基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置及实现方法制造方法及图纸

基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法，该装置包括电机转子，电机定子，轴承，与电机转子连接的测角传感器；还包括激光驱动电路，与激光驱动电路连接的激光器，固定于激光器发射端的第一反射装置，激光器发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置中心点处的通孔，固定于通孔发射光路上的且与电机转子固连的第二反射装置；固定于第一反射装置反射光路上的汇聚镜头，固定于汇聚镜头汇聚光路上的激光探测器；与激光探测器相连的激光测距装置；与激光驱动电路、激光测距装置和测角传感器连接的系统处理器单元；与电机转子固连的永磁体，缠绕在电机定子上的线圈；电机的定子与转子均为空心圆柱状，发射激光和接收激光均从中穿过；本发明专利技术还公开了实现扫描探测的方法；能够实现对周围环境360°的扫描探测。

Scanning laser active detection device based on ring outer rotor motor and realizing method

An outer rotor motor scanning laser active detection device and its implementation method based on the device comprises a motor rotor, a motor stator, bearing, angular sensor is connected with the motor rotor; also includes a laser drive circuit, and drive circuit connected with the laser laser, the first reflection device is fixed on the laser transmitter, pulse laser beam just through hole through the first reflection device at the center of the laser, fixed in the through hole and the emission light path and motor rotor solid second reflection device connected together; a lens is fixed on the first reflection device reflected light path, the laser detector fixed on the convergent lens convergence way; laser ranging device is connected with the laser detector; the processor unit circuit, a laser ranging device and measuring sensor is connected with the laser driver is fixedly connected with the rotor of the motor; The permanent magnet, the coil on the motor stator; the motor stator and the rotor is a hollow cylinder, and the laser receiving laser through; the invention also discloses a method for realizing scanning detection can be achieved on the surrounding environment; 360 degree scanning.

【技术实现步骤摘要】
基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置及实现方法
本专利技术涉及激光扫描测距
，具体涉及一种基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法。
技术介绍
自主避障技术是无人机，无人车等无人装备需要解决的关键技术，避障能力是检验无人设备综合性能的一个关键因素。目前主流的避障技术主要有超声波和视觉技术。其中超声波是最简单的测距系统，成本相对较低，运用方便，但是由于作用距离较近，测距精度不高，而且容易受外界干扰；视觉技术极易受到光照因素的影响，不能满足全天候自主避障的需求。现有的激光雷达能够实现360°扫描探测，但现有的方案通常需要使用滑环，从而影响了激光雷达的使用寿命，而不使用滑环的方案则难以实现360°全覆盖的探测效果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是在于提供一种基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置及其实现方法，不必使用电滑环就可以实现360°扫描，具有使用寿命长，结构紧凑，价格低廉的优势。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，包括电机转子1，电机的定子2，轴承12，与电机转子1连接的测角传感器13；还包括激光驱动电路4，与激光驱动电路4连接的激光器5，固定于激光器5发射端的第一反射装置6，激光器5发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置6中心点处的通孔7，固定于通孔7发射光路上的且与电机转子1固连的第二反射装置3；固定于第一反射装置6反射光路上的汇聚镜头8，固定于汇聚镜头8汇聚光路上的激光探测器9；与激光探测器9相连的激光测距装置10；还包括与所述激光驱动电路4、激光测距装置10和测角传感器13连接的系统处理器单元11；还包括与电机转子1固连的永磁体15，缠绕在电机定子上的线圈16；所述电机定子2、电机转子1均为空心圆柱状，发射激光和接收激光均从中穿过。所述电机转子1外侧的内壁上嵌有永磁体15，永磁体15沿圆周方向均匀排列，电机转子1内侧的外壁与轴承12的内环固连，电机转子1能够随轴承内环的转动而转动。所述电机定子2的外侧绕有线圈16，电机定子2的内侧与轴承12的外环固连。所述第一反射装置6与水平方向成135度夹角；所述第二反射装置3与水平方向成45度夹角。所述的基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：所述的第一反射装置6的激光发射光路包含在第二反射装置3的激光接收光路之中。上述所述基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置实现扫描探测的方法，包括如下步骤：步骤一，系统处理器单元11通过激光驱动电路4驱动激光器5发射激光竖直穿过第一反射装置6中心点处的通孔7后，则激光竖直穿过电机转子1和电机定子2后照射到第二反射装置3上；步骤二，电机转子1转动时带动固定于其上的第二反射装置3同时转动，从而将入射到第二反射装置3的竖直方向激光变为360°发射的水平激光，对该水平面进行探测扫描；步骤三，目标反射的激光被第二反射装置3反射成竖直方向的激光，穿过电机转子1和电机定子2射到第一反射装置6并反射，反射光经汇聚镜头8汇聚后，激光探测器9接收汇聚后的激光，以便激光测距装置10进行后续处理；步骤四，当激光探测器9接收到返回来的激光后，激光测距装置10通过测量发射激光脉冲时间t1和接收激光脉冲时间t2之间的时间差计算目标的距离s；系统处理器单元11通过测角传感器13得到电机转子1在发射激光照射到第二反射装置3时刻的转角信息θ，并再读取激光测距装置10计算的目标的距离s，实现对周围360°目标的扫描探测。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：1.本专利技术的扫描装置区别于传统的一维激光扫描装置，将扫描电机的转子、定子设计成空心圆柱状，激光可以从转子和定子的中心穿过，该设计不必使用电滑环就可以实现360°扫描，具有使用寿命长，结构紧凑，价格低廉的优势。2.本专利技术所设计扫描装置的径向尺寸较小，适用于径向尺寸空间狭小的场合。3.本专利技术的激光接收效率高，与传统的测距方案相比能够实现更远的探测距离。附图说明图1为本专利技术基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置结构图。图2为本专利技术装置中电机转子与第二反射装置固连的示意图。图3为本专利技术装置中环形外转子电机俯视图。图4为本专利技术装置中环形外转子电机主视图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本专利技术基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，包括电机转子1，电机的定子2，轴承12，与电机转子1连接的测角传感器13；还包括激光驱动电路4，与激光驱动电4连接的激光器5，固定于激光器5发射端的第一反射装置6，激光器5发出的激光刚好穿过第一反射装置6中心点处的通孔7，固定于通孔7激光发射光路上的且与电机转子1固连的第二反射装置3；固定于第一反射装置6激光接收光路上的汇聚镜头8，固定于汇聚镜头8汇聚光路上的激光探测器9；与激光探测器9相连的激光测距装置10；还包括与所述激光驱动电路4、激光测距装置10和测角传感器13连接的系统处理器单元11。如图3和图4所示，所述电机定子2，电机转子1均为空心圆柱状，发射激光和接收激光均从中穿过。所述电机转子1外侧的内壁上嵌有永磁体15，永磁体15沿圆周方向均匀排列，电机转子1内侧的外壁与轴承12的内环固连，电机转子1能够随轴承内环的转动而转动。所述电机定子2的外侧绕有线圈16，电机定子2的内侧与轴承12的外环固连。如图2所示，本专利技术装置中电机转子与第二反射装置3固连的示意图，电机转子1是环形外转子电机的转子，将第二反射装置3与转子固连在一起与电机转子1同时转动。同时电机定子2与电机转子1为空心圆柱状，激光可以穿过电子转子1和电机定子2。本专利技术电机转子1转动时带动固连于其转子上的第二反射装置3同时转动。激光驱动电路4驱动激光器5产生一个激光脉冲，激光竖直穿过第一反射装置6中心点处的通孔7后，定子与轴承2为空心圆柱状，则激光竖直穿过定子与轴承2后照射到第二反射装置3并被反射成360°发射的水平激光，对该水平面进行探测扫描。目标位于第二反射装置3的反射光路时，激光被反射回来经第二反射装置3反射竖直穿过轴承2照射到第一反射装置6并被反射，在第一反射装置6的反射光路上激光穿过汇聚镜头8，达到汇聚激光的作用。激光探测器9接收汇聚后的激光，以便激光测距装置10处理。当激光探测器9接收到返回来的激光后，激光测距装置10通过测量发射激光脉冲时间t1和接收激光脉冲时间t2之间的时间差计算目标的距离s，计算公式如下：s＝(t2-t1)*v(v为激光的速度)；系统处理器单元11通过测角传感器13测量电机转子1在发射激光照射到第二反射装置3时刻的转角θ，获得该转角位置，同时再读取激光测距装置10计算的目标的距离s，则实现了对周围360°目标的扫描探测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：包括电机转子(1)，电机定子(2)，轴承(12)，与电机转子(1)连接的测角传感器(13)；还包括激光驱动电路(4)，与激光驱动电路(4)连接的激光器(5)，固定于激光器(5)发射端的第一反射装置(6)，激光器(5)发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置(6)中心点处的通孔(7)，固定于通孔(7)发射光路上的且与电机转子(1)固连的第二反射装置(3)；固定于第一反射装置(6)反射光路上的汇聚镜头(8)，固定于汇聚镜头(8)汇聚光路上的激光探测器(9)；与激光探测器(9)相连的激光测距装置(10)；还包括与所述激光驱动电路(4)、激光测距装置(10)和测角传感器(13)连接的系统处理器单元(11)，还包括与电机转子(1)固连的永磁体(15)，缠绕在电机定子(2)上的线圈(16)，所述电机定子(2)、电机转子(1)均为空心圆柱状，发射激光和接收激光均从中穿过。

【技术特征摘要】
1.基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：包括电机转子(1)，电机定子(2)，轴承(12)，与电机转子(1)连接的测角传感器(13)；还包括激光驱动电路(4)，与激光驱动电路(4)连接的激光器(5)，固定于激光器(5)发射端的第一反射装置(6)，激光器(5)发出的脉冲激光束刚好穿过第一反射装置(6)中心点处的通孔(7)，固定于通孔(7)发射光路上的且与电机转子(1)固连的第二反射装置(3)；固定于第一反射装置(6)反射光路上的汇聚镜头(8)，固定于汇聚镜头(8)汇聚光路上的激光探测器(9)；与激光探测器(9)相连的激光测距装置(10)；还包括与所述激光驱动电路(4)、激光测距装置(10)和测角传感器(13)连接的系统处理器单元(11)，还包括与电机转子(1)固连的永磁体(15)，缠绕在电机定子(2)上的线圈(16)，所述电机定子(2)、电机转子(1)均为空心圆柱状，发射激光和接收激光均从中穿过。2.根据权利要求1所述的基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：在所述电机转子(1)外侧的内壁上嵌有永磁体(15)，永磁体(15)沿圆周方向均匀排列，电机转子(1)内侧的外壁与轴承(12)的内环固连，电机转子(1)能够随轴承内环的转动而转动。3.根据权利要求1所述的基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置，其特征在于：所述电机定子(2)的外侧绕有线圈(16)，电机定子(2)的内侧与轴承(12)的外环固连。4.根据权利要求1所述的基于环形外转子电机的扫描激光主动探测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑，徐飞，孙羽键，张乐，杨凯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61