WO2020142936A1 - 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台 - Google Patents

测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台 Download PDF

Info

Publication number
WO2020142936A1
WO2020142936A1 PCT/CN2019/071011 CN2019071011W WO2020142936A1 WO 2020142936 A1 WO2020142936 A1 WO 2020142936A1 CN 2019071011 W CN2019071011 W CN 2019071011W WO 2020142936 A1 WO2020142936 A1 WO 2020142936A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
controller
motors
distance measuring
measuring device
Prior art date
Application number
PCT/CN2019/071011
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2020142936A8 (zh
Inventor
龙承辉
刘万启
赵进
何欢
Original Assignee
深圳市大疆创新科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 深圳市大疆创新科技有限公司 filed Critical 深圳市大疆创新科技有限公司
Priority to PCT/CN2019/071011 priority Critical patent/WO2020142936A1/zh
Priority to CN201980005321.1A priority patent/CN111868551A/zh
Publication of WO2020142936A1 publication Critical patent/WO2020142936A1/zh
Publication of WO2020142936A8 publication Critical patent/WO2020142936A8/zh
Priority to US17/370,458 priority patent/US20210336566A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/52—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another additionally providing control of relative angular displacement
    • H02P5/56—Speed and position comparison between the motors by electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path

Abstract

一种测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台，该扫描机构(3)包括：多个光学元件(31)；多个电机(32)，与多个光学元件(31)相对应，电机(32)具有中空的转子，光学元件(31)安装在对应电机的转子上；和一个控制器(331)，控制器(331)控制多个电机(32)；或多个控制器(331)，至少一个控制器(331)控制至少两个电机(32)；当一个控制器(331)控制至少两个电机(32)时，控制器(331)基于第一同步控制策略控制至少两个电机(32)以预定角度差转动；当一个控制器(331)控制一个电机(32)时，控制器(331)基于第二同步控制策略控制电机(32)与其他至少一个电机(32)以预定角度差转动。采用不同的控制策略控制多个电机(32)以预定角度差转动，实现多个电机(32)的位置同步，减小多个光学元件(31)之间的角度差的波动。

Description

测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台 技术领域
本发明涉及测距领域，尤其涉及一种测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台。
背景技术
测距装置如激光雷达，通过测量激光在空气中的飞行时间来计算与被测物体的距离，而用于360°大角度范围探测的激光雷达通常使用棱镜等光学元件使激光发射方向发生偏转，为了使不同时刻激光偏转方向不同，需要使棱镜旋转。通常，将电机与棱镜结合起来，由电机带动棱镜旋转，从而使激光光束偏转不同的角度，形成扫描轨迹。
测距装置中，通常需要两个或者两个以上的棱镜旋转，因此需要多个电机组成一个电机模块，带动一组棱镜旋转。多个电机以设定目标转速匀速转动时，会形成固件的扫描轨迹。然而，在使用时，由于电机转速存在波动，并不能做到电机绝对匀速运行。因此，多个电机相互独立运行时，由转速波动引起的角度相位差波动，会造成扫描轨迹出现“闪烁”，从而影响最终探测的效果。
发明内容
本发明提供一种测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
根据本发明的第一方面，提供一种测距装置的扫描机构，所述扫描机构包括：
多个光学元件；
多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机具有中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
根据本发明的第二方面，提供一种测距装置，所述测距装置包括壳体、用于发射光脉冲序列，并接收经过被探测物反射的光脉冲序列的测距模块、用于将所述发射电路出射的至少一路光脉冲序列的传播方向改变后再出射的扫描机构以及固定在所述壳体上的主控电路；其中，所述扫描机构包括：
多个光学元件；
多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机具有中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
所述主控电路用于控制所述控制器工作；
当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
根据本发明的第三方面，提供一种可移动平台，所述可移动平台包括平台主体以及安装在所述平台主体的测距装置，所述测距装置包括壳体、用于发射光脉冲序列，并接收经过被探测物反射的光脉冲序列的测距模块、用于将所述发射电路出射的至少一路光脉冲序列的传播方向改变后再出射的扫描机构以及固定在所述壳体上的主控电路；其中，所述扫描机构包括：
多个光学元件；
多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机具有中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
所述主控电路用于控制所述控制器工作；
当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
根据本发明的第四方面，提供一种测距装置的控制方法，所述测距装置包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器分别控制电机；所述方法包括：
获取主控制器所控制的电机的实时转动角度；
若所述主控制器所控制的电机的实时转动角度满足触发条件，则向从控制器发送触发信号，以调整所述从控制器的控制参数，使得所述主控制器所控制的电机与所述从控制器所控制的电机以预定角度差转动。
根据本发明的第五方面，提供一种测距装置的控制方法，所述测距装置包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器分别控制电机；所述方法包括：
在接收到主控制器发送的触发信号时，获取从控制器所控制的电机的实时角度；
根据所述从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整所述从控制器的控制参数，以调整所述从控制器所控制的电机的转动角度，使得所述从控制器所控制的电机与所述主控制器所控制的电机以所述预定角度差转动。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，采用不同的控制策略控制多个电机以预定角度差转动，实现多个电机的位置同步，减小多个光学元件之间的角度差的波动，使得测距装置能够打出确定角度的扫描轨迹。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中的测距装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的测距装置的结构框图；
图3是本发明一实施例中的测距装置的光路图；
图4A是本发明一实施例中的扫描机构的结构示意图；
图4B是本发明另一实施例中的扫描机构的结构示意图；
图4C是本发明又一实施例中的扫描机构的结构示意图；
图5是本发明还一实施例中的扫描机构的结构示意图；
图6A是本发明一实施例中的两个电机之间的位置关系示意图；
图6B是本发明另一实施例中的两个电机之间的位置关系示意图；
图7是本发明还一实施例中的位置检测装置的结构示意图；
图8A是图7所示实施例中的位置检测装置输出的脉冲序列图；
图8B是本发明一实施例中的主控电路对图7所示实施例中的位置检测装置的脉冲序列的处理示意图；
图9是本发明一实施例中的可移动平台的结构框图；
图10是本发明一实施例中的测距装置的控制方法在主控制器一侧的方法流程图；
图11是本发明一实施例中的测距装置的控制方法在从控制器一侧的方法流程图。
附图标记：
10：平台主体；20：测距装置；
1：壳体；
2：测距模块；101：探测物；103：发射器；104：准直元件；105：探测器；106：光路改变元件；109：转动轴；110：发射电路；111、112、113：光；114：第一光学元件；115：第二光学元件；116、117：驱动器；118：控制器；119：准直光束；120：接收电路；130：采样电路；140：运算电路；150：控制电路；
3：扫描机构；31：电机；32：光学元件；33：电子调速器；331：控制器；
4：主控电路；
5：晶振；
6：位置检测装置；60：开口；61：码盘；611：第一检测组；611a：第一透光 区；611b：第一非透光区；612：第二检测组；612a：第二透光区；612b：第二非透光区；62：光开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明的测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例一
参见图1，本发明实施例提供一种测距装置，测距装置20包括壳体1、测距模块2、扫描机构3以及主控电路4。其中，测距模块2用于发射光脉冲序列，并接收经过被探测物反射的光脉冲序列。扫描机构3用于将发射电路出射的至少一路光脉冲序列的传播方向改变后再出射。主控电路4固定在壳体1上，本实施例中，主控电路4用于控制扫描机构3工作。
如图2所示，测距模块2可以包括发射电路110、接收电路120、采样电路130和运算电路140。
发射电路110可以发射光脉冲序列(例如激光脉冲序列)。接收电路120可以接收经过被探测物反射的光脉冲序列，并对该光脉冲序列进行光电转换，以得到电信号，再对电信号进行处理之后可以输出给采样电路130。采样电路130可以对电信号进行采样，以获取采样结果。运算电路140可以基于采样电路130的采样结果，以确定测距模块2与被探测物之间的距离。
可选地，该测距模块2还可以包括控制电路150，该控制电路150可以实现对其他电路的控制，例如，可以控制各个电路的工作时间和/或对各个电路进行参数设置等。
应理解，虽然图2示出的测距装置20中包括一个发射电路、一个接收电路、一个采样电路和一个运算电路，用于出射一路光束进行探测，但是本申请实施例并不限于此，发射电路、接收电路、采样电路、运算电路中的任一种电路的数量也可以是至少两个，用于沿相同方向或分别沿不同方向出射至少两路光束；其中，该至少两束 光路可以是同时出射，也可以是分别在不同时刻出射。一个示例中，该至少两个发射电路中的发光芯片封装在同一个模块中。例如，每个发射电路包括一个激光发射芯片，该至少两个发射电路中的激光发射芯片中的die封装到一起，容置在同一个封装空间中。
测距模块2中可以采用同轴光路，也即测距模块2出射的光束和经反射回来的光束在测距模块2内共用至少部分光路。例如，发射电路出射的至少一路激光脉冲序列经扫描模块改变传播方向出射后，经探测物反射回来的激光脉冲序列经过扫描模块后入射至接收电路。或者，测距模块2也可以采用异轴光路，也即测距模块2出射的光束和经反射回来的光束在测距模块2内分别沿不同的光路传输。图3示出了本发明的测距模块2采用同轴光路的一种实施例的示意图。
测距模块2包括光收发装置110，光收发装置110包括发射器103(可以包括上述的发射电路)、准直元件104、探测器105(可以包括上述的接收电路、采样电路和运算电路)和光路改变元件106。光收发装置110用于发射光束，且接收回光，将回光转换为电信号。其中，发射器103用于发射光束。在一个实施例中，发射器103可发射激光束。可选的，发射器103发射出的激光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束。准直元件104设置于发射器的出射光路上，用于准直从发射器103发出的光束，将发射器103发出的光束准直为平行光。准直元件还用于会聚经探测物反射的回光的至少一部分。该准直元件104可以是准直透镜或者是其他能够准直光束的元件。
在图3所示实施例中，通过光路改变元件106来将测距模块2内的发射光路和接收光路在准直元件104之前合并，使得发射光路和接收光路可以共用同一个准直元件，使得光路更加紧凑。在其他的一些实现方式中，也可以发射器103和探测器105分别使用各自的准直元件，将光路改变元件106设置在准直元件之后。
在图3所示实施例中，由于发射器103出射的光束的光束孔径较小，测距模块2所接收到的回光的光束孔径较大，所以光路改变元件可以采用小面积的反射镜来将发射光路和接收光路合并。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以采用带通孔的反射镜，其中该通孔用于透射发射器103的出射光，反射镜用于将回光反射至探测器105。这样可以减小采用小反射镜的情况中小反射镜的支架会对回光的遮挡的情况。
在图3所示实施例中，光路改变元件偏离了准直元件104的光轴。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以位于准直元件104的光轴上。
在一些实施例中，发射器103可以包括激光二极管，通过激光二极管发射纳秒级别的激光。例如，发射器103发射的激光脉冲持续10ns。进一步地，可以确定激光脉冲接收时间，例如，通过探测电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定激光脉冲接收时间。如此，测距装置20可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算TOF，从而确定探测物101到测距装置20的距离。
本实施例中，扫描机构3放置于光收发装置110的出射光路上，扫描机构3用于改变经准直元件104出射的准直光束119的传输方向并投射至外界环境，并将回光投射至准直元件104。回光经准直元件104汇聚到探测器105上。
结合图4A、图4B和图4C，本发明实施例的扫描机构3可包括多个光学元件31、多个电机32以及一个或多个控制器331。其中，多个电机32与多个光学元件31相对应，每一光学元件31由一电机32带动而实现转动，从而改变入射至光学元件31的光束的传播路径。本实施例的电机32具有中空的转子，光学元件31安装在对应电机32的转子上，光束经光学元件31改变传播路径后，进入转子内部再射出转子外。可选的，光学元件31内嵌在转子的端部。
在一实施例中，参见图4A，控制器331包括一个，该控制器331能够控制多个电机32，即通过一个控制器331控制扫描机构3中的所有电机32。
在另一实施例中，参见图4B和图4C，控制器331包括多个，至少一个控制器331控制至少两个电机32。可选的，参见图4B，部分电机由独立的控制器331控制，另一部分电机划分为至少一组电机，每组电机分别由各自共同的控制器331控制。例如，扫描机构3包括1号电机、2号电机和3号电机这3个电机，1号电机由1号控制器控制，2号电机和3号电机由2号控制器控制。可选的，参见图4C，多个电机被划分为至少一组电机，每组电机由共同的控制器控制。其中，每组电机包括至少两个电机，例如，扫描机构3包括4个电机，分别为1号电机、2号电机、3号电机和4号电机，1号电机、2号电机和3号电机由1号控制器控制，3号电机和4号电机由2号控制器控制。
上述实施例中，当一个控制器331控制至少两个电机32时，控制器331基于第一同步控制策略控制至少两个电机32以预定角度差转动。而当一个控制器331控制一个电机32时，控制器331基于第二同步控制策略控制电机32与其他至少一个电机32以预定角度差转动。采用不同的控制策略控制多个电机32以预定角度差转动，实现多个电机32的位置同步，减小多个光学元件32之间的角度差的波动，使得测距装 置20能够打出确定角度的扫描轨迹。
当一个控制器331控制三个或三个以上的电机32时，每两个电机32的预定角度差可为相同大小，也可为不同大小，具体可根据需要设定每两个电机32的预定角度差。
第一同步控制策略可包括：控制器331能够获取每一电机32的实时转动角度，并根据每一电机32的实时转动角度和预设的每一电机32的目标转速，对每一电机32的位置进行修正。通过一个控制器331对至少两个电机32的转动进行控制，减小每个电机32的转速波动，从而使得每两个电机32之间能够以预设角度差转动，实现电机32的精确控制，进而提高扫描轨迹的精确度。用一个控制器331控制至少两个电机32的好处在于：可以同时对至少两个电机32的位置进行采样和控制，便于根据角度调整至少两个电机32转动。
其中，电机32的实时转动角度基于控制该电机32的控制器331发送至该电机32的电机控制信号确定。基于电机控制信号确定电机32的实时转动角度为现有技术，本发明不再详细描述。
可选的，控制器331在根据每一电机32的实时转动角度和预设的每一电机32的目标转速，控制每一电机32进行转动的具体实现过程可包括：根据预设的每一电机32的目标转速，确定每一电机32的目标角度；并根据每一电机32的实时转动角度和该电机32的目标角度，确定该电机32的角度误差；以及根据每一电机32的角度误差，对该电机32的位置进行修正。
本实施例的控制器331在满足第一触发条件时，对每一电机32的位置进行修正。在一些例子中，第一触发条件包括预设时间间隔，控制器331经过所述预设时间间隔，对每一电机32的位置进行修正。例如，控制器331在t 1时刻对每一电机32的位置进行修正，下一次对每一电机32的位置进行修正的时间为t 2＝t 1+Δt。可选的，每一电机32的目标角度根据预设的该电机32的目标转速、预设时间间隔及上一次进行位置修正时该电机32的实时转动角度确定。
作为一种具体实现方式，在电机32运行过程中，A、B两个电机在位置闭环模式下工作。假设A电机的目标转速为v a，B电机转速为v b，使用同一个控制器331对A、B两个电机进行位置控制。在t 1时刻控制器331基于该控制器331发送至电机A的电机控制信号确定电机A的角度为θ 1a，并基于该控制器331发送至电机B的电机控 制信号确定电机B的角度为θ 1b。控制器331在t 1时刻开始对A、B两个电机进行位置修正，且进行位置修正的控制周期为Δt。下一个进行位置修正的时间为t 2＝t 1+Δt。在t 2时刻，控制器331基于该控制器331发送至电机A的电机控制信号确定电机A的角度为θ 2a，并基于该控制器331发送至电机B的电机控制信号确定电机B的角度为θ 2b。在t 2时刻，按照设定的目标转速情况下，电机A的目标角度θ′ 2a和电机B的目标角度θ′ 2b分别为：
Figure PCTCN2019071011-appb-000001
那么t 2时刻，电机A的角度误差Δθ a和电机B的角度误差Δθ b分别为：
Figure PCTCN2019071011-appb-000002
控制器331在确定出电机A的角度误差Δθ a和电机B的角度误差Δθ b之后，使用PID或其他控制算法，对电机A和电机B的角度误差进行修正，从而实现A、B两个电机的位置闭环控制。
第二同步控制策略可包括：该控制器与其他至少一个电机的控制器中的一个作为主控制器，另一个作为从控制器，主控制器基于第二触发条件向从控制器发送触发信号以调整从控制器的控制参数(如电机转速)，从而使得从控制器所控制的电机与主控制器所控制器的电机以预定角度差转动。该触发信号可为脉冲翻转信号，也可为其他信号。
在一些例子中，当主控制器在确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度时，发送触发信号至从控制器。可以理解，第二触发条件也可设置为其他，如主控制器所控制的电机的实时转动角度处于预设角度范围内。
当从控制器在接收到触发信号时，从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整该从控制器的控制参数，以调整从控制器所控制的电机的转动角度，使得从控制器所控制的电机与主控制器所控制的电机以预定角度差转动。具体的，从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度、主控制器所控制的电机在基于触发条件时的实时转动角度以及预定角度差，调整从控制器所控制的电机的转动角度。
其中，从控制器所控制的电机的实时转动角度基于该从控制器发送的电机控制信号确定。如上述实施例所述，基于电机控制信号确定电机的实时转动角度为现有技术。
作为一种具体实现方式，参见图5，控制器为一种电子调速器(ESC)，包括第一控制器和第二控制器，假设第一控制器控制电机A，第二控制器控制电机B。将电机A设置为主机，电机B设置为从机。相应地，第一控制器作为主控制器，第二控制器作为从控制器，第一控制器与第二控制器之间可通过同步信号线连接而实现通信。当电机A转动至角度x(第一控制器基于第一控制器发送至电机A的电机控制信号确定电机A的实时转动角度)时，第一控制器通过同步信号线传输脉冲翻转信号至第二控制器，第二控制器在接收到脉冲翻转信号时，基于第二控制器发送至电机B的电机控制信号确定出电机B的实时转动角度为角度y，通过调整电机B的角度，使电机A和电机B的角度差保持在预设角度差。
设定电机A和电机B转动至箭头(如图6A和图6B中的箭头)垂直向上为角度0，电机A和电机B的预设角度差为0度，即电机A和电机B的目标角度相同。假设电机A顺时针旋转，电机B为逆时针旋转。当第一控制器检测到电机A转动至0度(如图6A所示的电机A的位置)时，第一控制器会发送脉冲翻转信号至第二控制器，以触发第二控制器对电机B的位置进行修正。第二控制器在接收到脉冲翻转信号时，检测到电机B转动至90度，电机A和电机B的角度差为90度。为使得电机A和电机B的目标角度相同，即电机A和电机B需要同时处于如图6B所示的电机A和电机B的位置，第二控制器需要调整控制参数，将电机B逆时针旋转90度，即将电机B的位置逆时针增加90度，确保电机A在0度时，电机B也处于0度。
本实现方式中，第一控制器每一次检测到电机A转动至0度时，均出触发第二控制器对电机B的位置进行修正，从而确保电机A与电机B的位置始终保持同步。
在运行过程中，可使用第一同步控制策略控制电机A和电机B转动，进一步保障电机A和电机B的位置同步。
进一步的，本实施例的扫描机构3还包括时钟源模块，时钟源模块与主控制器、从控制器分别通信。时钟源模块产生时钟信号并发送至主控制器和从控制器，以使得主控制器和从控制器实现时间同步。可选的，时钟信号为脉冲信号，主控制器和从控制器在接收到时钟信号后，在时钟信号的上升沿或下降沿进行时间清零，确保主控制器和从控制器的时间同步。
在一些例子中，参见图5，时钟源模块包括晶振5，晶振5产生时钟信号并发送至主控制器和从控制器，以使得主控制器和从控制器实现时间同步。在另一些例子中，主控电路4具备时钟源模块的功能，即主控电路4作为时钟源模块使用。具体的，主控电路4产生时钟信号并发送至主控制器和从控制器，以使得主控制器和从控制器实现时间同步。可以理解的是，时钟源模块并不限于晶振5和主控电路4，还可选择其他能够产生时钟信号的结构。
此外，本实施例的电机32为无刷电机。相关技术中，测距装置20将光发射装置、光接收装置以及主控装置等安装在电机32的转子上，随着电机32转子一起旋转，在旋转过程中需要给光发射装置、光接收装置以及主控装置等供电以及信号传输，因此，需要将电机32设计成复杂的电刷结构传输电能和信号。本实施例仅将光学元件31安装在转子上，转子上未设置电子元器件，故可使用无刷电机，大大降低了扫描机构3的复杂度，提高了可靠性。
进一步的，扫描机构3还可包括电子调速器33，电子调速器33的数量与控制器的数量相同，本实施例的控制器设于对应电子调速器33上。例如，控制器包括一个时，电子调速器33也包括一个，且该控制器设于该电子调速器33上。控制器包括两个时，电子调速器33也包括两个，且两个控制器对应设置在两个电子调速器33上。
本实施例的电子调速器33固定在对应控制器331(即设置在该电子调速器33上的控制器331)所控制的电机32的外壳上。本实施例中，电子包括定子，定子与外壳固定连接，外壳与壳体1固定连接，电子调速器33固定在对应的外壳上，电子调速器33不会随着转子的转动而转动。
更进一步的，电子调速器33包括控制接口，转子设有控制端，电子调速器33的控制接口与对应电机32的转子的控制端邻设，并且，控制接口与对应控制端通过导线连接。通常，导线为三相电线，三相电线传输的电流较大。本实施例将电子调速器33的控制器331接口与对应电机32的转子的控制端邻设，缩短控制接口与对应控制端之间的三相电线长度，从而降低三相电线上的压降，降低线损，进而提高电机32的效率。
在一个实施例中，扫描机构3可以包括一个或多个可以改变光束传播路径的光学元件31，例如，透镜、反射镜、棱镜、光栅、液晶、光学相控阵(Optical Phased Array)或上述光学元件的任意组合。在一些实施例中，如图3所示，扫描机构3的多个光学元件31可以绕共同的轴109旋转或振动，每个旋转或振动的光学元件31用于不断改 变入射光束的传播方向。在一个实施例中，扫描机构3的多个光学元件31可以以不同的转速旋转，或以不同的速度振动。在另一个实施例中，扫描机构3的至少部分光学元件31可以以基本相同的转速旋转。在一些实施例中，扫描模块的多个光学元件31也可以是绕不同的轴旋转。在一些实施例中，扫描模块的多个光学元件31也可以是以相同的方向旋转，或以不同的方向旋转；或者沿相同的方向振动，或者沿不同的方向振动，在此不作限制。
在一个实施例中，光学元件31包括第一光学元件114和与第一光学元件114连接的驱动器116(即电机32)，驱动器116用于驱动第一光学元件114绕转动轴109转动，使第一光学元件114改变准直光束119的方向。第一光学元件114将准直光束119投射至不同的方向。在一个实施例中，准直光束119经第一光学元件改变后的方向与转动轴109的夹角随着第一光学元件114的转动而变化。在一个实施例中，第一光学元件114包括相对的非平行的一对表面，准直光束119穿过该对表面。在一个实施例中，第一光学元件114包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第一光学元件114包括楔角棱镜，对准直光束119进行折射。
在一个实施例中，光学元件31还包括第二光学元件115，第二光学元件115绕转动轴109转动，第二光学元件115的转动速度与第一光学元件114的转动速度不同。第二光学元件115用于改变第一光学元件114投射的光束的方向。在一个实施例中，第二光学元件115与另一驱动器117(即电机32)连接，驱动器117驱动第二光学元件115转动。第一光学元件114和第二光学元件115可以由不同的驱动器驱动，使第一光学元件114和第二光学元件115的转速不同，从而将准直光束119投射至外界空间不同的方向，可以扫描较大的空间范围。在一个实施例中，控制器331118控制驱动器116和117，分别驱动第一光学元件114和第二光学元件115。第一光学元件114和第二光学元件115的转速可以根据实际应用中预期扫描的区域和样式确定。
在一个实施例中，第二光学元件115包括相对的非平行的一对表面，光束穿过该对表面。在一个实施例中，第二光学元件115包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第二光学元件115包括楔角棱镜。
一个实施例中，光学元件31还包括第三光学元件(图未示)和用于驱动第三光学元件运动的驱动器(即电机32)。可选地，该第三光学元件包括相对的非平行的一对表面，光束穿过该对表面。在一个实施例中，第二光学元件包括厚度沿至少一个径向变化的棱镜。在一个实施例中，第二光学元件包括楔角棱镜。第一、第二和第三 光学元件中的至少两个光学元件以不同的转速和/或转向转动。
扫描机构3中的各光学元件31旋转可以将光投射至不同的方向，例如方向111和113，如此对测距模块2周围的空间进行扫描。当扫描机构3投射出的光111打到探测物101时，一部分光被探测物101沿与投射的光111相反的方向反射至测距模块2。探测物101反射的回光112经过扫描机构3后入射至准直元件104。
探测器105与发射器103放置于准直元件104的同一侧，探测器105用于将穿过准直元件104的至少部分回光转换为电信号。
一个实施例中，各光学元件31上镀有增透膜，增透膜的厚度与发射器103发射出的光束的波长相等或接近，能够增加透射光束的强度。
一个实施例中，测距模块2中位于光束传播路径上的一个元件表面上镀有滤光层，或者在光束传播路径上设置有滤光器，用于透射发射器所出射的光束所在波段，反射其他波段，以减少环境光给接收器带来的噪音。
上述实施例中，控制器331可对电机32的角度和转速进行控制，而相关的控制参数如各电机32的角度、两个电机32间的预设角度差、各电机32的转速等可由主控电路4设定。可选的，控制器331通过串口与主控电路4连接通信，主控电路4通过串口获取或设定控制器331的控制参数，通过串口连接能够有效提高主控电路4与控制器331之间的信号传输质量。
又结合图4A至图4C，本实施例的测距装置20还可包括多个位置检测装置6，多个位置检测装置6与多个光学元件31对应，并且，多个位置检测装置6分别与主控电路4直接电耦合连接。本实施例的主控电路4依据多个位置检测装置6的采集数据确定对应光学元件31的转动位置，并根据每一光学元件31的转动位置，判断对应电机32的工作状态。本实施例中，位置检测装置6与主控电路4直接电耦合连接，实现了电机控制与电机角度测量的分离，简化了主控电路4与控制器331之间的线束，提高了主控电路4和控制器331通信的稳定性，解决了EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)问题。其次，电机控制与电机角度测量的分离，避免了互相干扰的问题，从而根本上避免了由于电机异常导致主控电路4失效的问题，实现较高的鲁棒性。
此外，主控电路4还可以基于角度测量构建可靠的自检网络保障整机的运行状态。具体的，主控电路4可根据光学元件31的转动位置确定对应电机32为异常状态时，关闭测距模块2或测距装置20。即当电机32控制失效时，及时停止设备运行， 如停止测距模块2发射光束等应对措施，确保安全性。可选的，主控电路4通过位置检测装置6测量电机角度和/或电机转速等信息，并根据电机角度和/或电机转速等信息监测电机32控制是否异常。
位置检测装置6的结构可根据需要设计，例如，在一些实施例中，位置检测装置6包括测量模组，如图7所示，测量模组具有一开口60的码盘61以及至少一光开关62，开口60用于套设对应电机32的转子上。在本实施例中，至少一光开关62与主控电路4直接电耦合连接，并且，至少一光开关62与码盘61配合，用于检测对应电机32的转动位置。
参见图7，码盘61同一圆周均分为多个连续的检测组，该检测组可包括一个第一检测组611和多个第二检测组612。其中，第一检测组611包括第一透光区611a和第一非透光区611b，每一第二检测组612包括第二透光区612a和第二非透光区612b。本实施例中，第一透光区611a的宽度异于第二透光区612a。由于多个连续的检测组沿着码盘61的同一圆周均分，故第一透光区611a和第一非透光区611b的宽度和与第二透光区612a和第二非透光区612b的宽度和相等，因此可以得出，第一非透光区611b的宽度也异于第二非透光区612b。需要说明的是，本发明实施例中，宽度为沿码盘61圆周上的周向宽度。
在一些例子中，第一透光区611a的宽度为第二透光区612a的宽度的三倍，第二非透光区612b的宽度为第一非透光区611b的宽度的三倍。而在其他实施例中，第一透光区611a、第二透光区612a、第一非透光区611b和第二非透光区612b的宽度也可设置为其他大小。
另外，第二检测组612的数量可根据需要设置，如第二检测组612可包括35个、71个或者其他数量。
第一透光区611a、第二透光区612a可为通孔，也可为其他形状的透光区域。
光开关62的数量可为一个，也可为两个。以光开关62为一个为例，在本实施例中，电机32转动过程中，光开关62与检测组配合，光开关62会输出脉冲序列，如图8A所示。并且，光开关62会将脉冲序列发送至主控电路4，主控电路4能够根据脉冲序列确定对应光学元件31的转动位置。
具体的，第一透光区611a中的特定区域对应光学元件31的零位，以码盘61随转子逆时针转动为例，如图7所示的光开关62与码盘61的位置关系，第一特定区 域可为第一透光区611a最先经过光开关62的位置，第一特定区域也可为第一透光区611a最后经过光开关62的位置，或者第一特定区域处于第一透光区611a最先经过光开关62的位置和最后经过光开关62的位置之间。
码盘61上相邻两个第二透光区612a对应的脉冲的上升沿之间的时长、码盘61上相邻两个第二透光区612a对应的脉冲的下降沿之间的时长、相邻两个第二非透光区612b对应的脉冲的上升沿之间的时长或者相邻两个第二非透光区612b对应的脉冲的下降沿之间的时长表示一个完整信号周期。
码盘61的机械加工有一定误差，导致各检测组的宽度可能不够均匀，为了校正机械加工误差，主控电路4在根据脉冲序列确定电机32的转动位置时，可通过算法矫正机械误差导致的位置检测误差。
主控电路4对脉冲序列进行如下操作：确定在脉冲序列中，当前时刻距离至少一个光开关62中的其中一个光开关最近一次检测到特定区域的时刻之间所出现的完整信号周期数X以及当前时刻距离最近一个完整信号周期结束时刻的时间间隔Cc (N)；根据脉冲序列确定第一时长C A(N-1)以及第二时长C X(N-1)，第一时长C A(N-1)为至少一个光开关62中的其中一个光开关上一次检测到特定区域至最近一次检测到特定区域的时间间隔，第二时长C X(N-1)为至少一个光开关62中的其中一个光开关上一次检测到当前时刻所在信号周期的起始位置至上一次检测到特定区域的时间间隔；根据当前距离最近一个完整信号周期结束时刻的时间间隔C c(N)、第一时长C A(N-1)以及第二时长C X(N-1)，确定光学元件31的转动位置。
作为一种具体实现方式时，主控电路4基于脉冲序列检测到零位时，计数器1从0开始计数，记录每个检测组的起始计数值C 1、C 2、...、C 36，以及码盘61转动一圈的总计数值C A，其中C 1＝0，并且C 1<C 2<...<C 36<C A。当码盘61转到第N圈时，使用第N-1圈(上一圈)的信息计算出每个检测组的起始角度，用于校正机械加工误差。主控电路4在基于第N圈的脉冲序列检测到下一个检测组到来时，计数器2从0开始计数，触发采样时，记录当前检测组标号X和计数器2的计数值C C(N)，C C(N)用于计算当前检测组内的角度。
光学元件31的转动位置计算公式为：(C X(N-1)+C C(N))/C A(N-1)*360度，角度检测精度为0.01度。其中，下标(N-1)表示码盘61转动至第N-1圈的信息，下标(N)表示码盘61转动至第N圈的信息。
在如图8B所示的实施例中，光学元件31的转动位置为：(C 2(N-1)+C C(N))/C A(N-1)*360度。
可以理解，位置检测装置6的结构并不限于上述实施例所列举的结构，还可选择其他能够测量角度的结构。
该测距装置20可以是雷达测距装置(如激光雷达)、激光测距设备等电子设备。在一种实施方式中，测距装置20用于感测外部环境信息，例如，环境目标的距离信息、方位信息、反射强度信息、速度信息等。一种实现方式中，测距装置20可以通过测量测距装置20和探测物之间光传播的时间，即光飞行时间(Time-of-Flight，TOF)，来探测探测物到测距装置20的距离。或者，测距装置20也可以通过其他技术来探测探测物到测距装置20的距离，例如基于相位移动(phase shift)测量的测距方法，或者基于频率移动(frequency shift)测量的测距方法，在此不做限制。
测距装置20探测到的距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。在一种实施方式中，本发明实施方式的测距装置20可应用于可移动平台，如图9所示，测距装置20可安装在可移动平台的平台主体10。具有测距装置20的可移动平台可对外部环境进行测量，例如，测量可移动平台与障碍物的距离用于避障等用途，和对外部环境进行二维或三维的测绘。
在某些实施方式中，可移动平台包括无人飞行器、汽车、遥控车、机器人、相机中的至少一种。当测距装置20应用于无人飞行器时，平台主体10为无人飞行器的机身。当测距装置20应用于汽车时，平台主体10为汽车的车身。该汽车可以是自动驾驶汽车或者半自动驾驶汽车，在此不做限制。当测距装置20应用于遥控车时，平台主体10为遥控车的车身。当测距装置20应用于机器人时，平台主体10为机器人。当测距装置20应用于相机时，平台主体10为相机本身。
当一个控制器控制一个电机32时，该控制器与其他至少一个电机32的控制器中的一个作为主控制器，另一个作为从控制器。对应于一个控制器控制一个电机32的实施例的测距装置，本发明实施例还提供一种测距装置的控制方法，实施例二和实施例三将分别以主控制器和从控制器作为执行主体来对测距装置的控制方法进行阐述。
实施例二
图10是本发明一实施例中的测距装置的控制方法在主控制器一侧的方法流程 图。本实施例的测距装置20包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器分别控制电机，测距装置20的结构可参见实施例一的描述，此处不再赘述。参见图10，该测距装置的控制方法可包括如下步骤：
步骤S1001：获取主控制器所控制的电机的实时转动角度；
在一实施例中，主控制器所控制的电机的实时转动角度基于主控制器发送的电机32控制信号确定。
步骤S1002：若主控制器所控制的电机的实时转动角度满足触发条件，则向从控制器发送触发信号，以调整从控制器的控制参数，使得主控制器所控制的电机与从控制器所控制的电机以预定角度差转动。
在一实施例中，确定主控制器所控制的电机的实时转动角度满足第二触发条件的过程可包括：确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度。
在一实施例中，测距装置的控制方法还包括：接收时钟信号；根据时钟信号进行时间同步。
在一实施例中，时钟信号由晶振5产生或测距装置的主控电路4产生。
具体可参见上述实施例相关部分对本实施例的测距装置的控制方法进行说明的。
实施例三
图11是本发明一实施例中的测距装置的控制方法在从控制器一侧的方法流程图。本实施例的测距装置20包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器分别控制电机，测距装置20的结构可参见实施例一的描述，此处不再赘述。参见图11，该测距装置的控制方法可包括如下步骤：
步骤S1101：在接收到主控制器发送的触发信号时，获取从控制器所控制的电机的实时角度；
在一实施例中，从控制器所控制的电机的实时转动角度基于从控制器发送的电机控制信号确定。
步骤S1102：根据从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整从控制器的控制参数，以调整从控制器所控制的电机的转动角度，使得从控制器所控制的电机与主控制器所控制的电机以预定角度差转动。
在一实施例中，根据从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整从控制器的控制参数的过程可包括：根据从控制器所控制的电机的实时角度、第一角度以及目标角度差，调整从控制器的控制参数。
在一实施例中，测距装置的控制方法还包括：接收时钟信号；根据时钟信号进行时间同步。
在一实施例中，时钟信号由晶振5产生或测距装置的主控电路4产生。
具体可参见上述实施例相关部分对本实施例的测距装置的控制方法进行说明的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明实施例所提供的测距装置及其扫描机构、控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (74)

  1. 一种测距装置的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构包括：
    多个光学元件；
    多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机包括中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
    一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
    多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
    当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
    当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
  2. 根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述第一同步控制策略包括：所述控制器能够获取每一电机的实时转动角度，并根据每一电机的实时转动角度和预设的每一电机的目标转速，对每一电机的位置进行修正。
  3. 根据权利要求2所述的扫描机构，其特征在于，所述控制器根据预设的每一电机的目标转速，确定每一电机的目标角度；并根据每一电机的实时转动角度和该电机的目标角度，确定该电机的角度误差；以及根据每一电机的角度误差，对该电机的位置进行修正。
  4. 根据权利要求3所述的扫描机构，其特征在于，所述控制器基于第一触发条件对每一电机的位置进行修正。
  5. 根据权利要求4所述的扫描机构，其特征在于，所述第一触发条件包括预设时间间隔，所述控制器经过所述预设时间间隔对每一电机的位置进行修正。
  6. 根据权利要求4所述的扫描机构，其特征在于，每一电机的目标角度根据预设的该电机的目标转速、所述预设时间间隔及上一次进行位置修正时该电机的实时转动角度确定。
  7. 根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述第二同步控制策略包括：
    该控制器与其他至少一个电机的控制器中的一个作为主控制器，另一个作为从控制器，所述主控制器基于第二触发条件向所述从控制器发送触发信号以调整所述从控制器的控制参数。
  8. 根据权利要求7所述的扫描机构，其特征在于，当所述主控制器在确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度时，发送触发信号至所述从控制器。
  9. 根据权利要求7所述的扫描机构，其特征在于，当所述从控制器在接收到所述触发信号时，所述从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整该从控制器的控制参数，以调整所述从控制器所控制的电机的转动角度，使得所述从控制器所控制的电机与所述主控制器所控制的电机以所述预定角度差转动。
  10. 根据权利要求9所述的扫描机构，其特征在于，所述从控制器根据该从控制 器所控制的电机的实时角度、所述主控制器所控制的电机在基于触发条件时的实时转动角度以及预定角度差，调整所述从控制器所控制的电机的转动角度。
  11. 根据权利要求2、8或9所述的扫描机构，其特征在于，所述电机的实时转动角度基于控制该电机的控制器发送至该电机的电机控制信号确定。
  12. 根据权利要求7所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括时钟源模块，所述时钟源模块与所述主控制器、所述从控制器分别通信；
    所述时钟源模块产生时钟信号并发送至所述主控制器和所述从控制器，以使得所述主控制器和所述从控制器实现时间同步。
  13. 根据权利要求12所述的扫描机构，其特征在于，所述时钟源模块包括晶振。
  14. 根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述电机为无刷电机。
  15. 根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，当所述控制器包括多个时，部分电机由独立的控制器控制，另一部分电机的每组电机由共同的控制器控制；或者
    每组电机由共同的控制器控制；
    其中，每组电机包括至少两个电机。
  16. 根据权利要求1、14或15所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括电子调速器，所述电子调速器的数量与所述控制器的数量相同，所述控制器设于对应电子调速器上，所述电子调速器固定在对应控制器所控制的电机的外壳上。
  17. 根据权利要求16所述的扫描机构，其特征在于，所述电子调速器包括控制接口，所述转子设有控制端，所述电子调速器的控制接口与对应电机的转子的控制端邻设，并且所述控制接口与对应控制端通过导线连接。
  18. 根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述光学元件包括以下至少一种：透镜、反射镜、棱镜、振镜、光栅、液晶、光学相控阵。
  19. 一种测距装置，其特征在于，所述测距装置包括壳体、用于发射光脉冲序列，并接收经过被探测物反射的光脉冲序列的测距模块、用于将所述发射电路出射的至少一路光脉冲序列的传播方向改变后再出射的扫描机构以及固定在所述壳体上的主控电路；其中，所述扫描机构包括：
    多个光学元件；
    多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机具有中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
    一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
    多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
    所述主控电路用于控制所述控制器工作；
    当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
    当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
  20. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述第一同步控制策略包括：所述控制器能够获取每一电机的实时转动角度，并根据每一电机的实时转动角度和预设的每一电机的目标转速，对每一电机的位置进行修正。
  21. 根据权利要求20所述的测距装置，其特征在于，所述控制器根据预设的每一电机的目标转速，确定每一电机的目标角度；并根据每一电机的实时转动角度和该电机的目标角度，确定该电机的角度误差；以及根据每一电机的角度误差，对该电机的位置进行修正。
  22. 根据权利要求21所述的测距装置，其特征在于，所述控制器基于第一触发条件对每一电机的位置进行修正。
  23. 根据权利要求22所述的测距装置，其特征在于，所述第一触发条件包括预设时间间隔，所述控制器经过所述预设时间间隔对每一电机的位置进行修正。
  24. 根据权利要求22所述的测距装置，其特征在于，每一电机的目标角度根据预设的该电机的目标转速、所述预设时间间隔及上一次进行位置修正时该电机的实时转动角度确定。
  25. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述第二同步控制策略包括：
    该控制器与其他至少一个电机的控制器中的一个作为主控制器，另一个作为从控制器，所述主控制器基于第二触发条件向所述从控制器发送触发信号以调整所述从控制器的控制参数。
  26. 根据权利要求25所述的测距装置，其特征在于，当所述主控制器在确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度时，发送触发信号至所述从控制器。
  27. 根据权利要求25所述的测距装置，其特征在于，当所述从控制器在接收到所述触发信号时，所述从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整该从控制器的控制参数，以调整所述从控制器所控制的电机的转动角度，使得所述从控制器所控制的电机与所述主控制器所控制的电机以所述预定角度差转动。
  28. 根据权利要求27所述的测距装置，其特征在于，所述从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度、所述主控制器所控制的电机在基于触发条件时的实时转动角度以及预定角度差，调整所述从控制器所控制的电机的转动角度。
  29. 根据权利要求20、26或27所述的测距装置，其特征在于，所述电机的实时转动角度基于控制该电机的控制器发送至该电机的电机控制信号确定。
  30. 根据权利要求25所述的测距装置，其特征在于，所述扫描机构还包括时钟源模块，所述时钟源模块与所述主控制器、所述从控制器分别通信；
    所述时钟源模块产生时钟信号并发送至所述主控制器和所述从控制器，以使得所述主控制器和所述从控制器实现时间同步。
  31. 根据权利要求30所述的测距装置，其特征在于，所述时钟源模块包括晶振；或者
    所述控制电路作为所述时钟源模块使用。
  32. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述电机为无刷电机。
  33. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，当所述控制器包括多个时，部分电机由独立的控制器控制，另一部分电机的每组电机由共同的控制器控制；或者
    每组电机由共同的控制器控制；
    其中，每组电机包括至少两个电机。
  34. 根据权利要求19、32或33所述的测距装置，其特征在于，所述扫描机构还包括电子调速器，所述电子调速器的数量与所述控制器的数量相同，所述控制器设于对应电子调速器上，所述电子调速器固定在对应控制器所控制的电机的外壳上。
  35. 根据权利要求34所述的测距装置，其特征在于，所述电子调速器包括控制接口，所述转子设有控制端，所述电子调速器的控制接口与对应电机的转子的控制端邻设，并且所述控制接口与对应控制端通过导线连接。
  36. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述光学元件包括以下至少一种：透镜、反射镜、棱镜、振镜、光栅、液晶、光学相控阵。
  37. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括：
    多个位置检测装置，与多个所述光学元件对应，并分别与所述主控电路直接电耦合连接；
    所述主控电路依据多个所述位置检测装置的采集数据确定对应光学元件的转动位置；并根据每一光学元件的转动位置，判断对应电机的工作状态。
  38. 根据权利要求37所述的测距装置，其特征在于，所述主控电路根据所述光学元件的转动位置确定对应电机为异常状态时，关闭所述测距模块。
  39. 根据权利要求37或38所述的测距装置，其特征在于，所述位置检测装置包括测量模组，所述测量模组具有一开口的码盘以及至少一光开关，所述开口用于套设对应电机的转子上；
    至少一光开关与主控电路直接电耦合连接，并且，至少一光开关与所述码盘配合，用于检测对应电机的转动位置。
  40. 根据权利要求39所述的测距装置，其特征在于，所述码盘同一圆周均分为多个连续的检测组，包括一个第一检测组和多个第二检测组，其中，第一检测组包括第一透光区和第一非透光区，每一第二检测组包括第二透光区和第二非透光区，第一透光区的宽度异于第二透光区。
  41. 根据权利要求19所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置为雷达测距装置。
  42. 一种可移动平台，其特征在于，所述可移动平台包括平台主体以及安装在所述平台主体的测距装置，所述测距装置包括壳体、用于发射光脉冲序列，并接收经过被探测物反射的光脉冲序列的测距模块、用于将所述发射电路出射的至少一路光脉冲序列的传播方向改变后再出射的扫描机构以及固定在所述壳体上的主控电路；其中，所述扫描机构包括：
    多个光学元件；
    多个电机，与多个所述光学元件相对应，所述电机具有中空的转子，所述光学元件安装在对应电机的转子上；和
    一个控制器，所述控制器控制多个所述电机；或
    多个控制器，至少一个控制器控制至少两个所述电机；
    所述主控电路用于控制所述控制器工作；
    当一个控制器控制至少两个电机时，所述控制器基于第一同步控制策略控制所述至少两个电机以预定角度差转动；
    当一个控制器控制一个电机时，所述控制器基于第二同步控制策略控制所述电机与其他至少一个电机以所述预定角度差转动。
  43. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述第一同步控制策略包括：所述控制器能够获取每一电机的实时转动角度，并根据每一电机的实时转动角度和预设的每一电机的目标转速，对每一电机的位置进行修正。
  44. 根据权利要求43所述的可移动平台，其特征在于，所述控制器根据预设的每一电机的目标转速，确定每一电机的目标角度；并根据每一电机的实时转动角度和该电机的目标角度，确定该电机的角度误差；以及根据每一电机的角度误差，对该电机的位置进行修正。
  45. 根据权利要求44所述的可移动平台，其特征在于，所述控制器基于第一触发条件对每一电机的位置进行修正。
  46. 根据权利要求45所述的可移动平台，其特征在于，所述第一触发条件包括预设时间间隔，所述控制器经过所述预设时间间隔对每一电机的位置进行修正。
  47. 根据权利要求45所述的可移动平台，其特征在于，每一电机的目标角度根据预设的该电机的目标转速、所述预设时间间隔及上一次进行位置修正时该电机的实时转动角度确定。
  48. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述第二同步控制策略包括：
    该控制器与其他至少一个电机的控制器中的一个作为主控制器，另一个作为从控制器，所述主控制器基于第二触发条件向所述从控制器发送触发信号以调整所述从控制器的控制参数。
  49. 根据权利要求48所述的可移动平台，其特征在于，当所述主控制器在确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度时，发送触发信号至所述从控制器。
  50. 根据权利要求48所述的可移动平台，其特征在于，当所述从控制器在接收到所述触发信号时，所述从控制器根据该从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整该从控制器的控制参数，以调整所述从控制器所控制的电机的转动角度，使得所述从控制器所控制的电机与所述主控制器所控制的电机以所述预定角度差转动。
  51. 根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，所述从控制器根据该从控 制器所控制的电机的实时角度、所述主控制器所控制的电机在基于触发条件时的实时转动角度以及预定角度差，调整所述从控制器所控制的电机的转动角度。
  52. 根据权利要求43、49或50所述的可移动平台，其特征在于，所述电机的实时转动角度基于控制该电机的控制器发送至该电机的电机控制信号确定。
  53. 根据权利要求48所述的可移动平台，其特征在于，所述扫描机构还包括时钟源模块，所述时钟源模块与所述主控制器、所述从控制器分别通信；
    所述时钟源模块产生时钟信号并发送至所述主控制器和所述从控制器，以使得所述主控制器和所述从控制器实现时间同步。
  54. 根据权利要求53所述的可移动平台，其特征在于，所述时钟源模块包括晶振；或者
    所述控制电路作为所述时钟源模块使用。
  55. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述电机为无刷电机。
  56. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，当所述控制器包括多个时，部分电机由独立的控制器控制，另一部分电机的每组电机由共同的控制器控制；或者
    每组电机由共同的控制器控制；
    其中，每组电机包括至少两个电机。
  57. 根据权利要求42、55或56所述的可移动平台，其特征在于，所述扫描机构还包括电子调速器，所述电子调速器的数量与所述控制器的数量相同，所述控制器设于对应电子调速器上，所述电子调速器固定在对应控制器所控制的电机的外壳上。
  58. 根据权利要求57所述的可移动平台，其特征在于，所述电子调速器包括控制接口，所述转子设有控制端，所述电子调速器的控制接口与对应电机的转子的控制端邻设，并且所述控制接口与对应控制端通过导线连接。
  59. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述光学元件包括以下至少一种：透镜、反射镜、棱镜、振镜、光栅、液晶、光学相控阵。
  60. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述测距装置还包括：
    多个位置检测装置，与多个所述光学元件对应，并分别与所述主控电路直接电耦合连接；
    所述主控电路依据多个所述位置检测装置的采集数据确定对应光学元件的转动位置；并根据每一光学元件的转动位置，判断对应电机的工作状态。
  61. 根据权利要求60所述的可移动平台，其特征在于，所述主控电路根据所述光学元件的转动位置确定对应电机为异常状态时，关闭所述测距模块。
  62. 根据权利要求60或61所述的可移动平台，其特征在于，所述位置检测装置包括测量模组，所述测量模组具有一开口的码盘以及至少一光开关，所述开口用于套设对应电机的转子上；
    至少一光开关与主控电路直接电耦合连接，并且，至少一光开关与所述码盘配合，用于检测对应电机的转动位置。
  63. 根据权利要求62所述的可移动平台，其特征在于，所述码盘同一圆周均分为多个连续的检测组，包括一个第一检测组和多个第二检测组，其中，第一检测组包括第一透光区和第一非透光区，每一第二检测组包括第二透光区和第二非透光区，第一透光区的宽度异于第二透光区。
  64. 根据权利要求42所述的可移动平台，其特征在于，所述测距装置为雷达测距装置。
  65. 一种测距装置的控制方法，其特征在于，所述测距装置包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器分别控制电机；所述方法包括：
    获取主控制器所控制的电机的实时转动角度；
    若所述主控制器所控制的电机的实时转动角度满足第二触发条件，则向从控制器发送触发信号，以调整所述从控制器的控制参数，使得所述主控制器所控制的电机与所述从控制器所控制的电机以预定角度差转动。
  66. 根据权利要求65所述的方法，其特征在于，确定所述主控制器所控制的电机的实时转动角度满足第二触发条件，包括：
    确定该主控制器所控制的电机的实时转动角度为第一角度。
  67. 根据权利要求65所述的方法，其特征在于，所述主控制器所控制的电机的实时转动角度基于所述主控制器发送的电机控制信号确定。
  68. 根据权利要求65所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    接收时钟信号；
    根据所述时钟信号进行时间同步。
  69. 根据权利要求68所述的方法，其特征在于，所述时钟信号由晶振产生或所述测距装置的主控电路产生。
  70. 一种测距装置的控制方法，其特征在于，所述测距装置包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器分别控制电机；所述方法包括：
    在接收到主控制器发送的触发信号时，获取从控制器所控制的电机的实时角度；
    根据所述从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整所述从控制器的控制参数，以调整所述从控制器所控制的电机的转动角度，使得所述从控制器所控制的电机与所述主控制器所控制的电机以预定角度差转动。
  71. 根据权利要求70所述的方法，其特征在于，所述根据所述从控制器所控制的电机的实时角度以及预设策略，调整所述从控制器的控制参数，包括：
    根据所述从控制器所控制的电机的实时角度、第一角度以及目标角度差，调整所述从控制器的控制参数。
  72. 根据权利要求70所述的方法，其特征在于，所述从控制器所控制的电机的实时转动角度基于所述从控制器发送的电机控制信号确定。
  73. 根据权利要求70所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    接收时钟信号；
    根据所述时钟信号进行时间同步。
  74. 根据权利要求73所述的方法，其特征在于，所述时钟信号由晶振产生或所述测距装置的主控电路产生。
PCT/CN2019/071011 2019-01-09 2019-01-09 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台 WO2020142936A1 (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/071011 WO2020142936A1 (zh) 2019-01-09 2019-01-09 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台
CN201980005321.1A CN111868551A (zh) 2019-01-09 2019-01-09 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台
US17/370,458 US20210336566A1 (en) 2019-01-09 2021-07-08 Ranging apparatus and scan mechanism thereof, control method, and mobile platform

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/071011 WO2020142936A1 (zh) 2019-01-09 2019-01-09 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/370,458 Continuation US20210336566A1 (en) 2019-01-09 2021-07-08 Ranging apparatus and scan mechanism thereof, control method, and mobile platform

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2020142936A1 true WO2020142936A1 (zh) 2020-07-16
WO2020142936A8 WO2020142936A8 (zh) 2020-09-10

Family

ID=71520630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2019/071011 WO2020142936A1 (zh) 2019-01-09 2019-01-09 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210336566A1 (zh)
CN (1) CN111868551A (zh)
WO (1) WO2020142936A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115316877A (zh) * 2022-08-12 2022-11-11 广东六六达智慧健康科技有限公司 一种控制方法及坐便器辅助设备

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112394337B (zh) * 2020-11-09 2023-09-26 南京理工大学 自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置及方法
CN116964474A (zh) * 2021-03-16 2023-10-27 深圳市大疆创新科技有限公司 扫描模组、测距装置及可移动平台
WO2023029005A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 深圳市大疆创新科技有限公司 探测装置的视场控制方法、探测装置及可移动平台
CN115213923B (zh) * 2022-09-20 2023-01-06 深圳市欢创科技有限公司 旋转座、测距装置及移动机器人
CN115903570A (zh) * 2022-10-13 2023-04-04 广东摩法电子商务有限公司 按摩腰带的控制方法、装置及按摩腰带

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072870A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Muscle Corp モータの制御方法およびモータの制御システム
CN103091836A (zh) * 2012-12-26 2013-05-08 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 基于空心编码器和相位差的光学扫描头的驱动控制系统
CN103733149A (zh) * 2011-08-01 2014-04-16 Thk株式会社 负载控制系统以及负载驱动系统
CN204836010U (zh) * 2015-01-14 2015-12-02 中国农业大学 一种步进电机控制系统
CN108496298A (zh) * 2017-04-28 2018-09-04 深圳市大疆创新科技有限公司 驱动装置、激光测量装置及移动平台

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1316831B1 (en) * 2001-11-28 2005-05-11 HITACHI VIA MECHANICS, Ltd. Method and device for controlling an optical scanner
CN102998677A (zh) * 2011-09-16 2013-03-27 湖北华中光电科技有限公司 车载扫描式半导体激光预警雷达及其探测障碍物的方法
KR101246128B1 (ko) * 2012-05-29 2013-04-05 박수민 자동차 자동 운행 시스템
CN103592944B (zh) * 2013-10-24 2016-05-04 燕山大学 一种超市购物机器人及其行进路径规划方法
CN104828028B (zh) * 2014-02-12 2019-02-26 韩磊 计算机互联网多个机器人组成的电动汽车电池组更换系统
CN104793637B (zh) * 2015-04-08 2017-07-11 北京科技大学 一种移动设备的实时跟踪系统及跟踪方法
CN106291571A (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 成都希德电子信息技术有限公司 一种集成式二维激光雷达扫描测距系统
CN106093957A (zh) * 2016-07-29 2016-11-09 成都希德电子信息技术有限公司 二维激光雷达扫描测距监测系统
JP6807628B2 (ja) * 2016-09-30 2021-01-06 株式会社トプコン 測定装置及び測定方法
CN110325877B (zh) * 2017-03-29 2023-03-17 深圳市大疆创新科技有限公司 用于支持激光雷达应用的系统和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072870A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Muscle Corp モータの制御方法およびモータの制御システム
CN103733149A (zh) * 2011-08-01 2014-04-16 Thk株式会社 负载控制系统以及负载驱动系统
CN103091836A (zh) * 2012-12-26 2013-05-08 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 基于空心编码器和相位差的光学扫描头的驱动控制系统
CN204836010U (zh) * 2015-01-14 2015-12-02 中国农业大学 一种步进电机控制系统
CN108496298A (zh) * 2017-04-28 2018-09-04 深圳市大疆创新科技有限公司 驱动装置、激光测量装置及移动平台

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115316877A (zh) * 2022-08-12 2022-11-11 广东六六达智慧健康科技有限公司 一种控制方法及坐便器辅助设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN111868551A (zh) 2020-10-30
US20210336566A1 (en) 2021-10-28
WO2020142936A8 (zh) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020142936A1 (zh) 测距装置及其扫描机构、控制方法、可移动平台
US7876457B2 (en) Laser metrology system and method
JP2023549774A (ja) 伝送光学パワーモニタを伴うＬｉＤＡＲシステム
CN209356678U (zh) 测距装置
WO2019205153A1 (zh) 激光二极管封装模块及发射装置、测距装置、电子设备
WO2022141534A1 (zh) 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法
US20220120899A1 (en) Ranging device and mobile platform
WO2020154980A1 (zh) 一种探测装置外参数标定方法、数据处理装置和探测系统
CN111699442B (zh) 时间测量的校正方法及装置
CN210199305U (zh) 一种扫描模组、测距装置及可移动平台
WO2020142941A1 (zh) 一种光发射方法、装置及扫描系统
WO2020061968A1 (zh) 一种光发射装置及测距装置、移动平台
WO2021056470A1 (zh) 电机模组、扫描模块、测距装置及控制方法
WO2022257558A1 (zh) 飞行时间模组、终端及深度检测方法
US20210333399A1 (en) Detection method, detection device, and lidar
WO2020133038A1 (zh) 探测系统和具有该探测系统的可移动平台
WO2022226893A1 (zh) 激光探测装置及其控制方法、控制装置和终端
JPH08292262A (ja) 光波距離計
JP2023507384A (ja) 物体までの距離を計算するためのｌｉｄａｒ装置及び方法
WO2020237500A1 (zh) 一种测距装置及其扫描视场的控制方法
WO2020142909A1 (zh) 数据同步方法、分布式雷达系统及可移动平台
CN102455169A (zh) 零位传感器
JP2736558B2 (ja) 位置測定方法及びその装置
WO2021226763A1 (zh) 设备的同步方法、控制装置、扫描装置、激光雷达及可移动平台
CN111684300A (zh) 一种信号放大方法及装置、测距装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19908251

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19908251

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1