CN208224496U - 基于激光测距的雷达扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于激光测距的雷达扫描装置，包括：底座；微控制单元，微控制单元设置于底座内；步进驱动器，其设置于底座内；第一步进电机，第一步进电机驱动第一传动齿轮；竖轴，其与第一传动齿轮通过第一内齿传动带相连；第二传动齿轮，其与竖轴固定连接；支架，其由第二传动齿轮带动转动；第二步进电机，其设置于支架内；旋转支架，其架设在支架上；第三传动齿轮，其由第二步进电机带动转动；第四传动齿轮，其与第三传动齿轮通过第二内齿传动带相连，并且第四传动齿轮带动旋转支架旋转；激光发射器，其设置在旋转支架上，激光发射器能够发射出线型激光。本实用新型能够实现全方位的三维立体扫描功能，灵活性高。

Description

基于激光测距的雷达扫描装置

技术领域

本实用新型是关于一种雷达扫描装置，特别是关于一种基于激光测距的雷达扫描装置。

背景技术

目前，市面上常见的激光测距装置采用单点式的扫描方式，该装置的价格相对低廉，但是它只能测量目标上特定点的距离。如果将这类激光测距装置安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达。市面上这类2D激光雷达虽然精度高，但价格太高且之能测量一个截面的距离信息，不利于广泛应用。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于激光测距的雷达扫描装置，从而克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于激光测距的雷达扫描装置，包括：底座；微控制单元，微控制单元设置于底座内；步进驱动器，步进驱动器设置于底座内；第一步进电机，第一步进电机驱动第一传动齿轮；竖轴，竖轴与第一传动齿轮通过第一内齿传动带相连；第二传动齿轮，第二传动齿轮与竖轴固定连接；支架，支架由第二传动齿轮带动转动；第二步进电机，第二步进电机设置于支架内；旋转支架，旋转支架架设在支架上；第三传动齿轮，第三传动齿轮由第二步进电机带动转动；第四传动齿轮，第四传动齿轮与第三传动齿轮通过第二内齿传动带相连，并且第四传动齿轮带动旋转支架旋转；以及激光发射器，激光发射器设置在旋转支架上，激光发射器能够发射出线型激光。

在一优选的实施方式中，第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮以及第四传动齿轮是铝合金传动齿轮。

在一优选的实施方式中，第一步进电机是57步进电机，第二步进电机是42步进电机。

在一优选的实施方式中，第一步进电机控制支架的垂直角度变化，第二步进电机控制旋转支架的水平角度变化。

在一优选的实施方式中，微控制单元同时地控制第一步进电机和第二步进电机。

在一优选的实施方式中，微控制单元用于通过如下公式计算墙体的平整偏差值：

其中，X、Y为检测区域的空间坐标值，空间坐标系的原点为墙面中心点；Z是检测点到检测区域的距离；Z₀为测量仪器到检测墙面的垂直距离；M为墙体的平整偏差值。

与现有技术相比，本实用新型的雷达扫描装置具有如下有益效果：本实用新型不仅在精度上满足现有的需求，降低了成本，还能实现全方位的3D激光扫描。本实用新型采用两轴控制激光发射器的运动，能使激光发射器进行360°的旋转，达到扫描装置全方位3D扫描的功能。本实用新型的激光发射器在水平方向和垂直方向上的运转分别由两个电机来控制，实现两个方向的同步协作且互不干扰，加强装置的稳定性。而且，本实用新型能够实现基于激光测距雷达扫描装置的三维立体扫描功能，拥有两轴传动增加了装置的灵活性。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的雷达扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本实用新型一实施方式的雷达扫描装置结构图。如图所示，雷达扫描装置包括：底座15、微控制单元(MCU)14、步进驱动器16、第一步进电机13、第二步进电机8、竖轴11、第一传动齿轮10、第二传动齿轮9、第三传动齿轮7、第四传动齿轮4、安装支架3、旋转支架2以及激光发射器1。

其中，微控制单元14设置于底座15内。MCU采用8位高频处理芯片，通过串口与陀螺仪连接，实时采集俯仰角，MCU姿态分析，PID控制调节；步进驱动器16，步进驱动器设置于底座内，步进驱动器采用最高25600细分的步进电机，步距角精度可高达0.014°。第一步进电机13驱动第一传动齿轮10。竖轴11与第一传动齿轮10通过第一内齿传动带12相连。第二传动齿轮9与竖轴11固定连接。支架5由第二传动齿轮带动转动。第二步进电机8。设置于支架5内。旋转支架2架设在支架5上。第三传动齿轮7由第二步进电机8带动转动，第四传动齿轮4与第三传动齿轮7通过第二内齿传动带6相连，并且第四传动齿轮带动旋转支架旋转。激光发射器1通过安装支架3设置在旋转支架2上，激光发射器能够发射出线型激光。

在一优选的实施方式中，第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮以及第四传动齿轮是铝合金传动齿轮。

在一优选的实施方式中，第一步进电机是57步进电机，其中，57步进电机具体采用57两相四线步进电机，步距角1.4°，第二步进电机是42步进电机，其中，42步进电机具体为42两相四线步进电机，步距角1.4°。

在一优选的实施方式中，第一步进电机控制支架的垂直角度变化，第二步进电机控制旋转支架的水平角度变化。微控制单元同时地控制第一步进电机和第二步进电机。微控制单元用于通过如下公式计算墙体的平整偏差值：

其中，X、Y为检测区域的空间坐标值，空间坐标系的原点为墙面中心点；Z是检测点到检测区域的距离；Z₀为测量仪器到检测墙面的垂直距离；M为墙体的平整偏差值。

本实用新型的雷达扫描装置的工作过程为：首先将装置放在所需测量的房间内，如图一，打开装置的开关，装置会先进行自动初始化，随后激光发射器1会发出线型的激光，照射在所测房间的墙面上。在装置进行初始化过程中，装置会自动测量所测墙面的长宽尺寸，为后续的测量带来方便。装置会从所测墙面的左上角开始逐渐向右水平移动，这得益于57步进电机。它通过第一传动齿轮10、竖轴11、第一内齿传动12带进行机械传动，使得支架5能够在绕竖轴11进行360°旋转。当装置测量到墙面右上角时，装置会进行垂直方向上的角度偏移，继续测量墙面的下半部分。垂直方向上的角度偏移是由42步进电机进行控制，42步进电机通过机械的传动作用使得旋转支架能绕着水平线进行360°的旋转，完成了激光线的下移操作。一面墙壁测完之后，装置会进行自我的矫正，防止在测量过程中积累误差从而影响之后的测量。随后装置会自动进行下一面墙壁的测量，直到四面墙壁测完之后，装置会继续测量房间的顶部。装置在测量过程中若发现检测墙面存在不平整的区域，装置会自动停止在此处，待工作人员检查记录后按下继续按钮，装置将继续进行测量。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种基于激光测距的雷达扫描装置，其特征在于，所述雷达扫描装置包括：

底座；

微控制单元，所述微控制单元设置于所述底座内；

步进驱动器，所述步进驱动器设置于所述底座内；

第一步进电机，所述第一步进电机驱动第一传动齿轮；

竖轴，所述竖轴与所述第一传动齿轮通过第一内齿传动带相连；

第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与所述竖轴固定连接；

支架，所述支架由所述第二传动齿轮带动转动；

第二步进电机，所述第二步进电机设置于所述支架内；

旋转支架，所述旋转支架架设在所述支架上；

第三传动齿轮，所述第三传动齿轮由所述第二步进电机带动转动；

第四传动齿轮，所述第四传动齿轮与所述第三传动齿轮通过第二内齿传动带相连，

并且所述第四传动齿轮带动所述旋转支架旋转；以及

激光发射器，所述激光发射器设置在所述旋转支架上，所述激光发射器能够发射出线型激光。

2.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮以及第四传动齿轮是铝合金传动齿轮。

3.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述第一步进电机是57步进电机，所述第二步进电机是42步进电机。

4.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述第一步进电机控制所述支架的垂直角度变化，所述第二步进电机控制所述旋转支架的水平角度变化。

5.如权利要求4所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述微控制单元同时地控制所述第一步进电机和所述第二步进电机。

6.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述微控制单元用于通过如下公式计算墙体的平整偏差值：

其中，X、Y为检测区域的空间坐标值，空间坐标系的原点为墙面中心点；Z是检测点到检测区域的距离；Z₀为测量仪器到检测墙面的垂直距离；M为墙体的平整偏差值。