CN118226423B - 一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统、方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达技术领域，公开了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统、方法及设备，本发明通过信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率和被测转镜的每一面的帧率相等可以使得TTL调制激光器和被测转镜同步，进一步，继续通过信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，并利用被测转镜将发射的光束反射至支撑白板上，进一步，当支撑白板上的网格纸上出现光斑后可以通过摄像头采集获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，进一步，结合网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值在终端进行计算，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

Description

一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统、方法及设备

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统、方法及设备。

背景技术

LiDAR（Light Detection and Ranging，光探测和测距，又称激光雷达）通过发射和接收激光束，通过对两者信号的对比或者干涉后，进行适当处理即可来探测物体获得目标物的距离。应用于无人驾驶、人工智能以及军事等领域，其路线优势非常明显，具有分辨率高、抗有源干扰强，低空探测性能好、体积小重量轻等优势。

根据扫描方式的不同，激光雷达可以分为机械式、半固态以及固态三种。半固态LiDAR被视为机械式向纯固态进军的必经之路，也是现阶段的主流道路。其中半固态LiDAR又分为MEMS转镜和二维转镜两种，MEMS方案受限于MEMS转镜的转动角度有限，使得单个LiDAR覆盖的视场角很小，因此需要多个LiDAR配合使用，这会大大增加成本；而二维转镜方案使用一个在纵轴摆动的振镜改变光的垂直扫描方向以及一个在横轴不断旋转的转镜实现光的水平扫描，这种振镜和转镜均可以实现大视场扫描，因此使用单个二维转镜方案的LiDAR即可完成对三维世界的高清扫描。

而现阶段对LiDAR要求的最远距离一般均超过100m，如果想要在远距离较好地识别出物体，水平分辨角一般设置较低，比如0.05°，即要求转镜波动角度不能大于0.025°，如果转镜波动角度过大，会出现静止物体在画面中出现左右摆动、边界错位等问题，这种情况的出现会让LiDAR在判断物体位置以及形状上出现错误，从而导致LiDAR在分析物体时会输出错误结果。

但是靠LiDAR出现上述问题来判断转镜是否合格，这对LiDAR其它被占用部分是一种浪费，最佳的办法还是需要将转镜独立出来进行测试，而市面上检测转速稳定性的转速测试仪的精度均较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统、方法及设备，以解决现有检测转速稳定性的转速测试仪的精度均较低的问题。

第一方面，本发明提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，该系统包括：半固态LiDAR转镜稳定性测量装置和终端，半固态LiDAR转镜稳定性测量装置包括被测转镜、信号发生器、TTL调制激光器和摄像头，被测转镜和TTL调制激光器固定在同一水平面上；

信号发生器，用于控制TTL调制激光器的开关频率，直至开关频率等于被测转镜的每一面的帧率，控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜；被测转镜，用于将光束反射至对应的支撑白板；摄像头，用于当网格纸上出现光斑，获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，并将光斑波动视频集发送至终端，网格纸粘贴在支撑白板上；终端，用于获取网格纸的纸张大小、网格纸和被测转镜的水平距离值，并基于光斑波动视频集、水平距离值和纸张大小，经过预设计算方法，确定被测转镜的稳定性检测结果。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，通过信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率和被测转镜的每一面的帧率相等可以使得TTL调制激光器和被测转镜同步，进一步，继续通过信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，并利用被测转镜将发射的光束反射至支撑白板上，进一步，当支撑白板上的网格纸上出现光斑后可以通过摄像头采集获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，进一步，结合网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值在终端进行计算，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。进一步，本发明中将被测转镜独立出来进行测试，尽可能地去除了其他外在因素对转镜稳定性的影响，同时不影响其他器件的使用和测试。进一步，在转镜投入使用之前就对转镜进行稳定性检测，不需要将其放在LiDAR中进行，减少了对LiDAR其他部件的时间占用，减少了因为转镜问题使得LiDAR产品不合格的概率。

第二方面，本发明提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统内的半固态LiDAR转镜稳定性测量装置；该方法包括：

利用信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率，直至开关频率等于被测转镜的每一面的帧率；利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至对应的支撑白板，直至网格纸上出现光斑，网格纸粘贴在支撑白板上；利用摄像头获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，并将光斑波动视频集发送至终端，使得终端基于光斑波动视频集、水平距离值和网格纸的纸张大小，确定被测转镜的稳定性检测结果，水平距离值表示网格纸和被测转镜的水平距离。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率和被测转镜的每一面的帧率相等可以使得TTL调制激光器和被测转镜同步，进一步，继续通过信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，并利用被测转镜将发射的光束反射至支撑白板上，进一步，当支撑白板上的网格纸上出现光斑后可以通过摄像头采集获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，进一步，结合网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值在终端进行计算，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

在一种可选的实施方式中，利用信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率，直至开关频率等于被测转镜的每一面的帧率，包括：

基于预设信号发生器频率，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至支撑白板；当支撑白板上网格纸上出现的光斑的方向存在持续偏移时，调节预设信号发生器频率；基于调节后的预设信号发生器频率，返回利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束的操作，直至光斑出现左右交替偏转或者在任一位置固定时，确定TTL调制激光器的开关频率等于被测转镜的每一面的帧率。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过不断调节信号发生器的频率可以控制TTL调制激光器发出的光束落在网格纸上的光斑的方向，进一步，结合光斑的方向偏移情况可以确定TTL调制激光器的开关频率是否等于被测转镜的每一面的帧率，为后续被测转镜的稳定性检测提供了支持。

在一种可选的实施方式中，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至对应的支撑白板，直至网格纸上出现光斑，包括：

基于预设信号发生器相位延迟，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至对应的支撑白板；当网格纸上未出现光斑，调节预设信号发生器相位延迟；基于调节后的预设信号发生器相位延迟，返回利用预设信号发生器控制TTL调制激光器发射光束的操作，直至网格纸上出现光斑。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过不断调节信号发生器的相位延迟可以控制TTL调制激光器发出的光束的发射位置，进一步，根据光束发射位置的不同可以控制对应的光斑是否落在网格纸上，为后续被测转镜的稳定性检测提供了支持。

第三方面，本发明提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统内的终端；该方法包括：

接收半固态LiDAR转镜稳定性测量装置发送的光斑波动视频集，并获取半固态LiDAR转镜稳定性测量装置内网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值；基于光斑波动视频集、纸张大小和水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度；基于水平距离值和光斑波动视频集，计算被测转镜的水平最大波动角度和垂直最大波动角度；基于目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度，确定被测转镜的稳定性检测结果。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过结合光斑波动视频集、纸张大小和水平距离值可以计算得到被测转镜的目标波动角度，进一步，结合水平距离值和光斑波动视频集可以计算得到被测转镜在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度，进一步，结合得到的目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度即可以确定出被测转镜的稳定性检测结果。因此，通过实施本发明，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

在一种可选的实施方式中，基于光斑波动视频集、纸张大小和水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度，包括：

基于光斑波动视频集获取网格纸上的第一像素点个数和光斑在网格纸上波动的第二像素点个数；基于第一像素点个数和纸张大小，计算像素点边长尺寸；基于第二像素点个数、像素点边长尺寸和水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过光斑波动视频集可以得到网格纸上的第一像素点个数和光斑在网格纸上波动的第二像素点个数，进一步通过第一像素点个数和纸张大小可以计算出对应的像素点边长尺寸，进而结合第二像素点个数和水平距离值可以计算出被测转镜的目标波动角度，为后续确定被测转镜的稳定性检测结果提供了数据支持。

在一种可选的实施方式中，基于目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度，确定被测转镜的稳定性检测结果，包括：

将水平最大波动角度和目标波动角度进行比对，将垂直最大波动角度和目标波动角度进行比对；当水平最大波动角度大于目标波动角度或垂直最大波动角度大于目标波动角度，确定被测转镜的稳定性不合格。

本发明提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，将水平最大波动角度和垂直最大波动角度分别与目标波动角度进行比对，进一步，只要水平最大波动角度和垂直最大波动角度中存在一个波动角度大于目标波动角度，则可以确定被测转镜的稳定性不合格，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

第四方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第二方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，或者上述第三方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。

第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，或者上述第三方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。

第六方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，或者上述第三方面或其对应的任一实施方式的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例的用于半固态LiDAR转镜稳定性测量装置的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的另一用于半固态LiDAR转镜稳定性测量装置的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的又一用于半固态LiDAR转镜稳定性测量装置的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的用于终端的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图6是根据本发明实施例的另一用于终端的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图7是根据本发明实施例的又一用于终端的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程示意图；

图8是根据本发明实施例的基于TTL调制激光器测量转镜波动大小的装置的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的基于TTL调制激光器测量转镜波动大小的装置的工作流程图；

图10是根据本发明实施例的三秒内的光斑波动情况示意图；

图11是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，通过信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率和被测转镜的每一面的帧率相等可以使得TTL调制激光器和被测转镜同步以达到提高了被测转镜的稳定性检测精度的效果。同时，将被测转镜独立出来进行测试，尽可能地去除了其他外在因素对转镜稳定性的影响，同时不影响其他器件的使用和测试。进一步，在转镜投入使用之前就对转镜进行稳定性检测，不需要将其放在LiDAR中进行，减少了对LiDAR其他部件的时间占用，减少了因为转镜问题使得LiDAR产品不合格的概率。

在本实施例中提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，如图1所示，该半固态LiDAR转镜稳定性检测系统1包括半固态LiDAR转镜稳定性测量装置11和终端12。

进一步，半固态LiDAR转镜稳定性测量装置11包括：被测转镜111、信号发生器112、TTL（Transistor-Transistor Logic）调制激光器113和摄像头114。

其中，被测转镜111和TTL调制激光器113固定在同一水平面上；摄像头114为大于被测转镜111的每面帧率的高帧率摄像头。

进一步，TTL调制激光器113可以是TTL调制632nm光束激光器。

示例性的，信号发生器112用于控制TTL调制激光器113的开关频率，直至开关频率等于被测转镜111的每一面的帧率，控制TTL调制激光器113发射光束至被测转镜111。

具体地，TTL调制激光器113可以通过外部电信号打开或者关闭激光器控制激光的输出，使用连续方波信号即可使激光发生周期性亮暗变化。

进一步，通过信号发生器112可以通过连接线控制TTL调制激光器113周期性打开或者关闭，即控制TTL调制激光器113的开关频率。

进一步，通过调节信号发生器112的频率，使得信号发生器112在不同的频率下不断控制TTL调制激光器113周期性打开或者关闭，直至TTL调制激光器113的开关频率和被测转镜111的每一面的帧率相等时，停止调节信号发生器112的频率。

其中，被测转镜111的每一面的帧率可以通过被测转镜111的转速计算得到。比如，设置被测转镜111的转速为600转/min，即为10转/s，转镜每转一圈0.1s，对于一个4面转镜，转过一个面需要0.025s，因此可以算出转镜每面帧率40Hz。

进一步，在当前频率下，利用信号发生器112继续控制TTL调制激光器113周期性打开并发射出对应的光束至被测转镜111。

进一步，被测转镜111可以将接收到的光束反射至对应的支撑白板2上。

示例性的，摄像头114用于当网格纸3上出现光斑，获取预设时间内光斑在网格纸3上的光斑波动视频集，并将光斑波动视频集发送至终端12。

其中，网格纸3粘贴在支撑白板2上；光斑波动视频集可以包括网格纸3上显示的光斑的左右波动情况和上下波动情况。

具体地，当网格纸3上出现光斑时，可以通过摄像头114录制网格纸3上光斑的变化情况，再对每一帧画面进行逐帧分析，从而可以得到光斑在一定时间内的波动情况，即光斑波动视频集。其中，录制时间为预设时间，比如3s。

进一步，将得到的光斑波动视频集发送至终端12。

进一步，实际光斑的波动大小与光斑和被测转镜111之间的距离有关，在被测转镜111相同波动角度下，光斑位置距离被测转镜111越远，实际光斑的波动越大。进一步，可测得的波动大小与实际像素点大小有关，本实施例中可以通过减小摄像头114与光斑之间的距离和提高摄像头的分辨率进而提升测量精度，因此本实施例可以实现波动角度极小的转镜的稳定性的检测。

示例性的，终端12用于获取网格纸的纸张大小、网格纸和被测转镜的水平距离值，并基于光斑波动视频集、水平距离值和纸张大小，经过预设计算方法，确定被测转镜的稳定性检测结果。

具体地，通过光斑波动视频集可以获取得到网格纸3上出现的第一像素点个数和光斑落在网格纸3上波动的第二像素点个数，进而结合第一像素点个数和纸张大小可以计算出每个像素点的边长实际尺寸。进一步，结合第二像素点个数、像素点的边长实际尺寸以及网格纸和被测转镜的水平距离值，可以计算出被测转镜111在LiDAR点云中的目标波动角度。

进一步，通过结合光斑的左右波动情况、上下波动情况以及网格纸和被测转镜的水平距离值，可以计算出被测转镜111在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度。

最后，通过结合得到的目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度即可以判断出当前被测转镜111的稳定性是否合格。

本实施例提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，通过信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率和被测转镜的每一面的帧率相等可以使得TTL调制激光器和被测转镜同步，进一步，继续通过信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，并利用被测转镜将发射的光束反射至支撑白板上，进一步，当支撑白板上的网格纸上出现光斑后可以通过摄像头采集获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，进一步，结合网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值在终端进行计算，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。进一步，本发明中将被测转镜独立出来进行测试，尽可能地去除了其他外在因素对转镜稳定性的影响，同时不影响其他器件的使用和测试。进一步，在转镜投入使用之前就对转镜进行稳定性检测，不需要将其放在LiDAR中进行，减少了对LiDAR其他部件的时间占用，减少了因为转镜问题使得LiDAR产品不合格的概率。

根据本发明实施例，提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，可用于本发明上述实施例提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统1内的半固态LiDAR转镜稳定性测量装置11，图2是根据本发明实施例的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S201，利用信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率，直至开关频率等于被测转镜的每一面的帧率。

具体地，根据上述实施例中对信号发生器112的功能描述，通过不断调节信号发生器112的频率可以使得TTL调制激光器113的开关频率等于被测转镜111的每一面的帧率。

步骤S202，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至对应的支撑白板，直至网格纸上出现光斑，网格纸粘贴在支撑白板上。

具体地，通过改变信号发生器112的相位延迟可以调节方波信号时间延迟，使TTL调制激光器113的激光出射时间出现一定延迟，进而改变光斑打在转镜上的位置，从而改变经过被测转镜111后的光斑位置，由此可将光斑移动到网格纸3上。

步骤S203，利用摄像头获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，并将光斑波动视频集发送至终端，使得终端基于光斑波动视频集、水平距离值和网格纸的纸张大小，确定被测转镜的稳定性检测结果，水平距离值表示网格纸和被测转镜的水平距离。

具体地，根据上述实施例中对摄像头114的功能描述，通过摄像头114进行录制可以得到对应的光斑波动视频集，并将得到的光斑波动视频集发送至终端12中。

进一步，根据上述实施例中对终端12的描述，结合得到的光斑波动视频集、水平距离值和网格纸的纸张大小可以得到被测转镜111的稳定性检测结果。

在一些可选的实施方式中，如图3所示，上述步骤S201包括：

步骤S2011，基于预设信号发生器频率，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至支撑白板。

具体地，当信号发生器112的频率为预先设置的预设信号发生器频率时，在该预设信号发生器频率下，控制TTL调制激光器113发射光束至被测转镜111。

进一步，光束经过被测转镜111反射至支撑白板2。

步骤S2012，当支撑白板上网格纸上出现的光斑的方向存在持续偏移时，调节预设信号发生器频率。

具体地，当TTL调制激光器113的开关频率和被测转镜111的每一面的帧率不相等时，无法产生同步，此时，TTL调制激光器113发射的光束每次打在转镜上的位置会固定出现一个横向方向上的偏移，进而光斑经过被测转镜111后会发生向一个方向出现持续偏移的现象。

因此，当支撑白板2上网格纸3上出现的光斑的方向存在持续偏移时，表示此时TTL调制激光器113的开关频率和被测转镜111的每一面的帧率不相等，需要继续调节信号发生器112的频率。

步骤S2013，基于调节后的预设信号发生器频率，返回利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束的操作，直至光斑出现左右交替偏转或者在任一位置固定时，确定TTL调制激光器的开关频率等于被测转镜的每一面的帧率。

具体地，根据调节后的新的预设信号发生器频率，重复步骤S2011，直至网格纸3上的光斑出现左右交替偏转或者在任一位置固定时，表示TTL调制激光器113的开关频率和被测转镜111的每一面的帧率相等。此时，被测转镜111运行越稳定，则光斑出现左右晃动的幅度越小。

在一些可选的实施方式中，如图4所示，上述步骤S202包括：

步骤S2021，基于预设信号发生器相位延迟，利用信号发生器控制TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得被测转镜将光束反射至对应的支撑白板。

具体地，当信号发生器112的相位延迟为预先设置的预设信号发生器相位延迟，在该预设信号发生器相位延迟下，控制TTL调制激光器113发射光束至被测转镜111。

进一步，光束经过被测转镜111反射至支撑白板2。

步骤S2022，当网格纸上未出现光斑，调节预设信号发生器相位延迟。

具体地，根据步骤S202的描述，通过调节信号发生器112的相位延迟可以使得改变光斑打在转镜上的位置，从而改变经过被测转镜111后的光斑位置，由此可将光斑移动到网格纸3上。

因此，当网格纸3上未出现光斑时，需要调节信号发生器112的相位延迟。

步骤S2023，基于调节后的预设信号发生器相位延迟，返回利用预设信号发生器控制TTL调制激光器发射光束的操作，直至网格纸上出现光斑。

具体地，根据调节后的新的预设信号发生器相位延迟，重复步骤S2021，直至网格纸上出现光斑时停止调节信号发生器112的相位延迟。

本实施例提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过不断调节信号发生器的频率可以控制TTL调制激光器发出的光束落在网格纸上的光斑的方向，进一步，结合光斑的方向偏移情况可以确定TTL调制激光器的开关频率是否等于被测转镜的每一面的帧率。进一步，当TTL调制激光器的开关频率等于被测转镜的每一面的帧率时，通过不断调节信号发生器的相位延迟可以控制TTL调制激光器发出的光束的发射位置，进一步，根据光束发射位置的不同可以控制对应的光斑是否落在网格纸上。最后，当光斑落在网格纸上后，可以通过摄像头采集获取预设时间内光斑在网格纸上的光斑波动视频集，进一步，结合网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值在终端进行计算，可以快速自动化地得到被测转镜的稳定性检测结果，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

在本实施例中提供了一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，可用于本发明上述实施例提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统1内的终端12，图5是根据本发明实施例的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：

步骤S501，接收半固态LiDAR转镜稳定性测量装置发送的光斑波动视频集，并获取半固态LiDAR转镜稳定性测量装置内网格纸的纸张大小以及网格纸和被测转镜的水平距离值。

具体的过程参考上述对半固态LiDAR转镜稳定性测量装置11和终端12的交互过程以及功能描述，此处不再赘述。

步骤S502，基于光斑波动视频集、纸张大小和水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度。

其中，目标波动角度表示被测转镜111在LiDAR点云中的最小可测波动精度。

在一些可选的实施方式中，如图6所示，上述步骤S502包括：

步骤S5021，基于光斑波动视频集获取网格纸上的第一像素点个数和光斑在网格纸上波动的第二像素点个数。

具体地，通过对光斑波动视频集中每一帧画面进行逐帧分析，可以得到网格纸上的出现的像素点个数即第一像素点个数。

进一步，还可以得到光斑在网格纸上波动的第二像素点个数。

步骤S5022，基于第一像素点个数和纸张大小，计算像素点边长尺寸。

具体地，通过纸张大小除以第一像素点个数，可以计算得到对应的像素点的实际边长尺寸。

步骤S5023，基于第二像素点个数、像素点边长尺寸和水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度。

具体地，通过结合第二像素点个数、像素点边长尺寸和水平距离值，可以计算得到被测转镜111的波动角度。

步骤S503，基于水平距离值和光斑波动视频集，计算被测转镜的水平最大波动角度和垂直最大波动角度。

具体地，光斑波动视频集可以包括网格纸3上显示的光斑的左右波动情况和上下波动情况。

进一步，结合得到的光斑的左右波动情况、上下波动情况以及网格纸和被测转镜的水平距离值，可以计算出被测转镜111在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度。

在一实例中，光斑最大左右波动10.6mm，最大上下波动5.3mm，根据网格纸与被测转镜之间相距3m，可以计算出光斑水平波动约为±0.1°，垂直波动约为±0.05°，即被测转镜的水平角度最大波动为±0.05°，垂直角度最大波动为±0.025°。

步骤S504，基于目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度，确定被测转镜的稳定性检测结果。

具体地，通过结合得到的目标波动角度、水平最大波动角度和垂直最大波动角度即可以判断出当前被测转镜111的稳定性是否合格。

在一些可选的实施方式中，如图7所示，上述步骤S504包括：

步骤S5041，将水平最大波动角度和目标波动角度进行比对，将垂直最大波动角度和目标波动角度进行比对。

具体地，将被测转镜111在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度分别和目标波动角度进行比对。

步骤S5042，当水平最大波动角度大于目标波动角度或垂直最大波动角度大于目标波动角度，确定被测转镜的稳定性不合格。

具体地，当被测转镜111在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度中存在一个波动角度大于目标波动角度，则可以确定被测转镜的稳定性不合格。

进一步，只有当水平最大波动角度和垂直最大波动角度均小于等于目标波动角度时，被测转镜的稳定性才合格。

本实施例提供的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，通过光斑波动视频集可以得到光斑在网格纸上的像素点个数，进一步通过像素点个数和纸张大小可以计算出对应的像素点边长尺寸，进而结合水平距离值可以计算出被测转镜的目标波动角度。进一步，结合水平距离值和光斑波动视频集可以计算得到被测转镜在实际转动过程中的水平最大波动角度和垂直最大波动角度。最后，将水平最大波动角度和垂直最大波动角度分别与目标波动角度进行比对，进一步，只要水平最大波动角度和垂直最大波动角度中存在一个波动角度大于目标波动角度，则可以确定被测转镜的稳定性不合格，提高了被测转镜的稳定性检测精度。

在一实例中，提供一种基于TTL调制激光器测量转镜波动大小的装置，如图8所示，包括：信号发生器81、TTL调制632nm红光激光器82、被测转镜83、高帧率（大于转镜每面帧率）摄像头84、支撑白板85和已知大小的网格纸86，器件81-84为装置的主要构成部分。其中信号发生器81通过连接线控制TTL调制632nm红光激光器82周期性打开或者关闭，TTL调制632nm红光激光器82发出红光出射到转镜83镜面上，再通过镜面反射到支撑白板85上的网格纸86上，最后通过放在转镜附近的高帧率摄像头84录制落在网格纸86上的光斑变化。

具体原理为：TTL调制激光器可以通过外部电信号打开或者关闭激光器控制激光的输出，使用连续方波信号即可使激光发生周期性亮暗变化，调节信号发生器频率可以改变激光亮暗周期，调节方波占空比可以改变激光亮暗时间比例。通过改变信号发生器相位延迟可以调节方波信号时间延迟，使激光出射时间出现一定延迟，改变光斑打在转镜上的位置，从而改变经过转镜后的光斑位置，由此可将光斑移动到网格纸上，便于后续观察分析。

进一步，通过改变信号发生器频率使得激光器的开关频率与转镜每一面的帧率相等，如果两者不相等，产生不了同步，激光每次打在转镜上的位置会固定出现一个横向方向上的偏移，因此光斑经过转镜后会发生向一个方向出现持续偏移的现象，微调信号发生器的频率当光斑出现左右交替偏转或者固定在某一个位置不动则说明激光器的开光频率和转镜每一面的帧率相当；此时转镜运行越稳定，则光斑出现左右晃动的幅度越小。

进一步，通过高帧率摄像头可以录制网格纸上光斑的变化，再对每一帧画面进行逐帧分析，从而得到光斑在一定时间内的波动情况；通过画面中已知网格纸尺寸除以录像中网格纸上的像素点数量之间可以计算得到每个像素点的边长实际尺寸，最终可以通过光斑左右上下的波动大小以及网格纸和转镜之间的距离计算出光斑和转镜的波动角度。光斑最大水平、垂直波动角度小于LiDAR点云中的最小水平、垂直分辨角即认为转镜稳定性合格，否则认为转镜不合格。

进一步，实际光斑的波动大小与光斑和转镜之间的距离有关，在转镜相同波动角度下，光斑位置距离转镜越远，实际光斑的波动越大；可测得的波动大小与实际像素点大小有关，可通过减小摄像头与光斑之间的距离和提高摄像头的分辨率提升测量精度；因此该方案可以测量波动角度极小的转镜。

进一步，如图9所示，给出了基于TTL调制激光器测量转镜波动大小的装置的工作流程图。

首先将激光器与本次被测转镜（转速为600转/分钟）镜面固定在同一水平面上，支撑白板放在两者垂向3m远处，激光出射经过转镜某个角度的镜面出射到支撑白板上，将网格纸粘贴在光斑所在位置。将信号发生器设置为方波信号，频率设置为40Hz，打开激光器使其闪烁，使转镜以600转/分钟的转速转动起来，此时激光的闪烁和转镜每一面的频率同步（若出现持续向左或者向右偏移，则需要微调信号发生器频率），再次调节信号发生器相位延迟改变光斑出射位置，最终使光斑落在网格纸上。

通过高帧率摄像头录制三秒画面，画面中白纸长、宽方向上的像素点分别有112个、79个，而标准A4纸大小为297mm×210mm，通过计算得到每个像素点边长为2.65mm，因此在该转镜、摄像头和网格纸之间的固定距离下可测大于±arctan(2.65/2/3000)/2≈±0.0127°的转镜波动角度，其最小可测波动精度为arctan(2.65/3000)/2≈0.025°。

三秒内的光斑波动情况如图10所示，光斑最大左右波动为10.6mm，最大上下波动为5.3mm，进一步，根据网格纸与转镜之间相距3m，可以计算出光斑水平波动约为±0.1°，垂直波动约为±0.05°，相当于转镜的水平角度的最大波动为±0.05°，垂直角度的最大波动为±0.025°。该水平波动大于我们所需的0.025°，因此可认为对于我们的产品而言该转镜不合格。

本发明实施例还提供一种计算机设备，执行实现上述实施例示出的方法。

请参阅图11，图11是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图11所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置（诸如，耦合至接口的显示设备）上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作（例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统）。图11中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。本领域技术人员应能理解，计算机程序指令在计算机可读介质中的存在形式包括但不限于源文件、可执行文件、安装包文件等，相应地，计算机程序指令被计算机执行的方式包括但不限于：该计算机直接执行该指令，或者该计算机编译该指令后再执行对应的编译后程序，或者该计算机读取并执行该指令，或者该计算机读取并安装该指令后再执行对应的安装后程序。在此，计算机可读介质可以是可供计算机访问的任意可用的计算机可读存储介质或通信介质。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种半固态LiDAR转镜稳定性检测系统，其特征在于，所述系统包括：半固态LiDAR转镜稳定性测量装置和终端，所述半固态LiDAR转镜稳定性测量装置包括被测转镜、信号发生器、TTL调制激光器和摄像头，所述被测转镜和所述TTL调制激光器固定在同一水平面上；

所述信号发生器，用于控制所述TTL调制激光器的开关频率，直至所述开关频率等于所述被测转镜的每一面的帧率，控制所述TTL调制激光器发射光束至所述被测转镜；

所述被测转镜，用于将所述光束反射至对应的支撑白板；

所述摄像头，用于当网格纸上出现光斑，获取预设时间内所述光斑在所述网格纸上的光斑波动视频集，并将所述光斑波动视频集发送至所述终端，所述网格纸粘贴在所述支撑白板上；

所述终端，用于获取所述网格纸的纸张大小、所述网格纸和所述被测转镜的水平距离值，并基于所述光斑波动视频集、所述水平距离值和所述纸张大小，经过预设计算方法，确定所述被测转镜的稳定性检测结果；

所述终端，具体用于：

通过所述光斑波动视频集、所述纸张大小和所述水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度；基于所述水平距离值和所述光斑波动视频集，计算所述被测转镜的水平最大波动角度和垂直最大波动角度；基于所述目标波动角度、所述水平最大波动角度和所述垂直最大波动角度，确定所述被测转镜的稳定性检测结果。

2.一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，其特征在于，用于如权利要求1所述的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统内的半固态LiDAR转镜稳定性测量装置；所述方法包括：

利用信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率，直至所述开关频率等于被测转镜的每一面的帧率；

利用所述信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束至所述被测转镜，使得所述被测转镜将所述光束反射至对应的支撑白板，直至网格纸上出现光斑，所述网格纸粘贴在所述支撑白板上；

利用摄像头获取预设时间内所述光斑在所述网格纸上的光斑波动视频集，并将所述光斑波动视频集发送至所述终端，使得所述终端基于所述光斑波动视频集、水平距离值和所述网格纸的纸张大小，确定所述被测转镜的稳定性检测结果，所述水平距离值表示所述网格纸和所述被测转镜的水平距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用信号发生器控制TTL调制激光器的开关频率，直至所述开关频率等于被测转镜的每一面的帧率，包括：

基于预设信号发生器频率，利用所述信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束至被测转镜，使得所述被测转镜将所述光束反射至所述支撑白板；

当所述支撑白板上所述网格纸上出现的光斑的方向存在持续偏移时，调节所述预设信号发生器频率；

基于调节后的所述预设信号发生器频率，返回利用所述信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束的操作，直至所述光斑出现左右交替偏转或者在任一位置固定时，确定所述TTL调制激光器的所述开关频率等于所述被测转镜的每一面的帧率。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束至所述被测转镜，使得所述被测转镜将所述光束反射至对应的支撑白板，直至网格纸上出现光斑，包括：

基于预设信号发生器相位延迟，利用所述信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束至所述被测转镜，使得所述被测转镜将所述光束反射至对应的支撑白板；

当所述网格纸上未出现光斑，调节所述预设信号发生器相位延迟；

基于调节后的所述预设信号发生器相位延迟，返回利用预设信号发生器控制所述TTL调制激光器发射光束的操作，直至所述网格纸上出现光斑。

5.一种半固态LiDAR转镜稳定性检测方法，其特征在于，用于如权利要求1所述的半固态LiDAR转镜稳定性检测系统内的终端；所述方法包括：

接收半固态LiDAR转镜稳定性测量装置发送的光斑波动视频集，并获取所述半固态LiDAR转镜稳定性测量装置内网格纸的纸张大小以及所述网格纸和被测转镜的水平距离值；

基于所述光斑波动视频集、所述纸张大小和所述水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度；

基于所述水平距离值和所述光斑波动视频集，计算所述被测转镜的水平最大波动角度和垂直最大波动角度；

基于所述目标波动角度、所述水平最大波动角度和所述垂直最大波动角度，确定所述被测转镜的稳定性检测结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述光斑波动视频集、所述纸张大小和所述水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度，包括：

基于所述光斑波动视频集获取所述网格纸上的第一像素点个数和所述光斑在所述网格纸上波动的第二像素点个数；

基于所述第一像素点个数和所述纸张大小，计算像素点边长尺寸；

基于所述第二像素点个数、所述像素点边长尺寸和所述水平距离值，计算被测转镜的目标波动角度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述目标波动角度、所述水平最大波动角度和所述垂直最大波动角度，确定所述被测转镜的稳定性检测结果，包括：

将所述水平最大波动角度和所述目标波动角度进行比对，将所述垂直最大波动角度和所述目标波动角度进行比对；

当所述水平最大波动角度大于所述目标波动角度或所述垂直最大波动角度大于所述目标波动角度，确定所述被测转镜的稳定性不合格。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求2至7中任一项所述的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求2至7中任一项所述的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求2至7中任一项所述的半固态LiDAR转镜稳定性检测方法。