WO2022141534A1 - 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法 - Google Patents

探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022141534A1
WO2022141534A1 PCT/CN2020/142434 CN2020142434W WO2022141534A1 WO 2022141534 A1 WO2022141534 A1 WO 2022141534A1 CN 2020142434 W CN2020142434 W CN 2020142434W WO 2022141534 A1 WO2022141534 A1 WO 2022141534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection device
module
reflection
mirror
light
Prior art date
Application number
PCT/CN2020/142434
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
龙承辉
李博文
王栗
杨阳
周立奎
张泽政
熊聪
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 CN202080079854.7A priority Critical patent/CN114746771A/zh
Priority to PCT/CN2020/142434 priority patent/WO2022141534A1/zh
Publication of WO2022141534A1 publication Critical patent/WO2022141534A1/zh
Priority to US18/206,221 priority patent/US20230314571A1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • 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
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • 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
    • 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
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • 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
    • G01S7/4817—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
    • 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
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • 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
    • G01S17/933—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft

Definitions

  • the present application relates to the technical field of detection equipment, and in particular, to a detection device, a scanning unit, a movable platform, and a control method of the detection device.
  • the present application provides a detection device, a scanning unit, a movable platform and a control method of the detection device, aiming at improving the reliability of the detection device and reducing the cost.
  • an embodiment of the present application provides a detection device, including:
  • the first scanning module alone can make the outgoing beam scan along the first path;
  • the embodiments of the present application provide a detection device, a scanning unit, a movable platform, and a control method for the detection device.
  • the first scanning module and the second scanning module in sequence, the light pulse sequence emitted by the detection device can be formed. Scanning in the two-dimensional direction can obtain a larger field of view, and there is no need to design many light sources and the light source does not need to be rotated, so the reliability is high and the cost is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a detection device provided by an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of a mirror provided by an embodiment of the present application.
  • FIG. 12 is a partial structural schematic diagram of a detection device provided by an embodiment of the present application, wherein a first prism and a second prism are shown;
  • 19 is a schematic diagram of the scanning trajectory obtained by the driving mechanism driving the first prism and the second prism to swing in a sine wave variable speed mode, and the driving module driving the reflection module to rotate at a rotational speed of 6000 rpm;
  • 20 is a schematic structural diagram of a movable platform provided by an embodiment of the present application.
  • FIG. 21 is a schematic flowchart of a control method of a detection device provided by an embodiment of the present application.
  • Control unit
  • first and second are only used for descriptive purposes, and should not be construed as indicating or implying relative importance or implying the number of indicated technical features. Thus, features defined as “first”, “second” may expressly or implicitly include one or more of said features. In the description of the present application, “plurality” means two or more, unless otherwise expressly and specifically defined.
  • lidar is widely used in autonomous driving scenarios.
  • the application of lidar in autonomous driving scenarios generally requires a large horizontal field of view and vertical field of view.
  • the horizontal field of view usually needs to be more than 100° and larger than the vertical field of view.
  • the inventor of the present application has improved the detection device, the scanning unit, the movable platform and the control method of the detection device, so as to ensure that the reliability of the detection device is improved under the premise of obtaining a larger field of view in the horizontal direction, and cut costs.
  • an embodiment of the present application provides a detection device 100, which is used to detect external environment information, such as distance information, orientation information, reflection intensity information, speed information, and the like of an environmental target.
  • the detection device 100 can detect the distance from the detection object to the detection device 100 by measuring the time of light propagation between the detection device 100 and the detection object, that is, Time-of-Flight (TOF) of light.
  • the detection device 100 can also detect the distance from the detected object to the detection device 100 through other techniques, such as a ranging method based on phase shift measurement, or a ranging method based on frequency shift measurement, where This does not limit.
  • the first path may be curvilinear (eg, circular).
  • the first scanning module may include a prism having non-parallel opposite surfaces, and a driving mechanism for driving the prism to rotate.
  • the first scanning module alone can realize the scanning of the optical pulse sequence along a circular scanning path.
  • the first scanning module may include two prisms with non-parallel opposite surfaces, and a driving mechanism for driving the two prisms to rotate respectively. By setting different rotational speeds of the two prisms, the first scanning module alone can scan the light pulse sequence along a complex pattern.
  • the reflector 21 may include a reflector with a larger area, or may include a micro-electromechanical system (Micro-Electro-Mechanical System, MEMS) galvanometer with a small area, etc., which is not limited herein.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • the mirror 21 is a Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) galvanometer.
  • a micro-actuator is integrated in the drive mechanism 22 .
  • the drive mechanism 22 can drive the mirror 21 to swing back and forth through the micro actuator.
  • the mirror 21 is disposed on the micro-actuator of the driving mechanism 22 to change the propagation direction of the light pulse sequence emitted by the light source 10, so that the outgoing beam scans along the first path.
  • the shape of the reflection surface 311 of the reflector 21 is designed to be any suitable shape according to the shape or arrangement of the light spot.
  • the shape of the reflector 21 includes an ellipse, a square, and the like.
  • the shape of the reflection surface 311 of the reflector 21 includes any suitable shape such as an ellipse, a square, and the like. In this way, the optical path design can be satisfied, and the waste of materials can be reduced as much as possible, thereby reducing the cost.
  • the frame change duration is the interval duration of switching from the last point of one point cloud frame to the first point of another adjacent point cloud frame.
  • the driving mechanism 22 is used for driving the mirror 21 to swing at a uniform speed
  • the driving module 32 is used for driving the reflection module 31 to rotate at a uniform speed
  • the driving mechanism 22 is configured to communicate with the driving module 32 to control the swing of the mirror 21 according to the rotation angle of the reflection module 31 .
  • the driving module 32 is used to detect the rotation angle of the reflection module 31 in real time, and send the rotation angle to the driving mechanism 22 so that the driving mechanism 22 controls the swing of the mirror 21 according to the rotation angle.
  • the driving mechanism 22 may determine whether it is currently a black-vision period according to the rotation angle, so as to control the mirror 21 to swing during the black-vision period.
  • the driving module 32 is used to detect the rotation angle of the reflection module 31, and when it is determined to enter the black-vision period, a control command is sent to the driving mechanism 22, so that the driving mechanism 22 controls the mirror 21 to swing according to the control command.
  • each reflection surface 311 of the reflection module 31 and the rotation axis of the reflection module 31 can be designed as any appropriate angle according to actual requirements.
  • the reflection surface 311 is parallel to the rotation axis of the reflection module 31 .
  • the reflection surface 311 is not parallel to the rotation axis of the reflection module 31 .
  • the second scanning module 30 can not only scan the outgoing beam along the second path, but can also cooperate with the first scanning module 20 to scan the outgoing beam along the first path, thereby reducing the vertical direction of the first scanning module 20.
  • the size in the vertical direction, thereby reducing the size of the detection device 100 in the vertical direction, is beneficial to the miniaturization of the detection device 100 . It can be understood that when the size of the reflection mirror 21 in the vertical direction is fixed, the reflection surface 311 and the rotation axis of the reflection module 31 are not parallel, which can increase the field of view of the detection device 100 in the vertical direction.
  • the rotation axis of the reflection module 31 is arranged non-parallel to at least one of the at least two reflection surfaces 311 .
  • the included angle between the reflection surface 311 and the rotation axis of the reflection module 31 is an acute angle.
  • the included angle between at least one of the at least two reflection surfaces 311 and the rotation axis of the reflection module 31 is greater than 0° and less than or equal to 30°.
  • the number of the reflection surfaces 311 of the reflection module 31 is reduced, and the dark viewing period is correspondingly prolonged. As the number of reflective surfaces 311 of the reflective module 31 increases, the field of view in the extending direction of the second path will decrease accordingly.
  • the control of the number of reflection surfaces 311 of the reflection module 31 satisfies the following condition: the black-sight period occurs between point cloud rows and does not appear within one point cloud row.
  • At least some of the reflection surfaces in the reflection module have different included angles from the rotation axis of the reflection module.
  • the shape of the reflective surface 311 can be designed according to actual requirements.
  • the shape of the reflective surface 311 includes a square, an ellipse, etc., so as to meet the requirements of optical path design, and to reduce material waste and cost as much as possible.
  • the included angle between the swing axis of the mirror 21 and the rotation axis of the reflection module 31 is an acute angle, an obtuse angle or a right angle.
  • the included angle between the swing axis of the mirror 21 and the rotation axis of the reflection module 31 is 90°.
  • the light source 10 is a single line laser. In some embodiments, the light source 10 is a multi-line laser. Exemplarily, the multi-line laser includes a plurality of lines of laser units, and the spatial positions of the light pulse sequences emitted by the laser units of each line number do not overlap.
  • the connecting lines of the light spots formed by the plurality of laser units respectively on the reflection surface of the reflection module, and the light spots are on the rotated reflection surface when the reflection surface of the reflection module rotates. trajectories are not parallel.
  • the detection device 100 may further include a driving mechanism for driving the reflective element 50 to swing with a fixed swing axis.
  • the swinging manner of the reflecting element 50 may be the same as or different from the swinging manner of the reflecting mirror in the first scanning module 20 .
  • the detection device 100 further includes a collimating element 70 for collimating the light pulse sequence emitted by the light source 10 .
  • the collimating element 70 and the first scanning module 20 are arranged in sequence along the optical path of the light pulse sequence of the light source 10 , for collimating the light pulse sequence emitted by the light source 10 .
  • the collimating element 70 , the first scanning module 20 and the second scanning module 30 are sequentially arranged along the optical path of the light pulse sequence of the light source 10 .
  • the optical axis of the collimating element 70 is non-parallel to the swing axis of the mirror 21 .
  • the included angle between the optical axis of the collimating element 70 and the swinging axis of the mirror 21 is an acute angle, an obtuse angle or a right angle.
  • the optical axis of the collimating element 70 is perpendicular to the swing axis of the mirror 21 .
  • the shape of the collimating element 70 can be designed according to the shape and/or the aperture of the target scanning trajectory.
  • the shape of the collimating element 70 includes a circle, an ellipse, a square, and the like.
  • the shape of the target scanning track is square
  • the shape of the diaphragm is square
  • the shape of the collimating element is also designed to be square.
  • collimating element 70 includes a collimating lens.
  • the optical axis of the light pulse sequence incident on the first scanning module 20 is coincident with the optical axis of the collimating element 70 .
  • the optical axis h1 of the optical pulse sequence incident on the first scanning module 20 is parallel to the optical axis h2 of the collimating element 70 , and the optical axis h1 is deviated from the optical axis h2 of the collimating element 70 .
  • the optical axis h1 is deviated from the optical axis h2 of the collimating element 70 toward the direction close to the reflection module 31 .
  • the light pulse sequence can be emitted from the light-transmitting section 62 to the external environment.
  • the reflection module 31 is rotated to a certain angle (for example, a reflection surface 311 of the reflection module 31 is parallel to the optical axis of the optical pulse sequence emitted from the first scanning module 20 )
  • at least part of the optical pulse sequence will be projected onto the housing 60 .
  • the reflectance of the corresponding part of the casing 60 is large, the light pulse sequence can be reflected.
  • the light-shielding section 61 and the light-transmitting section 62 are connected to form an annular side wall.
  • the wall body 612 is fixedly connected with the light-transmitting section 62 .
  • the low reflectivity layer 613 is made of a low reflectivity material.
  • the light-transmitting section 62 is made of a material that can transmit light, such as glass, plastic with light-transmitting properties, and the like.
  • the low-reflectivity wall 611 is made of a low-reflectivity material, and is fixedly connected with the light-transmitting section 62 .
  • the light-transmitting section 62 includes a first light-transmitting area 621 and a second light-transmitting area 622 . It is located at the junction of the first surface and the second surface, and is bent and extended from one end of the light-shielding section to the second surface. The second light-transmitting area is located on the second surface, and the second light-transmitting area is connected with the other end of the first light-transmitting area.
  • the first scanning module includes a biprism and a driving mechanism for driving the rotation of the biprism
  • the second scanning module includes a reflection module with at least two reflection surfaces and a driving module for driving the reflection module to rotate
  • the detection device is explained in detail. It should be noted that the first scanning module is mainly described in the following, and for details of other aspects of the detection device, reference may be made to the above description of the detection device.
  • the first scanning module 20 includes a driving mechanism 22 , a first prism 23 and a second prism 24 .
  • both the first prism 23 and the second prism 24 have two surfaces that are not parallel.
  • the first prism 23 and the second prism 24 are sequentially arranged along the optical path of the light pulse sequence of the light source 10 .
  • the driving mechanism 22 can drive the first prism 23 and the second prism 24 to rotate.
  • the rotation direction of the first prism 23 and the rotation direction of the second prism 24 may be the same or different.
  • the rotation direction of the first prism 23 is opposite to the rotation direction of the second prism 24 .
  • the rotational speed of the first prism 23 and the rotational speed of the second prism 24 may be the same or different.
  • the first prism 23 and/or the second prism 24 may rotate at a constant speed or at a variable speed, which is not limited herein.
  • the rotation speed of the first prism 23 and/or the second prism 24 is low when the vertical scanning angle is 0°, and the rotation speed is high when the vertical scanning angle is the maximum or minimum, so that the scanning is performed when the vertical scanning angle is 0° denser.
  • the driving mechanism 22 is used to drive the first prism and the second prism to rotate in a sine wave variable speed manner while maintaining the reverse rotation at the same speed, which can further make the scanning density more uniform.
  • the driving mechanism 22 drives the first prism and the second prism to rotate in a sine wave variable speed manner while maintaining reverse rotation at the same speed
  • the driving module 32 drives the reflection module 31 to rotate at a speed of 6000 rpm.
  • the point corresponding to Fig. 12 Compared with the cloud image, the uniformity of the point cloud image in Figure 13 is improved.
  • the reflective element, the reflective surface, and the reflective mirror all refer to elements capable of reflecting light beams, which are only for the convenience of explanation and are not limited thereto.
  • Both the driving mechanism and the driving module refer to a module capable of driving the movement of the optical element, which is only for the convenience of explanation and is not limited thereto.
  • An embodiment of the present application further provides a scanning unit including a first scanning module and a second scanning module.
  • the first scanning module and the second scanning module are arranged on the optical path of the light pulse sequence emitted by the light source, wherein the first scanning module is used to change the propagation direction of the light pulse sequence, so that the outgoing light beam follows the first Path scan.
  • the second scanning module includes a reflection module and a driving module, the reflection module includes at least two reflection surfaces, and the driving module is used to drive the reflection module to rotate, so that the at least two reflection surfaces are rotated to the desired positions in sequence. on the optical path of the optical pulse sequence, so that the scanning unit forms scanning in two-dimensional directions.
  • first scanning module and the second scanning module reference may be made to the first scanning module and the second scanning module in any of the foregoing embodiments, and details are not described herein again.
  • the detection device includes a light source and the scanning unit of the above embodiment.
  • the detection device reference may be made to the detection device in any of the foregoing embodiments, and details are not described herein again.
  • the distance and/or orientation detected by the detection device 100 may be in space scene simulation, automatic obstacle avoidance system, 3D imaging system, 3D modeling system, remote sensing system, surveying and mapping system, navigation system, and the like.
  • the detection device 100 may be applied to the movable platform 1000 , and the detection device 100 may be installed on the platform body 200 of the movable platform 1000 .
  • the movable platform 1000 including the detection device 100 can measure the external environment, for example, measure the distance between the movable platform 1000 and obstacles for obstacle avoidance and other purposes, and perform two-dimensional or three-dimensional mapping of the external environment.
  • the movable platform 1000 includes at least one of an unmanned aerial vehicle, a car, a watercraft, a remote control car, a robot, a camera, and the like.
  • the platform body 200 is the fuselage of the unmanned aerial vehicle.
  • the platform body 200 is the body of the automobile.
  • the vehicle may be an autonomous driving vehicle or a semi-autonomous driving vehicle, which is not limited herein.
  • the detection device 100 is applied to the remote control car, the platform body 200 is the body of the remote control car.
  • the platform body 200 is a robot.
  • the detection device 100 is applied to a camera
  • the platform body 200 is the camera itself.
  • an embodiment of the present application further provides a method for controlling a detection device, and the control method can be used in the detection device of any of the foregoing embodiments.
  • the first scanning module includes a mirror and a driving mechanism; the controlling the first scanning module to adjust the posture includes:
  • control method further includes:
  • a point cloud frame sequence is output according to the scanning result, and each point cloud frame in the point cloud frame sequence includes a two-dimensional array point cloud.
  • the first scanning module includes a mirror and a driving mechanism; the controlling the first scanning module to adjust the posture includes:
  • the driving mechanism is controlled to drive the mirror to swing back and forth in a stepwise manner.
  • control method further includes:
  • control method includes:
  • control method includes:
  • the mirror is controlled by the drive mechanism to swing during at least part of the black viewing period.
  • control method includes:
  • the mirror is controlled by the driving mechanism to remain stationary in a non-black-vision period between two adjacent black-vision periods.
  • the driving mechanism is controlled to communicate with the driving module of the reflection module, so as to control the swing of the reflection mirror according to the rotation angle of the reflection module.
  • the first scanning module includes a driving mechanism, a first prism and a second prism; the control method includes:
  • the driving mechanism is controlled to drive the first prism and the second prism to swing at a uniform speed
  • the driving module is controlled to drive the reflection module to rotate at a uniform speed
  • the driving mechanism is controlled to drive the first prism and the second prism to swing at a variable speed
  • the driving module is controlled to drive the reflection module to rotate at a uniform speed
  • the driving mechanism is controlled to drive the first prism and the second prism to swing in a sine wave variable speed manner.
  • the first scanning module includes a driving mechanism, a first prism and a second prism; the controlling the first scanning module to adjust the posture includes:
  • a first feature "on” or “under” a second feature may include direct contact between the first and second features, or may include the first and second features Not directly but through additional features between them.
  • the first feature being “above”, “over” and “above” the second feature includes the first feature being directly above and obliquely above the second feature, or simply means that the first feature is level higher than the second feature.
  • the first feature is “below”, “below” and “below” the second feature includes the first feature being directly below and diagonally below the second feature, or simply means that the first feature has a lower level than the second feature.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

一种探测装置(100)包括光源(10)、第一扫描模组(20)和第二扫描模组(30)；光源(10)，用于发射光脉冲序列；第一扫描模组(20)和第二扫描模组(30)，设于光脉冲序列的光路上，其中，第一扫描模组(20)用于改变光脉冲序列的传播方向，第一扫描模组(20)能够单独使得出射光束沿第一路径扫描；第二扫描模组(30)包括反射模块(31)和驱动模块(32)，反射模块(31)包括至少两个反射面(311)，驱动模块(32)用于驱动反射模块(31)旋转，使得至少两个反射面(311)依次转动到光脉冲序列的光路上，以使探测装置(100)形成二维方向上的扫描。从而提高探测装置(100)的可靠性和降低成本。还涉及扫描单元、可移动平台及控制方法。

Description

探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法 技术领域
本申请涉及探测设备技术领域，尤其涉及一种探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法。
背景技术
探测设备在自动驾驶场景的应用一般需要100°以上的水平方向视场、远距离量程、高扫描密度以及均匀的扫描轨迹。传统的探测设备是通过在竖直方向视场上布置较多的光发射器，通过驱动电机驱动光发射器在水平方向视场上旋转，从而实现在水平方向视场具有较大的覆盖范围。然而，这种探测设备，所需要的光发射器多，可靠性低、成本高。
发明内容
本申请提供了一种探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法，旨在提高探测装置的可靠性和降低成本。
第一方面，本申请实施例提供了一种探测装置，包括：
光源，用于发射光脉冲序列；
第一扫描模组和第二扫描模组，设于所述光脉冲序列的光路上，其中，所述第一扫描模组用于改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面，所述驱动模块用于驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述探测装置形成二维方向上的扫描。
第二方面，本申请实施例提供了一种扫描单元，包括：
第一扫描模组和第二扫描模组，设于光源发射的光脉冲序列的光路上，其中，所述第一扫描模组用于改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面，所述驱动模块用于驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述扫描单元形成二维方向上的扫描。
第三方面，本申请实施例提供了一种可移动平台，包括：
平台本体；以及
上述任一项所述的探测装置或者上述所述的扫描单元，设于所述平台本体上。
第四方面，本申请实施例提供了一种探测装置的控制方法，所述探测装置包括光源、第一扫描模组和第二扫描模组；所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面；所述控制方法包括：
控制所述第一扫描模组调整姿态，以改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
控制所述驱动模块驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述探测装置形成二维方向上的扫描。
本申请实施例提供了一种探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法，通过第一扫描模组和第二扫描模组依次设置，可以实现探测装置出射的光脉冲序列可以形成二维方向上的扫描，获得较大的视场，无需设计很多光源且光源无需旋转，可靠性高，降低了成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请实施例的公开内容。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种反射镜的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种探测装置的部分结构示意图；
图4是本发明实施例中的探测装置扫描得到的点云的一个实施例的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图6是图5中局部视场δ2对应的扫描轨迹示意图；
图7是本申请实施例提供的一种反射模块的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种探测装置的部分结构示意图，其中带箭头的虚线表示光路；
图9是本申请实施例提供的一种反射模块的结构示意图；
图10是图9中探测装置在竖直方向视场的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的一种探测装置的部分结构示意图，其中示出了第一棱镜和第二棱镜；
图13是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图15是本申请实施例提供的一种壳体的结构示意图；
图16是本申请实施例提供的一种低反射率壁的结构示意图；
图17是本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图18是驱动机构驱动第一棱镜和第二棱镜以300rpm的速度均速摆动，驱动模块驱动反射模块以6000rpm的转速均速旋转所得到的扫描轨迹示意图；
图19是驱动机构驱动第一棱镜和第二棱镜以正弦波变速方式摆动，驱动模块驱动反射模块以6000rpm的转速旋转所得到的扫描轨迹示意图；
图20是本申请实施例提供的一种可移动平台的结构示意图；
图21是本申请实施例提供的一种探测装置的控制方法的流程示意图。
附图标记说明：
1000、可移动平台；
100、探测装置；
10、光源；11、第一路径；12、第二路径；Y、第一路径的延伸方向；X、第二路径的延伸方向；
20、第一扫描模组；21、反射镜；22、驱动机构；23、第一棱镜；24、第二棱镜；
30、第二扫描模组；31、反射模块；311、反射面；312、第一反射面；3121、第一边缘区域；3122、第二边缘区域；3123、第一中间区域；313、第二反射面；3131、第三边缘区域；3132、第四边缘区域；3133、第二中间区域；314、第三反射面；315、交界区域；32、驱动模块；33、光电码盘；
40、控制单元；
50、反射元件；
60、壳体；61、遮光区段；611、低反射率壁；612、壁本体；613、低反射率层；62、透光区段；621、第一透光区；622、第二透光区；
70、准直元件；
200、平台本体。
21A、第一姿态；21B、第二姿态；
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而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。由此，限定有“第一”、“第 二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。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。
还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本申请的发明人发现，自动驾驶车辆行驶过程中，散落在路面的石块、从对面行驶而来的车辆、正在横穿马路的行人等，都可视作其需要进行避让的障碍物。只有有效的进行障碍物探测与跟踪，才能制定相应的控制方案，即实现车辆的路径规划。为此激光雷达在自动驾驶场景中得到广泛应用。而激光雷达在自动驾驶场景的应用一般需要较大的水平方向视场和垂直方向视场。水平方向视场通常需要100°以上，且大于竖直方向视场。
传统的实现较大视场的方法，包括多线旋转方案，旋转棱镜或者振镜方案，旋转反射镜方案以及多棱镜旋转组合方案。
多线旋转方案，是指激光雷达通过在竖直方向视场上布置较多的发射和接收模块，通过驱动电机驱动光发射器在水平方向视场上旋转，从而实现在水平方向视场和垂直方向视场具有较大的覆盖范围，提高扫描密度。然而，这种激光雷达需要很多独立的发射和接收模块，物料成本和生产工艺成本高。此外，这种激光雷达工作时，发射接收电路元器件需要旋转运动，可靠性风险较大。
旋转振镜方案可以获得高密度扫描，但是通光口径较小，一般量程较近，振镜的偏转角度不能太大，需要通过多个振镜组合才能获得较大视场。
旋转的单面反射镜方案可以获得较大视场，但是反射镜的尺寸通常比较大。
多棱镜旋转组合方案，需要角度的棱镜尺寸才能获得较大视场。此外，多棱镜扫描在一个检测帧之内，扫描到同一个区域的测量点时间差较大，高速运动物体的测量点可能有拖影，影响高速运动物体的识别。
为此，本申请的发明人对探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法进行了改进，以保证在水平方向获得较大视场的前提下，提高探测装 置的可靠性，并降低成本。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，本申请实施例提供的一种探测装置100，该探测装置100用于探测外部环境信息，比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。
示例性地，探测装置100可以包括雷达、测距设备等电子设备，比如激光雷达或者激光测距设备。
示例性地，该探测装置100可以应用于空间场景模拟、自动避障系统、三维成像系统、三维建模系统、遥感系统、测绘系统、导航系统等场合。比如，探测装置100应用于无人飞行器、无人驾驶车辆等可移动平台1000的自动避障系统中。
示例性地，探测装置100可以通过测量探测装置100和探测物之间光传播的时间，即光飞行时间(Time-of-Flight，TOF)，以探测探测物到探测装置100的距离。或者，探测装置100也可以通过其他技术来探测探测物到探测装置100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。
在一些实施例中，探测装置包括光源、第一扫描模组和第二扫描模组。光源用于发射光脉冲序列，比如激光脉冲序列。第一扫描模组和第二扫描模组设于光脉冲序列的出射光路上。其中，第一扫描模组和第二扫描模组分别用于依次改变光脉冲序列的传播方向。本发明实施例中不限制第一扫描模组和第二扫描模组在光脉冲序列的光路上设置的先后顺序。具体的，第一扫描模组单独可以实现出射光束沿第一路径扫描，第二扫描模组单独可以实现出射光束沿第二路径扫描，该第一路径和第二路径的延伸方向不同，因此，通过该两个扫描模组在光路上的依次设置，可以实现探测装置出射的光脉冲序列可以形成二维方向上的扫描，获得较大的视场，无需设计很多光源且光源无需旋转，可靠性高，降低了成本。此外，探测装置扫描到同一个区域的时间差较小，降低了高速运动物体的测量点可能有拖影的风险，不影响高速运动物体的识别，提高高速运动物体识别的准确度。
第一路径可以呈曲线状(例如呈圆形)。例如，第一扫描模组可以包括一个具有不平行的相对两个表面的棱镜，以及用于驱动该棱镜旋转的驱动机构。该第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿圆形的扫描路径扫描。又例如，第一扫描模组可以包括两个具有不平行的相对两个表面的棱镜，以及用于驱动该两个棱镜分别旋转的驱动机构。通过设置该两个棱镜的不同转速，该第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿着复杂的图形扫描。
或者，第一路径可以呈直线状。例如，通过驱动机构控制两个棱镜等速反向转动，第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列大致沿着一条直线来回扫描。又例如，第一扫描模组包括反射镜或者MENS振镜，还包括用于驱动该反射镜振动或者以固定轴为轴往复摆动的驱动机构，该第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿着直线重复扫描。又例如，第一扫描模组包括反射模块，该反射模块包括至少两个反射面；第一扫描模组还包括用于驱动该反射模块旋转，使得该至少两个反射面依次转动到光脉冲序列的光路上。该第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿垂直于反射模块的旋转轴的直线段AB重复从A点沿着线段AB扫描到B点。
第二路径可以呈曲线状或者直线状，第二扫描模组实现该曲线状或直线状的扫描路径的方式可以参考上述对第一扫描模组的描述，在此不再赘述。一个示例中，第一扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿直线扫描，且第二扫描模组单独可以实现让光脉冲序列沿直线扫描，两个扫描模组的组合可以实现光脉冲序列扫描得到一个二维矩阵状的点云阵列，以得到一个均匀分布的点云，更有利于后续对点云的识别和分析的算法实现。可选的，第一路径垂直于第二路径，这样两个扫描模组的组合可以实现一个矩形阵列排布的点云。或者，第一路径和第二路径也可以是成一定夹角。例如，第一路径和第二路径之间的夹角大于45°。示例性地，第一路径和第二路径之间的夹角可以根据实际需求进行设计，比如，第一路径与第二路径之间的夹角小于或者等于90°。示例性地，第一路径与第二路径之间的夹角大于45°，且小于或者等于90°，比如为50°、60°、70°、80°、85°、90°以及45°至90°之间的任意其他合适角度。在一些实施例中，第一路径沿竖直方向(比如重力方向)延伸，第二路径沿水平方向延伸。
第一扫描模组和第二扫描模组中用于驱动扫描元件运动的驱动机构的控制可以是连续式的，也可以是步进式的。例如，驱动机构在驱动棱镜旋转时，可以是连续旋转，可以是每次旋转一个步长后停下，再旋转一个步长，以此重复。又例如，驱动机构在驱动包含至少两个反射面的反射模块旋转时，可以是连续旋转，也可以是每次旋转一个步长后停下，再旋转一个步长。又例如，驱动机构在驱动反射镜绕一个固定轴来回摆动的时候，可以是连续在一个角度范围内来回摆动或旋转，也可以是在一个角度范围内摆动多个步长，或者通过多个步长旋转。步长式的驱动方式相比连续式的驱动方式有利于更精准控制扫描元件的姿态，进而有助于形成一个更规则均匀排布的点云，但连续式的驱动方式相比步长式的驱动方式更有利于实现快速扫描，更适用于一些对扫描速度有要求的应用场景。
下面结合附图对本发明实施例中的一些探测装置进行进一步具体解释。首先，下面结合图1对第一扫描模组包括反射镜以及用于驱动反射镜摆动的驱动机构，以及第二扫描模组包括具有至少两个反射面的反射模块以及用于用于驱动反射模块旋转的驱动模块的探测装置进行具体解释。需要说明的是，下文中对探测装置的其他描述也适用于具有其他类型的第一扫描模组和第二扫描模组的探测装置。
请参阅图1，在一些实施例中，探测装置100包括光源10、第一扫描模组20和第二扫描模组30。光源10用于发射光脉冲序列，比如激光脉冲序列。第一扫描模组20和第二扫描模组30依次设于光脉冲序列的光路上，分别用于依次改变光脉冲序列的传播方向。
第一扫描模组20包括反射镜21和驱动机构22。驱动机构22用于驱动反射镜21沿着摆动轴来回摆动。
示例性地，反射镜21可以包括面积较大的反射镜，也可以包括面积很小的微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)振镜等，在此不作限制。示例性地，反射镜21为微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)振镜。驱动机构22内集成设置有微型执行机构。驱动机构22通过该微型执行机构可以驱动反射镜21来回摆动。示例性地，反射镜21设置于驱动机构22的微型执行机构上，用于改变光源10发射的光脉冲序列的传播方向，从而使得出射光束沿第一路径扫描。
如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种反射镜的结构示意图。其中实线方框和虚线方框分别表示反射镜的两种不同姿态。驱动机构22用于驱动反射镜21以轴B为摆动轴，从第一姿态21A摆动至少一个步长偏转至第二姿态21B。一个示例中，在光脉冲序列入射至反射镜21的入射光路保持不动，且图2所示的反射镜21从第一姿态摆动到第二姿态的过程中，光脉冲序列沿着第一路径11从第一路径的上端扫描到第一路径的下端。
示例性地，当反射镜21从第一姿态运动至第二姿态时，探测装置100获取点云数据。驱动机构22用于驱动反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动至少两步至第二姿态。第一路径的延伸方向的视场根据第一姿态和第二姿态进行确定。在第一姿态和第二姿态确定的情况下，反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动至少两步至第二姿态能够使得获取的点云数据更密集。
可以理解地，反射镜21的反射面311的形状根据光斑形状或者排列设计为任意合适形状。比如，反射镜21的形状包括椭圆形、方形等。示例性地，反射镜21的反射面311的形状包括椭圆形、方形等任意合适的形状。如此，既能够满足光路设计，又能够尽可能降低材料的浪费，从而降低成本。
第二扫描模组30包括反射模块31和驱动模块32。反射模块31包括至少两个反射面311，驱动模块32用于驱动反射模块31旋转，使得至少两个反射面311依次转动到光脉冲序列的光路上。如图3所示，图3是是本申请实施例提供的一种探测装置的部分结构示意图。反射模块包括三个首位相接的第一反射面312、第二反射面313和第三反射面314。可选的，相邻两个反射面之间还设置交界区域。例如，反射模块31还包括位于第二反射面313和第三反射面314之间的交界区域315。第二反射面313、交界区域315和第三反射面314沿反射模块31的旋转方向依次设置。第二反射面313和第三反射面314均与交界区域315连接。驱动模块驱动反射模块31旋转时，第一反射面312、第二反射面313和第三反射面314依次转动到光脉冲序列的光路上。
一个示例中，在光脉冲序列入射至反射模块31的入射光路保持不动，且光路图2所示的反射模块31逆时针旋转的过程中：当第一反射面312旋转至位置311A时，将入射的光脉冲反射至沿光路L1出射；当第一反射面312旋转至位置311B时，将入射的光脉冲反射至沿光路L2出射。这样，在第一反射面312位于光脉冲序列的光路上的整个时段内，光脉冲序列沿着第二路径的延伸方向 X从第二路径的右端扫描到第二路径的左端。第二反射面313旋转至光脉冲序列的光路上的整个时段内，光脉冲序列重新沿着第二路径的延伸方向X从第二路径的右端扫描到第二路径的左端。第三反射面314同理。
可选的，第一扫描模组中的驱动机构用于以步进式的方式控制反射镜来回摆动，第二扫描模组中的驱动模块用于以连续式的方式控制反射模块旋转。这样，探测装置可以实现在第二路径方向上实现快速扫描，同时保证在第一路径方向上的精确控制，可以扫描得到多行排列的点云。
具体的，如图4所示，图4是本发明实施例中的探测装置扫描得到的点云的一个实施例的示意图。当反射镜停留在一个姿态上的时段内，通过反射模块的旋转对光脉冲序列扫描，得到沿第二路径的延伸方向X延伸的一行点云H11；当反射镜摆动到另一个姿态上时，出射的光脉冲序列在沿第一路径的延伸方向Y上偏移一定距离，在停留在该姿态的时段内，通过反射模块的旋转对光脉冲序列扫描，得到沿第二路径另一行点云H12。
可选的，第二扫描模组在第二路径的延伸方向上的视场大于第一扫描模组在第一路径的延伸方向上的视场。具体的，如图4所示，光源10发射的光脉冲序列投射到探测物的区域所在平面为光束投影面S。探测装置100能够输出沿第一路径的延伸方向Y及沿第二路径的延伸方向X分布的多个扫描点。示例性地，第一路径的延伸方向Y为竖直方向，第二路径的延伸方向X为水平方向。
探测装置100能够具有由多个扫描点形成的视野(Field Of View，FOV)。比如，探测装置100能够相对于X方向具有-M°到M°的视野。探测装置100能够相对于Y方向具有-N°到N°的视野。M°大于N°，即探测装置100能够相对于X方向比相对于Y方向具有更宽范围的视野。示例性地，探测装置100能够在第二路径的延伸方向X具有-75°到75°的视野，在第一路径的延伸方向Y具有-15°到15°范围的视野。
具体的，可通过第二扫描模组中反射模块中的反射面在旋转时对入射光的角度偏折范围大于第一扫描模组中反射镜在摆动时对入射光的角度偏折范围来实现。一个示例中，反射模块中反射模块中的反射面在第二路径的延伸方向上的长度大于第一扫描模组中的反射镜摆动时一共摆动的距离。
第二扫描模组在第二路径的延伸方向上的视场大于第一扫描模组在第一路径的延伸方向上的视场，结合第二路径的延伸方向上采用连续式的驱动方式以 及在第一路径的延伸方向上采用步进式的驱动方式，可以保证在大角度视场方向上快速扫描的同时在小角度视场方向上实现精确扫描，能够同时保证扫描速度和点云的均匀排布。一般探测装置安装在移动载体(例如机器人或者汽车)时的应用场景中，对水平方向上的视场要求较大，对垂直方向上的视场要求较小，同时由于移动载体的行驶速度导致对探测装置的扫描速度的要求。探测装置采用这样的扫描视场和控制方式可以很好的匹配这些应用场景中的需求。而且，还还能够避免由于竖直方向视场过大而造成探测装置的元器件数量增多或者元器件尺寸增大，从而降低成本。
而且，第一扫描模组中以步进式的方式控制反射镜的摆动，能够使得第一扫描模组中的反射镜可以更加灵活地选择摆动步长、摆动范围、摆动速度等等，能够容易实现探测装置选择对扫描视场中感兴趣区域来局部重点扫描，以及能够容易实现探测装置灵活改变分辨率，这些都是现有的探测装置难以实现的。例如，第一扫描模组中的反射镜的摆动步长可调整。又例如，第一扫描模组中的反射镜的摆动范围可调整。又例如，第一扫描模组中的反射镜的摆动速度可调整。
可选的，光源的光脉冲序列的发射频率可以调整，结合反射镜的摆动方式的调整，可以对探测装置的扫描区域和扫描密度来实现调整。
可选的，第一扫描模组先位于光脉冲序列的出射光路上，经第一扫描模组的光脉冲序列再入射到第二扫描模组，这样的设置顺序有利于实现第一扫描模组中的反射镜的小型化，进而实现探测装置的小型化，而且小型化的反射镜有利于提高反射镜的摆动速度，继而提高探测装置在第二路径的延伸方向上的扫描速度，尤其是在第二扫描模组实现的扫描角度大于第一扫描模组实现的扫描角度的情况下。一些示例中，本实施例的探测装置在光路的竖直方向上，只有反射镜和反射模块等光学器件，没有电机或者其他非光学结构件，因而有效减小了探测装置沿竖直方向的尺寸，进而有利于探测装置的小型化。
当然，第一扫描模组和第二扫描模组在光路上的顺序也可以调换，或者，也可以是第一扫描模组第二路径的延伸方向上的视场小于在第一路径的延伸方向上的视场，在此不做限制。
或者，第一扫描模组中的反射镜也可以不是以步进式的方式驱动，而是以连续式的方式驱动。这样可以提高第一路径方向上的扫描速度。例如一些对点 云的均匀度要求不那么高的场景中也可以采用此方案，或者，在能够实现对反射镜的摆动或旋转控制精确的情况下，对点云的均匀度要求较高的场景中也可以采用此方案。
或者，第二扫描模组中的反射模块也可以不是以连续式的方式驱动旋转，而是以步进式的方式驱动旋转。例如一些对点云的均匀度要求更高或者对眼第二路径的延伸方向上的扫描速度要求低些的场景中可以采用此方案。
示例性地，第一路径垂直于第二路径。例如，如图1所示，第二扫描模组中反射模块的旋转轴R可以垂直于第一扫描模块中的反射镜的摆动轴B。
在一些实施例中，当反射镜从第一姿态运动至第二姿态时，探测装置获取点云数据。当反射镜从第二姿态运动至第一姿态时，探测装置不获取点云数据。如此保证点云以相同的规律周期性形成，有助于形成更加均匀和规律的点云，有利于后续对点云的处理算法的实现。
例如，光源10用于在反射镜21从第一姿态运动至第二姿态的时段内发射光脉冲序列，接收器102用于在反射镜21从第一姿态运动至第二姿态的时段内接收或者感测由探测物反射回的光脉冲序列，探测装置100获取点云数据。在反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时段内，光源10用于不发射光脉冲序列。如此，能够根据反射镜21的摆动情况控制光源10发光情况，既能够保证探测装置100正常扫描，又能够使得光源10得到充分利用，延长光源10的使用寿命。
又例如，光源10用于在反射镜21从第一姿态运动至第二姿态的时段内发射光脉冲序列，接收器102用于在反射镜21从第一姿态运动至第二姿态的时段内接收或者感测由探测物反射回的光脉冲序列，探测装置100获取点云数据。在反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时段内，光源10用于正常发射光脉冲序列，但接收器102关闭，不接收或者不感测由探测物反射回的光脉冲序列，探测装置100不获取点云数据。
可选地，反射镜21从第一姿态运动至第二姿态的时间间隔大于从第二姿态运动至第一姿态的时间间隔。由于在反射镜21从第二姿态运动回第一姿态的过程中探测装置不获取点云数据，控制反射镜21从第二姿态运动回第一姿态的时间间隔缩短，可以提高探测装置获取点云数据的频率。具体的，驱动机构驱动反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的速度高于从第一姿态运动至第二姿态 的速度，和/或，驱动机构驱动反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的步数少于从第一姿态运动至第二姿态的步数。例如，驱动机构22用于驱动反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动多步至第二姿态，以及用于驱动反射镜21从第二姿态摆动一步返回至第一姿态。
示例性地，驱动机构22用于驱动反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动r个步至第二姿态。其中，r为大于1的自然数。例如，r为10。一些示例中，可以根据实际应用场景，从10个步中选择s个步，s小于或者等于r，且s为自然数。
比如，场景1：在对整个竖直方向视场感兴趣的场景下，驱动机构22用于驱动反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动r个步至第二姿态，从而扫描整个竖直方向视场。
又如，场景2：在仅对整个竖直方向视场内的局部竖直方向视场感兴趣的场景下，驱动机构22用于驱动反射镜21在第i个步至第j个步范围内摆动，从而仅扫描整个竖直方向视场内的局部竖直方向视场，从而对局部竖直方向视场进行重点扫描。其中，s＝j-i，且s小于r，且s为自然数。比如i为1，j为5。
再如，场景3：在对整个竖直方向视场感兴趣且不需要对整个竖直方向视场进行高密度扫描的场景下，驱动机构22用于驱动反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动s个步至第二姿态，与场景1相比，所得到的点云数据的点云行与点云行之间的距离更大，点云数据更稀疏，提高了扫描速度，节省光源的功耗，延长光源的使用寿命。s小于r，且s为自然数。
示例性地，r和s可以根据实际需求进行设计，比如r为10，s为5。
可以理解地，场景1、场景2、场景3中的至少一个场景可以发生在探测装置100的不同探测时刻，在此不作限制。
请参阅图5，示例性地，探测装置100的总视场δ1为探测装置100沿竖直方向的最大扫描范围。局部视场δ2为在反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动至少一步且未到达第二姿态时所对应的竖直方向视场。水平方向视场ε为反射镜21摆动至预设姿态时所对应的水平方向视场。其中，预设姿态可以为第一姿态、第二姿态或者，第一姿态与第二姿态之间的任意中间姿态。
示例性地，可以控制探测装置100在反射镜21某一步对应的局部视场δ2进行高密度扫描，其扫描结果如图6中的η所示。
示例性地，当反射镜21从第二姿态运动至第一姿态时，探测装置100不获取点云数据。驱动机构22用于驱动反射镜21从第二姿态摆动一步返回至第一姿态。
在一些实施例中，在反射模块31旋转的过程中出现多次黑视时段。黑视时段包括相邻两个反射面311的边缘区域位于光脉冲序列的光路上的时长，相邻两个反射面311的交界区域位于光脉冲序列的光路上的时长以及至少两个反射面311中与光脉冲序列的光路最近的反射面311与光脉冲序列的光路大致平行时的时长之和。
请参阅图7，示例性地，第一反射面312包括第一边缘区域3121、第二边缘区域3122和第一中间区域3123。第一边缘区域3121、第一中间区域3123和第二边缘区域3122沿反射模块31的旋转方向依次连接。第二反射面313包括第三边缘区域3131、第四边缘区域3132和第二中间区域3133。第三边缘区域3131、第二中间区域3133和第四边缘区域3132沿反射模块31的旋转方向依次连接。第二边缘区域3122和第三边缘区域3131均与交界区域315连接。第二边缘区域3122、交界区域315和第三边缘区域3131沿反射模块31的旋转方向依次连接。当光脉冲序列入射至反射面的交界区域以及交界附近的边缘区域时，由于反射角度过大，光脉冲序列并未能正常从探测装置出射。
示例性地，第一反射面312的第二边缘区域3122位于光脉冲序列的光路上的时长为t11。交界区域315位于光脉冲序列的光路上的时长为t12，第二反射面313的第三边缘区域3131位于光脉冲序列的光路上的时长为t13。
请参阅图8，反射模块31旋转至反射面与光脉冲序列的入射光路平行时，光脉冲序列未能入射至反射模块31，而是越过反射模块31入射至反射模块31相邻的侧壁上。第二反射面313与光脉冲序列的光路大致平行的时长为t14。t0等于t11、t12、t13和t14之和。黑视时段包括t0。
示例性地，反射模块31从第一反射面312的第一中间区域3123位于光脉冲序列的光路上旋转至第二反射面313的第二中间区域3133位于光脉冲序列的光路上的过程中，出现一次黑视时段。
示例性地，反射模块31旋转的过程中出现黑视时段的次数可以为两次、三次或者更多次。示例性地，反射模块31旋转的过程中出现黑视时段的次数，根据反射模块31的反射面311的数量进行确定。比如，反射模块31的反射面311的数量为两个时，反射模块31旋转一周的过程中出现两次黑视时段。又如，反射模块31的反射面311的数量为三个时，反射模块31旋转的过程中出现三次黑视时段。
示例性地，反射模块31旋转的过程中出现黑视时段的次数，根据反射模块31的交界区域315的数量进行确定。比如，反射模块31的交界区域315的数量为两个时，反射模块31旋转的过程中出现两次黑视时段。又如，反射模块31的交界区域315的数量为三个时，反射模块31旋转的过程中出现三次黑视时段。示例性地，黑视时段的大小可以通过控制反射模块31的转速进行控制。
示例性地，第一反射面312的第一中间区域3123或者第二反射面313的第二中间区域3133转动到光脉冲序列的光路上所对应的时段，即为非黑视时段。
在一些实施例中，驱动机构22用于控制反射镜21在至少部分次数的黑视时段内摆动。如此，驱动机构22能够根据黑视时段控制反射镜21摆动，以使得扫描轨迹更加均匀。在一些实施例中，驱动机构22用于控制反射镜21在相邻两次黑视时段之间的非黑视时段内保持静止。如此，能够使得沿第二路径扫描时第一路径无偏移，得到的点云是均匀且有规律，进而提高特征识别的容易度。
下面结合图4中的点云具体举例解释。请参阅图4，在驱动模块32驱动反射模块31旋转以从左至右完成第一行扫描并扫描至第一行最后一个点的过程中，反射镜21保持不动，这样扫出来的一行点云可以沿直线延伸。反射模块31的继续旋转会进入黑视时段。在黑视时段内，驱动机构22驱动反射镜21摆动至少一个步长，从而使反射镜21发生偏转，光脉冲发生偏转，形成图4中第二行的第一个点云点。驱动模块32驱动反射模块31继续旋转，反射镜21保持不动，下一个反射面在光脉冲序列的出射光路上转动，再次从左至右完成第二行扫描，得到第二行点云点。以此类推。
可选地，光源10用于在黑视时段内停止发光，以节省光源寿命。或者，光源10可以在黑视时段内正常发射光脉冲序列，以降低光源控制难度。
在一些实施例中，探测装置100用于根据扫描结果输出点云帧序列。可以理解地，点云帧序列可以包括至少一帧点云帧。可选地，点云帧序列中的每一帧点云帧包括二维阵列点云。示例性地，探测装置100在每一帧点云帧能够输出沿第一路径的延伸方向Y(请参阅图4)及沿第二路径的延伸方向X(请参阅图4)分布的多个扫描点。每一帧点云帧的多个扫描点沿X方向和Y方向呈阵列排布，形成二维阵列点云。示例性地，第一路径的延伸方向Y为竖直方向，第二路径的延伸方向X为水平方向。一帧点云帧中点云的排布可以如图4所示。
可选地，在相邻两帧点云帧分别对应的采样时长内，驱动机构22均用于驱动反射镜21以第一姿态开始且以第二姿态结束。这样有利于该相邻两帧点云帧的点云排布的相似性，进而有利于对点云帧的后续算法处理。反射镜21从第一姿态沿同一个方向摆动若干步后运动至第二姿态。示例性地，该若干步可以包括一个步、两个步、三个步、四个步、五个步或者更多数量的步，在此不作限制。
示例性地，在每一帧点云帧分别对应的采样时长内，反射镜21从第一姿态运动至第二姿态所需偏转的步的数量，根据光源10的数量、沿第一路径的延伸方向视场大小、帧速率、扫描密度、应用场景等中的至少一者进行确定。
在另一些实施例中，在相邻两帧点云帧分别对应的采样时长内，驱动机构22分别用于驱动反射镜21以第一姿态开始且以第二姿态结束，反射镜21从第一姿态沿预设摆动方向摆动若干步后运动至第二姿态；用于驱动反射镜21以第二姿态开始且以第一姿态结束，反射镜21从第二姿态沿与该预设摆动方向相反的方向摆动若干步后运动至第一姿态。
示例性地，第一姿态可以为与二维阵列点云中第一行点云行对应的姿态。第二姿态可以为与二维阵列点云行中最后一行点云行对应的姿态。
示例性地，第一姿态可以为与二维阵列点云行中最后一行点云行对应的姿态。第二姿态为与二维阵列点云中第一行点云行对应的姿态。
在一些实施例中，驱动机构22用于控制反射镜21在一帧点云帧内出现的每次黑视时段内摆动，以使得扫描轨迹更加均匀。
在一些实施例中，相邻两帧点云帧交界处的时间间隙位于探测装置100的黑视时段内。
示例性地，相邻两帧点云帧交界处的时间间隙包括：从一帧点云帧的最后一个点切换至相邻另一帧点云帧的第一个点的时间间隙。
在一些实施例中，驱动机构22用于在探测装置100的黑视时段内驱动反射镜21摆动。如此，可以防止反射镜21摆动影响出射光束沿第二路径的扫描。
在一些实施例中，当探测装置100从一个点云行切换至另一个点云行时，反射镜21能够摆动至少一个步长。
示例性地，第一路径沿竖直方向延伸，第二路径沿水平方向延伸。每一帧点云帧包括若干个点云行。点云行沿水平方向延伸。在一个点云行扫描结束、另一个相邻点云行扫描开始之前，驱动机构22能够驱动反射镜21摆动至少一个步长。
在一些实施例中，当探测装置100从一扫描帧切换至另一扫描帧时，反射镜21能够摆动至少一个步长。
示例性地，第一路径沿竖直方向延伸，第二路径沿水平方向延伸。点云帧序列包括多个点云帧。在一帧点云帧的最后一个点切换至相邻另一帧点云帧的第一个点的间隔时长内，驱动机构22能够驱动反射镜21摆动至少一个步长。
在一些实施例中，换帧时长与反射镜21从第二姿态切换至第一姿态的持续时长存在交叠。
示例性地，换帧时长为一帧点云帧的最后一个点切换至相邻另一帧点云帧的第一个点的间隔时长。
示例性地，换帧时长与反射镜21从第二姿态切换至第一姿态的持续时长至少部分重合。比如，换帧时长略小于反射镜21从第二姿态切换至第一姿态的持续时长。又如，换帧时长等于反射镜21从第二姿态切换至第一姿态的持续时长。再如，换帧时长略大于反射镜21从第二姿态切换至第一姿态的持续时长。
示例性地，当探测装置100扫描至一个点云帧的最后一个点时，驱动机构22驱动反射镜21摆动至少一个步长，以使反射镜21从第二姿态运动至第一姿态。当反射镜21运动至第一姿态后，探测装置100再扫描另一相邻点云帧的第一个点。
在一些实施例中，黑视时段大于或者等于探测装置100的点云行的切换时长。如此，能够保证黑视时段出现在点云行与点云行之间，而降低在一个点云行之内出现黑视时段的可能性。
在一些实施例中，黑视时段大于或者等于探测装置100的点云帧的切换时长。如此，能够保证黑视时段发生在点云帧与点云帧之间，降低在一个点云帧的一个点云行之内出现黑视时段的情况。
在一些实施例中，驱动机构22驱动反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时长小于或者等于黑视时段。比如，反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时长小于黑视时段。又如，反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时长等于黑视时段。再如，反射镜21从第二姿态运动至第一姿态的时长略大于黑视时段。
在一些实施例中，在黑视时段内，反射镜21摆动至少一个步长。反射镜21在相邻两次黑视时段之间的非黑视时段内保持静止。
可以理解地，驱动机构22驱动反射镜21摆动的速度，以及驱动模块32驱动反射模块31旋转的速度均可以根据实际需求进行设计。
在一些实施例中，驱动机构22用于驱动反射镜21均速摆动，驱动模块32用于驱动反射模块31均速旋转。
在一些实施例中，驱动机构22用于与驱动模块32进行通信，以根据反射模块31的旋转角度控制反射镜21的摆动。例如，驱动模块32用于实时检测反射模块31的旋转角度，并将该旋转角度发送至驱动机构22，以便驱动机构22根据该旋转角度控制反射镜21的摆动。例如，驱动机构22可以根据该旋转角度确定当前是否为黑视时段，以在黑视时段内控制反射镜21进行摆动。又例如，驱动模块32用于实施检测反射模块31的旋转角度，当确定进入黑视时段时，发送控制指令至驱动机构22，以便驱动机构22根据该控制指令控制反射镜21摆动。
示例性地，如图3所示，第二扫描模组30还包括光电码盘33和光电开关(图未示)，用于探测反射模块31的旋转角度信息，以使得反射镜21能够根据该旋转角度信息控制反射镜21运动。
请参阅图5，在一些实施例中，探测装置100还包括控制单元40。控制单元用于控制第一扫描模组20和第二扫描模组30运行。示例性地，控制单元与驱动机构22和驱动模块32电连接，用于控制驱动机构22驱动反射镜21摆动，并控制驱动模块32驱动反射模块31旋转。在另一些实施例中，驱动机构22和驱动模块32均能够与控制单元40通信。驱动机构22能够将反射模块31的旋转角度发送至控制单元40，以使控制单元40根据反射模块31的旋转角度控 制驱动机构22驱动反射镜21摆动。在一些实施例中，第一扫描模组20用于与驱动模块32进行通信，以根据反射模块31的旋转角度控制反射镜21摆动至少一个步长。
可以理解地，反射模块31的各反射面311与反射模块31的旋转轴之间的夹角可以根据实际需求设计为任意合适的角度。请参阅图8，在一些实施例中，反射面311与反射模块31的旋转轴平行。
请参阅图9，在一些实施例中，反射面311与反射模块31的旋转轴非平行。如此，第二扫描模组30不仅能够使得出射光束沿第二路径扫描，还能够与第一扫描模组20共同配合下使得出射光束沿第一路径扫描，减小第一扫描模组20沿竖直方向的尺寸，从而减小探测装置100沿竖直方向的尺寸，有利于探测装置100小型化。可以理解地，在反射镜21沿竖直方向的尺寸固定的情况下，反射面311与反射模块31的旋转轴非平行，能够增大探测装置100在竖直方向的视场。
示例性地，反射模块31的旋转轴与至少两个反射面311中的至少一个非平行设置。
示例性地，至少两个反射面311中各个反射面311与反射模块31的旋转轴之间的夹角可以相同，也可以部分相同或者互不相同。
请参阅图9，示例性地，反射模块31包括第一反射面312、第二反射面313和第三反射面314。第一反射面312与反射模块31的旋转轴之间的夹角为-β°，第二反射面313与反射模块31的旋转轴之间的夹角为β°，第三反射面314与反射模块31的旋转轴平行。光脉冲序列经过第一扫描模组20后，沿第一路径的延伸方向上的视场为±α°，即在-α°至α°之间的范围内(包括-α°和α°)。
请参阅图10，由于第一反射面312与反射模块31的旋转轴之间的夹角为-β°，因而从第一扫描模组20射出的光脉冲序列经过第一反射面312出射后在竖直方向的第一子视场为β°±α°，即在β°+α°至β°-α°之间的范围内(包括β°+α°和β°-α°)。
由于第二反射面313与反射模块31的旋转轴之间的夹角为β°，因而从第一扫描模组20射出的光脉冲序列经过第二反射面313后在竖直方向的第二子 视场为-β°±α°，即在-β°+α°至-β°-α°之间的范围内(包括-β°+α°至-β°-α°)。
由于第三反射面314与反射模块31的旋转轴平行，即第三反射面315与反射模块31的旋转轴之间的夹角为0°，因而从第一扫描模组20射出的光脉冲序列经过第三反射面315后在竖直方向的第三子视场为±α°。
可以理解地，α°和β°均可以根据实际需求进行设计，在此不作限制。
示例性地，请参阅图10，第一反射面312对应的竖直方向视场为第一子视场f1，第二反射面313对应的竖直方向视场为第二子视场f2，第三反射面314对应的竖直方向视场为第三子视场f3。反射模块31对应的竖直方向视场为总视场f0。
总视场f0根据第一子视场f1、第二子视场f2和第三子视场f3进行确定。
示例性地，第一子视场f1、第二子视场f2和第三子视场f3中的至少两者存在交叠。
示例性地，可以通过调整反射模块中各反射面与旋转轴之间的夹角，从而调节出射光束在竖直方向上的分布，在中心区域获得更高的光束密度。
在一些实施例中，反射面311与反射模块31的旋转轴之间的夹角为锐角。比如，至少两个反射面311中的至少一个与反射模块31的旋转轴之间的夹角大于0°，且小于或者等于30°。
可以理解地，反射模块31的反射面311的数量可以根据实际需求进行设计，比如两个、三个、四个或者更多。与反射模块31的反射面311只有一个相比，包括至少两个反射面311的反射模块31能够在相同的旋转转速下提高单位时间的扫描点云密度。
反射模块31的反射面311的数量减少，黑视时段会相应延长。反射模块31的反射面311的数量增加，第二路径的延伸方向的视场会相应减小。示例性地，反射模块31的反射面311的数量控制满足以下条件：黑视时段发生在点云行与点云行之间，而不会出现在一个点云行内。
请参阅图3或者图8，在一些实施例中，反射模块31包括三个反射面311。示例性地，反射模块31的反射面311的数量为三个，如此既能够使黑视时段比较短，又能够在第二路径的延伸方向获得较大视场，且不会在一个点云行内出现黑视时段。
在一些实施例中，所述反射模块中至少部分反射面分别与所述反射模块的旋转轴的夹角不同。
在一些实施例中，所述至少两个反射面中一个反射面与所述反射模块的旋转轴的夹角为+β度，一个反射面与所述反射模块的旋转轴的夹角为-β度，其中β为大于0的数值。
在一些实施例中，所述至少两个反射面的数量为3，第三个反射面平行于所述反射模块的旋转轴。
请参阅图3，在一些实施例中，至少两个反射面311首尾相接，且环绕反射模块31的旋转轴设置。
示例性地，至少两个反射面311环绕反射模块31的旋转轴间隔设置。
示例性地，至少两个反射面311可以环绕反射模块31的旋转轴对称设置，也可以非对称设置。比如，至少两个反射面311关于反射模块31的旋转轴呈中心对称或旋转对称设置。
至少两个反射面311中的各反射面311之间的尺寸可以相同、部分相同或者互不相同。
反射面311的形状可以根据实际需求进行设计，示例性地，反射面311的形状包括方形、椭圆形等，从而既能够满足光路设计需求，又能够尽可能降低材料的浪费而降低成本。
示例性地，反射镜21的摆动轴与反射模块31的旋转轴之间的夹角为锐角、钝角或者直角。示例性地，反射镜21的摆动轴与反射模块31的旋转轴之间的夹角为90°。
在一些实施例中，光源10包括多个激光单元。
示例性地，多个激光单元可以根据探测装置100的扫描形式进行排布设计，比如为单排排列。又如，多个激光单元按一定几何关系呈多排排列。
示例性地，光源10包括一个或者多个二极管，比如激光二极管。示例性地，光源10包括激光二极管，通过激光二极管发射纳秒级别的激光脉冲。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，探测装置100可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算TOF，从而确定探测物到探测装置100的距离。
在一些实施例中，光源10为单线激光器。在一些实施例中，光源10为多线激光器。示例性地，多线激光器包括多个线数的激光单元，各个线数的激光单元发射的光脉冲序列的空间位置不重叠。
示例性地，光源10为多线激光器。多个激光单元用于依次发光。比如，多个激光单元依据多个激光单元的位置顺序依次发光。一些实施例中，多个激光单元用于同时发光，在此不作限制。
在一些实施例中，所述多个激光单元分别在所述反射模块的反射面上形成的光斑的连线，与所述反射模块的反射面旋转时所述光斑在所述旋转的反射面上的移动轨迹不平行。
请参阅图11，在一些实施例中，探测装置100还包括反射元件50。第一扫描模组20、反射元件50和第二扫描模组30沿光源10的光脉冲序列的光路依次设置，用于改变从第一扫描模组20射出的光脉冲序列的传播方向。通过反射元件50的设置可以压缩第一扫描模组20和第二扫描模组30之间的光路，有利于探测装置的小型化。而且，反射元件50的设置可以在保证光束的偏折角度的前提下降低第一扫描模组20的振动角度。一些示例中，反射元件50包括反射元件。一些示例中，探测装置100还可以包括用于驱动该反射元件50以固定摆动轴进行摆动的驱动机构。该反射元件50的摆动方式可以和第一扫描模组20中的反射镜的摆动方式相同或者不同。
请参阅图2，探测装置100还包括准直元件70，用于准直所述光源10发射的光脉冲序列。准直元件70和第一扫描模组20沿光源10的光脉冲序列的光路依次设置，用于准直光源10发射的光脉冲序列。
示例性地，准直元件70、第一扫描模组20和第二扫描模组30沿光源10的光脉冲序列的光路依次设置。
在一些实施例中，准直元件70的光轴与反射镜21的摆动轴平行。示例性地，准直元件70的光轴与反射镜21的摆动轴重合。
在一些实施例中，准直元件70的光轴与反射镜21的摆动轴非平行。比如，准直元件70的光轴与反射镜21的摆动轴之间的夹角为锐角、钝角或者直角。
示例性地，所述准直元件70的光轴与所述反射镜21的摆动轴相垂直。
准直元件70的形状可以根据目标扫描轨迹的形状和/或光栏进行设计。比如，准直元件70的形状包括圆形、椭圆形或者方形等。目标扫描轨迹的形状为 方形，光栏的形状为方形，则准直元件的形状也设计为方形。示例性地，准直元件70包括准直透镜。
请参阅图13，示例性地，入射至第一扫描模组20的光脉冲序列的光轴与准直元件70的光轴重合。
请参阅图14，在一些实施例中，所述光源的出射光束在所述准直元件上形成的光斑偏离所述准直元件的中心。
在一些实施例中，所述光源的出射光束在所述准直元件上形成的光斑朝所述准直元件靠近所述反射模块的一侧偏离所述准直元件的中心。
在一些实施例中，所述第一扫描模组中的反射镜的摆动轴垂直于所述第二扫描模组中反射模块的旋转轴。
请参阅图14，入射至第一扫描模组20的光脉冲序列的光轴与准直元件70的光轴平行，且入射至第一扫描模组20的光脉冲序列的光轴朝向第二扫描模组30偏离准直元件70的光轴。对比图13和图14可知，图14中第一扫描模组20与第二扫描模组30之间的光路距离d1小于图15中第一扫描模组20与第二扫描模组30之间的光路距离d2，因而图16中的布局设计能够减小探测装置100的体积，有利于探测装置100小型化。
请参阅图图14，示例性地，入射至第一扫描模组20的光脉冲序列的光轴h1与准直元件70的光轴h2平行，且光轴h1偏离准直元件70的光轴h2。示例性地，光轴h1朝向靠近反射模块31的方向偏离准直元件70的光轴h2。
请参阅图8，在一些实施例中，探测装置100还包括壳体60。光源10、第一扫描模组20和第二扫描模组30均设于壳体60内。壳体60包括遮光区段61和用于使光脉冲序列透过的透光区段62。遮光区段61与透光区段62连接。
示例性地，当反射面311转动至光脉冲序列的光路上时，光脉冲序列能够从透光区段62上射出至外部环境。当反射模块31转动至一定角度(比如反射模块31的一反射面311与从第一扫描模组20射出的光脉冲序列的光轴平行)时，至少部分光脉冲序列会投射至壳体60上。此时，若壳体60的相应部位的反射率较大，则能够反射光脉冲序列。
假设壳体60反射的光脉冲序列到达接收器所需时长为t21，距离雷达较近的探测物反射的光脉冲序列到达接收器所需时长为t22。则t21与t22相差很小，从而影响探测装置100近距离探测的准确度。
为此，本实施例的遮光区段61能够减弱壳体60反射光脉冲序列的可能性，提高探测装置100近距离探测的准确度。
示例性地，遮光区段61与透光区段62连接构成壳体60的侧壁。壳体60的底壁、顶壁和侧壁配合形成收容腔。壳体60的底壁和顶壁设于侧壁的相对两端。光源10、第一扫描模组20和第二扫描模组30均收容于收容腔内。
示例性地，遮光区段61朝向收容腔一侧的表面可以设有具有低反射率的涂层或者材料层。
示例性地，遮光区段61与透光区段62连接形成环状的侧壁。
请参阅图15，在一些实施例中，遮光区段61包括低反射率壁611。低反射率壁611与透光区段62连接。当第二扫描模组30不位于光脉冲序列的光路上时，低反射率壁611能够减弱投射至遮光区段61的光脉冲序列发生反射。如此，能够减弱遮光区段61反射光脉冲序列的可能性，从而提高探测装置100近距离探测的准确度。
请参阅图16，在一些实施例中，低反射率壁611包括壁本体612和低反射率层613。低反射率层613设于壁本体612朝向光源10的一侧。如此，在减弱遮光区段61反射光脉冲序列的前提下，能够方便透光区段62加工，并降低遮光区段61的成本。
示例性地，壁本体612与透光区段62固定连接。低反射率层613采用低反射率的材料制成。
示例性地，透光区段62采用能够透光的材料制成，比如，采用玻璃、具有透光性能的塑料等材质制成。
在一些实施例中，低反射率壁611采用低反射率材料制成，其与透光区段62固定连接。
所述探测装置100的表面包括相交的第一表面和第二表面，所述遮光区段62位于所述第一表面上。
请参阅图15中的下图，透光区段62包括第一透光区621和第二透光区622。位于所述第一表面和所述第二表面的交界处，从所述遮光区段的一端弯折延伸至所述第二表面。第二透光区，位于所述第二表面上，第二透光区与所述第一透光区的另一端连接。
在其他实施例中，第二透光区622也可以与第一透光区621共面设置。
示例性地，图17中的箭头表示光脉冲序列。光脉冲序列从透光区段62出射。
可以理解地，请参阅图15，图15中分别示出了透光区段62的两种设计方案，分别为方案z1和方案z2。方案z1中，透光区段62呈平面状，即第一透光区621与透光体601共面设计。方案z2中，第二透光区622从第一透光区621的一端弯折延伸。
为了保证光脉冲序列能够正常出射，方案z1需要比方案z2额外增加区域602。因而，与方案z1相比，方案z2的探测装置100能够减小壳体60的尺寸，有利于探测装置100实现小型化。
可以理解地，第二透光区622可以是任意合适的形状。请参阅图15，示例性地，第一透光区621与第二透光区622非共面设计；且第二透光区622与遮光区段61中用于与第二透光区622连接的部位非共平面设计。示例性地，所述第一透光区包括平滑曲面或者平面。
示例性地，第一透光区621与遮光区段61中用于与第二透光区622连接的部位呈倒角设计。示例性地，第一透光区622包括圆弧形面或者椭圆形面等。
示例性地，探测装置包括还接收器。该接收器能够基于接收反射光束检测探测物。示例性地，接收器用于接收经过探测物反射的反射光束，并将反射光束转换成电信号，以用于确定探测物与探测装置之间的距离。
示例性地，接收器包括用于检测反射光束113的单个感测元件。比如，接收器包括单像素接收器。
在一些实施例中，探测装置100可以采用同轴或者共轴光路方案。示例性地，反射光束113与光源10发射的光脉冲序列(比如发射光束111、出射光束112)可以在探测装置100内共用至少部分光路。示例性地，准直元件70还用于将反射光束导引至接收器。
在一些实施例中，探测装置100也可以采用基于双轴方案等，在此不做限制，此时，反射光束113与光源10发射的光脉冲序列(比如发射光束111、出射光束112)可以被配置为沿不同的光路行进。
下面结合图17对第一扫描模组包括双棱镜以及用于驱动双棱镜旋转的驱动机构，以及第二扫描模组包括具有至少两个反射面的反射模块以及用于驱动 反射模块旋转的驱动模块的探测装置进行具体解释。需要说明的是，下文中主要对第一扫描模组进行举例描述，探测装置的其他方面的细节可参考上述对探测装置的描述。
请参阅图17，探测装置100包括光源10、第一扫描模组20和第二扫描模组30。光源10用于发射光脉冲序列，比如激光脉冲序列。第一扫描模组20和第二扫描模组30依次设于光脉冲序列的光路上，分别用于依次改变光脉冲序列的传播方向。对光源10和第二扫描模组30的描述可参考上文，在此不再赘述。
在一些实施例中，第一扫描模组20包括驱动机构22、第一棱镜23和第二棱镜24。其中，第一棱镜23和所述第二棱镜24均具有不平行的两个表面。第一棱镜23和第二棱镜24沿光源10的光脉冲序列的光路依次设置。驱动机构22能够驱动第一棱镜23与第二棱镜24旋转。
示例性地，光脉冲序列依次经第一棱镜23和第二棱镜24。
示例性地，光脉冲序列依次经第一棱镜23、第二棱镜24和反射模块31。
可以理解地，第一棱镜23的旋转方向和第二棱镜24的旋转方向可以相同，也可以不同。比如第一棱镜23的旋转方向与第二棱镜24的旋转方向相反。第一棱镜23的旋转速度与第二棱镜24的旋转速度可以相同，也可以不同。第一棱镜23和/或第二棱镜24可以匀速旋转、也可以变速旋转，在此不作限制。比如，第一棱镜23和/或第二棱镜24在竖直扫描角度为0°时旋转速度低，在竖直扫描角度最大或者最小时旋转速度高，从而使得竖直扫描角度为0°时扫描密度更大。示例性地，第一棱镜23匀速旋转或者变速旋转；和/或，第二棱镜24匀速旋转或者变速旋转。在一些实施例中，驱动机构22的驱动方式包括静电驱动方式、电磁驱动方式、压电驱动方式、热电驱动方式等中的至少一种。
如图12所示，驱动机构22用于控制第一棱镜23与第二棱镜24以相同的的速度反向旋转。等速反向旋转的第一棱镜和第二棱镜的组合单独可以实现让光脉冲序列沿着第一路径11来回反复扫描。可以理解的是，在实际控制中由于难以实现高精度控制两个棱镜一直以严格相同的速度旋转，所以旋转的过程中第一棱镜和第二棱镜的转速可能会出现些漂移导致扫描出来的轨迹不是严格的一条直线，而是有些弯曲，但大致还是呈直线状。
示例性地，请参阅图17，图17是驱动机构22驱动第一棱镜和第二棱镜以300rpm的速度均速反向旋转，驱动模块32驱动反射模块31以6000rpm的转速均速旋转所得到的扫描轨迹示意图。
在一些实施例中，驱动机构22用于驱动第一棱镜和第二棱镜在保持以相同速度反向旋转的同时变速转动，驱动模块32用于驱动反射模块31均速旋转，以尽可能地使扫描密度更加均匀。
在一些实施例中，驱动机构22用于驱动第一棱镜和第二棱镜在保持以相同速度反向旋转的同时，以正弦波变速方式转动，可以进一步使得扫描密度更加均匀。
示例性地，请参阅图18，图18是驱动机构22驱动第一棱镜和第二棱镜在保持以相同速度反向旋转的同时以正弦波变速方式转动，驱动模块32驱动反射模块31以6000rpm的转速旋转所得到的扫描轨迹示意图。从图13中可以看出，竖直扫描角度为0°时所对应的扫描密度，与竖直扫描角度为9°或者-9°时所对应的扫描密度差异较小，与图12对应的点云图相比，图13中的点云图均匀性得以提高。
可以理解地，反射元件、反射面、反射镜都是指能够反射光束的元件，在此只是为了便于解释说明，并不因此而限制。驱动机构和驱动模块都是指能够驱动光学元件运动的模块，在此只是为了便于解释说明，并不因此而限制。
本申请实施例还提供一种扫描单元包括第一扫描模组和第二扫描模组。第一扫描模组和第二扫描模组设于光源发射的光脉冲序列的光路上，其中，所述第一扫描模组用于改变所述光脉冲序列的传播方向，使得出射光束沿第一路径扫描。所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面，所述驱动模块用于驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述扫描单元形成二维方向上的扫描。
示例性地，第一扫描模组和第二扫描模组可以参照上述任一实施例的第一扫描模组和第二扫描模组，在此不再赘述。
示例性地，探测装置包括光源和上述实施例的扫描单元。探测装置可以参照上述任一实施例的探测装置，在此不再赘述。
请参阅图20，本申请实施例提供一种可移动平台1000包括平台本体200以及上述任一实施例的探测装置100。
可以理解地，探测装置100探测到的距离和/或方位可以空间场景模拟、自动避障系统、三维成像系统、三维建模系统、遥感系统、测绘系统、导航系统等场合。在一种实施方式中，探测装置100可应用于可移动平台1000，探测装置100可安装在可移动平台1000的平台本体200。包括探测装置100的可移动平台1000可对外部环境进行测量，例如，测量可移动平台1000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1000包括无人飞行器、汽车、船舶、遥控车、机器人、相机等中的至少一种。当探测装置100应用于无人飞行器时，平台本体200为无人飞行器的机身。当探测装置100应用于汽车时，平台本体200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。当探测装置100应用于遥控车时，平台本体200为遥控车的车身。当探测装置100应用于机器人时，平台本体200为机器人。当探测装置100应用于相机时，平台本体200为相机本身。
本申请实施例还提供一种可移动平台包括平台本体200以及上述任一实施例的扫描单元。
请参阅图21，本申请实施例还提供一种探测装置的控制方法，该控制方法可以用于上述任一实施例的探测装置。
所述探测装置包括光源、第一扫描模组和第二扫描模组；所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面。
本申请实施例提供的探测装置的具体原理和实现方式均与前述实施例的探测装置类似，此处不再赘述。
请参阅图21，所述控制方法包括步骤S110和步骤S120。
S110、控制所述第一扫描模组调整姿态，以改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
S120、控制所述驱动模块驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述探测装置形成二维方向上的扫描。
在一些实施例中，所述第一扫描模组包括反射镜和驱动机构；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
控制所述驱动机构驱动所述反射镜沿所述第一路径延伸方向来回摆动。
在一些实施例中，所述控制所述驱动模块驱动所述反射模块旋转，包括：
控制所述驱动模块驱动所述反射模块中的反射面绕所述第一路径延伸方向旋转。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：
根据扫描结果输出点云帧序列，所述点云帧序列中的每一帧点云帧包括二维阵列点云。
在一些实施例中，所述第一扫描模组包括反射镜和驱动机构；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
控制所述驱动机构驱动所述反射镜以步进式的方式来回摆动。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：
输出点云帧序列；其中，在相邻两帧点云帧分别对应的采样时长内，所述驱动机构均用于驱动所述反射镜以第一姿态开始且以第二姿态结束，所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动若干步后运动至所述第二姿态。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
当所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态时，获取点云数据；当所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态时，不获取点云数据。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
控制所述光源在所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态的时段内发射光脉冲序列，以及在所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态的时段内不发射光脉冲序列。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
控制所述驱动机构驱动所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动多步至所述第二姿态，以及驱动所述反射镜从所述第二姿态摆动一步返回至所述第一姿态。
在一些实施例中，在所述反射模块旋转的过程中出现多次黑视时段，所述黑视时段包括相邻两个所述反射面的边缘区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长；所述控制方法包括：
通过所述驱动机构控制所述反射镜在至少部分次数的黑视时段内摆动。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
输出点云帧序列，并通过所述驱动机构控制所述反射镜在一帧点云帧内出现的每次黑视时段内摆动。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
通过所述驱动机构控制所述反射镜在相邻两次黑视时段之间的非黑视时段内保持静止。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
控制所述驱动机构与所述反射模块的驱动模块进行通信，以根据所述反射模块的旋转角度控制所述反射镜的摆动。
在一些实施例中，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制方法包括：
控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜均速摆动，并控制所述驱动模块驱动所述反射模块均速旋转。
在一些实施例中，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制方法包括：
控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜变速摆动，并控制所述驱动模块驱动所述反射模块均速旋转。
在一些实施例中，所述控制方法包括：
控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜以正弦波变速方式摆动。
在一些实施例中，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
所述驱动机构驱动所述第一棱镜与所述第二棱镜等速反向旋转。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。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参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体方法步骤、特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。而且，描述的具体方法步骤、特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (88)

  1. 一种探测装置，其特征在于，包括：
    光源，用于发射光脉冲序列；
    第一扫描模组和第二扫描模组，设于所述光脉冲序列的光路上，其中，所述第一扫描模组用于改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
    所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面，所述驱动模块用于驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述探测装置形成二维方向上的扫描。
  2. 根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，第一路径总体呈直线状；
    所述第二扫描模组单独能够使得所述出射光束沿第二路径扫描，第二路径总体呈直线状，且第一路径和第二路径之间的夹角大于45°。
  3. 根据权利要求1或2所述的探测装置，其特征在于，所述第一路径与所述第二路径之间的夹角小于或者等于90°。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的探测装置，其特征在于，所述第一路径沿竖直方向延伸，所述第二路径沿水平方向延伸。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置在所述第二路径的延伸方向上的视场大于在所述第一路径的延伸方向上的视场。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的探测装置，其特征在于，所述第一扫描模组和所述第二扫描模组沿所述光源的光脉冲序列的光路依次设置。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置用于根据扫描结果输出点云帧序列，所述点云帧序列中的每一帧点云帧包括二维阵列点云。
  8. 根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，第一扫描模组包括：
    反射镜；
    驱动机构，用于驱动所述反射镜来回摆动。
  9. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述第一扫描模组中的反射镜沿所述第一路径延伸方向来回摆动；
    所述驱动模块用于驱动所述反射模块中的反射面绕所述第一路径延伸方向旋转。
  10. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述反射镜以步进式的方式来回摆动。
  11. 根据权利要求10所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还用于输出点云帧序列，
    其中，在相邻两帧点云帧分别对应的采样时长内，所述驱动机构均用于驱动所述反射镜以第一姿态开始且以第二姿态结束，所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动若干步后运动至所述第二姿态。
  12. 根据权利要11所述的探测装置，其特征在于，当所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态时，所述探测装置获取点云数据；当所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态时，所述探测装置不获取点云数据。
  13. 根据权利要求12所述的探测装置，其特征在于，所述光源用于在所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态的时段内发射光脉冲序列，以及在所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态的时段内不发射光脉冲序列。
  14. 根据权利要求11至13任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态的时间间隔大于从所述第二姿态运动至所述第一姿态的时间间隔。
  15. 根据权利要求11至14任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动多步至所述第二姿态，以及用于驱动所述反射镜从所述第二姿态摆动一步返回至所述第一姿态。
  16. 根据权利要求8至15任一项所述的探测装置，其特征在于，在所述反射模块旋转的过程中出现多次黑视时段，所述黑视时段包括相邻两个所述反射面的边缘区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长，相邻两个所述反射面的交界区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长之和，以及至少两个反射面中与光脉冲序列的光路最近的反射面与光脉冲序列的光路大致平行时的时长；
    所述驱动机构用于控制所述反射镜在至少部分次数的黑视时段内摆动。
  17. 根据权利要求16所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还用于输出点云帧序列，
    所述驱动机构用于控制所述反射镜在一帧点云帧内出现的每次黑视时段内摆动。
  18. 根据权利要求16或17所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于控制所述反射镜在相邻两次黑视时段之间的非黑视时段内保持静止。
  19. 根据权利要求11至18任一项所述的探测装置，其特征在于，
    相邻两帧点云帧交界处的时间间隙位于所述探测装置的黑视时段内，所述黑视时段包括相邻两个所述反射面的边缘区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长。
  20. 根据权利要求8至19任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于与所述驱动模块进行通信，以根据所述反射模块的旋转角度控制所述反射镜的摆动。
  21. 根据权利要求11-15任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于在所述探测装置的黑视时段内驱动所述反射镜摆动；所述黑视时段包括相邻两个所述反射面的边缘区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长。
  22. 根据权利要求21所述的探测装置，其特征在于，当所述探测装置从一个点云行切换至另一个点云行时，所述反射镜能够摆动至少一个步长。
  23. 根据权利要求21所述的探测装置，其特征在于，当所述探测装置从一点云帧切换至另一点云帧时，所述反射镜能够摆动至少一个步长。
  24. 根据权利要求23所述的探测装置，其特征在于，所述换帧时长与所述反射镜从所述第二姿态切换至所述第一姿态的持续时长存在交叠。
  25. 根据权利要求21至24任一项所述的探测装置，其特征在于，所述黑视时段大于或者等于所述探测装置的点云行的切换时长。
  26. 根据权利要求21至24任一项所述的探测装置，其特征在于，所述黑视时段大于或者等于所述探测装置的扫描帧的切换时长。
  27. 根据权利要求21-26任一项所述的探测装置，其特征在于，所述第一扫描模组用于与所述驱动模块进行通信，以根据所述反射模块的旋转角度控制所述反射镜摆动至少一个步长。
  28. 根据权利要求21-27任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动 机构驱动所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态的时长小于或者等于所述黑视时段。
  29. 根据权利要求21-28任一项所述的探测装置，其特征在于，在所述黑视时段内，所述反射镜摆动至少一个步长。
  30. 根据权利要求8-29任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述反射镜均速摆动，所述驱动模块用于驱动所述反射模块均速旋转。
  31. 根据权利要求10-29任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述反射镜变速摆动，所述驱动模块用于驱动所述反射模块均速旋转。
  32. 根据权利要求31所述的探测装置，其特征在于，所述反射镜运动至所述第一姿态与所述第二姿态之间的中间姿态时所述驱动机构驱动所述反射镜运动的运动速度小于所述反射镜运动至所述第一姿态或者所述第二姿态时所述驱动机构驱动所述反射镜运动的运动速度。
  33. 根据权利要求31或者32所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱动所述反射镜以正弦波变速方式摆动。
  34. 根据权利要求8至33任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构的驱动方式包括静电驱动方式、电磁驱动方式、压电驱动方式、热电驱动方式中的至少一种。
  35. 根据权利要求8至34任一项所述的探测装置，其特征在于，所述驱动机构包括步进电机。
  36. 根据权利要求8至35任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射镜的形状包括椭圆形或者方形。
  37. 根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，所述第一扫描模组包括：
    驱动机构；
    第一棱镜和第二棱镜；所述第一棱镜和所述第二棱镜沿所述光源的光脉冲序列的光路依次设置，所述驱动机构能够驱动所述第一棱镜与所述第二棱镜旋转，其中，所述第一棱镜和所述第二棱镜均具有不平行的两个表面。
  38. 根据权利要求37所述的探测装置，其特征在于，所述第一棱镜与所述 第二棱镜等速反向旋转。
  39. 根据权利要求37所述的探测装置，其特征在于，所述第一棱镜匀速旋转或者变速旋转；和/或，所述第二棱镜匀速旋转或者变速旋转。
  40. 根据权利要求1-39任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射面与所述反射模块的旋转轴平行。
  41. 根据权利要求1-39任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射面与所述反射模块的旋转轴非平行。
  42. 根据权利要求41所述的探测装置，其特征在于，所述反射面与所述反射模块的旋转轴之间的夹角为锐角。
  43. 根据权利要求1-42任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射模块包括三个反射面。
  44. 根据权利要求1-43任一项所述的探测装置，其特征在于，所述至少两个反射面首尾相接，且环绕所述反射模块的旋转轴设置。
  45. 根据权利要求1-44任一项所述的探测装置，其特征在于，所述至少两个反射面关于所述反射模块的旋转轴呈中心对称或旋转对称设置。
  46. 根据权利要求1-45任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射模块中至少部分反射面分别与所述反射模块的旋转轴的夹角不同。
  47. 根据权利要求1-45任一项所述的探测装置，其特征在于，所述至少两个反射面中一个反射面与所述反射模块的旋转轴的夹角为+β度，一个反射面与所述反射模块的旋转轴的夹角为-β度，其中β为大于0的数值。
  48. 根据权利要求47所述的探测装置，其特征在于，所述至少两个反射面的数量为3，第三个反射面平行于所述反射模块的旋转轴。
  49. 根据权利要求1-48任一项所述的探测装置，其特征在于，所述反射面的形状包括方形。
  50. 根据权利要求1-49任一项所述的探测装置，其特征在于，所述光源包括多个激光单元。
  51. 根据权利要求50所述的探测装置，其特征在于，多个所述激光单元用于依次发光。
  52. 根据权利要求50所述的探测装置，其特征在于，多个所述激光单元用于同时发光。
  53. 根据权利要求50-52任一项所述的探测装置，其特征在于，所述多个激光单元分别在所述反射模块的反射面上形成的光斑的连线，与所述反射模块的反射面旋转时所述光斑在所述旋转的反射面上的移动轨迹不平行。
  54. 根据权利要求1-53任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括：
    准直元件，用于准直所述光源发射的光脉冲序列，所述准直元件和所述第一扫描模组沿所述光源的光脉冲序列的光路依次设置。
  55. 根据权利要求54所述的探测装置，其特征在于，所述准直元件的光轴与所述反射镜的摆动轴非平行。
  56. 根据权利要求55所述的探测装置，其特征在于，所述准直元件的光轴与所述反射镜的摆动轴相垂直。
  57. 根据权利要求54至56所述的探测装置，其特征在于，所述准直元件的形状包括椭圆形或者方形。
  58. 根据权利要求54-57任一项所述的探测装置，其特征在于，所述光源的出射光束在所述准直元件上形成的光斑偏离所述准直元件的中心。
  59. 根据权利要求8至36任一项所述的探测装置，其特征在于，所述光源的出射光束在所述准直元件上形成的光斑朝所述准直元件靠近所述反射模块的一侧偏离所述准直元件的中心。
  60. 根据权利要求8至36任一项所述的探测装置，其特征在于，所述第一扫描模组中的反射镜的摆动轴垂直于所述第二扫描模组中反射模块的旋转轴。
  61. 根据权利要求1-60任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括：
    壳体，所述光源、所述第一扫描模组和所述第二扫描模组均设于所述壳体内；所述壳体包括遮光区段和用于使所述光脉冲序列透过的透光区段，所述遮光区段与所述透光区段连接。
  62. 根据权利要求61所述的探测装置，其特征在于，所述遮光区段包括：
    低反射率壁，与所述透光区段连接；当所述第二扫描模组不位于所述光脉冲序列的光路上时，所述低反射率壁能够减弱投射至遮光区段的光脉冲序列发生反射。
  63. 根据权利要求62所述的探测装置，其特征在于，所述低反射率壁包括：
    壁本体；
    低反射率层，设于所述壁本体朝向所述光源的一侧。
  64. 根据权利要求61-63任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置的表面包括相交的第一表面和第二表面，所述遮光区段位于所述第一表面上，所述透光区段包括：
    第一透光区，位于所述第一表面和所述第二表面的交界处，从所述遮光区段的一端弯折延伸至所述第二表面；
    第二透光区，位于所述第二表面上，与所述第一透光区的另一端连接。
  65. 根据权利要求64所述的探测装置，其特征在于，所述第一透光区包括平滑曲面或者平面。
  66. 根据权利要求65所述的探测装置，其特征在于，所述第一透光区包括圆弧形面或者椭圆形面。
  67. 根据权利要求1-65任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括：
    反射元件，所述第一扫描模组、所述反射元件和所述第二扫描模组沿所述光源的光脉冲序列的光路依次设置，用于改变从所述第一扫描模组射出的光脉冲序列的传播方向。
  68. 根据权利要求67所述的探测装置，其特征在于，所述反射元件包括反射镜元件。
  69. 根据权利要求1-68任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括：
    控制单元，用于控制所述第一扫描模组和所述第二扫描模组运行。
  70. 一种扫描单元，其特征在于，包括：
    第一扫描模组和第二扫描模组，设于光源发射的光脉冲序列的光路上，其中，所述第一扫描模组用于改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
    所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面，所述驱动模块用于驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述扫描单元形成二维方向上的扫描。
  71. 一种可移动平台，其特征在于，包括：
    平台本体；以及
    权利要求1-69任一项所述的探测装置或者权利要求70所述的扫描单元，设于所述平台本体上。
  72. 一种探测装置的控制方法，其特征在于，所述探测装置包括光源、第一扫描模组和第二扫描模组；所述第二扫描模组包括反射模块和驱动模块，所述反射模块包括至少两个反射面；所述控制方法包括：
    控制所述第一扫描模组调整姿态，以改变所述光脉冲序列的传播方向，所述第一扫描模组单独能够使得出射光束沿第一路径扫描；
    控制所述驱动模块驱动所述反射模块旋转，使得所述至少两个反射面依次转动到所述光脉冲序列的光路上，以使所述探测装置形成二维方向上的扫描。
  73. 根据权利要求72所述的控制方法，其特征在于，所述第一扫描模组包括反射镜和驱动机构；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
    控制所述驱动机构驱动所述反射镜沿所述第一路径延伸方向来回摆动。
  74. 根据权利要求72或73所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述驱动模块驱动所述反射模块旋转，包括：
    控制所述驱动模块驱动所述反射模块中的反射面绕所述第一路径延伸方向旋转。
  75. 根据权利要求72-74任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
    根据扫描结果输出点云帧序列，所述点云帧序列中的每一帧点云帧包括二维阵列点云。
  76. 根据权利要求72-75任一项所述的控制方法，其特征在于，所述第一扫描模组包括反射镜和驱动机构；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
    控制所述驱动机构驱动所述反射镜以步进式的方式来回摆动。
  77. 根据权利要求76所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
    输出点云帧序列；其中，在相邻两帧点云帧分别对应的采样时长内，所述驱动机构均用于驱动所述反射镜以第一姿态开始且以第二姿态结束，所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动若干步后运动至所述第二姿态。
  78. 根据权利要求77所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    当所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态时，获取点云数据；当所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态时，不获取点云数据。
  79. 根据权利要求78所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    控制所述光源在所述反射镜从所述第一姿态运动至所述第二姿态的时段内发射光脉冲序列，以及在所述反射镜从所述第二姿态运动至所述第一姿态的时段内不发射光脉冲序列。
  80. 根据权利要求77-79任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    控制所述驱动机构驱动所述反射镜从所述第一姿态沿同一个方向摆动多步至所述第二姿态，以及驱动所述反射镜从所述第二姿态摆动一步返回至所述第一姿态。
  81. 根据权利要求76-80任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述反射模块旋转的过程中出现多次黑视时段，所述黑视时段包括相邻两个所述反射面的边缘区域位于所述光脉冲序列的光路上的时长；所述控制方法包括：
    通过所述驱动机构控制所述反射镜在至少部分次数的黑视时段内摆动。
  82. 根据权利要求81所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    输出点云帧序列，并通过所述驱动机构控制所述反射镜在一帧点云帧内出现的每次黑视时段内摆动。
  83. 根据权利要求81或82所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    通过所述驱动机构控制所述反射镜在相邻两次黑视时段之间的非黑视时段内保持静止。
  84. 根据权利要求76-83任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    控制所述驱动机构与所述反射模块的驱动模块进行通信，以根据所述反射模块的旋转角度控制所述反射镜的摆动。
  85. 根据权利要求72所述的控制方法，其特征在于，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制方法包括：
    控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜均速摆动，并控制所述驱动模块驱动所述反射模块均速旋转。
  86. 根据权利要求72所述的控制方法，其特征在于，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制方法包括：
    控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜变速摆动，并控制所述驱动模块驱动所述反射模块均速旋转。
  87. 根据权利要求86所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
    控制所述驱动机构驱动所述第一棱镜和所述第二棱镜以正弦波变速方式摆动。
  88. 根据权利要求85-87任一项所述的控制方法，其特征在于，所述第一扫描模组包括驱动机构、第一棱镜和第二棱镜；所述控制所述第一扫描模组调整姿态，包括：
    所述驱动机构驱动所述第一棱镜与所述第二棱镜等速反向旋转。
PCT/CN2020/142434 2020-12-31 2020-12-31 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法 WO2022141534A1 (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080079854.7A CN114746771A (zh) 2020-12-31 2020-12-31 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法
PCT/CN2020/142434 WO2022141534A1 (zh) 2020-12-31 2020-12-31 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法
US18/206,221 US20230314571A1 (en) 2020-12-31 2023-06-06 Detection apparatus, scanning unit, movable platform, and control method of detection apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/142434 WO2022141534A1 (zh) 2020-12-31 2020-12-31 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/206,221 Continuation US20230314571A1 (en) 2020-12-31 2023-06-06 Detection apparatus, scanning unit, movable platform, and control method of detection apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022141534A1 true WO2022141534A1 (zh) 2022-07-07

Family

ID=82260141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2020/142434 WO2022141534A1 (zh) 2020-12-31 2020-12-31 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230314571A1 (zh)
CN (1) CN114746771A (zh)
WO (1) WO2022141534A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024044905A1 (zh) * 2022-08-29 2024-03-07 华为技术有限公司 一种探测装置及终端设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115291189A (zh) * 2022-07-19 2022-11-04 深圳市杉川机器人有限公司 扫描机构、激光雷达及清洁设备
CN117665742A (zh) * 2022-08-30 2024-03-08 上海禾赛科技有限公司 激光雷达及其扫描控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003015069A (ja) * 2001-07-02 2003-01-15 Canon Inc 光走査装置
CN109471126A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 南京理工大学 一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置
CN110018484A (zh) * 2018-01-08 2019-07-16 Sos实验株式会社 激光雷达装置
US20190265336A1 (en) * 2018-02-23 2019-08-29 Innovusion Ireland Limited 2-dimensional steering system for lidar systems
CN211426799U (zh) * 2019-09-21 2020-09-04 深圳奥锐达科技有限公司 一种二维扫描激光雷达装置及电子设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003015069A (ja) * 2001-07-02 2003-01-15 Canon Inc 光走査装置
CN109471126A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 南京理工大学 一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置
CN110018484A (zh) * 2018-01-08 2019-07-16 Sos实验株式会社 激光雷达装置
US20190265336A1 (en) * 2018-02-23 2019-08-29 Innovusion Ireland Limited 2-dimensional steering system for lidar systems
CN211426799U (zh) * 2019-09-21 2020-09-04 深圳奥锐达科技有限公司 一种二维扫描激光雷达装置及电子设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024044905A1 (zh) * 2022-08-29 2024-03-07 华为技术有限公司 一种探测装置及终端设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN114746771A (zh) 2022-07-12
US20230314571A1 (en) 2023-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
CN111263897B (zh) 距离探测装置
US11428788B2 (en) Laser measurement module and laser radar
US11774557B2 (en) Distance measurement instrument with scanning function
CN210142187U (zh) 一种距离探测装置
US20210293928A1 (en) Ranging apparatus, balance method of scan field thereof, and mobile platform
CN217820840U (zh) 一种接收模组及激光雷达系统
CN209356678U (zh) 测距装置
WO2023143078A1 (zh) 激光雷达及终端设备
CN111587381A (zh) 调整扫描元件运动速度的方法及测距装置、移动平台
CN110658527A (zh) 激光雷达、自主移动机器人及智能车辆
CN111263898A (zh) 一种光束扫描系统、距离探测装置及电子设备
WO2022110210A1 (zh) 一种激光雷达及移动平台
CN208588825U (zh) 激光雷达、自主移动机器人及智能车辆
US20230094857A1 (en) Transmission apparatus for laser radar, laser radar apparatus and electronic device
US20220082665A1 (en) Ranging apparatus and method for controlling scanning field of view thereof
CN112835017B (zh) 一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法
CN113126107A (zh) 一种扫描激光雷达
WO2024044905A1 (zh) 一种探测装置及终端设备
KR102711704B1 (ko) 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더
CN220105293U (zh) 一种避障传感器及移动机器人
KR102511118B1 (ko) 라이다 광학 장치
WO2022021360A1 (zh) 测距装置与移动平台
WO2022040937A1 (zh) 激光扫描装置和激光扫描系统
WO2023048691A1 (en) Fast and high-resolution lidar with multiaxis and multi- surface polygon scanner

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: 20967872

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: 20967872

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1