CN105093208A - 一种激光雷达光路设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光雷达光路设计系统，包括第一测量装置，所述第一测量装置包括第一竖直杆、水平杆和指针。所述第一竖直杆的一端与所述水平杆连接，所述第一竖直杆的另一端与所述指针连接；所述第一竖直杆的轴线和所述水平杆的轴线相互垂直；所述指针和所述第一竖直杆的轴线垂直。本发明解决了现有激光雷达实验光路设计基本靠肉眼和直尺来丈量，耽误了大量时间的不足。

Description

一种激光雷达光路设计系统

技术领域

本发明涉及激光雷达光路设计领域，具体而言，涉及一种激光雷达光路设计系统。

背景技术

激光是一种新型光源，与普通光相比，具有很好的单色性、方向性、相干性和高亮度等特点。激光雷达是利用了激光的优良性能，集激光技术、光学技术和微弱信号探测技术于一体而发展起来的一种现代化光学探测手段。由于激光雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等优点，已成为目前对大气、海洋和陆地进行高精度遥感探测的有效方法，广泛的应用于环境监测、航天、通信、导航和定位等高新技术领域。

国内外的研究与实践表明，激光雷达对环境污染探测的作用越来越大，已经成为大气测量的重要工具，因此，对激光雷达光路设计的研究也显得尤为重要。在激光雷达光路设计实验中，对光路的丈量是整个实验的重要步骤。现有激光雷达实验光路设计基本靠肉眼和直尺来丈量，而且耽误了大量的时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达光路设计系统，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种激光雷达光路设计系统，包括第一测量装置，所述第一测量装置包括第一竖直杆、水平杆和指针；

所述第一竖直杆的一端与所述水平杆连接，所述第一竖直杆的另一端与所述指针连接；

所述第一竖直杆的轴线和所述水平杆的轴线相互垂直；

所述指针和所述第一竖直杆的轴线垂直。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，还包括第二测量装置，所述第二测量装置包括中空杆和第二竖直杆；

所述第二竖直杆的一端与所述中空杆连接；

所述中空杆的轴线与所述第二竖直杆的轴线相互垂直。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，所述第一测量部还包括刻度盘，所述刻度盘的刻度呈弧形分布在所述刻度盘的上表面；

所述第一竖直杆与所述指针相连接的一端还与所述刻度盘转动连接，且所述第一竖直杆的轴线与所述刻度盘所在的平面垂直。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，还包底座，所述底座包括底壳、铁芯线圈；

所述铁芯线圈设置在所述底壳内部。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，还包括开关旋钮，所述开关旋钮与所述铁芯线圈电连接，以控制铁芯线圈电流的通断。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，还包括满柱水珠。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，所述底壳为导磁金属材料。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，所述第一竖直杆和所述第二竖直杆均为伸缩杆。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，所述底座的表面有硬质阳极化表层。

优选的，上述激光雷达光路设计系统，所述第一直杆、所述第二竖直杆、所述中空杆与所述水平杆均为金属材质。

在激光雷达光路设计实验中，对光路的丈量是整个实验的重要步骤。现有激光雷达实验光路设计基本靠肉眼和直尺来丈量，不仅误差大，而且耽误了大量的时间。

本发明提供的一种激光雷达光路设计系统，包括第一测量装置，所述第一测量装置包括第一竖直杆、水平杆和指针。所述第一竖直杆的一端与所述水平杆连接，所述第一竖直杆的另一端与所述指针连接；所述第一竖直杆的轴线和所述水平杆的轴线相互垂直；所述指针和所述第一竖直杆的轴线垂直。由于所述第一竖直杆的另一端与所述指针连接，当所述指针转动时，所述第一竖直杆随之转动。又因所述第一竖直杆一端与所述水平杆连接，当所述第一竖直杆转动时，所述水平杆随之转动，从而实现转动指针的同时使水平杆转动。此发明解决了现有激光雷达实验光路设计基本靠肉眼和直尺来丈量，耽误了大量时间的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1所示为本发明实施例提供的一种激光雷达光路设计系统的结构简图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种激光雷达光路设计系统水平杆的结构图；

图3示出了一般的激光雷达测量的调光光路图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种激光雷达光路设计系统调光光路图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种激光雷达光路设计系统测量步骤一光路图；

图6示出了本发明实施例所提供的一种激光雷达光路设计系统测量步骤二光路图。

附图中数字代表意义如下：

01-光纤支架

02-透镜

03-平板支架

04-光纤

05-反射镜

11-水平杆

111-水平杆螺柱

12-第一竖直杆

13-中空杆

14-第二竖直杆

21-角度指针

22-刻度盘

31-底座

32-开关旋钮

41-满柱水珠

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件，可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述，并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，包括第一测量装置，第一测量装置包括第一竖直杆12、水平杆11和指针21，结构简图如图1所示。

具体的，第一测量装置包括高度测量部和角度测量部。其中，高度测量部包括水平杆11、第一竖直杆12。所述的水平杆11为圆柱状实心杆，且水平杆11沿长度方向的中间位置设有螺柱111，该螺柱111的轴线与水平杆11的轴线垂直。具体结构如图2所示。上述的第一竖直杆12也为圆柱状实心杆，其中一端的端面设置具有一定深度的螺纹孔，该螺纹孔与所述螺柱111进行螺纹连接。

本发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，其角度测量部包括角度指针21。所述角度指针21包括指针端和非指针端，其中，指针端为针状，非指针端与第一竖直杆12的底端固定连接。所述角度指针21与第一竖直杆12固定连接后呈90度。

具体的，所述角度指针21与第一竖直杆12为固定连接方式，但不仅仅限于固定连接方式，也可以是第一竖直杆12的底端与角度指针21的非指针端一体成型的方式。

本发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，其角度测量部还包括刻度盘22。刻度盘22与第一竖直杆12的底端端部转动连接，且连接后竖直杆12的轴线与刻度盘22的上表面垂直。当刻度盘22静止不动时，转动角度指针21，第一竖直杆12跟随角度指针的转动而转动。同时，由于水平杆11与第一竖直杆12螺纹连接，水平杆11也同时跟随竖第一直杆12的转动而转动。

进一步，所述刻度盘22的上表面还标有刻度，刻度呈弧形分布。刻度的精度精确到1度，且角度指针21在刻度盘22上旋转的最大角度为90度。

上述角度指针21和刻度盘22均为铝合金材质。为提高该角度指针21的耐磨、耐腐蚀性能，需对其表面进行硬质阳极化处理。同理，为提高刻度盘22的的耐磨、耐腐蚀性能，也对其表面进行硬质阳极化处理。

本发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，还包括第二测量装置，第二测量装置包括第二竖直杆14和中空杆13，所述中空杆13的外表面沿长度方向的中间位置设有螺柱，所述螺柱的轴线与中空杆13的轴线垂直。第二竖直杆14为圆柱状实心杆，且其中一端的端面设置具有一定深度的螺纹孔，该螺纹孔能够与第二竖直杆14上的螺纹孔进行螺纹连接。第一竖直杆12与第二竖直杆14可为同一根竖直杆，也可以是两根具有相似结构的杆。所述中空杆13和第二竖直杆14配合使用用以调节光路是否平行。

具体的，上述水平杆11、第一竖直杆12、第二竖直杆14及中空杆13均为铝合金材质。该水平杆11、第一竖直杆12、第二竖直杆14和中空杆13的圆柱外表面均做表面硬质阳极化处理，以增加其表面硬度，使其具有更优的耐磨、耐腐蚀性能。上述第一竖直杆12和第二竖直杆14还具有刻度，刻度从零开始，由与第一竖直杆12和第二竖直杆14具有螺纹孔的一端所对应的另一端(以下文中表述为底端)向带有螺纹孔的一端(以下文中表述为顶端)依次增加，刻度精度精确到1毫米。本发明所述实施例中，第一竖直杆12和第二竖直杆14均为30厘米，水平杆11和中空杆13均为15厘米。

本发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，第一测量装置及第二测量装置还包括底座31。该底座31既可以与水平杆11、第一竖直杆12、指针21配合使用成为第一测量装置，也可与中空杆13和第二竖直杆14配合使用成为第二测量装置。

具体的，底座31包括底壳和铁芯线圈。铁芯线圈置于底壳内部。底壳为中空长方体，其具体尺寸分别是：长10厘米、宽10厘米、高2厘米，并且，所述底壳为铜材质。

应当注意的是，底壳不仅仅限于铜材质，亦可为铁材质或其他导磁材料。为避免装配时装配人员被底壳的棱边刮伤，底壳所有棱边均做倒角处理。为提高该底壳的耐磨、耐腐蚀性能，可对其进行表面处理。

底壳的左上角距两边分别为1厘米、1厘米处，设有一个与上述刻度盘22相配合的安装孔，刻度盘22的下表面底壳上表面的安装孔进行固定连接。

发明实施例提供了一种激光雷达光路设计系统，还包括开关旋钮32。开关旋钮32与铁芯线圈进行电连接。底座31一个侧面上(该侧面为长宽分别为10厘米和2厘米的侧面)还设有一开关旋钮32的安装孔，开关旋钮32能够通过此安装孔固定在底座31的侧面。

由于底座31为导磁材料，能够产生磁性，磁性的有无通过开关旋钮32来控制。当开关旋钮32拧到一边，即开关旋钮32打开，铁芯线圈导通，底座31带磁，此时带磁的底座31能够吸附在金属实验平台上。底座31固定吸附在金属实验平台后，安装在底座31上的测量装置随之固定，此时，该激光雷达光路设计装置可开始工作。当开关旋钮32拧到另一边，即开关旋钮32关闭，铁芯线圈断电，底座31不带磁，此时可将底座31从实验平台上取下，或者移动到激光雷达光路设计装置该时刻工作需要的位置上。

需要说明的是，底壳为长10厘米、宽10厘米、高2厘米的长方体，但其具体形状并不仅仅限于此，可根据实际需要进行设计，如圆盘形底壳。同时，底座31上与第一竖直杆12连接的部位(第一竖直杆12与刻度盘连接的位置)和开关旋钮32在底座31上的安装位置均可根据底座31的具体形状进行布置。

实施例所述的激光雷达光路设计装置还包括满柱水珠41，满柱水珠41镶嵌于底座31上，用于检测第一测量装置或第二测量装置在测量平面上是否处于水平状态。当满柱水珠41显示该测量平面水平，该激光雷达光路设计装置可开始工作；当满柱水珠41显示该测量平面不水平，则该激光雷达光路设计装置在开始工作前需要先进行调平操作。具体的，该满柱水珠41采用荧光高清方大型水泡，此特征使得满柱水珠41能够在黑暗环境中使用。

需要强调的是，调节测量平面是否水品不仅仅限于使用满柱水珠41，该满柱水珠41也并非必须镶嵌于底座31上，还可使用水平测量仪。使用水平测量仪时，只需将水平测量仪置于底座31(测量平面)上，然后观察水平测量仪表盘的显示情况并记录结果，再根据水平测量仪显示的结果进行水平调整。一次调整后再将水平测量仪置于测量平面上的其他位置观察，然后调整，如此反复直到整个测量平面处于水平的状态。

如图3，一般的激光雷达测量步骤中，光纤支架01架起光纤04，光束由光纤04中发出，该光束发出后呈发散状态。为使发出的光束呈平行状态，需要在与光纤04具有一定距离的位置放置透镜02，经过透镜02发出的光线投射在方便粘贴的白纸或坐标纸上。所述的白纸板或坐标纸粘贴在平板支架上03，并且经过透镜发出的光线能够透射在该白纸板或坐标纸上(最好是能够透射在纸上的中心位置)此时，需要人工在白纸板或坐标纸上描出光线投射的轨迹。具体的，所述的平板支架03设置在透镜后方一定距离的位置上固定。

描完轨迹后，将平板支架03继续向后方(光线发出的方向)移动一定的距离并固定。通过肉眼观察经过透镜02投射的光线轨迹是否与白纸板或坐标纸上描出的光线轨迹重合。经过透镜02透射的光线轨迹与描出的光线轨迹重合，则光束经过透镜02折射后的光线平行；如果经过透镜02透射的光线轨迹与描出的光线轨迹不重合，则光束经过透镜02折射后的光线不平行，重复上述的步骤直到经过透镜02透射的光线轨迹与描出的光线轨迹重合为止。

使用上述方法来丈量激光雷达的光路，不仅操作起来复杂，而且测量的结果并不准确。

本实施例提供的一种激光雷达光路设计系统的具体实施方法如下：

如图4所示，首先，用光纤支架01将光纤04架在实验平台上，在光束发出方向的一定距离的位置架设透镜02，使得光束能够经过透镜02形成的光线。在透镜02的后方(光线发出的方向)一定距离的位置放上底座31，需要强调的是，此时底座31上的开关旋钮32处于关闭状态，底座31不带磁。

将中空杆13上的螺柱与第二竖直杆14顶端的螺纹孔进行螺纹连接；再将第二竖直杆底端与底座31的上表面进行转动连接。

移动底座31，使得经过透镜02发出的光线能够穿过中空杆13，并且，选用中空杆13的直径与光线形成的光圈的直径尽可能一致。此时，底座31上的开关旋钮32打开，底座31带磁，整个底座31连同安装于其上的装置固定在实验平台上。

如果光束经过透镜02发出的光线能够经过中空杆13到达装置后方的反射镜05被原路反射，则光束经过透镜02发出的光线平行；如果光束经过透镜02发出的光线不能够经过中空杆13到达装置后方的反射镜05不被原路反射，则光束经过透镜02发出的光线不平行，需要进行调整，直至光束经过透镜02发出的光线原路反射为止。

调光结束后，第二竖直杆14以及与第二竖直杆14连接的中空杆13从底座31的上表面拧下，将水平杆11与第一竖直杆12的一端连接，第一竖直杆12的另一端与指针21连接，同时，第一竖直杆12的另一端与刻度盘22的上表面进行转动连接。最后，将已连接好的水平杆11、第一竖直杆12、指针21和刻度盘22一并通过设置在底座31上的安装孔安装于底座上。调节该激光雷达光路设计专用尺，使得水平杆11的轴线正好穿过透镜02、反射镜05的中心上，如图5所示。

根据实验设计要求，转动角度指针21到一定的角度，从而带动高度测量部中的水平杆11转动相同的角度。此时，调节反射镜05，以使反射镜05转动角度与水平杆11转动角度一致，进而使得光路与水平杆11的方向一致，如图6所示。

本发明通过将激光雷达光路设计实验中高度测量和角度测量等几个简单操作的功能尺结合到一起，使得对实验中高度和角度的测量更加方便，结果更加准确，降低了激光雷达光路设计实验中的很多难度系数。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，包括第一测量装置，所述第一测量装置包括第一竖直杆、水平杆和指针；

所述第一竖直杆的一端与所述水平杆连接，所述第一竖直杆的另一端与所述指针连接；

所述第一竖直杆的轴线和所述水平杆的轴线相互垂直；

所述指针和所述第一竖直杆的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，还包括第二测量装置，所述第二测量装置包括中空杆和第二竖直杆；

所述第二竖直杆的一端与所述中空杆连接；

所述中空杆的轴线与所述第二竖直杆的轴线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，所述第一测量部还包括刻度盘，所述刻度盘的刻度呈弧形分布在所述刻度盘的上表面；

所述第一竖直杆与所述指针相连接的一端还与所述刻度盘转动连接，且所述第一竖直杆的轴线与所述刻度盘所在的平面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，还包括底座，所述底座包括底壳、铁芯线圈；

所述铁芯线圈设置在所述底壳内部。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，还包括开关旋钮，所述开关旋钮与所述铁芯线圈电连接，以控制铁芯线圈电流的通断。

6.根据权利要求4所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，还包括满柱水珠。

7.根据权利要求4所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，所述底壳为导磁金属材料。

8.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，所述第一竖直杆和所述第二竖直杆均为伸缩杆。

9.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，所述底座的表面有硬质阳极化表层。

10.根据权利要求1所述的一种激光雷达光路设计系统，其特征在于，所述第一竖直杆、所述第二竖直杆、所述中空杆与所述水平杆均为金属材质。