[实用新型]一种可编程激光扫描轨迹的装置

说明书

本实用新型公开了一种可编程激光扫描轨迹的装置，可编程激光雷达的扫描轨迹。装置包括三个前表面反射镜、三个反射镜支架、两个集成步进电动机、两个电机固定支架和底座。其特点在于：利用前反射镜反射波段覆盖范围广和反射效率超高以及步进电机转动的稳定性强、精确度高的特点，分1、2两个位置进行不同方向的偏转光束，根据Bresenham算法得出的位置点经过STM32转化为相应的脉冲信号来分别控制1位置和2位置的步进电动机，来编程激光扫描轨迹。本实用新型可以根据不同需求选择不同的扫描轨迹、扫描角度和激光点密度，可运用的激光波段广、扫描精度高。扫描装置运行平稳、散热效果好，可以在长时间下，保持高精度的扫描工作。

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，特别涉及新型机械结构设计，主要应用于激光雷达需要对目标物体进行扫描的场合。解决了激光雷达的扫描轨迹不能按不同需求改变轨迹的问题，并可以满足相应的扫描要求。

背景技术

目前激光雷达扫描系统一般采用光机扫描，其通过在激光测距传感器前的光学机械转动装置使激光光束的方向发生偏转，并随着相应载具运动，完成对目标的扫描。激光雷达的扫描系统常用的扫描方式有摆镜式扫描、旋转多面镜扫描、光学纤维电扫描和圆锥镜扫描等。从扫描点的轨迹来分，前三种扫描方式的轨迹是直线，而圆锥镜扫描的地面点轨迹是椭圆形。光机扫描的轨迹主要有两种直线扫描和圆锥扫描，直线扫描在载具的运动过程中的整体呈现矩形条状，虽然该扫描密度相对较低，但其扫描速度较快、范围较大和数据处理简单。圆锥扫描的扫描密度较为密集，可以更好的为后续的数据处理提供数据支持。现有的扫描方式都只能单一的执行一种扫描轨迹。激光雷达扫描装置扫描轨迹单一，无法适应不同的扫描要求，相比普通扫描轨迹单一的缺点，一种可编程激光扫描轨迹的装置具有可改变扫描轨迹、可调扫描角度的优点。

本实用新型设计了一种可编程激光扫描轨迹的装置，创新性的将Bresenham 算法编程控制激光雷达的扫描轨迹点，以实现不同的扫描轨迹、扫描角和扫描网格密度，从而使激光雷达可模块化来应对在不同要求下的扫描范围和更多的使用要求。

实用新型内容

本实用新型是一种光机扫描装置，其原理是将射入的激光光束按进行 Bresenham算法得出的扫描轨迹点偏转，达到各种扫描轨迹。本实用新型主要是针对传统扫描方式不能改变扫描轨迹的缺点，根据Bresenham算法编程控制激光雷达的扫描轨迹，设计了一种可编程激光扫描轨迹的装置，可改变激光雷达的扫描轨迹、扫描角度和扫描网格密度。

为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案实现：该装置是由前表面反射的反射镜和步进电机以编码器组成的扫描系统。扫描系统根据Bresenham 算法得出位置点，将此转化为相应的脉冲信号来分别控制1位置和2位置的步进电动机。1位置和2位置的步进电动机再分别带动与水平方向成135°夹角的 1位置的反射镜和与水平方向成135°夹角2位置的反射镜分别向Y方向和X 方向摆动由Bresenham算法得出位置点转换的角度来实现想要的扫描轨迹。

其具体过程是首先输入初始值，即初始扫描中心点位置、扫描速度、扫描类型和扫描角。参数由控制器STM32中的算法得出相应位置点后再储存数据之后将此转化为相应的脉冲信号来输出到编码器中分别控制1轴和2轴的步进电动机，步进电动机带动1位置的反射镜向Y方向摆动一定角度后激光光束沿铅锤方向平移一段距离，同理步进电机带动2位置的反射镜向X方向摆动一定角度后激光光束沿水平方向平移一段距离，即可实现通过分别向1轴和2轴的步进电动机输入由Bresenham算法转化的脉冲信号来分别控制1位置的反射镜和2 位置的反射镜向Y方向和X方向摆动来实现特定的激光光束扫描轨迹。