CN106707289B - 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法 - Google Patents

基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106707289B
CN106707289B CN201610981883.8A CN201610981883A CN106707289B CN 106707289 B CN106707289 B CN 106707289B CN 201610981883 A CN201610981883 A CN 201610981883A CN 106707289 B CN106707289 B CN 106707289B
Authority
CN
China
Prior art keywords
torsion bar
base
coil
galvanometer
reflecting mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610981883.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106707289A (zh
Inventor
王瑞
夏平杰
孙文婷
向少卿
李一帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hesai Technology Co Ltd
Original Assignee
Hesai Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hesai Technology Co Ltd filed Critical Hesai Technology Co Ltd
Priority to CN201610981883.8A priority Critical patent/CN106707289B/zh
Publication of CN106707289A publication Critical patent/CN106707289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106707289B publication Critical patent/CN106707289B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法，所述激光雷达包括激光器、探测器；振镜，所述振镜包括：底座；磁铁，磁铁分别设置在所述底座的相对的两侧，相互隔离的位置相对的磁铁的极性相反；线圈的两端接入交流电；反射镜连接所述线圈；所述反射镜将的激光器发出的检测光反射到探测物，探测物上的反射光经过所述反射镜后进入所述探测器；扭力杆的一端通过固定件固定在所述底座上，另一端连接所述线圈；交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动；固定件。本发明具有结构简单、低成本等优点。

Description

基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法
技术领域
本发明涉及光电分析，特别涉及基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法。
背景技术
激光雷达是一种常用的测距传感器，由于具有分辨率高、受环境因素干扰小等优点，其在工业领域、智能机器人、汽车等领域应用广泛。激光雷达分为单线激光雷达、多线激光雷达和面阵雷达三种，其中单线激光雷达的使用最为广泛。单线激光雷达基本工作原理如图1所示：激光发射器出射的激光经反射(动)镜反射后照射至探测物体，其中，反射(动)镜被电机带动高速沿一定范围旋转，因此，出射光在一定角度范围内快速扫描、测距，由探测物体反射的光被反射(动)镜反射后，由激光接收器(例如，阵列APD)接收。
传统单线激光雷达中反射(动)镜使用激光振镜，例如高速Galvano镜，利用高速旋转的电机带动反射镜旋转。主要不足为：
传统的激光振镜尺寸大，成本高，不利于激光雷达结构紧凑、实现小型化，而且，电机全速连续工作时驱动功率高。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种无需电机、结构紧凑、低成本的基于MEMS振镜的准固态单线激光雷达。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达，所述激光雷达包括激光器、探测器；所述激光雷达进一步包括：
振镜，所述振镜包括：
底座；
磁铁，所述磁铁分别设置在所述底座的相对的两侧，相互隔离的位置相对的磁铁的极性相反；
线圈，所述线圈的两端接入交流电；
反射镜，所述反射镜连接所述线圈；所述反射镜将激光器发出的检测光反射到探测物，探测物上的反射光经过所述反射镜后进入所述探测器；
扭力杆，所述扭力杆的一端通过固定件固定在所述底座上，另一端连接所述线圈；交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动；
固定件。
根据上述的激光雷达，可选地，所述振镜进一步包括：
支撑部，所述支撑部设置在所述底座上，并高于所述底座的平面，所述固定件将所述扭力杆的一端固定在所述支撑部上。
根据上述的激光雷达，优选地，自由状态下，所述线圈的中心轴线与所述磁铁间的连线的夹角大于零。
根据上述的激光雷达，可选地，所述底座上具有位置相对的凹槽，所述磁铁设置在所述凹槽内。
根据上述的激光雷达，可选地，所述扭力杆的一端可转动地固定在所述底座上。
根据上述的激光雷达，优选地，所述扭力杆为二个，二个扭力杆的一端分别固定在底座，另一端分别连接所述线圈的相对的两侧。
根据上述的激光雷达，可选地，所述振镜进一步包括：
支撑件，所述反射镜和线圈连接所述支撑件，所述扭力杆的一端固定在支撑件上。
根据上述的激光雷达，优选地，所述支撑件、扭力杆一体成型。
根据上述的激光雷达，优选地，所述扭力杆的一端呈“T”形，通过固定件固定在所述底座上。
本发明的目的还在于提供了一种上述激光雷达的工作方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
根据上述的激光雷达的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出检测光；
(A2)检测光被所述振镜反射，反射光射向检测物；
交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动；所述检测光在所述反射镜上的反射光射向不同方向；
(A3)检测光在检测物上的反射光被所述反射镜反射进探测器。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明的类MEMS振镜无需使用电机，全速连续工作时功耗低；
振镜尺寸小、重量轻，使激光雷达结构紧凑、实现了小型化；
振镜结构简单，易于加工，极大地降低了单线激光雷达的成本；
反射镜的有效镜面尺寸为厘米级，保证了由探测物体返回的较弱发散光的反射，进而保证了激光雷达的检测灵敏度。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的类MEMS振镜的结构简图；
图2是根据本发明实施例1的类MEMS振镜的另一结构简图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的一种基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达，所述激光雷达包括：
激光器、探测器及分析模块，这些都是本领域的现有技术，在此不再赘述；
类MEMS振镜，图1-2示意性地给出了本发明实施例的类MEMS振镜的结构简图，如图1-2所示，所述振镜包括：
底座11，如铝质底座；
支撑部21，所述支撑部设置在所述底座的相对的两侧，并高于所述底座的平面；
磁铁，如永磁铁，所述磁铁分别设置在所述底座的相对两侧的凹槽内，相互隔离的位置相对的磁铁的极性相反；所述凹槽的走向与所述支撑部的走向垂直；
支撑件32，如支撑环；
线圈33，所述线圈围成筒状结构，固定在所述支撑环上，线圈的两端接入交流电；
反射镜31，所述反射镜固定在所述支撑环上；所述反射镜将激光器发出的检测光反射到探测物，探测物上的反射光经过所述反射镜后进入所述探测器；
扭力杆41，所述扭力杆的一端42通过固定件固定在所述底座上，另一端连接所述线圈；交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动，且不会触碰底座；
固定件61，如螺母。
本发明实施例的上述激光雷达的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出检测光；
(A2)检测光被所述振镜反射，反射光射向检测物；
交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动；所述检测光在所述反射镜上的反射光射向不同方向；
(A3)检测光在检测物上的反射光被所述反射镜反射进探测器。
实施例2：
本发明实施例的基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达，与实施例1不同的是：
利用压片将扭力杆的一端压在支撑部上，并通过固定件将压片固定在支撑部上。所述扭力杆的一端呈圆柱形，压片的形状与所述扭力杆的圆柱形表面匹配，使得所述扭力杆可转动地固定在支撑部上。
实施例3：
根据本发明实施例1的激光雷达及方法的应用例。
在本实施例中，如图1所示，扭力杆41为二个，二个扭力杆的一端分别固定在支撑部21上，另一端分别连接所述支撑环相对的两侧；支撑环、扭力杆采用强度高、机械性能好、韧性好的材料，例如钛合金、碳纤维；所述扭力杆适于固定在所述支撑部的一端42呈“T”形，“T”形结构上具有通孔，支撑部上具有与该通孔匹配的螺纹孔；固定件采用螺母，将扭力杆的一端固定在支撑部上；所述支撑环及与其连接的二个扭力杆一体成型；自由状态下，线圈(围成的筒状结构)的中心轴线与二个永磁铁的中心的连线的夹角(或底座所处的平面)大于零，如90度；适于设置永磁铁的凹槽的走向与支撑部的走向垂直；反射镜的有效镜面尺寸为厘米级。

Claims (10)

1.一种基于类MEMS振镜的准固态单线激光雷达，所述激光雷达包括激光器、探测器；其特征在于：所述激光雷达进一步包括：
振镜，所述振镜包括：
底座；
磁铁，所述磁铁分别设置在所述底座的相对的两侧，相互隔离的位置相对的磁铁的极性相反；
线圈，所述线圈的两端接入交流电；
反射镜，所述反射镜连接所述线圈；所述反射镜将激光器发出的检测光反射到探测物，探测物上的反射光经过所述反射镜后进入所述探测器；所述检测光在所述反射镜上的反射光射向不同方向；
扭力杆，所述扭力杆的一端通过固定件固定在所述底座上，另一端连接所述线圈；交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动；
固定件。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述振镜进一步包括：
支撑部，所述支撑部设置在所述底座上，并高于所述底座的平面，所述固定件将所述扭力杆的一端固定在所述支撑部上。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：自由状态下，所述线圈的中心轴线与所述磁铁间的连线的夹角大于零。
4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述底座上具有位置相对的凹槽，所述磁铁设置在所述凹槽内。
5.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述扭力杆的一端可转动地固定在所述底座上。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述扭力杆为二个，二个扭力杆的一端分别固定在底座，另一端分别连接所述线圈的相对的两侧。
7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述振镜进一步包括：
支撑件，所述反射镜和线圈连接所述支撑件，所述扭力杆的一端固定在支撑件上。
8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于：所述支撑件、扭力杆一体成型。
9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述扭力杆的一端呈“T”形，通过固定件固定在所述底座上。
10.根据权利要求1-9任一所述的激光雷达的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出检测光；
(A2)检测光被所述振镜反射，反射光射向检测物；
交流电驱动下的所述线圈在所述磁铁形成的磁场中产生力矩，带动所述反射镜以所述扭力杆为轴线扭动，所述检测光在所述反射镜上的反射光射向不同方向；
(A3)检测光在检测物上的反射光被所述反射镜反射进探测器。
CN201610981883.8A 2016-11-08 2016-11-08 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法 Active CN106707289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610981883.8A CN106707289B (zh) 2016-11-08 2016-11-08 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610981883.8A CN106707289B (zh) 2016-11-08 2016-11-08 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106707289A CN106707289A (zh) 2017-05-24
CN106707289B true CN106707289B (zh) 2023-08-29

Family

ID=58940414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610981883.8A Active CN106707289B (zh) 2016-11-08 2016-11-08 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106707289B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113552554B (zh) * 2017-06-19 2023-04-25 上海禾赛科技有限公司 多线激光雷达以及使用多线激光雷达进行探测的方法
CN108061884B (zh) * 2017-11-10 2021-12-03 无锡英菲感知技术有限公司 一种基于微镜的共享窗口激光雷达系统
CN109143124B (zh) * 2018-08-01 2020-11-17 歌尔光学科技有限公司 磁铁极性检测方法、设备、系统及存储介质
CN109031861B (zh) * 2018-08-01 2020-11-17 歌尔光学科技有限公司 激光投影机、磁铁极性的检测方法及系统
CN111308478B (zh) * 2019-12-06 2021-04-20 深圳市镭神智能系统有限公司 一种双轴振镜和激光雷达
CN111175765B (zh) * 2019-12-12 2021-08-17 深圳市镭神智能系统有限公司 一种双轴承振镜和激光雷达

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1847881A (zh) * 2006-05-11 2006-10-18 哈尔滨工业大学（威海） 一维扫描激光雷达汽车防撞系统
JP2010117300A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
CN205120965U (zh) * 2015-11-13 2016-03-30 武汉理工大学 一种基于mems微镜的激光雷达
CN105652261A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 华勤通讯技术有限公司 激光雷达光学系统及激光雷达
CN206440821U (zh) * 2016-11-08 2017-08-25 上海禾赛光电科技有限公司 准固态单线激光雷达

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1847881A (zh) * 2006-05-11 2006-10-18 哈尔滨工业大学（威海） 一维扫描激光雷达汽车防撞系统
JP2010117300A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
CN205120965U (zh) * 2015-11-13 2016-03-30 武汉理工大学 一种基于mems微镜的激光雷达
CN105652261A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 华勤通讯技术有限公司 激光雷达光学系统及激光雷达
CN206440821U (zh) * 2016-11-08 2017-08-25 上海禾赛光电科技有限公司 准固态单线激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
CN106707289A (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106707289B (zh) 基于类mems振镜的准固态单线激光雷达及其工作方法
CN111273435A (zh) 一种微振镜扫描结构、电能驱动系统及角度检测系统
JP6309754B2 (ja) レーザレーダ装置
CN109581323B (zh) 一种微机电激光雷达系统
US20210124018A1 (en) LIDAR with Field of View Extending Window
CN113960566A (zh) 一种3d激光雷达及足式机器人
CN108286997B (zh) 一种激光跟踪测量系统及方法
WO2021232069A1 (en) Scanning mirror mechanisms for lidar systems, and related methods and apparatus
CN100409014C (zh) 热驱动微型电场传感器
WO2022204642A1 (en) Optical sensor for mirror zero angle in a scanning lidar
CN110153027A (zh) 一种车身前防撞梁圆管内螺纹检测方法及检测装置
CN206440821U (zh) 准固态单线激光雷达
CN216209863U (zh) 一种3d激光雷达及足式机器人
CN110824662A (zh) 一种一维快速反射镜、二维快速反射镜及其柔性支撑结构
CN106645801B (zh) 一种微悬臂梁阵列循环扫描系统
CN107388990B (zh) 基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统
US20230375826A1 (en) Compact galvanometer mirror design
CN210954458U (zh) 一种一维快速反射镜、二维快速反射镜及其柔性支撑结构
US12085647B2 (en) LIDAR occlusion detection methods and systems
CN204854658U (zh) 连续增量式光臂放大型高精度角度传感器
CN103644966A (zh) 一种周期信号增强检测装置及方法
CN107831331A (zh) 旋转体检测装置及系统
CN102426362A (zh) 基于微机械mems 二维扫描镜的激光主动探测装置
CN210125563U (zh) 一种车身前防撞梁圆管上料分拣机构
CN209488391U (zh) 驱动器、扫描模组及激光测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant after: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 206, building A4, 925 Yecheng Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant before: HESAI PHOTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant after: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd.

Address before: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Applicant before: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant