RU2666224C1 - Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской - Google Patents
Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666224C1 RU2666224C1 RU2017108632A RU2017108632A RU2666224C1 RU 2666224 C1 RU2666224 C1 RU 2666224C1 RU 2017108632 A RU2017108632 A RU 2017108632A RU 2017108632 A RU2017108632 A RU 2017108632A RU 2666224 C1 RU2666224 C1 RU 2666224C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- magnetic suspension
- control coils
- scanning system
- permanent magnets
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/085—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы отклонения луча. Система включает в себя основание, постоянные магниты, отражатель с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам, и катушки управления, установленные на основании. Отражатель с магнитной подвеской выполнен с возможностью левитировать вследствие электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов и катушек управления. Катушки управления содержат катушки управления по горизонтали, определяющие положение отражателя с магнитной подвеской в горизонтальном направлении, и катушки управления по вертикали, определяющие положение отражателя с магнитной подвеской в вертикальном направлении. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности устройста. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к технологии измерения расстояния до объекта путем использования источника света (лазера или диода), излучающего свет к объекту, и анализа отраженного света.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оптическое обнаружение и определение дальности (LIDAR, лидар) является технологией дистанционного зондирования, которая измеряет расстояние путем облучения цели лазерным светом и анализа отраженного света. Для навигации автономных наземных транспортных средств лидар является одним из основных инструментов для обнаружения препятствий, сбора 3D мобильных данных и генерации 3D карты.
Из предшествующего уровня техники известны решения, раскрытые в документах US 8,767,190 B2 и US 7,969,558 B2. Документы US 8,767,190 B2 и US 7,969,558 B2 раскрывают основанные на лидаре 3D системы измерения облака точек. Известные системы содержат основание, корпус, множество фотонных передатчиков и фотонных детекторов, размещенных в корпусе, поворотный двигатель, который поворачивает корпус относительно основания, и компонент связи, который обеспечивает передачу сигналов, генерируемых фотонными детекторами, к внешним компонентам.
В решении предшествующего уровня техники, операция сканирования в горизонтальной плоскости обеспечивается непрерывным механическим вращением системы сканирования в горизонтальной плоскости, выполняемой механической поворотной системой.
В то же время диапазон сканирования и угловое разрешение в вертикальной плоскости системы согласно решению предшествующего уровня техники определяются числом и местоположениями источников (Tx) и приемников (Rx) света. Например, различные источники излучают сигналы в различных направлениях в вертикальной плоскости с шагом Vfov/(N-1), где Vfov представляет собой FoV (поле зрения) в вертикальной плоскости, N - число источников. Например, если N=16, Vfov=30°, то угловое разрешение в вертикальной плоскости равно 2°.
Однако в решениях предшествующего уровня техники имеется ряд проблем, требующих решения:
1) большой размер системы сканирования из-за ее сложности;
2) высокая сложность системы сканирования из-за ручной регулировки поворотной системы на предпродажной стадии и большого числа Tx/Rx;
3) чувствительность к экстремальному торможению: может потребоваться новая ручная регулировка;
4) максимальное вертикальное разрешение определяется местоположением и числом источников;
5) низкая надежность системы сканирования из-за наличия механической поворотной системы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена система отклонения луча (пучка) для лидара. Упомянутая система основана на отражателе (зеркале) с магнитной подвеской (магнитной левитацией), левитирующем в магнитном поле c управлением по 6 степеням свободы (DoF). Предложенная система содержит основание, постоянные магниты, отражатель с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам, и катушки управления, установленные на основании. Верхняя сторона отражателя с магнитной подвеской покрыта материалом, который может отражать световой луч. Положение каждого постоянного магнита в пространстве определяется электромагнитным взаимодействием между магнитом и катушками управления, которые возбуждаются током. Отражатель с магнитной подвеской выполнен с возможностью левитировать ввиду упомянутого электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов и катушек управления. Катушки управления содержат катушки Н-управления (катушки управления по горизонтали), определяющие положение отражателя с магнитной подвеской в горизонтальном направлении, и катушки V-управления (катушки управления по вертикали), управляющие положением отражателя с магнитной подвеской в вертикальном направлении.
Упомянутые катушки управления по существу являются электромагнитами.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система сканирования. Система сканирования содержит: вышеупомянутую систему отклонения луча; источник света, выполненный с возможностью излучать световой луч в направлении отражателя; и приемник, выполненный с возможностью принимать отраженный луч от отражателя. Например, лазер или светоизлучающий диод (LED) может быть использован в качестве источника света.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система лидара. Система лидара содержит вышеупомянутую систему сканирования и блок обработки, выполненный с возможностью анализировать результаты работы системы сканирования для обнаружения объектов и оценивания расстояния до упомянутых обнаруженных объектов.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ обнаружения объекта и измерения расстояния до упомянутого объекта с использованием вышеупомянутой системы лидара. Способ содержит этапы излучения светового луча к отражателю посредством источника света; определение направления светового луча путем управления положением и углом наклона отражателя; прием луча, отраженного объектом; оценивание временного интервала от времени излучения до времени приема луча и вычисление расстояния до упомянутого объекта на основе результата упомянутой оценки.
Ключевой аспект настоящего изобретения заключается в использовании отражателя с магнитной подвеской для выполнения 3D-сканирования в лидаре. А именно, система с магнитной подвеской с шестью степенями свободы с вращающимся отражателем для 3D-сканирования используется в предложенном лидаре. Такая структура не использует механический контакт с отражателем, тем самым обеспечивая длительный срок службы системы лидара.
Не требуется сложная предпродажная регулировка. Предложенная система лидара может использовать только один источник и один приемник для выполнения 2D-сканирования.
Кроме того, настоящее изобретение может быть реализовано в форме компактного устройства, т.е. размеры системы сканирования могут быть уменьшены.
Настоящее изобретение обеспечивает полностью электронное (адаптивное) управление системой сканирования и возможность самокалибровки. Самокалибровка может быть необходимой после плановых или неплановых отключений питания. Адаптивное управление обеспечивается в каждом положении системы отклонения луча. Поле зрения и угловое разрешение системы сканирования может динамически изменяться. Вертикальное разрешение определяется током, подаваемым в катушки управления.
Настоящее изобретение обеспечивает высокую стойкость к вибрациям отражателя с магнитной подвеской до 10g (g - ускорение силы тяжести).
Кроме того, настоящее изобретение позволяет снизить энергопотребление.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные детали и преимущества изобретения описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи:
Фиг. 1 показывает общую схему 3D-сканирования.
Фиг. 2 показывает 3D-модель системы отклонения луча.
Фиг. 3 показывает вид сбоку в поперечном сечении схемы подвески и стабилизации.
Фиг. 4 показывает вид сверху схемы стабилизации в горизонтальном направлении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления изобретения не ограничены теми, которые описаны ниже. Другие варианты осуществления изобретения, не отклоняющиеся от сущности и объема изобретения, будут очевидны специалистам в данной области техники на основе информации, содержащейся в описании, и знаний из предшествующего уровня техники.
Фиг. 1 показывает общую схему 3D-сканирования с использованием отражателя с магнитной подвеской в лидаре. Источник света излучает световой луч, который отражается отражателем (2) в различных направлениях в соответствии с наклоном отражателя. Наклон отражателя (или положение в свободном пространстве) управляется системой (1) отклонения луча. В соответствии с одним вариантом осуществления полусферическая линза (3) может быть использована для перенаправления светового луча в вертикальной плоскости, тем самым обеспечивая увеличение поля зрения сканирования в вертикальном направлении. Луч, отраженный от объекта, возвращается к системе лидара, где он обнаруживается приемником.
В одном варианте осуществления приемник расположен в непосредственной близости от источника света. Альтернативно, источник света и приемник могут быть встроены в один блок.
В соответствии с одним вариантом осуществления в качестве источника света используется лазер. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления в качестве источника света может быть использован LED. Следует отметить, что другие подходящие источники света также могут использоваться в настоящем изобретении в зависимости от требуемых характеристик света.
В одном варианте осуществления в качестве приемника используется лавинный фотодиод.
Отражатель с магнитной подвеской согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность управления положением упомянутого отражателя по 6 степеням свободы .
Верхняя сторона отражателя с магнитной подвеской покрыта материалом, который может отражать световой луч.
Фиг. 2 показывает 3D-модель системы (1) отклонения луча в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. Заявленная система (1) содержит основание (5), постоянные магниты (4), отражатель (2) с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам (4), и катушки (6, 7) управления, установленные на основании (5).
Отражатель с магнитной подвеской может быть прикреплен к постоянным магнитам посредством несущего элемента для постоянных магнитов. Пунктирная линия со стрелкой на фиг. 2 указывает такое прикрепление отражателя с магнитной подвеской к несущему элементу для постоянных магнитов, причем отражатель с магнитной подвеской жестко прикреплен к упомянутому несущему элементу. Такое прикрепление может быть реализовано с помощью приклеивания, резьбового соединения или другого подходящего способа прикрепления.
Несущий элемент для постоянных магнитов должен быть выполнен из парамагнитного материала.
Верхняя сторона отражателя (2) с магнитной подвеской покрыта материалом, который может отражать световой луч. Например, упомянутый материал может быть одним из серебра, анодированного алюминия или другого подходящего материала.
Положение каждого постоянного магнита (4) в пространстве определяется электромагнитным взаимодействием между магнитом (4) и катушками (6, 7) управления, на которые подается ток. Катушки (6, 7) управления содержат катушки (6) управления по горизонтали, определяющие положение отражателя (2) с магнитной подвеской в горизонтальном направлении, и катушки (7) управления по вертикали, определяющие положение отражателя (2) с магнитной подвеской в вертикальном направлении.
Примерный вариант осуществления настоящего изобретения содержит три постоянных магнита. Три - это минимальное число магнитов, требуемых для работы системы. Однако следует отметить, что различные подходящие количества постоянных магнитов могут быть использованы в настоящей системе в зависимости от конкретной реализации настоящего изобретения. Максимальное число постоянных магнитов ограничено размерами системы и системными требованиями.
Кроме того, в одном варианте осуществления, основание представляет собой алюминиевое основание. Альтернативно, основание может быть выполнено из магния. Следует отметить, что основание из любого подходящего парамагнитного материала может быть использовано в настоящем изобретении в зависимости от конструктивных (вес, прочность и т.д.) и экономических требований.
Фиг. 3 показывает вид сбоку в поперечном сечении схемы подвески и стабилизации. Катушки (6) управления по горизонтали и катушки (7) управления по вертикали, в зависимости от поданного постоянного тока Inh (для катушки управления по горизонтали) и Imv (для катушки управления по вертикали), могут увеличивать или уменьшать силы Fnh и Fmv соответствующим образом и определять положение магнита (4) в горизонтальном и вертикальном направлении, причем n изменяется от 1 до N, где N является числом катушек управления по горизонтали, и m изменяется от 1 до M, где M является числом катушек управления по вертикали. Как показано на фиг. 3, в соответствии с правилом буравчика, катушка (7) управления по вертикали при ее питании постоянным током оказывает влияние на магнит (4) в вертикальном направлении, и катушка (6) управления по горизонтали при ее питании постоянным током оказывает влияние на магнит (4) в горизонтальном направлении, вследствие взаимодействия магнитных полей магнита (4) и катушек управления.
В вертикальном направлении положение магнита определяется векторной суммой силы Fmv и силы тяжести, приложенной к магниту. Поскольку сила Fmv пропорциональна току соответствующей катушки управления по вертикали и обратно пропорциональна расстоянию между постоянным магнитом и катушкой, увеличение или уменьшение тока приводит к перемещению постоянного магнита относительно катушки управления по вертикали. Увеличение тока приводит перемещению магнита в направлении от катушки управления по вертикали, а уменьшение тока приводит к перемещению магнита в направлении к катушке управления по вертикали. Когда магнит поднимается, ток катушки управления по вертикали должен быть увеличен, чтобы поддерживать магнит в поднятом положении.
Можно установить угол наклона отражателя в любом направлении путем управления высотой трех точек отражателя. Максимальный угол наклона определяется конструкцией системы и требованиями питания.
В горизонтальном направлении положение магнита определяется взаимной компенсацией сил Fnh, распределенных вдоль поперечного сечения катушек управления по горизонтали, и их моментов.
Силы F1h, F2h, F3h иллюстративно показаны на фиг. 4 как имеющие направление по часовой стрелке для иллюстрации принципа взаимодействия между постоянными магнитами и катушками управления по горизонтали. Однако очевидно, что упомянутые силы могут быть направлены в различных направлениях и иметь различные значения в зависимости от токов, поданных в катушки управления, взаимодействующие с постоянными магнитами, чтобы компенсировать упомянутые силы и их моменты.
Таким образом, положение и угол наклона отражателя с магнитной подвеской определяется путем управления током, подаваемым в катушки управления.
Катушки управления возбуждаются постоянным током. В случае прерывания тока, подаваемого в катушки управления, отражатель с магнитной подвеской будет опускаться на катушки, установленные на основании, под действием силы тяжести. В соответствии с одним вариантом осуществления отражатель с магнитной подвеской может опускаться на специальную(ые) опору(ы) (не показано), предусмотренную(ые) на основании. В случае восстановления подачи тока в катушки управления, отражатель с магнитной подвеской будет вновь левитировать.
Направление силы Fnh определяется по правилу правой руки с векторами Bnh и Inh, где Bnh является вектором магнитного поля n-ой катушки управления по горизонтали.
Направление силы Fmv определяется по правилу правой руки с векторами Bmv и Imv, где Bmv является вектором магнитного поля m-ой катушки управления по вертикали.
В вертикальном направлении, Fmv уравновешивается силой тяжести. В настоящем варианте осуществления система в горизонтальном направлении уравновешивается взаимной компенсацией сил F1h, F2h, F3h и их моментов (как показано на фиг. 4).
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система сканирования. Система сканирования содержит: вышеупомянутую систему отклонения луча; источник света, выполненный с возможностью излучать световой луч в направлении отражателя; и приемник, выполненный с возможностью принимать отраженный луч от отражателя.
Настоящее изобретение не предусматривает никакого механического контакта отражателя с другими элементами системы ввиду использования магнитной подвески. Кроме того, обеспечивается возможность 2D сканирования с использованием 1 (единственного) канала, содержащего один источник и один приемник.
В настоящем изобретении управление сканированием в горизонтальной и вертикальной плоскости обеспечивается за счет управления углом наклона отражателя. Углом наклона отражателя можно управлять путем управления токами в различных катушках управления. Чем меньше ток катушки управления по вертикали, тем меньше угол наклона (отклонение от горизонтальной плоскости) отражателя вблизи упомянутой катушки управления, и наоборот. Поэтому имеется возможность устанавливать любой угол наклона отражателя вблизи трех катушек управления по вертикали путем управления различными значениями тока упомянутых катушек управления. Таким образом, обеспечивается требуемое положение в пространстве. Уравновешивание системы в горизонтальной плоскости обеспечивается посредством катушек управления по горизонтали. Непрерывное управление наклоном отражателя позволяет осуществлять поворот светового луча в горизонтальной плоскости. Таким образом, можно сканировать только угловой сектор и управлять его шириной. Угловое разрешение в вертикальной плоскости определяется током, подаваемым в катушки управления.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система лидара. Система лидара содержит вышеупомянутую систему сканирования и блок обработки, выполненный с возможностью анализировать результаты работы системы сканирования для обнаружения объектов и оценивания расстояния до упомянутых обнаруженных объектов.
В частности, система лидара оценивает временной интервал от времени излучения до времени приема луча и вычисляет расстояние до упомянутого обнаруженного объекта на основе результата упомянутой оценки.
Вышеупомянутая система лидара выполняет способ обнаружения объекта и измерения расстояния до упомянутого объекта, причем способ содержит этапы: излучения источником света светового луча к отражателю; определение направления светового луча путем управления углом наклона отражателя; прием луча, отраженного от объекта; оценку временного интервала от излучения до приема луча и вычисление расстояния до упомянутого объекта на основе результата упомянутой оценки.
Настоящее изобретение может использоваться для обнаружения объектов (препятствий и движущихся автомобилей) при управлении транспортным средством. Настоящее изобретение может быть наиболее предпочтительным для использования в автономных транспортных средствах. Кроме того, заявленная система может быть использована в навигации на основе карт 3D-сканирования для управления обслуживающими роботами.
Элементы, упоминаемые в настоящем документе в единственном числе, не исключают их множества, если только не определено иное. Несмотря на тот факт, что примерные варианты осуществления были описаны детально и показаны на приложенных чертежах, должно быть понятно, что эти варианты осуществления являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения более широко охарактеризованного изобретения, и что изобретение не должно ограничиваться конкретными проиллюстрированными и описанными конфигурациями и структурами, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в данной области техники.
Claims (20)
1. Система отклонения луча, содержащая:
- основание;
- постоянные магниты;
- отражатель с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам, и
- катушки управления, установленные на основании,
при этом отражатель с магнитной подвеской выполнен с возможностью левитировать вследствие электромагнитного взаимодействия постоянных магнитов и катушек управления,
при этом катушки управления содержат катушки управления по горизонтали, определяющие положение отражателя с магнитной подвеской в горизонтальном направлении, и катушки управления по вертикали, определяющие положение отражателя с магнитной подвеской в вертикальном направлении.
2. Система сканирования, содержащая:
- систему отклонения луча по п. 1;
- источник света, выполненный с возможностью излучать световой луч в направлении к отражателю; и
- приемник, выполненный с возможностью принимать световой луч, отраженный от объекта.
3. Система сканирования по п. 2, в которой источник света представляет собой лазер.
4. Система сканирования по п. 2, в которой источник света представляет собой светоизлучающий диод.
5. Система сканирования по любому из пп. 2-4, дополнительно содержащая полусферическую линзу для увеличения поля зрения сканирования.
6. Система лидара, содержащая систему сканирования по любому из пп. 2-5 и блок обработки, выполненный с возможностью анализировать результаты работы системы сканирования для обнаружения объектов и оценивания расстояния до упомянутых обнаруженных объектов.
7. Способ обнаружения объекта и измерения расстояния до упомянутого объекта с использованием системы лидара по п. 6, причем способ содержит этапы:
- излучения источником света светового луча к отражателю с магнитной подвеской;
- определения направления светового луча путем управления положением и углом наклона отражателя;
- приема луча, отраженного объектом;
- оценки временного интервала от времени излучения до времени приема луча и вычисления расстояния до упомянутого объекта на основе результата упомянутой оценки.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108632A RU2666224C1 (ru) | 2017-03-15 | 2017-03-15 | Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской |
| KR1020180015043A KR102553631B1 (ko) | 2017-03-15 | 2018-02-07 | 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치 |
| US15/901,500 US11054507B2 (en) | 2017-03-15 | 2018-02-21 | Method for detecting object and electronic device thereof |
| CN201880018158.8A CN110431438B (zh) | 2017-03-15 | 2018-03-02 | 用于检测对象的方法及其电子设备 |
| PCT/KR2018/002550 WO2018169234A1 (en) | 2017-03-15 | 2018-03-02 | Method for detecting object and electronic device thereof |
| EP18768656.3A EP3577488B1 (en) | 2017-03-15 | 2018-03-02 | Method for detecting object and electronic device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108632A RU2666224C1 (ru) | 2017-03-15 | 2017-03-15 | Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2666224C1 true RU2666224C1 (ru) | 2018-09-06 |
Family
ID=63459902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017108632A RU2666224C1 (ru) | 2017-03-15 | 2017-03-15 | Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3577488B1 (ru) |
| KR (1) | KR102553631B1 (ru) |
| CN (1) | CN110431438B (ru) |
| RU (1) | RU2666224C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021080795A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Magnetic seesaw scanner |
| RU2829088C1 (ru) * | 2021-12-23 | 2024-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория Алисы" | Лидарная система и способ калибровки лидарной системы |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111166974B (zh) * | 2020-01-09 | 2021-09-24 | 湖州师范学院 | 一种磁浮驱动肢体血管智能检测机构 |
| JP7286573B2 (ja) * | 2020-03-12 | 2023-06-05 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | 測距装置及び測距方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5267091A (en) * | 1991-07-18 | 1993-11-30 | Computer Sciences Corporation | Levitating support and positioning system |
| US5455706A (en) * | 1988-04-18 | 1995-10-03 | Brotz; Gregory R. | Mirror-moving system |
| JP2012068309A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Toyota Motor Corp | ミラー駆動装置 |
| US20140021324A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Lithography apparatus and method |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100362479B1 (ko) * | 2000-03-27 | 2002-11-25 | 삼성전자 주식회사 | 레이저 스캐닝 유니트 |
| JP4512262B2 (ja) * | 2000-12-19 | 2010-07-28 | オリンパス株式会社 | 光学素子駆動装置 |
| US6626834B2 (en) * | 2001-01-25 | 2003-09-30 | Shane Dunne | Spiral scanner with electronic control |
| US7136547B2 (en) * | 2001-03-30 | 2006-11-14 | Gsi Group Corporation | Method and apparatus for beam deflection |
| PL1619469T3 (pl) * | 2004-07-22 | 2008-05-30 | Bea Sa | Urządzenie skanera świetlnego do wykrywania obiektów dookoła automatycznych drzwi |
| JP2006195083A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Sharp Corp | 光走査装置 |
| WO2008052365A1 (en) * | 2006-10-30 | 2008-05-08 | Autonosys Inc. | Scanning system for lidar |
| JP4232835B2 (ja) * | 2007-03-07 | 2009-03-04 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 |
| JP5232396B2 (ja) * | 2007-03-13 | 2013-07-10 | 三洋電機株式会社 | ビーム照射装置 |
| CN101158815A (zh) * | 2007-08-31 | 2008-04-09 | 上海微电子装备有限公司 | 气浮磁控精密运动平台 |
| JP5145011B2 (ja) * | 2007-10-26 | 2013-02-13 | 株式会社トプコン | レーザ測量システム |
| WO2013080625A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | ミラーアクチュエータ、ビーム照射装置およびレーザレーダ |
| US20160146939A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-26 | Apple Inc. | Multi-mirror scanning depth engine |
| US9063549B1 (en) * | 2013-03-06 | 2015-06-23 | Google Inc. | Light detection and ranging device with oscillating mirror driven by magnetically interactive coil |
| US9880263B2 (en) * | 2015-04-06 | 2018-01-30 | Waymo Llc | Long range steerable LIDAR system |
-
2017
- 2017-03-15 RU RU2017108632A patent/RU2666224C1/ru active
-
2018
- 2018-02-07 KR KR1020180015043A patent/KR102553631B1/ko active IP Right Grant
- 2018-03-02 CN CN201880018158.8A patent/CN110431438B/zh active Active
- 2018-03-02 EP EP18768656.3A patent/EP3577488B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5455706A (en) * | 1988-04-18 | 1995-10-03 | Brotz; Gregory R. | Mirror-moving system |
| US5267091A (en) * | 1991-07-18 | 1993-11-30 | Computer Sciences Corporation | Levitating support and positioning system |
| JP2012068309A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Toyota Motor Corp | ミラー駆動装置 |
| US20140021324A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Lithography apparatus and method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US 5455706 A1, 10.1995. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021080795A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Magnetic seesaw scanner |
| US11487127B2 (en) | 2019-10-23 | 2022-11-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Magnetic seesaw scanner |
| RU2829088C1 (ru) * | 2021-12-23 | 2024-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория Алисы" | Лидарная система и способ калибровки лидарной системы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3577488A4 (en) | 2020-01-22 |
| CN110431438B (zh) | 2023-09-15 |
| EP3577488B1 (en) | 2023-11-15 |
| CN110431438A (zh) | 2019-11-08 |
| EP3577488A1 (en) | 2019-12-11 |
| KR20180105567A (ko) | 2018-09-28 |
| EP3577488C0 (en) | 2023-11-15 |
| KR102553631B1 (ko) | 2023-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7159224B2 (ja) | マルチラインレーダー | |
| Rahman et al. | Indoor positioning by LED visible light communication and image sensors | |
| US8384914B2 (en) | Device for optically scanning and measuring an environment | |
| RU2666224C1 (ru) | Система сканирования для лидара, основанного на отражателе с магнитной подвеской | |
| US20070040687A1 (en) | RFID reader system incorporating antenna orientation sensing | |
| EP2058720A2 (en) | Apparatus and method for generating three-dimensional map using structured light | |
| US20070024845A1 (en) | Measuring device and measuring method for determining distance and/or position | |
| US9612436B1 (en) | High-speed scanner-tracker | |
| Rahman et al. | Indoor location estimation using visible light communication and image sensors | |
| AU2017271003A1 (en) | Accelerometers | |
| CN102741652A (zh) | 标记装置和用于测量地面的系统 | |
| CN112432586A (zh) | 实时空间精确磁定位装置、射线成像系统及磁定位方法 | |
| US20210364609A1 (en) | Scanning mirror mechanisms for lidar systems, and related methods and apparatus | |
| US9429652B2 (en) | Apparatus for measuring distance | |
| JP2019124496A (ja) | ３次元測量装置および３次元測量方法 | |
| US11054507B2 (en) | Method for detecting object and electronic device thereof | |
| CN115552279B (zh) | 带有偏置衬底的镜组件中的电容感测 | |
| US20230006531A1 (en) | Lidar with a biaxial mirror assembly | |
| KR20230153970A (ko) | 초소형 라이다 센서 | |
| JP2020063968A (ja) | 航空機の位置計測システム、航空機の位置計測方法及び航空機 | |
| WO2022240428A1 (en) | Scanning mirror mechanisms for lidar systems, and related methods and apparatus | |
| KR20070034179A (ko) | 관측 목표물의 위치 검출 방법 | |
| KR102131271B1 (ko) | 광학추적장치의 광축 오차 보상을 위한 이동형 광학비콘 | |
| CN111670341B (zh) | 驱动器、扫描模组及激光测量装置 | |
| WO2022039871A1 (en) | Dynamic receiver gain control for lidar system |