CN107300707A - 一种多波长远程拉曼激光雷达机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光雷达，尤其是涉及一种多波长远程拉曼激光雷达机构。其主要是解决现有技术所存在的雷达机构无法应用在地铁车辆上，其在使用时会产生晃动，从而聚焦待测危险物质时较不稳定，光谱分析较不精确等的技术问题。本发明包括云台（1），所述的云台（1）通过主体连接柱（2）活动连接有主体（3），主体下部固定有激光器（4），激光器的前方设有扩束镜（5），扩束镜的前方设有下反光镜（6），下反光镜上方设有上反光镜（7），上反光镜的后方设有望远镜（8），望远镜固定在主体上，望远镜连接有光谱分析系统，光谱分析系统连接信号分析交互系统。

Description

一种多波长远程拉曼激光雷达机构
技术领域
本发明涉及一种激光雷达，尤其是涉及一种多波长远程拉曼激光雷达机构。
背景技术
随着车辆及计算机技术的发展，车辆辅助驾驶/自动驾驶已成为热点研究领域。其中，辅助驾驶/自动驾驶的交通工具由于存在对周边障碍物和环境感知的需求，因而需要添设必要的传感设备来进行探测和感知。激光雷达凭借其在识别、测距和定位方面的优势，已经开始广泛应用于辅助驾驶/自动驾驶技术中。中国专利公开了一种激光雷达扫描方法及装置（公开号：CN106872994A），包括：阴影区域获取模块，用于当激光雷达在探测区域扫描到目标障碍物，且激光雷达发射的第一扫描光束在目标障碍物投影的长度值小于用于判断危险障碍物的目标设定值时，获取目标障碍物遮挡第一扫描光束以在探测区域形成的阴影区域；移动模块，用于若阴影区域符合容纳危险障碍物的设定条件，控制激光雷达移动预设的距离；确定模块，用于控制所述激光雷达在移动后的位置进行再次扫描，以确定阴影区域是否存在危险障碍物，和/或以确定目标障碍物是否为危险障碍物；若阴影区域中的两点之间距离的最大值大于目标设定值，将激光雷达移动预设的距离；移动模块用于：将阴影区域的两点间的第一设定距离值与第二设定距离值进行比较；若第一设定距离值与第二设定距离值中的最大值大于目标设定值，将激光雷达移动预设的距离；其中，第一设定距离值为：第一扫描光束与探测区域边缘的远端交点和激光雷达移动前位置之间的距离、减去目标障碍物到激光雷达移动前位置之间的距离；第二设定距离值为：远端交点和激光雷达移动前位置之间的距离、与目标障碍物遮挡第一扫描光束时对应的发散角弧度值的乘积。但是这种雷达机构无法应用在地铁车辆上，其在使用时会产生晃动，从而聚焦待测危险物质时较不稳定，光谱分析较不精确。
发明内容
本发明是提供一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其主要是解决现有技术所存在的雷达机构无法应用在地铁车辆上，其在使用时会产生晃动，从而聚焦待测危险物质时较不稳定，光谱分析较不精确等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，包括云台，所述的云台通过主体连接柱活动连接有主体，主体下部固定有激光器，激光器的前方设有扩束镜，扩束镜的前方设有下反光镜，下反光镜上方设有上反光镜，上反光镜的后方设有望远镜，望远镜固定在主体上，望远镜连接有光谱分析系统，光谱分析系统连接信号分析交互系统。扩束镜对激光进行扩束调焦，使激光聚焦点适应不同距离的样品，经过两个反射镜把激光信号聚焦到待测危险物质，返回的光谱信号被望远镜收集，光谱信号被收集到光谱分析系统，经过分光被信号分析交互系统探测。云台可以安装在列车车辆上。
作为优选，所述的主体连接柱连接有电机，电机连接有数控机构。通过电机以及数控机构可以随时调整云台的位置，这样能够保证反光镜反射的光束始终可以对准被测危险物质，从而反馈的光谱信号较为精确。
作为优选，所述的望远镜通过排布成环形的连接杆固定有筒状的反光镜支架，反光镜支架通过反光镜固定块、反光镜安装块固定上反光镜。筒状的反光镜支架以及多根连接杆可以增加反光镜的稳定性，并且能够使得光谱信号能够顺利通过，并且通过反光镜固定块、反光镜安装块可以使得安装较为方便。
作为优选，所述的反光镜支架的下部固定有长板型的反光镜固定板，反光镜固定板下端开有可让光束通过的通孔，下反光镜固定在反光镜固定板下端、通孔的外侧。通过通孔可以直接让扩束镜发出的光束穿过并投射到下反光镜上。
作为优选，所述的主体下部延伸固定有扩束镜支架板，扩束镜支架板上设有导轨，导轨上活动连接有扩束镜支架，扩束镜固定在扩束镜支架上。利用导轨可以方便扩束镜支架进行前后移动，这样可以调整扩束镜的焦距，适用范围较广。
作为优选，所述的云台整体为U字型，云台底部固定有移动车固定板。通过移动车固定板可以将本发明安装到行进的列车等车辆中。在探测过程中，监测相机对样品成像，二维云台实现空间扫描探测与样品对准，通过鼠标在屏幕上选择样品，程序计算出二维云台需要旋转的角度，并通过BNC线驱动云台旋转对准可疑物质。
作为优选，所述的激光器发出的激光波长分别为266nm、355nm、532nm或1064nm。多波长激光器发出集266nm, 355nm、532nm和1064nm的激光，经过激光器自带的滤光系统滤除非其它波长的激光，使其只剩下1064nm和其它3种波长激光中的其中一种，这些都通过自动切换实现。
作为优选，所述的下反光镜、上反光镜为45度反光镜。
作为优选，所述的反光镜支架的内表面设有不透光层，不透光层的外表面设有若干球面凹槽。不透光层可以保证其它光线进入到望远镜中，由于采用球面凹槽，可以将一些透射光进行发散处理，防止其影响到望远镜采集光谱信号。
因此，本发明利用云台可以应用于行进中的地铁车辆中，在使用时可以根据晃动自动调整角度，聚焦待测危险物质时较为稳定，光谱分析较为精确，结构简单、合理。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图；
附图2是本发明反光镜支架的一种结构示意图。
图中零部件、部位及编号：云台1、主体连接柱2、主体3、激光器4、扩束镜5、下反光镜6、上反光镜7、望远镜8、电机9、连接杆10、反光镜支架11、反光镜固定块12、反光镜安装块13、反光镜固定板14、扩束镜支架板15、导轨16、扩束镜支架17、移动车固定板18、不透光层19、球面凹槽20、通孔21。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，如图1，包括云台1，云台整体为U字型，云台底部固定有移动车固定板18。云台通过主体连接柱2活动连接有主体3，主体下部固定有激光器4，激光器的前方设有扩束镜5，扩束镜的前方设有下反光镜6，下反光镜上方设有上反光镜7，下反光镜、上反光镜为45度反光镜。上反光镜的后方设有望远镜8，望远镜固定在主体上，望远镜连接有光谱分析系统，光谱分析系统连接信号分析交互系统。主体连接柱连接有电机9，电机连接有数控机构。望远镜通过排布成环形的连接杆10固定有筒状的反光镜支架11，反光镜支架通过反光镜固定块12、反光镜安装块13固定上反光镜7。反光镜支架的下部固定有长板型的反光镜固定板14，反光镜固定板下端开有可让光束通过的通孔21，下反光镜6固定在反光镜固定板下端、通孔的外侧。主体下部延伸固定有扩束镜支架板15，扩束镜支架板上设有导轨16，导轨上活动连接有扩束镜支架17，扩束镜5固定在扩束镜支架上。激光器发出的激光波长分别为266nm、355nm、532nm或1064nm。如图2，反光镜支架11的内表面设有不透光层19，不透光层的外表面设有若干球面凹槽20。
使用时，多波长的激光器4发出集266nm、355nm、532nm和1064nm的激光，经过激光器自带的滤光系统滤除非其它波长的激光，使其只剩下1064nm和其它3种波长激光中的其中一种，1064nm激光测距工作，测出到探测物质的距离，被把距离参数转化为时间参数设置给光谱分析系统，激光器4的脉冲激光开始发射，经过两个下反光镜6、上反光镜7把激光信号聚焦到待测危险物质，返回的光谱信号被望远镜8收集，光谱信号被收集到光谱分析系统，经过分光被信号分析交互系统探测。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种多波长远程拉曼激光雷达机构，包括云台（1），其特征在于所述的云台（1）通过主体连接柱（2）活动连接有主体（3），主体下部固定有激光器（4），激光器的前方设有扩束镜（5），扩束镜的前方设有下反光镜（6），下反光镜上方设有上反光镜（7），上反光镜的后方设有望远镜（8），望远镜固定在主体上，望远镜连接有光谱分析系统，光谱分析系统连接信号分析交互系统。
2.根据权利要求1所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的主体连接柱（2）连接有电机（9），电机连接有数控机构。
3.根据权利要求1或2所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的望远镜（8）通过排布成环形的连接杆（10）固定有筒状的反光镜支架（11），反光镜支架通过反光镜固定块（12）、反光镜安装块（13）固定上反光镜（7）。
4.根据权利要求3所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的反光镜支架（11）的下部固定有长板型的反光镜固定板（14），反光镜固定板下端开有可让光束通过的通孔（21），下反光镜（6）固定在反光镜固定板下端、通孔的外侧。
5.根据权利要求1或2所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的主体（3）下部延伸固定有扩束镜支架板（15），扩束镜支架板上设有导轨（16），导轨上活动连接有扩束镜支架（17），扩束镜（5）固定在扩束镜支架上。
6.根据权利要求1或2所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的云台（1）整体为U字型，云台底部固定有移动车固定板（18）。
7.根据权利要求1或2所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的激光器（4）发出的激光波长分别为266nm、355nm、532nm或1064nm。
8.根据权利要求1或2所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的下反光镜（6）、上反光镜（7）为45度反光镜。
9.根据权利要求3所述的一种多波长远程拉曼激光雷达机构，其特征在于所述的反光镜支架（11）的内表面设有不透光层（19），不透光层的外表面设有若干球面凹槽（20）。
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