本實(shí)用新型涉及避障
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種掃描裝置及具有該掃描裝置的無人駕駛設(shè)備。
背景技術(shù)：
：無人駕駛設(shè)備在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，因此無人駕駛設(shè)備的飛行安全受到很多的關(guān)注。為了提高飛行的安全，無人駕駛設(shè)備能夠自主檢測(cè)目標(biāo)物體并進(jìn)行躲避的功能十分重要。激光雷達(dá)作為一種可靠，穩(wěn)定，能夠全天候工作的傳感器，是用于避障的一個(gè)很好選擇。3D激光雷達(dá)一般包括兩個(gè)垂直方向的掃描。在其中一個(gè)方向上，利用電機(jī)帶動(dòng)激光束在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)掃描。在垂直方向上，一種方法是利用多束激光射向不同高度角上的目標(biāo)物體。這種方法雖然精度較高，但是卻需要同時(shí)使用多個(gè)激光器，增加了成本和功耗。另一種方法是使用擺動(dòng)舵機(jī)來控制激光束在高度角方向掃描，但是此方法的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，也受限于擺動(dòng)舵機(jī)，很難達(dá)到較高的掃描頻率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，有必要提供一種解決上述問題的掃描裝置及具有該光學(xué)結(jié)構(gòu)的無人駕駛設(shè)備。一種掃描裝置，包括光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括光源模組，光調(diào)整模組及光感測(cè)模組，所述光源模組用于發(fā)射探測(cè)光，所述光調(diào)整模組設(shè)置在所述光源模組的出光光路上，所述光調(diào)整模組用于增大所述探測(cè)光在一預(yù)定方向上的擴(kuò)散角并保持所述探測(cè)光在所述預(yù)定方向的垂直方向上的擴(kuò)散角不變，所述光感測(cè)模組用于感測(cè)所述探測(cè)光被目標(biāo)物體反射的部分光線；及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)在所述光源模組出光方向與所述預(yù)定方向所在平面的平行面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，所述光源模組包括至少一個(gè)發(fā)光元件，所述光感測(cè)模組包括多個(gè)感光元件，所述感光元件的數(shù)量大于所述發(fā)光元件的數(shù)量。進(jìn)一步地，所述發(fā)光元件包括以下至少一種：激光器，激光二極管或發(fā)光二極管。進(jìn)一步地，所述發(fā)光元件包括單向激光發(fā)射元件。進(jìn)一步地，所述發(fā)光元件包括半導(dǎo)體激光二極管，所述半導(dǎo)體激光二極管以1000赫茲或3600赫茲的頻率發(fā)射激光。進(jìn)一步地，所述發(fā)光元件為紅外激光二極管。進(jìn)一步地，所述感測(cè)元件包括光電二極管。進(jìn)一步地，單個(gè)所述感光元件的在所述預(yù)定方向上的感測(cè)角度小于所述探測(cè)光經(jīng)增大后的擴(kuò)散角。進(jìn)一步地，所述光感測(cè)模組的各個(gè)感光元件的感測(cè)范圍不重疊。進(jìn)一步地，所述光調(diào)整模組包括柱面凹透鏡，所述柱面凹透鏡包括相背設(shè)置的平面?zhèn)燃鞍济鎮(zhèn)?，所述柱面凹透鏡的平面?zhèn)让嫦蛩龉庠茨＝M設(shè)置。進(jìn)一步地，所述柱面凹透鏡的凹面?zhèn)劝ㄇ拾霃綗o窮大的第一方向，所述第一方向垂直于所述預(yù)定方向。進(jìn)一步地，所述柱面凹透鏡的凹面?zhèn)冗€包括與所述第一方向垂直的第二方向，所述凹面?zhèn)仍谒龅诙较蛏系那拾霃綖?00毫米。進(jìn)一步地，所述光調(diào)整模組還包括設(shè)置在所述柱面凹透鏡與所述光源模組之間的平凸透鏡。進(jìn)一步地，所述平凸透鏡包括相背設(shè)置的平面?zhèn)燃巴姑鎮(zhèn)龋銎酵雇哥R的平面?zhèn)让嫦蛩龉庠茨＝M設(shè)置。進(jìn)一步地，所述光調(diào)整模組將所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在預(yù)定方向上的擴(kuò)散角增大到30度以上。進(jìn)一步地，所述光調(diào)整模組將所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向上的擴(kuò)散角增大至少30倍。進(jìn)一步地，所述光調(diào)整模組將所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向上的擴(kuò)散角增大到33度，并保持所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向的垂直方向上的擴(kuò)散角為2度。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使所述掃描裝置以每秒10至20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括角度傳感器，用以反饋所述掃描裝置的角位置。進(jìn)一步地，所述掃描裝置包括一個(gè)載臺(tái)，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述載臺(tái)上，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述載臺(tái)連接，驅(qū)使所述載臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述預(yù)定方向垂直于所述載臺(tái)。進(jìn)一步地，所述掃描裝置還包括測(cè)距模組，用于在所述掃描裝置探測(cè)到目標(biāo)物體時(shí)測(cè)定目標(biāo)物體與掃描裝置的距離。進(jìn)一步地，所述測(cè)距模組通過計(jì)算光線發(fā)射和反射的時(shí)間差或相位差，來換算目標(biāo)物體與所述掃描裝置的距離。一種無人駕駛設(shè)備，包括云臺(tái)及上述掃描裝置，所述掃描裝置設(shè)置在所述云臺(tái)上。進(jìn)一步地，所述無人駕駛設(shè)備還包括控制器，所述控制器用于響應(yīng)所述掃描裝置的掃描結(jié)果，當(dāng)所述掃描裝置掃描到目標(biāo)物體時(shí)控制所述無人駕駛設(shè)備避開所述目標(biāo)物體。進(jìn)一步地，所述控制器響應(yīng)所述掃描裝置探測(cè)目標(biāo)物體的情況發(fā)送控制所述無人駕駛設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的控制指令，所述無人駕駛設(shè)備還包括多個(gè)推進(jìn)器，所述推進(jìn)器用于根據(jù)所述控制器所發(fā)送的控制指令控制所述無人駕駛設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地，所述推進(jìn)器包括電機(jī)及螺旋槳。進(jìn)一步地，所述推進(jìn)器為四個(gè)。進(jìn)一步地，所述無人駕駛設(shè)備還包括無線收發(fā)裝置，用于接收從一遠(yuǎn)端控制器發(fā)射的掃描指令。進(jìn)一步地，所述無人駕駛設(shè)備包括：無人飛行器、無人車、無人駕駛船、或機(jī)器人。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的掃描裝置及無人駕駛設(shè)備，利用所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的光調(diào)整模組增大所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在預(yù)定方向的擴(kuò)散角，使得所述掃描裝置在預(yù)定方向上有較大的掃描范圍，通過驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定方向的垂直方向上的掃描，如此，既不需要擺動(dòng)舵機(jī)，也不需要多線激光，即可實(shí)現(xiàn)三維覆蓋，可以大大降低成本以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。附圖說明圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的掃描裝置的示意圖。圖2是圖1中所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是圖2中所述光調(diào)整模組的示意圖。圖4是圖3中的柱面凹透鏡的立體示意圖。主要元件符號(hào)說明掃描裝置10光學(xué)結(jié)構(gòu)11載臺(tái)15驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)17光源模組12光調(diào)整模組13光感測(cè)模組14發(fā)光元件121凸透鏡131柱面凹透鏡133平面?zhèn)?311、1331凸面?zhèn)?313凹面?zhèn)?333感光元件141如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。需要說明的是，當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)組件，它可以是直接連接到另一個(gè)組件或者可能同時(shí)存在居中組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“設(shè)置于”另一個(gè)組件，它可以是直接設(shè)置在另一個(gè)組件上或者可能同時(shí)存在居中組件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“及／或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式作詳細(xì)說明。在不沖突的情況下，下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。請(qǐng)參閱圖1及圖2，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供的掃描裝置10包括光學(xué)結(jié)構(gòu)11，載臺(tái)15及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)17。所述光學(xué)結(jié)構(gòu)11設(shè)置在所述載臺(tái)15上。所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)17連接至所述載臺(tái)15。本實(shí)施方式中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)11與所述載臺(tái)15相對(duì)靜止。所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)17驅(qū)使所述載臺(tái)15轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)11轉(zhuǎn)動(dòng)。所述光學(xué)結(jié)構(gòu)11包括光源模組12，光調(diào)整模組13，及光感測(cè)模組14。所述光源模組12用于發(fā)射探測(cè)光。所述光調(diào)整模組13用于對(duì)所述光源模組12出射的探測(cè)光的光型進(jìn)行調(diào)整。所述光感測(cè)模組14用于感測(cè)經(jīng)調(diào)整后的探測(cè)光遇到目標(biāo)物體被反射的光線。所述掃描裝置10用于地面測(cè)量及/或目標(biāo)物體檢測(cè)。所述光源模組12包括至少一個(gè)發(fā)光元件121。所述發(fā)光元件121可選用以下至少一種：激光器，激光二極管或發(fā)光二極管等。本實(shí)施方式中，所述發(fā)光元件121為單向激光發(fā)射元件。具體地，所述發(fā)光元件121為半導(dǎo)體激光二極管。所述半導(dǎo)體激光二極管以1000赫茲或3600赫茲的頻率發(fā)射激光。進(jìn)一步地，所述發(fā)光元件121為紅外激光二極管。所述光調(diào)整模組13設(shè)置在所述光源模組12的出光光路上。本實(shí)施方式中，所述光調(diào)整模組13用于增大自所述光源模組12出射的探測(cè)光在一預(yù)定方向上的光型的寬度，并保持所述光源模組12出射的探測(cè)光在所述預(yù)定方向的垂直方向上的寬度不變。即，所述光調(diào)整模組13用于增大自所述光源模組12出射的探測(cè)光在預(yù)定方向上的擴(kuò)散角，并保持自所述光源模組12出射的探測(cè)光在所述預(yù)定方向的垂直方向上的擴(kuò)散角不變。所述光調(diào)整模組13將所述光源發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向上的擴(kuò)散角增大至少30倍。本實(shí)施方式中，所述光調(diào)整模組13將所述光源模組12發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向上的擴(kuò)散角從1度增大到30度以上。具體地，所述光調(diào)整模組13將所述光源模組12發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向上的擴(kuò)散角從1度增大到33度，并保持所述光源模組12發(fā)出的探測(cè)光在所述預(yù)定方向的垂直方向上的擴(kuò)散角為2度。本實(shí)施方式中，所述預(yù)定方向與所述預(yù)定方向的垂直方向所在平面與所述光源模組12的出光方向垂直。所述預(yù)定方向垂直于所述載臺(tái)15。請(qǐng)參閱圖3及圖4，本實(shí)施方式中，所述光調(diào)整模組13包括凸透鏡131及柱面凹透鏡133。所述凸透鏡131設(shè)置在所述柱面凹透鏡133與所述光源模組12之間。所述光源模組12所述凸透鏡131及所述柱面凹透鏡133的光軸重合。本實(shí)施方式中，所述光源模組12位于所述凸透鏡131的后焦面上。本實(shí)施方式中，所述凸透鏡131為平凸透鏡。所述凸透鏡131包括相背設(shè)置的平面?zhèn)?311及凸面?zhèn)?313。本實(shí)施方式中，所述平面?zhèn)?311較所述凸面?zhèn)?313靠近所述光源模組12。本實(shí)施方式中，所述凸透鏡131的直徑Φ1為12.7毫米。所述平面?zhèn)?311的曲率為正無窮大。所述凸面?zhèn)?313的曲率半徑R1為15毫米?？梢岳斫?，其他實(shí)施方式中，所述凸透鏡131也可選用雙凸透鏡?？梢岳斫?，其他實(shí)施方式中，所述凸透鏡131可省略。所述柱面凹透鏡133大致呈長方體狀。所述柱面凹透鏡133包括相背的平面?zhèn)?331及凹面?zhèn)?333。所述平面?zhèn)?331較所述凹面?zhèn)?333靠近所述光源模組12。本實(shí)施方式中，所述平面?zhèn)?331的曲率為正無窮大，所述凹面?zhèn)?333包括曲率為正無窮大的第一方向及曲率半徑R2為100毫米的第二方向。所述第二方向與所述第一方向垂直，且與所述預(yù)定方向平行。所述凹面?zhèn)?333在所述第二方向上的高度Φ2為35mm?？梢岳斫?，其他實(shí)施方式中，所述凸透鏡131及所述柱面凹透鏡133的光學(xué)參數(shù)（包括尺寸，曲率等）可依需要設(shè)計(jì)，并不以本實(shí)施方式中所揭示的內(nèi)容為限。請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1及圖2，所述光感測(cè)模組14包括多個(gè)感光元件141。所述感光元件141可選用光電二極管。本實(shí)施方式中，所述感光元件141的數(shù)量大于所述發(fā)光元件121的數(shù)量。本實(shí)施方式中，所述多個(gè)感光元件141陣列排布。本實(shí)施方式中，每個(gè)所述感光元件141朝向不同的方向。每個(gè)所述感光元件141的感測(cè)范圍相互之間不重疊。每個(gè)所述感光元件141在所述預(yù)定方向上的感測(cè)角度均小于所述探測(cè)光經(jīng)增大后的擴(kuò)散角。本實(shí)施方式中所述感光元件141在所述預(yù)定方向上的感測(cè)角為10度。本實(shí)施方式中，所述光感測(cè)模組14還包括設(shè)置在所述感光元件141入光側(cè)的聚光透鏡142。所述探測(cè)光被所述目標(biāo)物體反射至所述聚光透鏡142，并經(jīng)所述聚光透鏡142匯聚所述感光元件141。所述光感測(cè)模組14能接收所有從目標(biāo)物體反射的光。所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)17包括驅(qū)動(dòng)器及角度傳感器（圖未示）。所述驅(qū)動(dòng)器連接至所述載臺(tái)15，用于驅(qū)動(dòng)所述載臺(tái)15轉(zhuǎn)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)器可選用電機(jī)或馬達(dá)等。所述角度傳感器固定于所述載臺(tái)15上，用于反饋所述掃描裝置10的角位置。所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使所述掃描裝置以每秒10至20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢岳斫?，所述掃描裝置10還包括測(cè)距模組（圖未示）。所述測(cè)距模組設(shè)置在載臺(tái)15上。所述測(cè)距模組用于在所述掃描裝置10探測(cè)到目標(biāo)物體時(shí)，測(cè)量所述目標(biāo)物體與所述掃描裝置10之間的距離。本實(shí)施方式中，所述測(cè)距模組包括信號(hào)發(fā)射元件及信號(hào)感測(cè)元件。所述信號(hào)發(fā)射元件用于在所述掃描裝置10探測(cè)到目標(biāo)物體時(shí)，發(fā)射一個(gè)測(cè)距信號(hào)。所述測(cè)距信號(hào)遇到所述目標(biāo)物體被反射至所述信號(hào)感測(cè)元件。所述測(cè)距模組可通過記錄自所述信號(hào)發(fā)射元件發(fā)出信號(hào)至所述信號(hào)感測(cè)元件接收信號(hào)期間所耗費(fèi)的時(shí)長，計(jì)算出所述目標(biāo)物體與所述掃描裝置的距離。所述信號(hào)發(fā)射元件為單向激光發(fā)射元件。所述信號(hào)發(fā)射元件可選用半導(dǎo)體激光二極管或紅外激光二極管等。所述信號(hào)接收元件可選用光電二極管。所述測(cè)距模組還可通過計(jì)算光線發(fā)射和反射或相位差，來換算目標(biāo)物體與所述掃描裝置的距離。可以理解，其他實(shí)施方式中，所述測(cè)距模組可省略，所述掃描裝置10可直接利用所述光學(xué)結(jié)構(gòu)11中的光源模組12與光感測(cè)模組14測(cè)量目標(biāo)物體與所述掃描裝置10的距離。本實(shí)用新型還提供一種包括所述掃描裝置10的無人駕駛設(shè)備（圖未示）。所述無人駕駛設(shè)備還包括云臺(tái)，控制器及多個(gè)推進(jìn)器。所述掃描裝置10及所述控制器設(shè)置在所述云臺(tái)上。所述控制器用于響應(yīng)所述掃描裝置10探測(cè)目標(biāo)物體的情況發(fā)送控制所述無人駕駛設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的控制指令。所述推進(jìn)器設(shè)置于所述云臺(tái)，用于根據(jù)所述控制器所發(fā)送的控制指令控制所述無人駕駛設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。所述推進(jìn)器包括電機(jī)及螺旋槳。本實(shí)施方式中，所述推進(jìn)器為四個(gè)。所述無人駕駛設(shè)備還包括無線收發(fā)裝置，用于接收從一遠(yuǎn)端控制器發(fā)射的掃描指令。所述無人駕駛設(shè)備可為無人飛行器，無人車，無人駕駛船或機(jī)器人等。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的掃描裝置及無人駕駛設(shè)備，利用所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的光調(diào)整模組增大所述光源模組發(fā)出的探測(cè)光在預(yù)定方向的擴(kuò)散角，使得所述掃描裝置在預(yù)定方向上有較大的掃描范圍，通過驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定方向的垂直方向上的掃描，如此，既不需要擺動(dòng)舵機(jī)，也不需要多線激光，即可實(shí)現(xiàn)三維覆蓋，可以大大降低成本以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3