CN211402727U

CN211402727U - 信号发送装置

Info

Publication number: CN211402727U
Application number: CN201922314112.5U
Authority: CN
Inventors: 张益铭; 张佳宁; 张道宁
Original assignee: Nolo Co ltd
Current assignee: Nolo Co ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2029-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种信号发送装置，包括：两个超声发射器和两个旋转激光平面发射器；两个旋转激光平面发射器分别绕两个相互垂直的旋转轴旋转发射激光平面信号；两个超声发射器之间呈一夹角，且两个超声发射器位于两个旋转激光平面发射器的旋转轴的交点。本实用新型公开的信号发送装置，能够提供实现大视场室内精确定位。

Description

信号发送装置

技术领域

本实用新型实施例涉及定位技术，尤其涉及一种信号发送装置。

背景技术

随着移动设备和网络技术的发展，定位服务在人们的生活中越来越重要。目前的定位技术根据定位区域的不同可以分为室外定位和室内定位。其中，室外定位主要通过卫星定位系统实现，目前的室外定位技术已经能够很好满足室外定位的需求。而在进行室内定位时，由于受定位时间、定位精度及室内复杂环境等条件的限制，将应用于室外定位的卫星定位系统应用于室内定位时无法满足用户的使用需求。

为了实现高精度的室内定位，目前通过使用例如全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)、红外线定位、蓝牙、无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)定位、双目定位等技术进行定位感知。然而目前所使用的相关室内定位技术的成本较高、设备配置复杂且定位精度不足，无法满足用户在实现人机交互、室内机器人导航等方面的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种信号发送装置，能够提供实现室内大视场精确定位。

第一方面，本实用新型实施例提供一种信号发送装置，包括：

两个超声发射器和两个旋转激光平面发射器；

所述两个旋转激光平面发射器分别绕两个相互垂直的旋转轴旋转发射激光平面信号；

所述两个超声发射器之间呈一夹角，且所述两个超声发射器位于所述两个旋转激光平面发射器的旋转轴的交点。

在第一方面一种可能的实现方式中，每个旋转激光平面发射器包括一个激光发射器、一个电机、一个反射镜以及一个发射栅，在每个旋转激光平面发射器内，反射镜和发射栅设置在电机上，反射镜位于激光发射器的激光束发射路径上，发射栅位于反射镜反射的激光束路径上，将激光束转换为激光平面，所述两个旋转激光平面发射器的电机的转轴相互垂直，所述两个旋转激光平面发射器的旋转轴为两个电机的转轴。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器的FOV覆盖区域部分重合。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器并排放置。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器之间的夹角α根据如下公式确定：

α＝β-(FOV₁+FOV₂)/2

其中α为两个超声发射器之间的夹角角度，β为信号发送装置所需覆盖角度，FOV₁和FOV₂分别为两个超声发射器的FOV。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器的FOV相相同，且两个超声发射器之间的夹角为180°-FOV。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器的距离为超声发射器发射的超声波的一个波长。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器的超声发射点距离为超声发射器发射的超声波的一个波长。

在第一方面一种可能的实现方式中，两个超声发射器发射的超声波的频率为40kHz，两个超声发射器的超声发射点距离为8.5mm。

在第一方面一种可能的实现方式中，信号发送装置还包括：控制器，所述控制器连接所述两个旋转激光平面发射器和两个超声发射器，用于控制所述两个旋转激光平面发射器的启动或关闭以及转速、控制所述两个超声发射器的启动或关闭。

在第一方面一种可能的实现方式中，信号发送装置还包括：控制器，控制器包括一个识别器，电机的转轴上设置标识点，当识别器识别到标识点时，将信号传输给控制器，控制器记录识别到该标识点的时刻，并启动或关闭激光发射器。

在第一方面一种可能的实现方式中，电机为直流电机。

本实用新型实施例提供的信号发送装置包括：两个超声发射器和两个旋转激光平面发射器，两个旋转激光平面发射器分别绕两个相互垂直的旋转轴旋转发射激光平面信号；两个超声发射器之间呈一夹角，且两个超声发射器位于两个旋转激光平面发射器的旋转轴的交点。本实用新型实施例能够提供测距信号和两个旋转激光平面信号，用于进行精度较高的室内定位，且由于设置了两个测距信号发生器，增大了测距信号的覆盖范围，从而满足人们在空间定位方面的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的信号发送装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的信号发送装置中两个超声发射器的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供一种信号发送装置，包括：两个超声发射器以及两个旋转激光平面发射器，两个旋转激光平面发射器分别绕两个相互垂直的旋转轴旋转发射激光平面信号，两个超声发射器之间呈一夹角，且位于这两个旋转激光平面发射器相互垂直的旋转轴的交点处，每个旋转激光平面发射器包括一个激光发射器、一个电机、一个反射镜以及一个发射栅。然而，本实用新型对此并不限定。

图1为本实用新型实施例提供的一种信号发送装置的结构示意图。如图1所示，其中一个旋转激光平面发射器包括激光发射器12a、电机13a、反射镜14a以及发射栅15a；另一个旋转激光平面发射器包括激光发射器12b、电机13b、反射镜(图中未示出)以及发射栅15b。

在一些实现方式中，电机13a、13b可以为直流电机。

其中，两个旋转激光平面发射器的电机(如电机13a、电机13b)的转轴相互垂直，这两个电机的转轴即为两个旋转激光平面发射器的旋转轴，超声发射器11和超声发射器12位于两个旋转激光平面发射器的旋转轴的交点处，也即位于两个电机的转轴的交点处。超声发射器11和超声发射器12之间呈一夹角，设置两个互呈夹角的超声发射器的原因是，一个超声发射器的视场(Field of Vision，FOV)有限，通常为90°-120°，而设置两个超声发射器可以增大信号发送装置的FOV，也即增大信号发送装置的覆盖范围。

在一些实现方式中，超声发射器11和超声发射器12位于第一旋转轴与第二旋转轴的交点处。然而，本实施例对此并不限定。在实际应用中，由于安装误差等原因，两个电机的转轴可能不位于同一个平面，也即两个旋转激光平面发射器的旋转轴不位于同一个平面，此时超声发射器11和超声发射器12可位于第一旋转轴与第二旋转轴的交点附近(例如，以该交点为球心的预定范围内)。此外，当第一旋转轴与第二旋转轴不相交时，超声发射器11和超声发射器12可位于第一交点处或附近(例如，以该第一交点为球心的预定范围内)，该第一交点为垂直于第一旋转轴且平行于第二旋转轴的直线与第一旋转轴的交点；或者，超声发射器11和超声发射器12可位于第二交点处或附近(例如，以该第二交点为球心的预定范围内)，该第二交点为垂直于第二旋转轴且平行于第一旋转轴的直线与第二旋转轴的交点。

在一实现方式中，为了达到最佳的干涉效果，超声发射器11和超声发射器12需要并排放置，如图2所示为信号发送装置从俯视的角度观察的两个超声发射器的位置示意图，此时超声波发射器在前后方向上是并排放置的。

在一实现方式中，超声发射器11和超声发射器12轴线之间的夹角为夹角13，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的信号发送装置中两个超声发射器的位置示意图。超声发射器11和超声发射器器12的FOV能够分别覆盖一定的范围，超声发射器11和超声发射器12的FOV覆盖区域部分重合，从而减少超声发射器11和超声发射器12之间的覆盖盲区，并增加超声干涉效果，超声发射器11和超声发射器12的FOV覆盖重合区域的大小可以根据信号发送装置所需覆盖角度、每个超声发射器的FOV、信号盲区的小大等实际需要进行设置。

超声发射器11和超声发射器12的FOV可以相同，也可以不同，且可以根据每个超声发射器的FOV、预覆盖的区域角度，来设置夹角13的数值，通常夹角13的角度数值设置为：α＝β-(FOV₁+FOV₂)/2。其中α为夹角13的角度；β为预覆盖的角度，也即信号发送装置所需覆盖角度；FOV₁为超声发射器11的FOV；FOV₂为超声发射器12的FOV。

较优地，超声发射器11和超声发射器12的FOV相同，且超声发射器11和超声发射器12之间的夹角13的角度为180°-FOV。

在一实现方式中，超声发射器11和超声发射器12的距离为所发射的超声波的一个波长。由于干涉原理，两个超声发射器相距越小，干涉产生的衰减效应越小，参考值为一个波长以内。无论什么型号和类型的超声发射器都不考虑其外壳尺寸，而是根据每个型号超声发射器的信号发射点A、B来设计两个超声发射器的距离。参考图2，超声发射器11的信号发射点为A，超声发射器12的信号发射点为B，则AB之间的距离为超声发射器11和超声发射器12所发射的超声波的一个波长，具体地，设超声发射器11和超声发射器12的超声频率40kHz，而声速为340m/s：则其发射的超声波的一个波长为8.5mm，也即AB之间的距离为8.5mm。

在本实施例中，在每个旋转激光平面发射单元内，反射镜以及发射栅设置在电机上，电机上的反射镜位于激光发射器的激光束发射路径上，发射栅位于反射镜反射的激光束路径上，反射镜用于接收激光发射器发出的激光束并将激光束反射至发射栅，发射栅将激光束转换为激光平面，电机带动反射镜和发射栅旋转，将激光平面转换形成旋转激光平面信号。旋转激光平面信号的旋转轴也即为电机的转轴。

如图1所示，以包括激光发射器12a、电机13a、反射镜14a以及发射栅15a的旋转激光平面发射器为例，反射镜14a设置在电机13a的转轴位置，反射镜14a为一个直角等腰三角形，发射栅15a设置在反射镜14a斜面对应的位置，电机13a上的反射镜14a接收激光发射器12a发出的激光束后，通过镜面反射，将如图1中所示的垂直的激光束，转换为水平的激光束，并将激光束反射至发射栅15a，发射栅15a为光栅，发射栅15a将该激光束转换为激光平面，即，激光束通过发射栅15a后，形成激光平面；电机13a带动反射镜14a和发射栅15a旋转，由于在旋转过程中，发射栅15a仍可以将激光束转换为激光平面，从而形成以电机的转轴为旋转轴的旋转激光平面信号。图1中的虚线代表激光束。

在一些实现方式中，如图1所示，信号发送装置还包括：控制器20，连接两个激光发射器，用于控制两个激光发射器的启动或关闭，以及控制两个电机的转速；连接超声发射器11和超声发射器12，控制两个超声发射器的启动或关闭。在一些实现方式中，在每个旋转激光平面发射器内，电机的转轴上设置标识点，控制器包括一个识别器(图中未示出)，当标识点为金属块时，识别器可以为金属识别器。当识别器识别到标识点时，将信号传输给控制器，控制器记录识别到该标识点的时刻，并启动或关闭激光发射器，例如，启动标识点所在电机对应的激光发射器，并关闭另一个旋转激光平面发射器内的激光发射器。

以图1中电机13a上的标识点30为例，当识别器识别到标识点30时，控制器20启动激光发射器12a，并关闭激光发射器12b。例如，以一个电机的转轴为X轴，另一个电机的转轴为Y轴，两个电机13a、13b上的标识点可预先设置成相差180°，当X轴上的电机的标识点面向信号发送装置的内侧，Y轴上的电机的标识点面向信号发送装置的外侧。标识点可以为一个小金属块，控制器20包括一个金属识别器(图中未示出)，当金属识别器识别到标识点时，会反馈一个信号给控制器20，控制器20记录下该点的时刻，即发射第一激光平面信号的第一参考时刻，并可以启动X轴上的激光发射器12a，并关闭Y轴上的激光发射器12b；当X轴和Y轴上的电机都旋转了180°后，金属识别器识别到Y轴上电机13b的标识点后，控制器20记录下该点的时刻，即发射第二激光平面信号的第二参考时刻，并可以启动Y轴上的激光发射器12b，并关闭X轴上的激光发射器12a。

在其他实施例中，激光发射器12a和12b也可以一直处于发射状态，只要使信号发送装置运行时，设置在两个电机13a、13b上的反射镜和反射栅位于相差180°的位置即可。

在一些实现方式中，信号发送装置还包括：第一通信单元40，连接控制器20，用于发送时间同步信号。信号发送装置通过向信号接收装置发送时间同步信号，进行基准时刻的同步，确保信号发送装置和信号接收装置的时钟同步，以确保后续进行的计算基于相同的基准，提高三维坐标计算的准确性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种信号发送装置，其特征在于，包括：

两个超声发射器和两个旋转激光平面发射器；

2.根据权利要求1所述的信号发送装置，其特征在于，每个旋转激光平面发射器包括一个激光发射器、一个电机、一个反射镜以及一个发射栅，所述反射镜和所述发射栅设置在所述电机上，所述反射镜位于激光发射器的激光束发射路径上，所述发射栅位于所述反射镜反射的激光束路径上，将所述激光束转换为激光平面，所述两个旋转激光平面发射器的电机的转轴相互垂直，所述两个旋转激光平面发射器的旋转轴为两个电机的转轴。

3.根据权利要求1所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器的FOV覆盖区域部分重合。

4.根据权利要求1所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器并排放置。

5.根据权利要求1所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器之间的夹角根据如下公式确定：

α＝β-(FOV₁+FOV₂)/2

其中α为所述两个超声发射器之间的夹角角度，β为所述信号发送装置所需覆盖角度，FOV₁和FOV₂分别为所述两个超声发射器的FOV。

6.根据权利要求5所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器的FOV相同，且所述两个超声发射器之间的夹角为180°-FOV。

7.根据权利要求1所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器的距离为所述超声发射器发射的超声波的一个波长。

8.根据权利要求7所述的信号发送装置，其特征在于，所述两个超声发射器的超声发射点的距离为所述超声发射器发射的超声波的一个波长。

9.根据权利要求1～8任一项所述的信号发送装置，其特征在于，所述信号发送装置还包括：控制器，所述控制器连接所述两个旋转激光平面发射器和两个超声发射器，用于控制所述两个旋转激光平面发射器的启动或关闭以及转速、控制所述两个超声发射器的启动或关闭。

10.根据权利要求2所述的信号发送装置，其特征在于，所述信号发送装置还包括：控制器，所述控制器包括一个识别器，所述电机的转轴上设置标识点，当所述识别器识别到所述标识点时，将信号传输给所述控制器，所述控制器记录识别到该标识点的时刻，并启动或关闭所述激光发射器。