一方面,本申请提供一种转镜激光雷达,被配置为基于飞行时间原理对预设视场空间内的物体进行三维信息感测,其包括:
基座,包括一承载面;
反射件,包括相互背向设置的第一反射面和第二反射面,所述反射件可转动地设置在所述基座上;
至少一个收发模组,设置在所述承载面上,所述收发模组被配置为通过反射件向视场空间发射感测光束并接收来自视场空间的光信号,以对视场空间内物体进行三维信息感测;
驱动组件,被配置为通过转动所述反射件分别在不同时段将所述第一反射面和第二反射面朝向所述收发模组,以使得所述收发模组可以交替地通过所述第一反射面和第二反射面对所述视场空间进行三维信息的感测;及
角度测算模块,被配置为通过对收发模组的检测数据进行处理以获得所述反射件的转动角度。
第二方面,本申请提供一种电子设备,包括应用模块及如上所述的转镜激光雷达。所述应用模块被配置为根据所述转镜激光雷达的检测结果实现相应的功能。
第三方面,本申请提供一种转动角度检测方法,用于检测如上所述的转镜激光雷达在进行三维信息感测中所述反射件的转动角度,所述转动角度检测方法包括如下步骤:
获取所述收发模组检测到的多个近距离值,其中,所述近距离值对应于反射件转动经过起点位置过程中所述收发模组检测到的距离值,所述起点位置可定义为所述反射件的端部转动至最靠近收发模组时的位置;
对多个所述近距离值运用质心算法计算出反射件转动至起点位置的时刻;
根据反射件的端部转动至起点位置的时刻计算出反射件的转速,通过统计一段时间内反射件的转速可绘制出反射件的转速曲线;
根据反射件的转速曲线来控制所述反射件按照预设的转速转动;及
根据反射件的端部转动经过起点位置的时刻以及反射件的预设转速可计算出反射件的转动角度。
本申请的有益效果:
相较于之前通过码盘等硬件传感器感测转镜转动角度的方式,本申请通过对收发模组所检测到的距离数据进行算法处理来获得转镜转动角度的方式可省略掉硬件,不仅降低了产品的硬件成本而且有利于转镜激光雷达的小型化和轻量化。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式,本发明的特征及优点将变得更加明显。
图1为本申请一实施例提供的电子设备的功能模块示意图。
图2为图1中所述转镜激光雷达一实施例的功能模块示意图。
图3为本申请一实施例提供的转镜激光雷达的爆炸结构示意图。
图4为图3中所述转镜激光雷达的组装结构示意图。
图5为本申请一实施例提供的转镜激光雷达的部分剖面示意图。
图6为本申请另一实施例提供的转镜激光雷达的组装结构示意图。
图7为本申请一实施例提供的转镜激光雷达的光路示意图。
图8为图7中所述转镜激光雷达的远侧边界角度的光路示意图。
图9为图7中所述转镜激光雷达的近侧边界角度的光路示意图。
图10为本申请一实施例提供的收发模组的外部结构示意图。
图11为本申请一实施例提供的收发模组的内部结构示意图。
图12为本申请一实施例提供的转镜激光雷达进行转动角度测量的原理示意图。
图13为本申请一实施例提供的转镜激光雷达应用于扫地机器人的场景示意图。
图14为本申请一实施例提供的一种转镜激光雷达的转动角度检测方法的示意性步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述,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或排列顺序。由此,限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定或限定,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,或一体化连接;可以是机械连接,也可以是电连接或相互通信;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之间的相互作用关系。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申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施例或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母,这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请,其本身不指示所讨论的各种实施例和/或设定之间的特定关系。此外,本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例,但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。
进一步地,所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下文的描述中,提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施例。然而,本领域技术人员应意识到,即使没有所述特定细节中的一个或更多,或者采用其它的结构、组元等,也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。
本申请的实施例提供一种转镜激光雷达,被配置为基于飞行时间原理对预设视场空间内的物体进行三维信息感测,其包括:
基座,包括一承载面;
反射件,包括相互背向设置的第一反射面和第二反射面,所述反射件可转动地设置在所述基座上;
至少一个收发模组,设置在所述承载面上,所述收发模组被配置为通过反射件向视场空间发射感测光束并接收来自视场空间的光信号,以对视场空间内物体进行三维信息感测;
驱动组件,被配置为通过转动所述反射件分别在不同时段将所述第一反射面和第二反射面朝向所述收发模组,以使得所述收发模组可以交替地通过所述第一反射面和第二反射面对所述视场空间进行三维信息的感测;及
角度测算模块,被配置为通过对收发模组的检测数据进行处理以获得所述反射件的转动角度。
可选地,在一些实施例中,所述角度测算模块包括起点时刻确定单元、转速曲线绘制单元、转速测算单元、转速控制单元及转动角度计算单元。所述起点时刻确定单元被配置为对收发模组测得的多个近距离值运用质心算法推算出反射件转动至起点位置的时刻,所述起点位置为反射件的端部正对收发模组的位置,所述近距离值为反射件转动经过起点位置前后收发模组对应检测到的距离值。所述转速曲线绘制单元被配置为根据反射件的端部转动至起点位置的多个时刻计算出反射件的转速,再通过统计一段时间内反射件的转速绘制出反射件的转速曲线。所述转速测算单元被配置为根据转速曲线的曲率变化得出所述反射件接下来一圈的转速。所述转速控制单元被配置为根据得到的反射件转速来调整驱动电机的输出,以控制所述反射件按照预设的转动速度转动。所述转动角度计算单元被配置为根据测得的反射件转动至起点位置的时刻以及反射件的预设转动速度计算出反射件的转动角度。
可选地,在一些实施例中,所述第一反射面和第二反射面均为连续完整的表面。
可选地,在一些实施例中,所述第一反射面和第二反射面均为平面且均垂直于所述承载面,所述第一反射面与第二反射面相互平行设置。
可选地,在一些实施例中,所述转镜激光雷达包括多个所述收发模组,多个所述收发模组沿垂直于所述承载面的第一方向逐个依次叠加排布。
可选地,在一些实施例中,所述驱动组件包括驱动部件和转动部件,所述转动部件与所述基座转动连接,所述驱动部件安装在所述基座上以驱动所述转动部件,所述反射件固定设置在所述转动部件上以随所述转动部件相对于所述基座转动。
可选地,在一些实施例中,所述转动部件为包括转盘和转动轴承,所述转盘通过所述转动轴承与基座转动连接,所述反射件固定设置在所述转盘上,所述转盘在所述驱动部件的驱动下带动所述反射件绕一旋转轴转动,所述旋转轴垂直于所述承载面,所述第一反射面和第二反射面分别设置在所述旋转轴的相对两侧;其中,所述收发模组通过所述反射件形成的视场空间包括相互隔断的第一视场空间和第二视场空间,所述第一视场空间和第二视场空间关于所述旋转轴对称分布。
可选地,在一些实施例中,所述转动部件包括一转轴,所述反射件固定在所述转轴上以通过所述转轴与基座转动连接,所述转轴在所述驱动部件的驱动下带动所述反射件转动,所述第一反射面和第二反射面分别设置在转轴的相对两侧;其中,所述收发模组通过所述反射件形成相互隔断的两个关于所述转轴对称分布的视场空间。
可选地,在一些实施例中,所述收发模组包括发射组件、接收组件、模组框架和模组基板,所述模组框架内部对应所述发射组件和接收组件分别开设有相互隔离的发射光通道和接收光通道,所述模组基板安装在所述模组框架的其中一个端部,以封住所述发射光通道和接收光通道分别在模组框架该端部形成的开口,所述模组框架与模组基板相对的另一端部对应所述发射光通道和接收光通道分别开设有发射通孔和接收通孔,所述发射组件包括发射镜头和光源芯片,所述接收组件包括接收镜头和光电感测芯片,所述光源芯片设置在所述模组基板上与发射光通道对应的位置,所述光电感测芯片设置在所述模组基板上与接收光通道对应的位置,所述发射镜头对应设置在所述发射通孔内,所述接收镜头对应设置在所述接收通孔内,所述发射镜头与模组基板之间的距离小于所述接收镜头与模组基板之间的距离以使得所述模组框架在与模组基板相对的另一端形成具有高度落差的阶梯状。
本申请的实施例中还提供一种转动角度检测方法,用于检测如上各实施例所述的转镜激光雷达在进行三维信息感测中所述反射件的转动角度,所述转动角度检测方法包括如下步骤:
获取所述收发模组检测到的多个近距离值,其中,所述近距离值对应于反射件转动经过起点位置过程中所述收发模组检测到的距离值,所述起点位置可定义为所述反射件的端部转动至最靠近收发模组时的位置;
对多个所述近距离值运用质心算法计算出反射件转动至起点位置的时刻;
根据反射件的端部转动至起点位置的时刻计算出反射件的转速,通过统计一段时间内反射件的转速可绘制出反射件的转速曲线;
根据反射件的转速曲线来控制所述反射件按照预设的转速转动;及
根据反射件的端部转动经过起点位置的时刻以及反射件的预设转速可计算出反射件的转动角度。
本申请的实施例还提供一种电子设备,其包括所述转镜激光雷达。所述电子设备根据转镜激光雷达获得的三维信息以实现相应的功能。所述电子设备例如为:手机、汽车、机器人、门禁/监控系统、智能门锁、无人车、无人机等。所述三维信息例如为:视场空间内物体的接近信息、深度信息、距离信息、坐标信息等。其中,所述三维信息例如可以用于3D建模、身份识别、自动驾驶、机器视觉、监控、无人机控制、增强现实(Augmented Reality,AR)/虚拟现实(Virtual Reality, VR)、即时定位和地图构建(SimultaneousLocalization and Mapping, SLAM)、物体接近判断等领域,本申请对此不作限定。
以扫地机器人为例,在扫地机器人中设置转镜激光雷达,所述转镜激光雷达可通过快速重复地发射感测光束来扫描周围环境,以获得反映周围环境三维信息的点云数据。具体的,转镜激光雷达向周围环境发射感测光束,并接收感测光束被周围环境中的各个对象反射回来的回波光束,通过计算感测光束的发射时间与回波光束被接收感测的时间之间的时间延迟(即飞行时间),来确定各个对象的距离/深度信息。同时,转镜激光雷达还可以确定感测光束向视场空间发射的角度信息,将各对象的距离/深度信息与获得该信息所对应的感测光束的发射角度相结合,生成包括所扫描的周围环境中各个对象的三维地图,利用该三维地图引导扫地机器人的移动。
以下,将参照附图详细描述转镜激光雷达应用于电子设备上的实施例。
图1是本申请实施例提供的转镜激光雷达应用于电子设备上的功能模块示意图。图2是本申请实施例提供的转镜激光雷达的功能模块示意图。
参照图1和图2,所述电子设备1包括转镜激光雷达10。所述转镜激光雷达10可以对视场空间内的物体2进行三维信息的检测,所述视场空间可定义为转镜激光雷达10能够有效地进行三维信息检测的立体空间范围,也可以称之为转镜激光雷达10的视场角或视场范围。所述三维信息例如为但不限于物体2的接近信息、物体2表面的深度信息、物体2的距离信息及物体2的空间坐标信息中的一种或多种。
所述电子设备1可以包括应用模块20,所述应用模块20被配置为根据所述转镜激光雷达10的检测结果执行预设的操作或实现相应的功能,例如但不限于:可以根据所述视场空间内物体2的三维信息来控制电子设备1的运动以进行避障或导航;或者,可以根据物体2表面的深度信息实现3D建模、身份识别、机器视觉等。亦即,所述应用模块20可为包括执行上述操作和实现上述功能所需的硬件和控制协调所述硬件运作所需的软件的集合。
所述电子设备1还可以包括存储介质30,所述存储介质30可以为所述电子设备1和/或转镜激光雷达10在运行过程中的存储需求提供支持。如图1所示,在一些实施例中,所述存储介质30可设置在电子设备1的内部。如图2所示,在一些实施例中,所述存储介质30也可以设置在所述转镜激光雷达10的内部。
所述电子设备1还可以包括处理器40,可以为电子设备1和/或转镜激光雷达10在运行过程中的数据处理需求提供支持。如图1所示,在一些实施例中,所述处理器40可设置在电子设备1的内部。如图2所示,在一些实施例中,所述处理器40也可以设置在所述转镜激光雷达10的内部。
可选地,在一些实施例中,所述转镜激光雷达10例如可以为基于直接飞行时间(direct Time of Flight, dToF)原理进行三维信息感测的dToF测量装置。所述dToF测量装置可以在视场空间内发射感测光束并接收经视场空间内物体2反射回来的感测光束,反射回来的所述感测光束的发射时刻与接收时刻之间的时间差被称为所述感测光束的飞行时间t,通过计算所述感测光束在飞行时间t内经过距离的一半可以获得物体2的三维信息,其中,c为光速。
在另外一些实施例中,所述转镜激光雷达10也可以为间接飞行时间(indirectTime of Flight, iToF)测量原理进行三维信息感测的iToF测量装置。所述iToF测量装置通过比较感测光束发射时与被反射回来接收时的相位差来获得物体2的三维信息。
在本申请下面的实施例中,主要以所述转镜激光雷达10为dToF测量装置为例进行说明。
可选地,在如图2至图6所示的一些实施例中,所述转镜激光雷达10包括基座12、反射件14、至少一个收发模组16、驱动模块17、角度测算模块18及控制模块19。所述收发模组16通过反射件14向视场空间发射感测光束并接收来自视场空间返回的光信号。所述反射件14与基座12转动连接,所述驱动模块17被配置为转动反射件14以实现对视场空间内不同角度位置的扫描感测。
所述收发模组16包括发射组件160、接收组件164及处理模块166。所述发射组件160被配置为向视场空间发射感测光束以对视场空间内的物体2进行三维信息检测,其中的部分感测光束会被所述物体2反射而返回,反射回来的感测光束回波携带有所述物体2的三维信息,其中一部分感测光束回波可以被所述接收组件164感测以获取物体2的三维信息。所述接收组件164被配置为感测来自视场空间的光信号并输出相应的光感应信号,通过分析所述光感应信号可实现对视场空间内物体2的三维信息检测。应理解的是,所述接收组件164所感测的光信号可以包括被视场空间内的物体2反射回来的感测光束回波的光子以及视场空间内环境光的光子。
所述处理模块166被配置为分析处理所述光感应信号以获得感测光束回波被接收组件164感测到的时刻,例如:基于时间相关单光子计数(Time-Correlated Single PhotonCounting,TCSPC)技术处理和分析所述光感应信号以通过构建的光子计数直方图来获得感测光束回波被感测到的时刻。在此基础上,所述处理模块166还被配置为根据所述感测光束的发射时刻与反射回来被感测时刻之间的时间差异来获得所述物体2的三维信息。
可选地,在其他一些实施例中,所述处理模块166也可以基于间接飞行时间(indirect Time of Flight, iToF)测量原理进行三维信息感测,通过比较感测光束发射时与被反射回来接收时的相位差来获得物体2的三维信息。
可选地,在其他一些实施例中,所述处理模块166也可以基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)测量原理进行三维信息感测,通过把返回光和发射光做干涉,并利用混频探测技术测量发送和接收的频率差异,再通过频率差换算出目标物体2的距离。
在图2所示的实施例中,所述处理模块166可以设置在所述转镜激光雷达10上。应理解的是,在其他一些实施例中,所述处理模块166的全部或一部分功能单元也可以设置在所述电子设备1上。
在一些实施例中,所述感测光束例如可以为依序发射的多个激光脉冲。所述发射组件160被配置为按照预设的时间序列发射所述激光脉冲作为感测光束,所述感测光束经反射件14反射至视场空间,随反射件14转动可将感测光束按照预设扫描方式分时向视场空间内位于不同方位的视场分区发射。由此,收发模组16可以经反射件14对每个视场分区分别按照对应的预设时间序列发射多个感测光束脉冲,并分析感测到的光信号的时间分布以对应获得该视场分区的三维信息,此过程可视为一个视场分区检测时段,而依此对多个视场分区逐个扫描后视为对整个视场空间完成一帧检测,可对应获得整个视场空间全部视场分区的距离信息,能够用于构建整个视场空间一帧的点云。亦即,对视场空间的一帧检测包括与视场分区扫描对应的多个视场分区检测时段。
可选地,所述感测光束例如为可见光、红外光或近红外光,波长范围例如为390纳米(nm)-780 nm、700 nm-1400 nm、800 nm-1000 nm、900nm-1600nm等。
所述反射件14、驱动模块17和收发模组16安装在所述基座12上。在一些实施例中,如图3和图4所示,所述基座12包括基板120、侧壁122和盖板124,所述侧壁122由基板120的侧缘延伸而出以配合所述基板120一起围成一容置槽126,所述盖板124设置在侧壁122上与基板120相对的另一侧以盖住所述容置槽126,所述盖板124背向基板120的一侧表面为所述基座12外露的承载面1240。
所述驱动模块17包括驱动部件172和转动部件174。所述转动部件174与所述基座12转动连接,所述驱动部件172安装在所述基座12上以驱动所述转动部件174,所述反射件14固定设置在所述转动部件174上以随所述转动部件174相对于所述基座12转动。
可选地,在如图3和图4所示的实施例中,所述转动部件174包括转盘1742和转动轴承1744,所述转盘1742通过转动轴承1744与基板120转动连接。所述驱动部件172包括驱动电机1722、带轮1724和传动带1726,所述驱动电机1722、带轮1724和传动带1726均可设置在基座12的容置槽126内,所述驱动电机1722的输出轴上安装有带轮1724,带轮1724通过传动带1726带动转盘1742转动。所述反射件14固定设置在转盘1742的盘面上,可随着转盘1742一起绕一旋转轴140转动。应理解的是,所述旋转轴140可以为实体轴,也可以为反射件14转动所围绕虚拟轴线,本申请对此不作限定。所述盖板124上开设有转动通孔1242,盖板124封盖在所述容置槽126上,转盘1742的盘面及其上设置的反射件14通过转动通孔1242露出。所述转盘1742的盘面与盖板124的承载面1240大致相互平行地设置,所述旋转轴140垂直于转盘1742的盘面设置,进而也垂直于所述盖板124的承载面1240。
一并参阅图5,所述转动轴承1744包括相对转动连接的内圈1745和外圈1746。可选地,所述内圈1745可固定设置在基座12的基板120上,所述外圈1746与转盘1742的底部固定连接,所述外圈1746可转动地套设在内圈1745上以实现转盘1742与基座12之间的转动连接。可选地,在其他一些实例中,也可以是外圈固定设置在基座12的基板120上,内圈通过连接件与转盘1742的底部固定连接,内圈可转动地嵌设在外圈中空的内部以实现转盘1742与基座12之间的转动连接。
可选地,如图6所示,在其他一些实施例中,所述转动部件174包括转轴1741和轴套1743,所述反射件14固定在所述转轴1741上,所述转轴1741通过轴套1743与基座12转动连接。所述驱动部件172包括驱动电机,所述驱动电机设置在基座12内,驱动电机的输出轴与转轴1741连接,可以直接驱动所述转轴1741带动反射件14转动。可选地,所述转轴1741可沿反射件14的对称轴穿过所述反射件14,此种情况下所述反射件14的旋转轴140即为实体的所述转轴1741。
一并参阅图2、图4、图7-图9,所述反射件14包括相互背向设置的第一反射面141和第二反射面142,所述收发模组16发出的感测光束经所述第一反射面141或第二反射面142反射至转镜激光雷达10的视场空间,来自所述视场空间的光信号经随所述第一反射面141或第二反射面142反射至所述收发模组16。所述驱动模块17通过转动反射件14分别在不同时段将所述第一反射面141和所述第二反射面142朝向所述收发模组16,以使得所述收发模组16可以交替地通过所述第一反射面141和第二反射面142对视场空间进行三维信息的感测。所述收发模组16可固定设置在基座12的承载面1240上,以朝向反射件14发射感测光束以及接收经所述反射件14反射回来的光信号。
可选地,在如图7至图9所示的实施例中,所述第一反射面141和第二反射面142均为平面且垂直于所述承载面1240,所述第一反射面141与第二反射面142相互平行设置。例如:所述反射件14为一厚度较薄的扁平长方体,所述第一反射面141和第二反射面142分别为该扁平长方体沿厚度方向平行相背的一对矩形平面。可以理解的是,所述反射件14可以是一对平面镜相互背对着粘结起来而形成,也可以在一块平板相背的一对外表面上形成具有反射功能的平面,本申请对此不做具体限制。
可选地,在其他一些实施例中,所述第一反射面和/或第二反射面也可以倾斜于所述承载面1240设置;或者,所述第一反射面141和/或第二反射面142也可以为非平面,比如:柱面、球面或非球面。应理解的是,只要能够实现在转动过程中交替地通过不同反射面对视场空间的不同方位进行扫描感测的反射件14结构均属于本申请发明构思的保护范围内。
一并参阅图7至图8,经由所述反射件14的反射能扫描到的所述视场空间包括第一视场空间和第二视场空间,所述反射件14在基座12上围绕所述旋转轴140转动,所述第一反射面141与第二反射面142分别设置在所述旋转轴140的相对两侧,对应形成的所述第一视场空间与所述第二视场空间相互隔断,且关于所述旋转轴140对称分布。亦即,所述第一视场空间与所述第二视场空间之间不连通且非连续分布,所述第一视场空间与第二视场空间的相对两侧分别间隔有第一盲区和第二盲区,所述第一视场空间、第一盲区、第二视场空间及第二盲区可环绕所述反射件14的旋转轴140一圈依次排布。在上述图示实施例中,所述旋转轴140也为所述反射件14其中一个对称轴。应理解的是,在其他一些实施例中,所述旋转轴140也可以不是所述反射件14的对称轴。
所述第一视场空间可定义为收发模组16发出的感测光束在反射件14转动过程中经第一反射面141反射所能扫描的立体空间范围。由于收发模组16的发射组件160和接收组件164沿垂直于承载面1240的第一方向叠加排布,所述第一视场空间沿所述第一方向的角度变化范围取决于发射组件160发射感测光束的发散角度及接收组件164接收光信号的视场角。所述收发模组16沿平行于承载面1240的第二方向发射所述感测光束,所述第一视场空间沿所述第二方向的角度变化范围即为感测光束经第一反射面141反射后的角度随反射件14转动而偏转的变化范围,与所述反射件14和收发模组16的结构尺寸以及反射件14的转动角度有关。通过所述第一视场空间在平行于承载面1240的第一平面上的投影可直观展示第一视场空间沿所述第二方向的角度变化范围,第一视场空间在所述第一平面上投影的边界角度包括感测光束经第一反射面141反射后偏离收发模组16最远的远侧边界角度及感测光束经第一反射面141反射后偏离收发模组16最近的近侧边界角度/>。应理解的是,在所述转镜激光雷达10设定的正常工作状态下,所述第一方向为竖直方向,所述第二方向为水平方向,所述第一平面为水平面。
图8和图9为所述转镜雷达10的第一视场空间在水平面上投影的边界角度的示意图。在图8和图9所示的实施例中,所述反射件14的第一反射面141和第二反射面142均为平面,所述反射件14关于自身的旋转轴140对称分布,所述旋转轴140垂于基座12的承载面1240设置,所述收发模组16沿平行于承载面1240的第二方向对准所述反射件14的旋转轴140发射感测光束。以所述反射件14的旋转轴140与基座12承载面1240垂直相交的点为原点,沿所述旋转轴140远离承载面1240竖直向上的方向为Z轴的正向,所述收发模组16发出感测光束的方向为X轴的正向,从原点指向所述转镜激光雷达10外侧的方向为Y轴的正向,建立直角坐标系作为参照,所述远侧边界角度可定义为收发模组16发出的感测光束经反射件14反射后偏离收发模组16最远的方向与X轴的正方向之间所形成的角度,此时收发模组16发出的感测光束的边缘光线经所述第一反射面141最靠近收发模组16的边缘反射,所述反射件14转动至能够全部反射感测光束的临界位置,/>,/>,其中,/>为所述收发模组16所发出的感测光束的横截面宽度,R为反射件14绕旋转轴140旋转的半径长度,H为所述第一反射面141与第二反射面142之间的间距,/>为一垂直连线与感测光束的中心轴线之间的夹角,所述垂直连线为反射件14最靠近收发模组16的边缘与旋转轴140之间的垂直连线,/>为所述垂直连线与第一反射面141之间的夹角。所述近侧边界角度/>可定义为收发模组16发出的感测光束经反射件14反射后偏离收发模组16最近的方向与X轴的正方向之间形成的角度,此时收发模组16发出的感测光束经反射件14反射后的边缘光线刚好能够从收发模组16的边缘经过,所述反射件14转动至所反射的感测光束刚好能够全部传播至收发模组16后方的临界位置,,/>,/>;其中,/>为所述收发模组16所发出的感测光束的横截面宽度,R为反射件14绕旋转轴140旋转的半径长度,H为所述第一反射面141与第二反射面142之间的间距,L为收发模组16与旋转轴140中心之间的距离,/>为一垂直连线与经反射件14反射的感测光束的中心轴线之间的夹角,所述垂直连线为经收发模组16反射的感测光束刚好经过的收发模组16边缘与感测光束从收发模组16发出时的中心轴线在反射面上的相交点之间的垂直连线,/>为所述垂直连线与感测光束从收发模组16发出时的中心轴线之间的夹角。
所述第二视场间可定义为收发模组16发出的感测光束在反射件14转动过程中经第二反射面142反射所能扫描的立体空间范围。由于所述第二视场空间与第一视场空间关于反射件14的旋转轴140对称分布,所述第二视场空间在平行于承载面1240的第一平面上投影的远侧边界角度和近侧边界角度/>也可以用上述方式计算。
如图7所示,所述第一视场空间的远侧边界角度与所述第二视场空间的远侧边界角度/>之间的范围可定义为所述第一盲区,所述第一视场空间的近侧边界角度与所述第二视场空间的近侧边界角度/>之间的范围可定义为所述第二盲区。若以所述反射件14转动至第一反射面141和第二反射面142平行于收发模组16发出感测光束的方向为起点位置,所述反射件14从起点位置开始转动一周的过程中,所述感测光束分别经所述反射件14的第一反射面141和第二反射面142的反射可完成两轮对第一视场空间和第二视场空间的扫描。由此,本申请的转镜激光雷达10,通过设置反射件14相对的第一反射面141和第二反射面142,仅需要搭配一个收发模组16就可以在反射件14转动一圈的过程中实现对所述第一视场空间和第二视场空间的两轮扫描,有利于降低部件成本,还可以提高对视场空间的扫描频率。
应理解的是,对于仅在所述反射件14的一侧设置收发模组16的实施例而言,所述第一盲区距离收发模组16较远,也可以称之为远侧盲区,所述第二盲区距离收发模组16较近,也可以称之为近侧盲区。
应理解的是,所述第一视场空间和第二视场空间沿垂直于承载面1240的第一方向所覆盖的角度范围与发射组件160发出感测光束的发散角和接收组件164的视场角相关,与感测光束经反射件14反射后在第一视场空间和第二视场空间内的偏转角度无关。
应理解的是,所述第一反射面141和第二反射面142均为连续完整的表面,所述收发模组16发射的感测光束和接收的光信号分别在所述第一反射面141和第二反射面142上的对应位置进行反射。
应理解的是,所述收发模组16的发射组件160和接收组件164沿垂直于所述承载面1240的第一方向叠加排布,同一个收发模组16的发射组件160和接收组件164沿所述第一方向的设置顺序可相互调换,亦即可以是发射组件160在上而接收组件164在下,也可以是接收组件164在上而发射组件160在下,本申请对此不作具体规定。
可选地,在如图10和图11所示的实施例中,所述收发模组16还包括模组框架1671和模组底板1672。所述模组框架1671内部对应所述发射组件160和接收组件164分别开设有相互隔离的发射光通道169和接收光通道166。所述模组底板1672例如可以为电路板,安装在所述模组框架1671的其中一个端部,以封住所述发射光通道169和接收光通道166分别在模组框架1671该端部形成的开口。所述模组框架1671与模组底板1672相对的另一端部对应所述发射光通道169和接收光通道166分别开设有发射通孔163和接收通孔165。
所述发射组件160包括发射镜头1620和光源1622,所述光源1622设置在模组底板1672上与发射光通道169对应的位置,所述发射镜头1620对应设置在所述发射通孔163内,所述光源1622发出的光束经发射镜头1620向外发射,以作为所述发射组件160发出的感测光束。应理解的是,所述发射镜头1620可以为一个透镜或包括多个透镜的透镜组合。
所述光源1622包括一个或更多个发光单元1623,所述发光单元1623被配置为发出光束。所述发光单元1623可以为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser,简称VCSEL,也可译为垂直共振腔面射型激光器)、边发射激光器(EdgeEmitting Laser, EEL)、发光二极管(Light Emitting Diode, LED)、激光二极管(LaserDiode, LD)、光纤激光器等形式的发光器件。其中,所述边发射激光器可以为法布里泊罗(Fabry Perot, FP)激光器、分布式反馈(Distribute Feedback, DFB)激光器、电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated, EML)等,本申请实施例对此不做限定。
所述接收组件164包括接收镜头1640和光电感测芯片1642。所述光电感测芯片1642设置在模组底板1672上与接收光通道166对应的位置,被配置为感测经接收光学器件144从视场空间传播而来的光信号并输出相应的光感应信号。可选地,所述光电感测芯片1642可以包括单个感测像素1643或者包括多个感测像素1643而形成像素阵列。所述接收镜头1640对应设置在所述接收通孔165内。可选地,所述接收镜头1640可以为一片透镜或包括多片透镜的透镜组。所述视场空间可根据反射件14的反射角度对应划分为多个视场分区,来自对应视场分区的光信号经反射件14的反射后由所述接收镜头1640传播至对应的感测像素进行感测。来自所述视场分区的光信号包括该视场分区的环境光的光子,当该视场分区存在有物体2时也包括发射至该视场分区的感测光束被物体2反射回去形成的感测光束回波,所述处理模块166通过对感测像素1643感测所述光信号输出的光感应信号进行处理和分析可获得对应视场分区内物体2的三维信息。可选地,在一些实施例中,所述感光像素1643的入光侧还可以设置光学膜层1644。
可选地,一个所述感光像素1643可以包括单个或多个光电转换器件。所述光电转换器件被配置为感测接收到的光信号并转换为相应的电信号作为所述光感应信号输出。可选地,所述光电转换器件例如为单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)、雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode, APD)、由多个SPAD并联设置的硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)和/或其他合适的光电转换元件。
可选地,在一些实施例中,所述接收组件164还可以包括信号放大器、模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)等器件中的一种或多种组成的周边电路(图未示),所述周边电路可以部分或全部集成在所述光电感测芯片1642中。
可选地,在如图10和图11所示的实施例中,接收镜头1640的直径大于发射镜头1620的直径,接收镜头1640的焦距大于发射镜头1620的焦距。对应地,所述接收镜头1640与模组底板1672之间的距离高于发射镜头1620与模组底板1672之间的距离,使得所述模组框架1671在与模组底板1672相对的另一端形成具有高度落差的阶梯状。应理解的是,接收镜头1640具有较大的尺寸和较长的焦距可以适配较大感测面积的光感测芯片,有利于光信号的接收,可以提高转镜激光雷达10的信噪比。
可选地,在如图3、图4和图6所示的一些实施例中,所述转镜激光雷达10包括单个的收发模组16,所述收发模组16设置在所述基座12的承载面1240上,所述收发模组16的发射光轴和接收光轴均平行于所述承载面1240设置,并且指向所述反射件14的旋转轴140。此种情况下,整个转镜激光雷达10的视场空间沿垂直于承载面1240的第一方向所覆盖的角度范围取决于单个收发模组16的综合视场角沿所述第一方向所覆盖的角度范围,所述收发模组16的综合视场角可理解为发射组件160发射感测光束的发射视场角与接收组件164接收光信号的接收视场角相互重叠的部分。
可选地,在其他一些实施例中,所述转镜激光雷达10也可以包括设置在所述承载面1240上的多个收发模组16,多个所述收发模组16可以沿垂直于承载面1240的第一方向逐个依次排布,多个所述收发模组16在所述承载面1240上具有相同的投影位置。此种情况下,整个转镜激光雷达10的视场空间沿所述第一方向所覆盖的角度范围可以为多个收发模组16各自综合视场角沿第一方向的叠加。由此,通过沿竖直的所述第一方向设置多个收发模组16可以增加转镜激光雷达10的视场空间沿所述第一方向所覆盖的角度范围。
具体而言,在如图5所示,多个所述收发模组16可以设置在反射件14四周的同一个位置,亦即多个所述收发模组16在基座12承载面1240所在的平面上的投影位置相同。同一个所述收发模组16的发射光轴和接收光轴相互平行且距离较近,由此可将同一个收发模组16的发射光轴和接收光轴合并近似为该收发模组16对应的收发光轴。可选地,在如图5所示的实施例中,多个所述收发模组16各自的收发光轴可以都平行于所述基座12的承载面1240。可选地,其他一些实施例中,多个所述收发模组16中的其中一个或多个的收发光轴也可以相对于其他收发模组16的收发光轴倾斜设置。例如:其中一个或多个所述收发模组16的收发光轴平行于承载面1240设置,而另外的一个或多个所述收发模组16的收发光轴相对于承载面1240倾斜设置,而且倾斜的角度可以不相同。
所述角度测算模块18被配置为通过算法对收发模组16的检测数据进行处理来计算出所述反射件14的转动角度,比如:角度测算模块18根据收发模组16检测到的反射件14转动到起点位置时的距离数据计算出反射件14的转动角度,所述起点位置可定义为所述反射件14的端部转动至最靠近收发模组16时的位置,此时所述反射件14的端部位于转镜激光雷达的盲区,收发模组16检测到的距离值对应于反射件14的端部与收发模组16之间的距离,远小于所述收发模组16通过反射件对所述第一视场空间和第二视场空间进行正常检测时所检测到的距离值。在一些实施例中,如图2所示,所述角度测算模块18例如可以包括起点时刻确定单元180、转速曲线绘制单元181、转速测算单元182、转速控制单元184及转动角度计算单元186等功能单元。
如图12所示,当所述反射件14转动经过起点位置时,所述反射件14的端部朝向收发模组16且距离收发模组16最近,此时反射件14的端部反射的感测光束回到收发模组16,使得在反射件14转动经过起点位置的一段时间内,收发模组16会测出明显较短的多个近距离值。由此,所述起点时刻确定单元180被配置为通过对收发模组16测得的多个所述近距离值运用质心算法推算出反射件14转动至起点位置的时刻。所述转速曲线绘制单元181被配置为根据反射件14的端部转动至起点位置的多个时刻计算出反射件14的转速,再通过统计一段时间内反射件14的转速可绘制出反射件14的转速曲线。所述转速测算单元182被配置为根据转速曲线的曲率变化得出所述反射件14接下来一圈的转速。所述转速控制单元184被配置为根据测得的反射件14转速来调整驱动电机1722的输出,以控制所述反射件14按照预设的转动速度转动。所述转动角度计算单元186被配置为根据测得的反射件14转动至起点位置的时刻以及反射件14的预设转动速度计算出反射件14的转动角度。
相较于之前通过码盘等硬件传感器感测转镜转动角度的方式,本申请实施例通过对收发模组所检测到的距离数据进行算法处理来获得转镜转动角度的方式可省略掉硬件,不仅降低了产品成本而且有利于转镜激光雷达的小型化和轻量化。
所述控制模块19可被配置为控制收发模组16以预设的频率发射所述感测光束;也可被配置为根据需要达成的检测帧率调整所述反射件14的预设转速;还可被配置为根据检测需满足的角分辨率通过驱动模块17调整所述反射件14转动的步进角度,等等。由此,所述转镜激光雷达10可通过所述收发模组16检测到所述视场空间中与反射件14的转动角度对应的视场分区的三维信息,而随着反射件14的转动即可获得所述视场空间内与各个转动角度对应的全部视场分区的三维信息,可用于构建所述视场空间的三维点云。
在一些实施例中,所述控制模块19和/或处理模块166中的全部或一部分功能单元可以包括固化在存储介质30内的固件或者是存储在存储介质30内的计算机软件代码,并由对应的一个或多个处理器40执行以控制相关部件来实现对应的功能。所述处理器40例如但不限于为应用处理器(Application Processor, AP)、中央处理器(Central ProcessingUnit, CPU)、微控制器(Micro Controller Unit, MCU)等。所述存储介质30包括但不限于闪存(Flash Memory)、带电可擦写可编程只读存储介质(Electrically ErasableProgrammable read only memory, EEPROM)、可编程只读存储介质(Programmable readonly memory, PROM)、硬盘等。
在一些实施例中,所述处理器40和/或存储介质30可以设置在所述转镜激光雷达10内,比如:与所述光束扫描模组12或者接收组件164集成在相同的电路板上。可选的,在其他一些实施例中,所述处理器40和/或存储介质30也可以设置在所述电子设备1的其他位置,比如:电子设备1的主电路板上。
在一些实施例中,所述控制模块19和/或处理模块166的一部分或全部功能单元也可以包括硬件,例如通过下列技术中的任一项或者它们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路、具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)、针对特定对象的驱动电路等。
可以理解的是,用来实现所述控制模块19和/或处理模块166功能的上述硬件可以设置在所述转镜激光雷达10内。用来实现所述控制模块19和/或处理模块166功能的上述硬件也可以设置在所述电子设备1的其他位置,比如:设置在电子设备1的主电路板上。
如图13所示,在一些实施例中,所述转镜激光雷达10例如为激光雷达,所述电子设备1例如为扫地机器人。所述激光雷达可以安装在扫地机器人的顶部,以检测扫地机器人周边视场空间内的三维信息,并据此实现扫地机器人的导航。
相较于采用旋转的45度倾角反射镜搭配固定设置在反射镜下方的收发模组16来实现感测的激光雷达,本申请提供的激光雷达采用并排设置的双面反射件14和收发模组16的方式,可通过双反射面提高检测的帧率。
图14示出了本申请实施例提供的一种转镜激光雷达10的转动角度检测方法的示意性步骤流程图,所述转动角度检测方法用于检测转镜激光雷达10在进行三维信息感测过程中所述反射件14的转动角度,以获取所述收发模组16感测到的三维信息数据与该三维信息数据所对应的视场空间坐标之间的关联关系。
应理解的是,图14所示的转镜激光雷达10的转动角度检测方法可应用于本申请上述各实施例的转镜激光雷达10或装配有所述转镜激光雷达10的电子设备1。因此,方法实施例的描述与上述装置实施例的描述相互对应,方法实施例中未详细描述的部分内容可参见前述装置实施例的记载。所述转动角度检测方法包括如下步骤:
步骤S101,获取所述收发模组16检测到的多个近距离值。其中,所述近距离值对应于反射件14转动经过起点位置过程中所述收发模组16检测到的距离值,所述起点位置可定义为所述反射件14的端部转动至最靠近收发模组16时的位置。当所述反射件14转动经过起点位置时,所述反射件14的端部朝向收发模组16且距离收发模组16最近,此时反射件14的端部反射的感测光束回到收发模组16,使得在反射件14转动经过起点位置的一段时间内,收发模组16检测到的距离值对应于反射件14的端部与收发模组16之间的距离,远小于所述收发模组16通过反射件14对所述第一视场空间和第二视场空间进行正常检测时所检测到的距离值。而由于反射件14的端部与收发模组16之间的距离是固定的,由此通过预设一个距离值范围可以从收发模组16测得的距离值从筛选出多个所述近距离值。
步骤S102,对多个所述近距离值运用质心算法计算出反射件14转动至起点位置的时刻。在反射件14的端部转动经过起点位置的前后过程中,收发模组16发出的感测光束都会被反射回收发模组16进行接收,从而对应检测到多个所述近距离值。而由于反射件14的端部正对着收发模组16的角度位于上述过程的中间位置,所以通过质心算法对多个所述近距离值进行处理可以得出反射件14的端部正对着收发模组16的时刻。
步骤S103,绘制所述反射件14的转速曲线。具体地,根据反射件14的端部转动至起点位置的时刻可计算出反射件14的转速,通过统计一段时间内反射件14的转速可绘制出反射件14的转速曲线。由于所述反射件14的端部相邻两次转动经过起点位置之间所转过的角度是固定的,所以根据步骤S102计算出的反射件14端部每次转动经过起点位置的时刻可得出反射件14的端部每次转动经过起点位置时的转速,而通过多次统计反射件14的端部转动经过起点位置的转速可得出反射件14的转速曲线。
步骤S104,根据反射件14的转速曲线来控制所述反射件14按照预设的转速转动。通过反射件14的转速曲线的曲率变化可以预测所述反射件14接下来的转速变化趋势,所以可据此调整驱动电机1722的输出,以控制所述反射件14按照预设的转速转动。
步骤S105,根据反射件14的端部转动经过起点位置的时刻以及反射件14的预设转速可计算出反射件14的转动角度。由于步骤S104已控制反射件14按照预设的转速转动,所以根据当前时刻与反射件14的端部转动经过起点位置的时刻之间的时间差可推算出当前时刻反射件14的转动角度。
可选地,在一些实施例中,所述转镜激光雷达10的转动角度检测方法的全部或其中的一部分步骤可由对应的一个或多个处理器40执行相关的计算机软件代码以控制转镜激光雷达的上述部件来实现。可选地,在其他一些实施例中,所述转镜激光雷达的转动角度检测方法的全部或其中的一部分步骤可也可以通过硬件来实现,例如通过下列技术中的任一项或者它们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。可以理解的是,用来实现所述控制电路18和/或处理电路15功能的上述硬件可以设置在所述转镜激光雷达内,也可以设置在装配有所述转镜激光雷达的电子设备1上,比如:设置在电子设备1的主电路板上。
相较于之前通过码盘等硬件传感器感测转镜转动角度的方式,本申请实施例通过对收发模组所检测到的距离数据进行算法处理来获得转镜转动角度的方式可省略掉硬件,不仅降低了产品的硬件成本而且有利于转镜激光雷达的小型化和轻量化。
需要说明的是,本申请所要保护的技术方案可以只满足上述其中一个实施例或同时满足上述多个实施例,也就是说,上述一个或多个实施例组合而成的实施例也属于本申请的保护范围。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“某些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应当理解,本申请的实施例的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个功能单元可以用存储在存储介质中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种转镜激光雷达,被配置为基于飞行时间原理对预设视场空间内的物体进行三维信息感测,其特征在于,包括:
基座,包括一承载面;
反射件,包括相互背向设置的第一反射面和第二反射面,所述反射件可转动地设置在所述基座上;
至少一个收发模组,设置在所述承载面上,所述收发模组被配置为通过反射件向视场空间发射感测光束并接收来自视场空间的光信号,以对视场空间内物体进行三维信息感测;
驱动组件,被配置为通过转动所述反射件分别在不同时段将所述第一反射面和第二反射面朝向所述收发模组,以使得所述收发模组可以交替地通过所述第一反射面和第二反射面对所述视场空间进行三维信息的感测;及
角度测算模块,被配置为通过对收发模组的检测数据进行处理以获得所述反射件的转动角度。
2.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述角度测算模块包括起点时刻确定单元、转速曲线绘制单元、转速测算单元、转速控制单元及转动角度计算单元,所述起点时刻确定单元被配置为对收发模组测得的多个近距离值运用质心算法推算出反射件转动至起点位置的时刻,所述起点位置为反射件的端部正对收发模组的位置,所述近距离值为反射件转动经过起点位置前后收发模组对应检测到的距离值,所述转速曲线绘制单元被配置为根据反射件的端部转动至起点位置的多个时刻计算出反射件的转速,再通过统计一段时间内反射件的转速绘制出反射件的转速曲线,所述转速测算单元被配置为根据转速曲线的曲率变化得出所述反射件接下来一圈的转速,所述转速控制单元被配置为根据得到的反射件转速来调整驱动电机的输出,以控制所述反射件按照预设的转动速度转动,所述转动角度计算单元被配置为根据测得的反射件转动至起点位置的时刻以及反射件的预设转动速度计算出反射件的转动角度。
3.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述第一反射面和第二反射面均为连续完整的表面。
4.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述第一反射面和第二反射面均为平面且均垂直于所述承载面,所述第一反射面与第二反射面相互平行设置。
5.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述转镜激光雷达包括多个所述收发模组,多个所述收发模组沿垂直于所述承载面的第一方向逐个依次叠加排布。
6.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述驱动组件包括驱动部件和转动部件,所述转动部件与所述基座转动连接,所述驱动部件安装在所述基座上以驱动所述转动部件,所述反射件固定设置在所述转动部件上以随所述转动部件相对于所述基座转动。
7.根据权利要求6所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述转动部件为包括转盘和转动轴承,所述转盘通过所述转动轴承与基座转动连接,所述反射件固定设置在所述转盘上,所述转盘在所述驱动部件的驱动下带动所述反射件绕一旋转轴转动,所述旋转轴垂直于所述承载面,所述第一反射面和第二反射面分别设置在所述旋转轴的相对两侧;其中,所述收发模组通过所述反射件形成的视场空间包括相互隔断的第一视场空间和第二视场空间,所述第一视场空间和第二视场空间关于所述旋转轴对称分布。
8.根据权利要求6所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述转动部件包括一转轴,所述反射件固定在所述转轴上以通过所述转轴与基座转动连接,所述转轴在所述驱动部件的驱动下带动所述反射件转动,所述第一反射面和第二反射面分别设置在转轴的相对两侧;其中,所述收发模组通过所述反射件形成相互隔断的两个关于所述转轴对称分布的视场空间。
9.根据权利要求1所述的转镜激光雷达,其特征在于,所述收发模组包括发射组件、接收组件、模组框架和模组基板,所述模组框架内部对应所述发射组件和接收组件分别开设有相互隔离的发射光通道和接收光通道,所述模组基板安装在所述模组框架的其中一个端部,以封住所述发射光通道和接收光通道分别在模组框架该端部形成的开口,所述模组框架与模组基板相对的另一端部对应所述发射光通道和接收光通道分别开设有发射通孔和接收通孔,所述发射组件包括发射镜头和光源芯片,所述接收组件包括接收镜头和光电感测芯片,所述光源芯片设置在所述模组基板上与发射光通道对应的位置,所述光电感测芯片设置在所述模组基板上与接收光通道对应的位置,所述发射镜头对应设置在所述发射通孔内,所述接收镜头对应设置在所述接收通孔内,所述发射镜头与模组基板之间的距离小于所述接收镜头与模组基板之间的距离以使得所述模组框架在与模组基板相对的另一端形成具有高度落差的阶梯状。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的转镜激光雷达,所述电子设备还包括应用模块,所述应用模块被配置为根据所述转镜激光雷达的检测结果实现相应功能。
11.一种转动角度检测方法,其特征在于,用于检测如权利要求1-9中任一项所述的转镜激光雷达在进行三维信息感测中所述反射件的转动角度,所述转动角度检测方法包括如下步骤:
获取所述收发模组检测到的多个近距离值,其中,所述近距离值对应于反射件转动经过起点位置过程中所述收发模组检测到的距离值,所述起点位置可定义为所述反射件的端部转动至最靠近收发模组时的位置;
对多个所述近距离值运用质心算法计算出反射件转动至起点位置的时刻;
根据反射件的端部转动至起点位置的时刻计算出反射件的转速,通过统计一段时间内反射件的转速可绘制出反射件的转速曲线;
根据反射件的转速曲线来控制所述反射件按照预设的转速转动;及
根据反射件的端部转动经过起点位置的时刻以及反射件的预设转速可计算出反射件的转动角度。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021030993A1 (zh) * 2019-08-16 2021-02-25 上海禾赛科技股份有限公司 激光雷达及其发射装置
CN113075642A (zh) * 2020-01-06 2021-07-06 宁波舜宇车载光学技术有限公司 激光雷达和用于激光雷达的探测方法
WO2021197170A1 (zh) * 2020-04-03 2021-10-07 上海禾赛科技股份有限公司 激光雷达以及使用该激光雷达进行目标物探测的方法
WO2021218362A1 (zh) * 2020-04-26 2021-11-04 上海禾赛科技股份有限公司 基于一维振镜和多面转镜的同轴激光雷达系统
US20220308175A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 Waymo Llc Optical Sensor for Mirror Zero Angle in a Scanning Lidar
WO2023143078A1 (zh) * 2022-01-29 2023-08-03 华为技术有限公司 激光雷达及终端设备
CN220271559U (zh) * 2023-05-29 2023-12-29 深圳阜时科技有限公司 激光雷达及移动设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021030993A1 (zh) * 2019-08-16 2021-02-25 上海禾赛科技股份有限公司 激光雷达及其发射装置
CN113075642A (zh) * 2020-01-06 2021-07-06 宁波舜宇车载光学技术有限公司 激光雷达和用于激光雷达的探测方法
WO2021197170A1 (zh) * 2020-04-03 2021-10-07 上海禾赛科技股份有限公司 激光雷达以及使用该激光雷达进行目标物探测的方法
WO2021218362A1 (zh) * 2020-04-26 2021-11-04 上海禾赛科技股份有限公司 基于一维振镜和多面转镜的同轴激光雷达系统
US20220308175A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 Waymo Llc Optical Sensor for Mirror Zero Angle in a Scanning Lidar
WO2023143078A1 (zh) * 2022-01-29 2023-08-03 华为技术有限公司 激光雷达及终端设备
CN220271559U (zh) * 2023-05-29 2023-12-29 深圳阜时科技有限公司 激光雷达及移动设备

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