專(zhuān)利名稱(chēng)：使用多平面幕的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思涉及安全掃描系統(tǒng)和使用該安全掃描系統(tǒng)的車(chē)輛。
背景技術(shù)：
材料運(yùn)輸車(chē)輛和系統(tǒng)，例如叉車(chē)、拖車(chē)等，用于各種用途。這些車(chē)輛可包括人操縱車(chē)輛和自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)輛(AGVs)。一些這種車(chē)輛和系統(tǒng)可包括用于導(dǎo)航和保障安全的傳感器和掃描儀。圖I和圖2分別是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的材料運(yùn)輸車(chē)輛100的俯視圖和透視圖，該材料運(yùn)輸車(chē)輛100包括底部激光距離掃描儀(bottom laser range scanner) 110和靠近車(chē)輛的頂部安裝的激光距離掃描儀104。激光掃描儀110和104均是用于保障安全。
桿103可以是車(chē)輛100的一部分或連接于車(chē)輛100。燈102安裝在桿103上以將信號(hào)(例如用于警告和保障安全的信號(hào))傳達(dá)至附近的人。激光掃描儀104也安裝在桿103 上。底部激光掃描儀110在距離車(chē)輛行駛的地面確定的高度處安裝在車(chē)輛100的前部。底部激光掃描儀110在車(chē)輛100的前部投射激光束以確定兩個(gè)區(qū)域，安全區(qū)域112和警告區(qū)域114。如果底部激光掃描儀在安全區(qū)域112探測(cè)到人體或目標(biāo)(總稱(chēng)為“物體”)，掃描儀能夠向車(chē)輛100的控制器(未顯不)發(fā)送信號(hào)，控制器轉(zhuǎn)而將信號(hào)傳送至車(chē)輛110的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(也未顯示)。作為對(duì)收到的在安全區(qū)域112探測(cè)到物體的指示信號(hào)的響應(yīng)，控制器能夠使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)停止車(chē)輛的運(yùn)行和/或操作。控制器也可使用燈102以傳達(dá)存在情況的信號(hào)。這樣，底部激光掃描儀在保障車(chē)輛100前的物體的安全性方面是有用的。當(dāng)在警告區(qū)域114探測(cè)到物體時(shí)，底部激光掃描儀110能發(fā)射信號(hào)至控制器?？刂破鞑煌Ｖ共僮?，而是使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減緩運(yùn)行并且促使燈102傳達(dá)出警告信號(hào)。這種探測(cè)同樣可以激發(fā)聲音警報(bào)。由于底部激光掃描儀110平行于地面投射，在該平面之下或之上的物體不會(huì)被探測(cè)到。由于激光掃描儀104建立了不僅從激光掃描儀104投射至大約安全區(qū)域112的前邊緣而且在底部激光掃描儀110的平面下方至大約地面的掃描平面，因而激光掃描儀104的使用能夠使安全區(qū)域擴(kuò)展至三維。由激光掃描儀104生成的掃描平面被稱(chēng)作“光幕” 116。與底部掃描儀110類(lèi)似，激光掃描儀104也發(fā)送信號(hào)至控制器。控制器可進(jìn)行計(jì)算以發(fā)送合適的警告信號(hào)并對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)乜刂?。例如，如果激光掃描儀104即刻探測(cè)到物體，控制器可確定該做什么，但是底部掃描儀110沒(méi)有探測(cè)到物體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多平面掃描儀支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括支架和鏡塊。所述支架配置為相對(duì)于掃描儀固定在固定方向上；以及所述鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向以建立多重掃描平面。所述掃描儀可以是激光距離掃描儀。
所述鏡塊可包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。所述鏡塊可包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。所述支架和鏡塊可形成為單一器件。所述鏡塊可包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。所述多個(gè)鏡子可包括機(jī)加工棱鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括距離掃描儀、支架以及鏡塊。所述支架配置為相對(duì)于所述距離掃描儀固定在固定方向上；以及所述鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述距離掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向以建立多重掃描平面。所述距離掃描儀可以是激光距離掃描儀。所述鏡塊可包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成所述多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。所述鏡塊可包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。所述支架和鏡塊可形成為單一器件。所述鏡塊可包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。所述多個(gè)鏡子可包括機(jī)加工棱鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種具有多平面掃描系統(tǒng)的車(chē)輛。該車(chē)輛包括可操作地連接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制器。所述多平面掃描系統(tǒng)包括激光距離掃描儀，該連接于所述控制器的激光距離掃描儀；支架，該支架配置為相對(duì)于所述激光距離掃描儀固定在固定的方向；以及鏡塊，該鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述激光距離掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向以建立多重掃描平面。所述激光距離掃描儀設(shè)置為接收來(lái)自所述多重掃描平面的信號(hào)，將所述信號(hào)作為探測(cè)信號(hào)傳送至所述控制器，并且所述控制器響應(yīng)所述探測(cè)信號(hào)而改變所述車(chē)輛的操作。所述鏡塊可包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成所述多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。所述鏡塊可包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。 所述支架和鏡塊可形成為單一器件。所述鏡塊可包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。所述多個(gè)鏡子可包括機(jī)加工棱鏡。所述車(chē)輛可以是無(wú)人操縱車(chē)輛。所述車(chē)輛還可包括底部掃描儀，該底部掃描儀投射安全區(qū)域并且也連接于所述控制器，其中，所述安全區(qū)域與所述多重平面中的至少一個(gè)平面相交。


通過(guò)附圖及所附詳細(xì)描述，本發(fā)明將更為清楚。此處所描述的實(shí)施方式是以示例性方式而非限制性方式給出的，其中相同的參考數(shù)字指代相同或相似的元件。附圖不必要求按比例，而是突出在展示本發(fā)明各部分時(shí)的位置關(guān)系。在附圖中圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有現(xiàn)有技術(shù)的激光距離掃描系統(tǒng)的材料運(yùn)輸車(chē)輛的俯視圖；圖2是圖I的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有多平面激光距離掃描系統(tǒng)的實(shí)施方式中的材料運(yùn)輸車(chē)輛的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖2的系統(tǒng)的透視圖；圖5A-圖5C是根據(jù)本發(fā)明的各方面的激光距離掃描和鏡系統(tǒng)的實(shí)施方式中的不同視圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的各方面的鏡塊的實(shí)施方式的透視圖；和圖6B是根據(jù)本發(fā)明的各方面的可用于支持圖6A的鏡塊的支架的實(shí)施方式的透視圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖通過(guò)解釋說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式并按照所述實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的各方面進(jìn)行描述。在描述這些實(shí)施方式時(shí)，為了簡(jiǎn)明，通常省略了有關(guān)公知的術(shù)語(yǔ)、功能或配置的具體描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管此處使用了第一、第二等術(shù)語(yǔ)以用于描述不同的元件，這些元件并不受限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)用于區(qū)別一個(gè)元件和另一個(gè)元件，但并不意指元件必須的順序。例如，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，第一元件也可被稱(chēng)作第二元件，并且，類(lèi)似地，第二元件也可被稱(chēng)作第一元件。此處使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)列出的術(shù)語(yǔ)的一個(gè)或多個(gè)的任意和全部的組合。應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)一個(gè)元件被稱(chēng)作為“位(on)于”或“連接(connected)于”于或“配合(coupled)于”另一個(gè)元件時(shí)，所述一個(gè)元件可以直接地位于或連接于或配合于所述另一個(gè)元件或者也可以存在中間元件(interveningelement)。相反地，當(dāng)元件被稱(chēng)作是“直接地位(directly on)于”或“直接地連接(directly connected)于”或“直接地配合(directly coupled)于”另一個(gè)元件時(shí)，則不存在中間元件。用于描述元件之間關(guān)系的其它文字應(yīng)當(dāng)以類(lèi)似的方式理解(例如，“在……之間”相對(duì)于“直接地在……之間”，“連接”相對(duì)于“直接地連接”等)。此處使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施方式
，而不用于限制本發(fā)明。除非上下文中明確地說(shuō)明，此處使用的單數(shù)形式“一個(gè)(a)”、“一個(gè)(an)”和“這個(gè)(the)”表示也可包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)此處使用術(shù)語(yǔ)“包括(comprises) ”、“包括(comprising)”、“包括(includes) ”和/或“包括(including) ”時(shí),說(shuō)明所述的特征、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或另外有一個(gè)或更多其它特征、步驟、操作、元件、部件和/或其組合?？臻g相關(guān)術(shù)語(yǔ)，例如“在……之下(beneath) ”、“在……下面(below) ”、“下面的
(lower)”、“在......之上(above) ”、“上面的(upper) ”等可用于描述一個(gè)元件與另一個(gè)元件
和/或一個(gè)特征與另一個(gè)特征的關(guān)系，例如，如圖中所示的。應(yīng)當(dāng)理解的是，除了附圖中所、描繪的方向外，空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)包含裝置在使用和/或操作中的不同的方向，例如，若附圖中的裝置倒轉(zhuǎn)，被描述為在其它元件或特征“之下(below)”和/或“之下(beneath) ”的元件將被定位為在其它元件或特征“之上(above)”。裝置可以以其它方式定向(例如，旋轉(zhuǎn)90度或沿其它方向)，并且此處使用的空間相關(guān)描述其它相應(yīng)地解讀。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多平面掃描儀支持系統(tǒng)504和掃描儀104的材料運(yùn)輸車(chē)輛100的俯視圖。圖4提供了具有同樣設(shè)置的透視圖。與圖I和2中相同，底部激光距離掃描儀110投射安全區(qū)域112和警告區(qū)域114。并且桿103包括安裝在其上的燈。在此實(shí)施方式中，多平面掃描儀支持系統(tǒng)504和激光掃描儀104也安裝在桿103上。車(chē)輛100包括控制器(未顯不)，激光掃描儀104和底部激光掃描儀110與控制器連接。控制器連接至控制車(chē)輛運(yùn)行的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示)。如之前有關(guān)圖I和2的描述所述，控制器還與燈102連接。與現(xiàn)有技術(shù)不同，該多平面掃描儀支持系統(tǒng)與掃描儀104相應(yīng)安裝，從而使具有多重掃描平面302、304和306的光幕300從單個(gè)激光104產(chǎn)生。即，通常所使用的激光掃描的視界范圍達(dá)到大約270度。在本發(fā)明中，多平面掃描儀支持器的一個(gè)或多個(gè)反射平面在其掃描的不同部位接收掃描信號(hào)，以建立多重掃描平面302、304和306。材料運(yùn)輸車(chē)輛的這種設(shè)置方式的實(shí)際益處是使安全區(qū)域的擴(kuò)展和車(chē)輛的前右和前左區(qū)域的探測(cè)成為可能。這是非常有用的，例如，當(dāng)自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)輛在繞拐角行駛時(shí)，該拐角是不包括在傳統(tǒng)的安全區(qū)域以及圖I和2中的安全區(qū)域中的。在圖3中，光幕300包括三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的掃描平面302、304和306，但是在其它實(shí)施方式中，使用波狀的多平面掃描儀支持系統(tǒng)504可形成波狀的光幕。在所示的實(shí)施方式中，激光距離掃描儀是德國(guó)瓦德奇(Waldkirch)的西克(SICK)公司的SlOO激光距離掃描儀。同樣為瓦德奇公司的LSM100、S300和S3000型號(hào)是適合的激光距離掃描儀的其它示例。激光掃描儀指向水平面上大約34度和地面上大約66英寸。前平面302具有距離車(chē)輛100的前部大約IlOOmm的地面投射范圍(a field groundprojection)，側(cè)平面304、306具有距離車(chē)輛100的前部中心大約800mm的地面投射范圍。這些為示例，具體尺寸可根據(jù)例如車(chē)輛不同而不一樣。圖5A-圖5C是根據(jù)本發(fā)明的各方面的激光距離掃描儀和鏡系統(tǒng)的實(shí)施方式的不同視圖。如上所述，在圖5A-圖5C中顯示了掃描系統(tǒng)500的使用多平面掃描儀支持系統(tǒng)504和連接于桿103的掃描儀104的實(shí)施方式。多平面掃描儀支持系統(tǒng)504包括支架510，該支架510中配置激光，以使得連接于支架510的反射平面在操作期間反射激光掃描儀104的激光束。在該實(shí)施方式中，那些反射平面包括連接于支架510的三個(gè)鏡塊512、514和516。每個(gè)鏡塊分別包括接收來(lái)自激光104的掃描信號(hào)的反射平面513、515、517。每個(gè)反射平面513、515、517用于形成各自的掃描平面。例如，在圖3和圖4中，表面513沿掃描平面302反射掃描激光束，反射平面515沿掃描平面304反射掃描激光束，而反射平面517沿掃描平面306反射掃描激光束。圖6A是鏡塊512的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖，而圖6B是圖5A-圖5C的支架510的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖。在該實(shí)施方式中，反射平面513(在圖6A中未顯示)連接至鏡塊512的表面A。反射平面可以采用多種形式，例如由拋光或機(jī)器加工的金屬或其它材料(例如玻璃)制成的板。如圖6B所示，鏡塊512安裝在支架510的表面510a上。同樣，鏡塊514可安裝在表面510b上，而鏡塊516可安裝在表面510c上。在一些實(shí)施方式中，支架510、鏡塊512、514、516和反射表面513、515、517中的兩
個(gè)或更多可由單一材料或復(fù)合材料制成。在一些實(shí)施方式中，波狀的反射表面可用于形成彎曲的光幕，此外可具有多重平面。例如，凹曲面、凸曲面、彎曲、扭曲、棱鏡等可用于將光幕制作成具有所需數(shù)量和形狀的多重掃描平面。本實(shí)施方式不需要“點(diǎn)頭(nodding) ”裝置來(lái)獲得多重平面，因而制作和維持費(fèi)用
較便宜。
盡管前面已經(jīng)描述了被認(rèn)為是最佳模式的和/或其它優(yōu)選的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改，本發(fā)明可以以多種形式和實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)，并且可以應(yīng)用于多種用途，此處僅描述了其中的一些。下述權(quán)利要求書(shū)要求保護(hù)的是以文字描述的范圍和包括落入各個(gè)權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的所有修改和變換的所有等同方式。
權(quán)利要求
1.一種多平面掃描儀支持系統(tǒng),該系統(tǒng)包括 支架，該支架配置為相對(duì)于掃描儀固定在固定方向上；以及 鏡塊，該鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向，以建立多重掃描平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述掃描儀是激光距離掃描儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述支架和鏡塊形成為單一器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)鏡子包括機(jī)加工棱鏡。
8.—種掃描系統(tǒng),該掃描系統(tǒng)包括 距離掃描儀； 支架，該支架配置為相對(duì)于所述距離掃描儀固定在固定方向上；以及 鏡塊，該鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述距離掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向，以建立多重掃描平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述距離掃描儀是激光距離掃描儀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成所述多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述支架和鏡塊形成為單一器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述鏡塊包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)鏡子包括機(jī)加工棱鏡。
15.—種具有多平面掃描系統(tǒng)的車(chē)輛，該車(chē)輛包括 控制器，該控制器可操作地連接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 激光距離掃描儀，該激光距離掃描儀連接于所述控制器； 支架，該支架配置為相對(duì)于所述激光距離掃描儀固定在固定方向上；以及 鏡塊，該鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述激光距離掃描儀的掃描信號(hào)，并且將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向，以建立多重掃描平面； 其中，所述激光距離掃描儀設(shè)置為接收來(lái)自所述多重掃描平面的信號(hào)，將所述信號(hào)作為探測(cè)信號(hào)傳送至所述控制器，并且所述控制器響應(yīng)所述探測(cè)信號(hào)而改變對(duì)所述車(chē)輛的操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，其中，所述鏡塊包括多個(gè)平面，每個(gè)所述平面設(shè)置為反射所述掃描信號(hào)以形成所述多重掃描平面中的不相同的一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，其中，所述鏡塊包括波狀的反射平面，該波狀的反射平面配置為形成包括所述多重掃描平面的彎曲光幕。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，其中，所述支架和鏡塊形成為單一器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，其中，所述鏡塊包括接收所述掃描信號(hào)的多個(gè)鏡子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的車(chē)輛，其中，所述多個(gè)鏡子包括機(jī)加工棱鏡。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛是無(wú)人操縱車(chē)輛。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車(chē)輛，該車(chē)輛還包括底部掃描儀，該底部掃描儀投射安全區(qū)域并且所述底部掃描儀也連接于所述控制器，其中，所述安全區(qū)域與所述多重平面中的至少一個(gè)平面相交。
全文摘要
一種多平面掃描儀支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括支架和鏡塊。所述支架配置為相對(duì)于掃描儀固定在固定方向上。并且所述鏡塊設(shè)置為接收來(lái)自所述掃描儀的掃描信號(hào)，并將所述掃描信號(hào)反射至多個(gè)方向以建立多重掃描平面。所述掃描儀可以是激光掃描儀。所述掃描儀和所述多平面掃描儀支持系統(tǒng)可連接于材料運(yùn)輸車(chē)輛，例如，提供安全保障功能。所述車(chē)輛可以是有人操縱車(chē)輛或無(wú)人操縱車(chē)輛。
文檔編號(hào)B60R1/00GK102648112SQ201080036411
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者M·韋斯, W·R·博沃斯 申請(qǐng)人:塞格瑞德公司