手持式旋转slam扫描设备的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种手持式旋转slam扫描设备。


背景技术：

2.目前，随着激光雷达技术的发展，各种不同形态的激光雷达系统层出不穷；特别是地面slam激光雷达系统，得益于slam算法的快速迭代，slam相关的激光雷达设备性能更好，能在无gnss信号拥有更长的作业时间，数据精度依然可以达到一个相当高的水平。现有slam激光雷达系统大多采用固定激光器的作业方式，通过多线激光器的宽视场角实现移动过程中的点云配准，此种方式结构简单，技术实现容易，设备稳定可靠，已经成为目前市面上最主流的技术方案。
3.然而，本技术发明人发现，现有技术中存在以下技术缺陷：在实际开发和测试工作中，此类固定激光器的slam激光雷达系统，由于激光器固定，使用十分不便利，不方便携带和运输。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种手持式旋转slam扫描设备，其具有轻量化，方便携带运输的特点。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种手持式旋转slam扫描设备，包括：手持固定部和旋转部；所述手持固定部的内部设置有中空轴伺服电机，所述中空轴伺服电机的轴伸出至手持固定部的外部；
7.所述旋转部包括夹具、激光雷达及惯导；所述夹具设置为u形，其内部具有用于容纳所述激光雷达及惯导的安装腔，所述中空轴伺服电机的旋转轴与所述夹具转动连接，通过所述夹具将所述激光雷达包裹，并露出所述激光雷达的发射视场，所述激光雷达的旋转轴与所述夹具转动连接，所述惯导与所述激光雷达连接，所述激光雷达的旋转轴与所述中空轴伺服电机的旋转轴具有两个相互独立的旋转方向。
8.进一步，所述惯导通过固定架安装于所述激光雷达的侧面，能够与所述激光雷达同步旋转。
9.进一步，所述中空轴伺服电机的旋转轴用于穿设连接激光雷达及惯导的电线或信号线。
10.进一步，所述中空轴伺服电机的扭矩为0.65n
·
m，能够驱动激光雷达在 2r/s的转速下平稳转动。
11.进一步，所述旋转部与所述手持固定部之间的夹角为23
°
。
12.进一步，所述手持固定部具有手柄，且所述手柄设有适于四指手握的凹槽。
13.进一步，所述手持固定部、所述夹具、以及所述手柄均采用abs塑料材质制成。
14.相对于现有技术，本实用新型所述的手持式旋转slam扫描设备具有以下优势：
15.旋转部包括夹具、激光雷达及惯导；夹具设置为u形，其内部具有用于容纳激光雷
达及惯导的安装腔，中空轴伺服电机的旋转轴与夹具转动连接，进而可以驱动夹具转动，从而调整激光雷达的扫描角度，通过夹具将激光雷达包裹，并露出激光雷达的发射视场，而不影响激光雷达的扫描，激光雷达的旋转轴与夹具转动连接，可以相对夹具转动，实现扫描工作，惯导与激光雷达连接，并可以与激光雷达同步转动，本产品的整体重量可以达到2kg以内，是现有固定激光器设备的重量的1/5，作业更轻松，且体积小，方便携带和运输。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备的框架结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备的内部结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备的整体外形结构示意图。
19.附图标记：
20.a-手持固定部；b-旋转部；c-旋转中心；
21.1-中空轴伺服电机；2-旋转轴；3-激光雷达；4-惯导；5-手柄；6-夹具。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.为了便于理解，下面结合说明书附图，对本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备进行详细描述。
25.本实用新型实施例提供一种手持式旋转slam扫描设备，如图1-图3所示，包括：手持固定部a，以及与手持固定部a连接的旋转部b；手持固定部a 的内部设置有中空轴伺服电机1，中空轴伺服电机1的壳体与手持固定部a 的内壁通过螺栓连接，中空轴伺服电机1的轴伸出至手持固定部a的外部；
26.旋转部b包括夹具6、激光雷达3及惯导4；夹具设置为u形，其内部具有用于容纳所述激光雷达3及惯导4的安装腔，所述中空轴伺服电机1的旋转轴与所述夹具6转动连接，通过所述夹具6将所述激光雷达3包裹，并露出所述激光雷达3的发射视场，所述激光雷达3的旋转轴与所述夹具6转动连接，所述惯导4与所述激光雷达3连接，所述激光雷达3的旋转轴与所述中空轴伺服电机1的旋转轴2具有两个相互独立的旋转方向。
27.需要说明的是，本实施例中的激光雷达3及惯导4均属于本领域常规的技术，因此，本方案中不再对激光雷达3及惯导4的结构和工作原理进行详细说明。
28.相对于现有技术，本实用新型实施例所述的手持式旋转slam扫描设备具有以下优
点：
29.旋转部包括夹具、激光雷达及惯导；夹具设置为u形，其内部具有用于容纳激光雷达及惯导的安装腔，中空轴伺服电机的旋转轴与夹具转动连接，进而可以驱动夹具转动，从而调整激光雷达的扫描角度，通过夹具将激光雷达包裹，并露出激光雷达的发射视场，而不影响激光雷达的扫描，激光雷达的旋转轴与夹具转动连接，可以相对夹具转动，实现扫描工作，惯导与激光雷达连接，并可以与激光雷达同步转动，本产品的整体重量可以达到2kg以内，是现有固定激光器设备的重量的1/5，作业更轻松，且体积小，方便携带和运输。
30.此外，本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备中，中空轴伺服电机的旋转轴用于穿设连接激光雷达及惯导的电线或信号线，能够完美解决激光雷达3、惯导4的供电与通讯难点。
31.其中，如图2所示，上述惯导4可以优选为通过固定架安装于激光雷达3 的侧面，从而能够使惯导4与激光雷达3同步旋转。
32.进一步地，上述中空轴伺服电机1的扭矩可以优选为0.65n
·
m，并能够驱动激光雷达在2r/s的转速下平稳转动。
33.更进一步地，通过对大量的中空轴伺服电机进行选型，最终确定一款尺寸：d49mm
×
h33.5mm、质量为：158g的中空轴伺服电机。
34.实际应用时，如图1-图3所示，上述旋转部b与手持固定部a之间的夹角可以优选为23
°
，其中旋转部b的旋转中心c；将旋转部b进行倾斜23
°
设计，使仪器重心尽可能在人握拳后的正上方；也即进行人体工程学设计，保证了大多数人员能够轻松地使用该仪器。
35.其中，如图1-图3所示，上述手持固定部b具有手柄5，且该手柄5设有适于四指手握的凹槽，从而保证手持式旋转slam扫描设备的持拿舒适性。
36.具体地，上述手持固定部、所述夹具、以及所述手柄均采用abs塑料材质制成(abs塑料是丙烯腈(a)、丁二烯(b)、苯乙烯(s)三种单体的三元共聚物，三种单体相对含量可任意变化，制成各种树脂)，从而满足轻量化设计，使手持式旋转slam扫描设备的质量仅为：1.5
±
0.2kg。
37.本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备的主要用途为：在复杂环境下(无gnss信号)的三维点云数据采集；该仪器的工作原理为：激光雷达工作发出激光，生成二维空间点云数据；同时，中空轴伺服电机可以驱动夹紧旋转，从而调节激光雷达的旋转扫描角度，由此获取三维空间的点云数据。
38.综上所述，本实用新型实施例提供的手持式旋转slam扫描设备，具有可旋转，最大程度扫描，覆盖范围广泛，且设计轻量化方便携带，同时还具有节省激光头成本的技术优势。
39.此处需要补充说明的是，slam(simultaneouslocalizationandmapping)，也称为cml(concurrentmappingandlocalization)，即时定位与地图构建，或并发建图与定位。
40.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。