激光掃描器的制作方法

本發明關于激光掃描器裝置，該激光掃描器裝置具有基于飛行時間波形數字化(tof-wfd)工作的光探測和測距(lidar)模塊。

背景技術：

本領域中已知基于tof-wfd工作的lidar模塊，并且該模塊例如在leicageosystem的scanstationp20、p30以及p40內實現。

基于tof-wfd技術的這種lidar模塊可以被裝配有衍射受限光束發散度的激光器和具有至少一個雪崩光電二極管的接收單元。

對于行駛的自主駕駛汽車，優選的是將道路被提前完全映射。這可以由具有掃描并映射各區域的某種掃描器裝置的專用車來進行。

為了在這種汽車上用于映射道路，lidar模塊對掃描視場(fov)結合高的幀率具有特殊要求。水平視場(hfov)應大約為80°，而垂直視場(vfov)可以顯著較小(大約±25°)。瞬時垂直視場(ivfov)需要僅為大約±5°。用于掃描該fov的幀率應至少為25hz。為了對于該特殊請求進行調整，新部件和技術平臺是必要的。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供一種改進的lidar掃描器裝置。

具體目的是提供一種滿足上述要求的這種裝置。

另一個目的是提供一種可用于自主駕駛汽車或類似車輛中的這種lidar掃描器裝置。

這些目的中的至少一個由本發明要求保護的激光掃描器裝置來實現。

根據本發明，一種適于安裝到車輛的激光掃描器裝置包括lidar模塊，具體地該lidar模塊基于所發出的激光脈沖和飛行時間測量原理來工作，更具體地使用波形數字化技術來工作，lidar模塊包括至少一個激光光源。裝置具有至少60°的水平視場、至少±2°的瞬時垂直視場、在水平方向和垂直方向上至少為每0.8°一個點的掃描分辨率以及以該掃描分辨率掃描至少整個水平視場和至少整個瞬時垂直視場的至少10hz的幀率。

在一個實施方式中，裝置包括用于以均勻方式使掃描光束水平轉向的旋轉鏡。

在一個實施方式中，裝置包括用于以非均勻方式使掃描光束水平轉向的電流鏡(galvano)。

根據又一個實施方式，為了在瞬時垂直視場中使掃描光束垂直轉向，裝置包括多面體(polygon)、反射鏡和/或mems。

在一個實施方式中，裝置包括傾斜機構，該傾斜機構用于使裝置傾斜以實現至少±25°的整體垂直視場。

在一個實施方式中，裝置包括殼體，該殼體包圍至少一個激光器模塊和全部光束轉向元件。

在一個實施方式中，殼體具體被可傾斜地懸掛，具體地借助于傾斜機構，該傾斜機構適于使殼體傾斜以實現至少±25°的整體垂直視場。

在一個實施方式中，裝置包括固定接收器，該固定接收器具有至少32個檢測器，具體具有至少64個檢測器。

在一個實施方式中，裝置包括至少0.15°的均勻掃描分辨率。

在一個實施方式中，裝置包括非均勻掃描分辨率，具體地在0.15°至0.3°之間，具體地其中，非均勻掃描的點密度向視場的邊緣增大。

在一個實施方式中，裝置包括矩形接收器光學器件口徑，具體為大約25*30mm。

在一個實施方式中，裝置包括具體包括光纖分束器的至少兩個激光光源。

在一個實施方式中，裝置具有至少70°的水平視場，具體為至少80°。

在一個實施方式中，裝置具有至少±3°的瞬時垂直視場，具體為至少±5°。

在一個實施方式中，裝置具有在水平方向和垂直方向上至少為每0.5°一個點的掃描分辨率，具體為每0.3°一個點。

在一個實施方式中，裝置具有用于以所述掃描分辨率掃描至少整個水平視場和至少整個瞬時垂直視場的至少20hz的幀率，具體為至少25hz。

附圖說明

將參照伴有附圖的示例性實施方式來詳細描述下文中的本發明，附圖中：

圖1示出了作為根據本發明的掃描器裝置的第一示例性實施方式的用于水平激光掃描器操作的定制機械底座；

圖2a至圖2c示出了具有內部部件的根據本發明的掃描器裝置的第二示例性實施方式；

圖3a至圖3b示出了第二實施方式的機械尺寸；

圖4示出了具有振蕩電流鏡的第二實施方式的水平方向上的非均勻點分布；

圖5示出了用于第二實施方式的第一示例性解決方案路徑；

圖6示出了用于第二實施方式的第二示例性解決方案路徑；以及

圖7示出了用于根據本發明的掃描器的示例性實施方式的參數值。

具體實施方式

圖1示出了以合適高度水平安裝在汽車前部的定制激光掃描器(例如，leicageosystemscanstationp40))。該裝置允許范圍性能、準確度、動態范圍(路標掃描)以及路面掃描(在高高范圍和低入射角下低反射率)的定性分析。

用于后處理的全vfov和hfov掃描可以以0.15°的角分辨率(垂直和水平)來實現。用于水平掃描器應用的定制機械底座可以提供用于在動態應用內評價lidar性能的評估平臺。用于單軌跡掃描的固定構造和用于利用單軌跡的全fov掃描的可旋轉構造是可以的。

圖2a、圖2b以及圖2c示出了根據本發明的激光掃描器裝置的第二示例性實施方式。與圖1所示的解決方案相反，該實施方式包括包圍全部光束轉向元件的共用且緊湊的殼體。從構思上講，所示的實施方式基于投射瞬時視場(ivfov)的快速旋轉多面體輪，以及投射水平視場(hfov)的固定旋轉鏡或動態旋轉電流鏡二者之一。圖3a和圖3b以mm為單位示出了裝置的可實現的有利尺寸。

圖4示出了由于電流鏡掃描機構而引起的沿著水平方向(hfov)的非均勻點分布。ivfov和vfov掃描模式保持均勻。從應用的角度，向窗口邊緣的非均勻點密度提供以下優點：

1、用于例如沿著道路的建筑物這樣的在低入射角以下看到的對象的、增大的投射點模式；和

2、增大了信息密度，例如，對偶然過街道的對象的檢測。

圖5和圖6各示出了可以用于構成根據第二實施方式的裝置的技術的形態分析。有利的示例由黑體來指示。

圖7示出了用于根據本發明的掃描器的示例性實施方式的參數值。

雖然上面部分參照一些優選實施方式例示了本發明，但必須理解的是，可以進行實施方式不同特征的大量修改和組合。所有這些修改位于所附權利要求的范圍內。

技術特征：

技術總結
激光掃描器。本發明關于一種適于安裝到車輛的激光掃描器裝置，該激光掃描器裝置包括LIDAR模塊，該LIDAR模塊具體基于所發出的激光脈沖和飛行時間測量原理來工作，更具體地使用波形數字化技術來工作，該LIDAR模塊包括至少一個激光光源，該激光掃描器裝置的特征在于：至少60°的水平視場、至少±2°的瞬時垂直視場、在水平方向和垂直方向上至少為每0.8°一個點的掃描分辨率，以及以所述掃描分辨率掃描至少整個水平視場和至少整個瞬時垂直視場的至少10Hz的幀率。

技術研發人員：J·辛格;L·海澤爾;J·舍加;S·馬克;J·辛德林;B·伯克姆
受保護的技術使用者：萊卡地球系統公開股份有限公司
技術研發日：2017.03.28
技術公布日：2017.10.10