本发明专利技术公开了一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，包括从下至上依次固定连接的底座、步进电机、齿轮传动件、传动连接件、动平衡调整件、连接板、支撑件、固定装置和线阵激光测距仪，步进电机通过齿轮传动件带动上方的其他部件转动；底座内部嵌入发射线圈和无线发射模块，动平衡调整件中嵌入接收线圈，连接板内部嵌入无线接收及数据传输模块，动平衡调整件通过上方的连接板连接支撑件；支撑件为悬挂式支撑结构，可以在离心力的作用下自适应的调整激光测距仪的俯仰角度；该支架两侧对称设置锁定装置；固定装置的上方固定设置线阵激光测距仪，下方固定设置双轴倾角传感器。本发明专利技术利用磁耦合谐振原理对激光雷达进行无线供电，并利用Wi‑Fi数据传输，具有自适应调节、稳定性好、效率高、体积小等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测
，特别是一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置。
技术介绍
车载激光雷达作为一种实时探测工具，被广泛的应用在道路检测、维护勘察，结构分析以及自主驾驶等方面。其中，自主驾驶是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标。而在自主驾驶中，雷达是一种必不可少的元素，激光雷达由于使用了激光代替了传统的声波而精度更高，抗干扰能力更强。激光雷达只需进行非接触扫描就可在短时间内获取物体和环境空间点的三维数据和信息，依靠获取的数据便能够建立完整的三维立体模型。目前，在车辆自主驾驶领域，美国Velodyne公司的HDL-64E型64线线阵激光雷达是应用最为广泛，技术最为先进的车载线阵激光雷达。它通过电机带动线阵排列的激光测距仪在水平面内进行360°扫描，垂直视场覆盖+2至-24.8°，但是在扫描过程中，探测轴方向固定不变。但是众所周知，随着车速的增加导航传感器应能够对准更远处，正如我们人眼在速度快时会看更远地方，也就是在车速增加时激光雷达必须探测的更远一些，才能为有效的避开障碍物及行人车辆提供足够的响应时间。此外，通过滑环电刷结构实现系统供电和数据传输，这种滑环结构的存在使得装置的体积较大，而且滑环是一个空间小、导线相当密集的部件，各种电源线、信号线都在滑环内集中，因此各信号间的互感、互容效应较大，影响了数据传输的稳定性和效率，还存在严重的磨损问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，根据汽车的速度自动地调节旋转扫描速度，然后自适应地调节成像探测的俯仰角度。实现本专利技术目的的技术方案为：一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，包括从下至上依次固定连接的底座、步进电机、齿轮传动件、传动连接件、动平衡调整件、连接板、支撑件、固定装置和线阵激光测距仪，其中步进电机通过齿轮传动件带动上方的其他部件转动；所述底座内部嵌入发射线圈和无线发射模块，动平衡调整件中嵌入接收线圈，连接板内部嵌入无线接收及数据传输模块，动平衡调整件通过上方的连接板连接支撑件；支撑件为悬挂式支撑支架，该支架两侧对称设置锁定装置，支撑件用于支撑固定装置，固定装置绕支撑件进行俯仰旋转并通过锁定装置固定；固定装置的上方固定设置线阵激光测距仪，下方固定设置双轴倾角传感器；所述发射线圈及无线发射模块与接收线圈及无线接收及数据传输模块匹配形成磁耦合谐振式无线供电模块，发射线圈和接收线圈组成的电路为相同频率的谐振电路，通过磁场耦合实现能量的无线传输，将能量从电源供给端传输到用电设备吸收端；无线接收及数据传输模块包括ARM控制器、Wi-Fi无线网卡组成Wi-Fi无线数据传输模块，通过ARM控制器控制Wi-Fi无线网卡建立起无线通信链路，将数据传输给安装在车上的上位机，从而实现无线数据传输。优选地，所述整个装置外部从上至下依次设置上部保护罩、中部保护罩和下部保护罩，使整个旋转扫描装置位于保护罩内部。优选地，所述支撑件与固定装置的连接方式为一组相互啮合的卡扣结构。优选地，所述锁定装置包括电磁继电器、摩擦块，固定装置下表面设置与该摩擦块对应的摩擦盘，摩擦块通过弹簧固定；当步进电机转速变化时，电磁继电器通电，将摩擦块吸住，摩擦块与固定装置下表面的摩擦盘分离；当步进电机转速稳定之后，电磁继电器断电，摩擦块在弹簧的作用下弹回，与摩擦盘接触，在摩擦力的作用下，将线阵激光测距仪在此俯仰角下固定。优选地，所述动平衡调整件采用球式被动动平衡调节结构，动平衡调整件内设有刚性小球、固定孔、线槽开口和接收线圈凹槽，固定孔将动平衡调整件固定于传动连接件的旋转轴，刚性小球自由移动从而在不平衡力的作用下进行被动平衡。优选地，所述底座、步进电机、齿轮传动件、传动连接件、动平衡调整件、连接板、支撑件、固定装置和线阵激光测距仪均为左右对称结构，且整个旋转扫描装置为左右对称结构。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)能够根据车辆速度自适应地调整装置扫描速度，并在离心力的作用下自适应地调节装置的探测轴俯仰角度大小，提高了探测范围和装置的适应性及探测能力；(2)引入了基于动平衡原理的探测器俯仰角调整原理，并实现了结构的设计，不但可以自适应地实现俯仰角度的调整，而且因为整个装置结构为左右对称结构，在离心力作用下实现自适应调节的同时，装置达到受力平衡的稳定状态，此时整个装置的转动惯量的中心也自动调节到旋转轴上，实现了自动动平衡调节；(3)采用磁耦合谐振式无线供电以及Wi-Fi数据传输代替滑环供电和数据传输，减小了整个装置的体积，提高了装置的便捷性及数据的传输效率；(4)采用了球式被动动平衡调节结构，提高了装置的稳定性。附图说明图1是本专利技术自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置的整体结构图。图2是本专利技术自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置的整体结构爆炸视图。图3是本专利技术自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置的中轴线剖视图。图4是本专利技术自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置的支撑件的爆炸视图。图5是悬挂式支撑结构的示意图，其中(a)是悬挂式支撑结构初始角度等轴视图，(b)是悬挂式支撑结构角度自动调节后的等轴视图。图6是本专利技术中动平衡调整件的结构示意图。图7是无线供电及无线数据传输模块的结构示意图。其中，1-上部保护罩，2-线阵激光测距仪，3-固定装置，4-支撑件，5-锁定装置，6-连接板，7-中部保护罩，8-动平衡调整件，9-下部保护罩，10-步进电机，11-底座，12-双轴倾角传感器，13-传动连接件，14-齿轮传动件，15-接收线圈，16-发射线圈，17-无线接收及数据传输模块，18-无线发射模块，19-摩擦盘，20-刚性小球，21-固定孔，22-线槽开口，23-接收线圈凹槽。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1～2，本专利技术自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，包括从下至上依次固定连接的底座11、步进电机10、齿轮传动件14、传动连接件13、动平衡调整件8、连接板6、支撑件4、固定装置3和线阵激光测距仪2，其中步进电机10通过齿轮传动件14带动上方的其他部件转动；所述底座11内部嵌入发射线圈16和无线发射模块18，动平衡调整件8中嵌入接收线圈15，连接板6内部嵌入无线接收及数据传输模块17，动平衡调整件8通过上方的连接板6连接支撑件4；支撑件4为悬挂式支撑支架，该支架两侧对称设置锁定装置5，支撑件4用于支撑固定装置3，固定装置3绕支撑件4进行俯仰旋转并通过锁定装置5固定；固定装置3的上方固定设置线阵激光测距仪2，下方固定设置双轴倾角传感器12；利用线阵激光测距仪2在旋转过程中的离心力作用，对支撑件4俯仰进行调节。装置的转速不同，悬挂的线阵激光测距仪2离心力大小不同，在离心力作用下，线阵激光测距仪2自动调节俯仰角度直至平衡状态。所述发射线圈16及无线发射模块18与接收线圈15及无线接收及数据传输模块17匹配形成磁耦合谐振式无线供电模块，发射线圈16和接收线圈15组成的电路为相同频率的谐振电路，通过磁场耦合实现能量的无线传输，将能量从电源供给端传输到用电设备吸收端；无线接收及数据传输模块17包括ARM控制器、Wi-Fi无线网卡组成Wi-Fi无线数据传输模块，通过ARM控制器控制Wi-Fi无线网卡建立起本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，其特征在于：包括从下至上依次固定连接的底座(11)、步进电机(10)、齿轮传动件(14)、传动连接件(13)、动平衡调整件(8)、连接板(6)、支撑件(4)、固定装置(3)和线阵激光测距仪(2)，其中步进电机(10)通过齿轮传动件(14)带动上方的其他部件转动；所述底座(11)内部嵌入发射线圈(16)和无线发射模块(18)，动平衡调整件(8)中嵌入接收线圈(15)，连接板(6)内部嵌入无线接收及数据传输模块(17)，动平衡调整件(8)通过上方的连接板(6)连接支撑件(4)；支撑件(4)为悬挂式支撑支架，该支架两侧对称设置锁定装置(5)，支撑件(4)用于支撑固定装置(3)，固定装置(3)绕支撑件(4)进行俯仰旋转并通过锁定装置(5)固定；固定装置(3)的上方固定设置线阵激光测距仪(2)，下方固定设置双轴倾角传感器(12)；所述发射线圈(16)及无线发射模块(18)与接收线圈(15)及无线接收及数据传输模块(17)匹配形成磁耦合谐振式无线供电模块，发射线圈(16)和接收线圈(15)组成的电路为相同频率的谐振电路，通过磁场耦合实现能量的无线传输，将能量从电源供给端传输到用电设备吸收端；无线接收及数据传输模块(17)包括ARM控制器、Wi‑Fi无线网卡组成Wi‑Fi无线数据传输模块，通过ARM控制器控制Wi‑Fi无线网卡建立起无线通信链路，将数据传输给安装在车上的上位机，从而实现无线数据传输。...
【技术特征摘要】
1.一种自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，其特征在于：包括从下至上依次固定连接的底座(11)、步进电机(10)、齿轮传动件(14)、传动连接件(13)、动平衡调整件(8)、连接板(6)、支撑件(4)、固定装置(3)和线阵激光测距仪(2)，其中步进电机(10)通过齿轮传动件(14)带动上方的其他部件转动；所述底座(11)内部嵌入发射线圈(16)和无线发射模块(18)，动平衡调整件(8)中嵌入接收线圈(15)，连接板(6)内部嵌入无线接收及数据传输模块(17)，动平衡调整件(8)通过上方的连接板(6)连接支撑件(4)；支撑件(4)为悬挂式支撑支架，该支架两侧对称设置锁定装置(5)，支撑件(4)用于支撑固定装置(3)，固定装置(3)绕支撑件(4)进行俯仰旋转并通过锁定装置(5)固定；固定装置(3)的上方固定设置线阵激光测距仪(2)，下方固定设置双轴倾角传感器(12)；所述发射线圈(16)及无线发射模块(18)与接收线圈(15)及无线接收及数据传输模块(17)匹配形成磁耦合谐振式无线供电模块，发射线圈(16)和接收线圈(15)组成的电路为相同频率的谐振电路，通过磁场耦合实现能量的无线传输，将能量从电源供给端传输到用电设备吸收端；无线接收及数据传输模块(17)包括ARM控制器、Wi-Fi无线网卡组成Wi-Fi无线数据传输模块，通过ARM控制器控制Wi-Fi无线网卡建立起无线通信链路，将数据传输给安装在车上的上位机，从而实现无线数据传输。2.根据权利要求1所述的自主驾驶用车载激光雷达的旋转扫描装置，其特征在于：所述整个装置外...
【专利技术属性】
技术研发人员：来建成，董士军，李振华，王春勇，黄宏坤，严伟，纪运景，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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