[发明专利]一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法。该系统包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元；方法为：在振镜伺服电机开始平稳工作后，判断系统是否以最高性能的工作模式进行扫描，根据设定的阈值进行模式判定，采用两种指标改进方法：在速度平稳运行的模式下，引入插补模块对驱动控制信号的分辨率进行提升，实现高精度扫描的目的；在高速扫描模式下，引入重复跟踪累计误差控制单元，进行多周期的误差采集和修正，达到提升精度的目的。本发明确保高速状态下的高精度三维成像扫描系统能够稳定、高效地运行。

主权项

1.一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，其特征在于，包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元，其中：所述高频脉冲激光前端与主控ARM单元连接，高频脉冲激光前端发射的激光经过扫描振镜中X振镜电机上的全反镜，反射到Y振镜电机上的全反镜，出射到目标区域；所述上位机通过USB接口与主控ARM单元连接，上位机通过USB接口采集高频脉冲激光前端发射的光束打在目标区域的水平角和垂直角、以及目标区域激光点到扫描振镜原点的距离；所述FPGA单元接收扫描振镜中电机的角度反馈信号，根据角度反馈信号确定扫描振镜中电机的实际偏转角度，如果实际偏转角度与理论控制角度的差值小于设定阈值，则对电机的偏转角度控制信号进行插补，否则降低电机的转速直至所述差值小于设定阈值；所述三环控制模拟模块包括重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关、位置控制器、增益放大器、伺服驱动系统电流环，FPGA单元的控制输出端分别接入第一模拟开关、第二模拟开关的控制输入端，FPGA单元的信号输出端分别接入重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关的信号输入端，重复跟踪累计误差控制单元的输出端、第一模拟开关的输出端均接入位置控制器；位置控制器的输出端依次通过增益放大器、伺服驱动系统电流环后，得到的角度反馈信号一方面经过微分反馈单元接入增益放大器的输入端，另一方面通过第二模拟开关接入位置控制器的输入端，同时该角度反馈接入FPGA单元。