[发明专利]高精度单电机传动激光雷达三维扫描仪

摘要

本发明公开了一种高精度单电机传动激光雷达三维扫描仪，一方面，实现了使用单个高精度伺服电机控制扫描仪实现全空间连续扫描，使扫描仪结构更为紧凑，还降低了成本，同时，用蜗轮和蜗杆代替齿轮，并且单向传动，消除了齿轮的回程误差，提高了激光雷达扫描仪的精度，缩小了扫描仪的体积，使用两个±0.001°精度的角度传感器对水平和垂直扫描角度进行记录，使扫描式激光雷达系统测量更为准确可靠，同时无线双轴超高精度俯仰角度传感器的使用，也使该高精度单电机传动激光雷达三维扫描仪可以实现扫描头的开机自动水平校准，简化了测量的前期准备工作，提高了扫描仪的工作效率。

主权项

一种高精度单电机传动激光雷达三维扫描仪，其特征在于，包括：高精度伺服电机(1)、带顺时针逆止器的蜗杆(2)、带逆时针逆止器的蜗杆(3)、内筒蜗轮(4)、扫描仪内筒(5)，内筒齿轮组(6)与(7)、无线双轴超高精度俯仰角度传感器(8)、俯仰角度传感器电源模块(9)、外筒蜗轮(10)、扫描仪外筒(11)、环形角度编码器(12)、轴承组(13)与激光雷达外壳(17)；高精度伺服电机(1)分别与带顺时针逆止器的蜗杆(2)以及带逆时针逆止器的蜗杆(3)相连，带顺时针逆止器的蜗杆(2)通过安装在扫描仪内筒(5)下端的内筒蜗轮(4)，驱动扫描仪内筒(5)转动，扫描仪内筒上部安装有内筒齿轮组(6)和(7)，使水平旋转的扫描仪内筒(5)转换为扫描仪的竖直方向扫描；带逆时针逆止器的蜗杆(3)通过安装在扫描仪外筒(11)下端的外筒蜗轮(10)，驱动扫描仪外筒(11)水平旋转，从而实现扫描仪的水平扫描；环形角度编码器(12)的编码器固定在激光雷达外壳(17)上，其码盘固定在扫描仪外筒(11)上；无线双轴超高精度角度传感器(8)固定在扫描仪内筒(5)的外壁上，其内置有俯仰角度传感器电源模块(9)；扫描仪内筒(5)与扫描仪外筒(11)，以及扫描仪外筒(11)与激光雷达外壳(17)之间均通过轴承组(13)相连；实现水平方向旋转和角度检测的方式如下：由控制计算机设定一个水平扫描角度，并控制高精度伺服电机(1)逆时针旋转，由高精度伺服电机(1)驱动带逆时针逆止器的蜗杆(3)旋转，并由带逆时针逆止器的蜗杆(3)驱动外筒蜗轮(10)旋转，外筒蜗轮(10)驱动扫描仪外筒(11)旋转，同时安装在扫描仪外筒(11)上的环形角度编码器(12)的码盘随外筒一起旋转，环形角度编码器(12)的编码器固定在激光雷达外壳(17)上，记录外筒旋转角度；实现垂直方向旋转和角度检测的方式如下：由控制计算机设定一个垂直扫描角度，并控制高精度伺服电机(1)顺时针旋转，由高精度伺服电机(1)驱动带顺时针逆止器的蜗杆(2)旋转，并由带顺时针逆止器的蜗杆(2)驱动内筒蜗轮(4)旋转，内筒蜗轮(4)驱动扫描仪内筒(5)，通过内筒齿轮组(6)和(7)将扫描仪内筒(5)水平方向的旋转转化为扫描头竖直方向的旋转，同时无线双轴超高精度俯仰角度传感器(8)实时记录扫描头垂直旋转角度。