激光扫描探测系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921560437.5 (22)申请日 2019.09.19 (73)专利权人 西门子 （中国） 有限公司 地址 100102 北京市朝阳区望京中环南路7 号 (72)发明人 李昂李晶刘浩王丹华文韬 (51)Int.Cl. G01S 7/481(2006.01) G01S 17/88(2006.01) (54)实用新型名称 激光扫描探测系统 (57)摘要 本实用新型提供的激光扫描探测系统， 包 括： 控制装置、 至少一个激光器、 至少一个环形反 光管、 激光处理装置和检测器。

2、； 控制装置， 用于向 至少一个激光器发送激光发射指令， 并存储检测 器发来的目标物的探测结果； 每一个激光器， 用 于基于激光发射指令， 向至少一个环形反光管的 外壁上发射至少一束激光， 以使至少一束激光在 至少一个环形反光管的外壁上经过至少一次反 射后到目标物上； 激光处理装置， 用于在接收到 从目标物反射回的至少一束激光时， 将产生对应 的电信号， 并将电信号传输给检测器； 检测器， 用 于基于电信号， 向控制装置发送目标物的探测结 果。 本方案能够降低电塔探测装置的尺寸。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 211478644 U 2020.09.11 CN 211478644。

3、 U 1.激光扫描探测系统， 其特征在于， 包括： 控制装置(101)、 至少一个激光器(102)、 至少 一个环形反光管(103)、 激光处理装置(104)、 检测器(105)和飞行器(106)； 所述控制装置(101)、 所述至少一个激光器(102)、 所述至少一个环形反光管(103)、 所 述激光处理装置(104)和所述检测器(105)均设置在飞行器(106)上； 所述环形反光管(103)沿轴向方向的截面为圆形， 所述环形反光管(103)沿径向方向的 截面为圆环形； 所述控制装置(101)向所述至少一个激光器(102)发送激光发射指令， 并存储所述检测 器(105)发来的目标物的探测结果。

4、； 每一个所述激光器(102)基于所述激光发射指令， 向所述至少一个环形反光管(103)的 外壁上发射至少一束激光， 以使所述至少一束激光在所述至少一个环形反光管(103)的外 壁上经过至少一次反射后， 使得所述至少一个环形反光管(103)形成球形光源将所述至少 一束激光反射到所述目标物上， 其中， 所述至少一束激光在所述环形反光管(103)上形成的 光斑的直径不小于所述环形反光管(103)沿轴向方向的圆形截面的直径； 所述激光处理装置(104)在接收到从所述目标物反射回的至少一束所述激光时， 将产 生对应的电信号， 并将所述电信号传输给所述检测器(105)； 所述检测器(105)基于所述电信。

5、号， 向所述控制装置(101)发送所述目标物的所述探测 结果。 2.根据权利要求1所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 所述激光处理装置(104)， 包括： 激光接收装置(1041)和信号转换装置(1042)； 所述激光接收装置(1041)， 用于在接收到从所述目标物反射回的至少一束激光时， 产 生对应的电流信号， 并将所述电流信号传输给所述信号转换装置(1042)； 所述信号转换装置(1042)， 用于基于所述电流信号产生对应的电压信号， 并将电压信 号传输给所述检测器(105)； 所述检测器(105)， 用于基于所述电压信号， 向所述控制装置(101)发送所述目标物的 所述探测结果。 3。

6、.根据权利要求2所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 进一步包括： 放大器(201)； 所述放大器(201)设置在所述飞行器(106)上； 所述放大器(201)分别与所述激光接收装置(1041)和所述信号转换装置(1042)相连； 所述激光接收装置(1041)， 用于将所述电流信号传输给所述放大器(201)； 所述放大器(201)， 用于放大所述电流信号， 将放大后的所述电流信号传输给所述信号 转换装置(1042)； 所述信号转换装置(1042)， 用于基于放大处理后的所述电流信号， 产生对应的电压信 号。 4.根据权利要求3所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 进一步包括： 透光保护罩 。

7、(301)； 所述透光保护罩(301)设置在所述飞行器(106)上； 所述控制装置(101)、 所述至少一个激光器(102)、 所述至少一个环形反光管(103)、 所 述激光处理装置(104)、 所述检测器(105)和所述放大器(201)均设置在所述透光保护罩 (301)内。 权利要求书 1/2 页 2 CN 211478644 U 2 5.根据权利要求1所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 所述至少一个环形反光管(103)的外壁为光滑曲面。 6.根据权利要求1所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 所述环形反光管(103)的外壁上设置有至少两个反光片(401)， 所述至少两个反光片 (40。

8、1)可对至少一束激光进行至少一次反射。 7.根据权利要求2至4中任一所述的激光扫描探测系统， 其特征在于， 所述激光接收装置(1041)包括雪崩光电二极管； 和/或， 所述信号转换装置(1042)包括跨阻放大器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 211478644 U 3 激光扫描探测系统 技术领域 0001 本实用新型涉及电子信息技术领域， 特别涉及激光扫描探测系统。 背景技术 0002 电塔， 高度通常为25-40米， 为钢架结构， 多建设在野外的发电厂、 配电站附近。 电 塔是电力部门的重要设施， 能架空电线并起保护和支撑的作用。 电塔的设计、 制造、 安装、 维 护及质量检测是现代电。

9、力系统运行与发展的重要保障。 0003 由于电塔的塔身较高、 结构复杂， 且位于偏远地区或复杂的地形中， 因此通常由无 人机携带电塔探测装置完成对电塔的监测、 检查工作。 0004 但是， 现有的电塔探测装置大多数是雷达系统， 而雷达系统是基于机械旋转部件， 机械旋转部件的尺寸通常都很大， 使得电塔探测装置的尺寸不适用于对灵活性和负载有严 格要求的无人机等飞行器。 实用新型内容 0005 本实用新型提供了激光扫描探测系统， 能够降低电塔探测装置的尺寸。 0006 本实用新型提供了， 激光扫描探测系统， 包括： 控制装置、 至少一个激光器、 至少一 个环形反光管、 激光处理装置、 检测器和飞行器。

10、； 0007 所述控制装置、 所述至少一个激光器、 所述至少一个环形反光管、 所述激光处理装 置和所述检测器均设置在飞行器上； 0008 所述环形反光管沿轴向方向的截面为圆形， 所述环形反光管沿径向方向的截面为 圆环形； 0009 所述控制装置， 用于向所述至少一个激光器发送激光发射指令， 并存储所述检测 器发来的目标物的探测结果； 0010 每一个所述激光器， 用于基于所述激光发射指令， 向所述至少一个环形反光管的 外壁上发射至少一束激光， 以使所述至少一束激光在所述至少一个环形反光管的外壁上经 过至少一次反射后， 使得所述至少一个环形反光管形成球形光源将至少一束所述激光反射 到所述电塔上，。

11、 其中， 所述至少一束激光束在所述环形反光管上形成的光斑的直径不小于 所述环形反光管沿轴向方向的圆形截面的直径； 0011 所述激光处理装置， 用于在接收到从所述目标物反射回的至少一束所述激光时， 将产生对应的电信号， 并将所述电信号传输给所述检测器； 0012 所述检测器， 用于基于所述电信号， 向所述控制装置发送所述目标物的所述探测 结果。 0013 优选地， 0014 所述激光处理装置， 包括： 激光接收装置和信号转换装置； 0015 所述激光接收装置， 用于在接收到从所述目标物反射回的至少一束激光时， 产生 对应的电流信号， 并将所述电流信号传输给所述信号转换装置； 说明书 1/6 页。

12、 4 CN 211478644 U 4 0016 所述信号转换装置， 用于基于所述电流信号产生对应的电压信号， 并将电压信号 传输给所述检测器； 0017 所述检测器， 用于基于所述电压信号， 向所述控制装置发送所述目标物的所述探 测结果。 0018 优选地， 0019 进一步包括： 放大器； 0020 所述放大器设置在所述飞行器上； 0021 所述放大器分别与所述激光接收装置和所述信号转换装置相连； 0022 所述激光接收装置， 用于将所述电流信号传输给所述放大器； 0023 所述放大器， 用于放大所述电流信号， 将放大后的所述电流信号传输给所述信号 转换装置； 0024 所述信号转换装置，。

13、 用于基于放大处理后的所述电流信号， 产生对应的电压信号。 0025 优选地， 0026 进一步包括： 透光保护罩； 0027 所述透光保护罩设置在所述飞行器上； 0028 所述控制装置、 所述至少一个激光器、 所述至少一个环形反光管、 所述激光处理装 置、 所述检测器和所述放大器均设置在所述透光保护罩内。 0029 优选地， 0030 所述至少一个环形反光管的外壁为光滑曲面。 0031 优选地， 0032 所述环形反光管的外壁上设置有至少两个反光片， 所述至少两个反光片可对至少 一束激光进行至少一次反射。 0033 优选地， 0034 所述激光接收装置包括雪崩光电二极管。 0035 优选地，。

14、 0036 所述信号转换装置包括跨阻放大器。 0037 本实用新型提供了激光扫描探测系统， 激光器基于控制装置发来的激光发射指 令， 可以向至少一个环形反光管的外壁发射至少一束激光， 激光束在环形反光管的外壁上 经过至少一次反射来改变行进路线， 以使最终反射到目标物上， 再通过激光处理装置在接 收到从目标物上反射回的激光束时， 产生设备可以识别的电信号， 并传输给检测器， 检测器 基于电信号即可向控制装置发送目标物的探测结果， 以便控制装置对检测进过进行存储， 以便检测人员查看。 由于激光束在环形反光管上形成的光斑的直径不小于环形反光管沿轴 向方向的圆形截面的直径， 且环形反光管可以对激光束进。

15、行至少一次反射， 因此， 可以使得 环形反光管形成球形光源， 产生360 的反射光线， 实现对位于飞行器任意相对位置的电塔 的探测， 无需基于机械旋转部件实现对目标物的探测， 并且环形反光管的尺寸小、 重量轻， 因此不仅能够降低电塔探测装置的尺寸， 还能降低电塔探测装置的重量。 附图说明 0038 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 说明书 2/6 页 5 CN 211478644 U 5 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本 实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 。

16、还 可以基于这些附图获得其他的附图。 0039 图1是本实用新型一个实施例提供的激光扫描探测系统； 0040 图2是本实用新型提供的一种环形反光管的示意图； 0041 图3是本实用新型另一个实施例提供的激光扫描探测系统； 0042 图4是本实用新型又一个实施例提供的激光扫描探测系统； 0043 图5是本实用新型再一个实施例提供的激光扫描探测系统。 0044 附图标记说明： 0045 101控制装置 102激光器 103环形反光管 0046 104激光处理装置 105检测器 106飞行器 0047 1041激光接收装置 1042信号转换装置 0048 201放大器 301透光保护罩 401反光片。

17、 具体实施方式 0049 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， 基于本实用新型中的实施 例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属 于本实用新型保护的范围。 0050 如图1所示， 本实用新型一个实施例提供了激光扫描探测系统， 包括： 控制装置 (101)、 至少一个激光器(102)、 至少一个环形反光管(103)、 激光处理装置(104)、 检测器 (105)和飞行器。

18、(106)； 0051 所述控制装置(101)、 所述至少一个激光器(102)、 所述至少一个环形反光管 (103)、 所述激光处理装置(104)和所述检测器(105)均设置在飞行器(106)上； 0052 所述环形反光管(103)沿轴向方向的截面为圆形， 所述环形反光管(103)沿径向方 向的截面为圆环形； 0053 所述控制装置(101)， 用于向所述至少一个激光器(102)发送激光发射指令， 并存 储所述检测器(105)发来的目标物的探测结果； 0054 每一个所述激光器(102)， 用于基于所述激光发射指令， 向所述至少一个环形反光 管(103)的外壁上发射至少一束激光， 以使所述至少。

19、一束激光在所述至少一个环形反光管 (103)的外壁上经过至少一次反射后， 使得所述至少一个环形反光管(103)形成球形光源将 至少一束所述激光反射到所述电塔上， 其中， 所述至少一束激光束在所述环形反光管(103) 上形成的光斑的直径不小于所述环形反光管(103)沿轴向方向的圆形截面的直径； 0055 所述激光处理装置(104)， 用于在接收到从所述目标物反射回的至少一束所述激 光时， 将产生对应的电信号， 并将所述电信号传输给所述检测器(105)； 0056 所述检测器(105)， 用于基于所述电信号， 向所述控制装置(101)发送所述目标物 的所述探测结果。 0057 上述实施例中， 激光。

20、器基于控制装置发来的激光发射指令， 可以向至少一个环形 说明书 3/6 页 6 CN 211478644 U 6 反光管的外壁发射至少一束激光， 激光束在环形反光管的外壁上经过至少一次反射来改变 行进路线， 以使最终反射到目标物上， 再通过激光处理装置在接收到从目标物上反射回的 激光束时， 产生设备可以识别的电信号， 并传输给检测器， 检测器基于电信号即可向控制装 置发送目标物的探测结果， 以便控制装置对检测进过进行存储， 以便检测人员查看。 由于激 光束在环形反光管上形成的光斑的直径不小于环形反光管沿轴向方向的圆形截面的直径， 且环形反光管可以对激光束进行至少一次反射， 因此， 可以使得环形。

21、反光管形成球形光源， 产生360 的反射光线， 实现对位于飞行器任意相对位置的电塔的探测， 无需基于机械旋转 部件实现对目标物的探测， 并且环形反光管的尺寸小、 重量轻， 因此不仅能够降低电塔探测 装置的尺寸， 还能降低电塔探测装置的重量。 0058 需要说明的是， 反光环形管可以是实心管也可以是空心管。 0059 图2环形反光管沿轴向方向截面的示意图， 其中， 图3示出的为空心的环形反光管， 图3中标识d为环形反光管沿轴向方向的圆形截面的直径。 0060 为了便于确定目标物的探测结果， 如图3所示， 在本使用新型一个实施例中， 所述 激光处理装置104， 包括： 激光接收装置1041和信号转。

22、换装置1042； 0061 所述激光接收装置1041， 用于在接收到从所述目标物反射回的至少一束激光时， 产生对应的电流信号， 并将所述电流信号传输给所述信号转换装置1042； 0062 所述信号转换装置1042， 用于基于所述电流信号产生对应的电压信号， 并将电压 信号传输给所述检测器105； 0063 所述检测器105， 用于基于所述电压信号， 向所述控制装置101发送所述目标物的 所述探测结果。 0064 在本使用新型实施例中， 激光接收装置基于从目标物上反射回的激光束， 可产生 转换装置可以识别的电流信号， 0065 激光接收装置在接收到从目标物上反射回的激光束时， 可产生信号转换装置。

23、可以 识别的电流信号， 信号转换装置基于电流信号产生检测器可以识别的电压信号， 以利于后 续驱动或采集， 通过激光接收装置和信号转换装置实现激光通信， 便于检测器向控制装置 发送目标物的探测结果。 0066 具体地， 所述激光接收装置1041包括雪崩光电二极管。 0067 由于雪崩光电二极管的灵敏度高， 因此可以通过雪崩光电二极管基于从目标物上 反射回的微弱的激光束产生电流信号， 以提高微弱光信号的检测效果。 并且雪崩光电二极 管基于光信号转换电信号的时间短， 因此还可以缩短确定目标物探测结果的时间。 0068 具体地， 所述信号转换装置1042包括跨阻放大器。 0069 为了提高目标物探测结。

24、果的准确率， 如图4所示， 在本使用新型一个实施例中， 所 述激光扫描探测系统， 进一步包括： 放大器201； 0070 所述放大器201设置在所述飞行器106上； 0071 所述放大器201分别与所述激光接收装置1041和所述信号转换装置1042相连； 0072 所述激光接收装置1041， 用于将所述电流信号传输给所述放大器201； 0073 所述放大器201， 用于放大所述电流信号， 将放大后的所述电流信号传输给所述信 号转换装置1042； 0074 所述信号转换装置1042， 用于基于放大处理后的所述电流信号， 产生对应的电压 说明书 4/6 页 7 CN 211478644 U 7 信。

25、号。 0075 在本使用新型实施例中， 激光接收装置在产生电流信号后不是将电流信号直接传 输给信号转换装置， 而是先传输给放大器， 通过放大器对电流信号进行放大增强处理， 再将 放大后的电流信号传输给信号转换装置， 以保证信号转换装置接收到的能够识别的电流信 号。 0076 在本使用新型一个实施例中， 所述激光扫描探测系统， 进一步包括： 透光保护罩 301； 0077 所述透光保护罩301设置在所述飞行器106上； 0078 所述控制装置101、 所述至少一个激光器102、 所述至少一个环形反光管103、 所述 激光处理装置104、 所述检测器105和所述放大器201均设置在所述透光保护罩3。

26、01内。 0079 在本使用新型实施例中， 将控制装置、 激光器、 环形反光管、 激光处理装置、 检测器 以及放大器均设置在透明保护罩内， 可以在不影响经过环形反光换外壁反射后的激光反射 到目标物上的同时， 还可以防止异物落入到设备中， 以及避免设备意外碰撞损坏。 0080 为了保证环形反光管对激光束的反射效果， 在本使用新型一个实施例中， 所述至 少一个环形反光管103的外壁为光滑曲面， 以形成镜面反射， 实现将激光束反射到任意角度 的反射。 0081 如图5所示， 为了保证环形反光管对激光束的反射效果， 在本使用新型一个实施例 中， 所述环形反光管103的外壁上设置有至少两个反光片401，。

27、 所述至少两个反光片401可对 至少一束激光进行至少一次反射。 0082 综上可见， 由于环形反光管可以对激光束进行至少一次的反射， 因此在激光器前 设置环形反光管， 可以通过环形反光管形成球形光源， 产生360 的反射光线， 而无需基于多 个机械旋转部件对目标物的探测。 由于环形反光管的体积小， 重量轻， 所以可以降低电塔探 测装置的尺寸、 重量以及成本， 以适用于对灵活性和负载有严格要求的飞行器。 0083 本实用新型各实施例提供的汽轮机， 至少具有如下有益效果： 0084 1、 在本实用新型一实施例中， 激光器基于控制装置发来的激光发射指令， 可以向 至少一个环形反光管的外壁发射至少一束。

28、激光， 激光束在环形反光管的外壁上经过至少一 次反射来改变行进路线， 以使最终反射到目标物上， 再通过激光处理装置在接收到从目标 物上反射回的激光束时， 产生设备可以识别的电信号， 并传输给检测器， 检测器基于电信号 即可向控制装置发送目标物的探测结果， 以便控制装置对检测进过进行存储， 以便检测人 员查看。 由于激光束在环形反光管上形成的光斑的直径不小于环形反光管沿轴向方向的圆 形截面的直径， 且环形反光管可以对激光束进行至少一次反射， 因此， 可以使得环形反光管 形成球形光源， 产生360 的反射光线， 实现对位于飞行器任意相对位置的电塔的探测， 无需 基于机械旋转部件实现对目标物的探测，。

29、 并且环形反光管的尺寸小、 重量轻， 因此不仅能够 降低电塔探测装置的尺寸， 还能降低电塔探测装置的重量。 0085 2、 在本实用新型一实施例中， 激光接收装置在接收到从目标物上反射回的激光束 时， 可产生信号转换装置可以识别的电流信号， 信号转换装置基于电流信号产生检测器可 以识别的电压信号， 以利于后续驱动或采集， 通过激光接收装置和信号转换装置实现激光 通信， 便于检测器向控制装置发送目标物的探测结果。 0086 3、 在本实用新型一实施例中， 由于雪崩光电二极管的灵敏度高， 因此可以通过雪 说明书 5/6 页 8 CN 211478644 U 8 崩光电二极管基于从目标物上反射回的微。

30、弱的激光束产生电流信号， 以提高微弱光信号的 检测效果。 并且雪崩光电二极管基于光信号转换电信号的时间短， 因此还可以缩短确定目 标物探测结果的时间。 0087 4、 在本实用新型一实施例中， 激光接收装置在产生电流信号后不是将电流信号直 接传输给信号转换装置， 而是先传输给放大器， 通过放大器对电流信号进行放大增强处理， 再将放大后的电流信号传输给信号转换装置， 以保证信号转换装置接收到的能够识别的电 流信号。 0088 需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体 或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在 任何这种实际的。

31、关系或者顺序。 而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非 排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备所固 有的要素。 在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并不排除在包括 所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同因素。 0089 最后需要说明的是： 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例， 仅用于说明本实用 新型的技术方案， 并非用于限定本实用新型的保护范围。 凡在本实用新型的精神和原则之 内所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均包含在本实用新型的保护范围内。 说明书 6/6 页 9 CN 211478644 U 9 图1 图2 说明书附图 1/3 页 10 CN 211478644 U 10 图3 图4 说明书附图 2/3 页 11 CN 211478644 U 11 图5 说明书附图 3/3 页 12 CN 211478644 U 12 。