CN109444908A - 一种激光雷达模块及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达模块。本申请包括发射光源、光学透镜组、接收端，所述发射光源用于产生出射光束，所述出射光束经过所述光学透镜组射向目标，所述被测目标返回的回波光束经所述光学透镜组射入所述接收端，还包括结构镜筒，所述光学透镜组设置在结构镜筒内，发射光源设置在结构镜筒底部，结构镜筒内还设有调节机构，用于调节发射光源的位置。本申请通过调节机构对发射光源位置进行调节，使光轴对准，解决了传统安装过程中存在的多级装配公差，调试过程中需耗费大量时间对光轴重新调整以保证光路的准直的问题。
Description
技术领域
本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达模块及其安装方法。
背景技术
激光雷达是采用LED或者激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动距离探测设备。目前，公知的激光雷达有发射光源、发射透镜、接收透镜、接收端组成光路系统。由发射光源发出指定波长光束，经发射透镜照射到目标物上，目标物返回光经接收透镜进入接收端，完成测距；实现过程中各元件的光轴一致性尤为重要，这就突显了光学部件固定方式的重要性。
目前多数采用的固定方式是发射光源和接收端焊接在一电路板上，发射、接收透镜固定在结构件上，然后将电路板与结构件组装完成光路系统的固定；此过程中存在多级装配公差，对安装水平提出极高的要求，目前的工艺水平下很难保证如此高的安装精度，使得安装难度大，量产困难，合格率低，且光轴调试时间长。
为了解决目前对安装精度的过高要求，并提高光轴一致性，需要一种光轴可调节的激光雷达。
发明内容
本申请在于提出一种激光雷达模块，通过对发射光源的位置进行调节，使光轴对准。解决了传统安装过程中存在的安装难度大，光轴一致性调试耗时长的问题。
本申请还在于提出激光雷达模块的安装方法。
本申请采用以下技术方案：
一方面，一种激光雷达模块，包括发射光源、光学透镜组、接收端，所述发射光源用于产生出射光束，所述出射光束经过所述光学透镜组射向目标，所述被测目标返回的回波光束经所述光学透镜组射入所述接收端，还包括结构镜筒，所述光学透镜组设置在结构镜筒内，发射光源设置在结构镜筒底部，结构镜筒内还设有调节机构，用于调节发射光源的位置。
在一种可能的实现方式中，所述的调节装置包括调节螺丝、弹片，所述的弹片将发射光源顶在结构镜筒壁上，所述调节螺丝与发射光源接触并可推动发射光源位移，压缩弹片。
在一种可能的实现方式中，所述的调节螺丝、弹片的调节范围为0-0.6mm。
在一种可能的实现方式中，所述的弹片、调节螺丝为一个或多个。
在一种可能的实现方式中，所述的弹片、调节螺丝为多个时，设置在同一水平面上。
在一种可能的实现方式中，所述的发射光源通过定位结构设置在结构镜筒底部，定位结构可以使发射光源在一水平面内移动。
在一种可能的实现方式中，所述的接收端包括一电路板，所述结构镜筒与电路板连接，在电路板上设置有铜管，铜管顶部与发射光源底部相接触，用于支撑发射光源。
在一种可能的实现方式中，还包括主控板及接口扩展板，所述的主控板、接口扩展板通过螺钉、螺柱与结构镜筒连接。
在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达模块设置在一外壳内，所述外壳包括前壳、后壳，前壳上开设有窗口，用于光线的出射、返回。
另一方面，一种激光雷达模块安装方法，所述方法包括调节发射光源的步骤：当所述发射光源设置在结构镜筒底部后，对调节螺丝进行调节，推动发射光源压缩弹片，使发射光源与接收端光轴对准，实现对发射光源的调节。
本申请通过将发射光源、光学透镜组设置在一结构镜筒上固定，接收端处在返回光束的光路上，相对于结构镜筒位置固定，结构镜筒内设有调节机构，调节发射光源的位置，使发射光源、光学透镜组、接收端光轴一致，光轴调整只需要对发射光源进行调节即可，避免了传统安装过程中存在的多级装配公差，同时保证了光路的准直，解决了传统安装过程中存在的安装难度大，光轴一致性不好确定的问题。
附图说明
图1是本申请实施例提供的激光雷达模块的分解示意图。
图2是本申请实施例提供的调节螺丝、弹片位置示意图。
图3是本申请实施例提供的激光雷达剖视图。
图4是本申请实施例提供的包括外壳的激光雷达模块示意图。
图中：1、结构镜筒；2、发射光源；3、发射透镜；4、接收透镜；5、电路板；6、光电传感器；7、调节螺丝；8、弹片；9、限位槽；10、挡板；11、铜管；12、主控板；13、接口扩展板；14、螺钉；15、螺柱；16、后壳；17前壳；18、窗口；19、红透玻璃面板；20、尾卡。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。
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申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本申请实施例一种激光雷达模块，包括发射光源2、光学透镜组、接收端，所述发射光源2用于产生出射光束，所述出射光束经过所述光学透镜组射向目标，所述被测目标返回的回波光束经所述光学透镜组射入所述接收端，还包括结构镜筒1，所述光学透镜组设置在结构镜筒1内，如图2所示，发射光源2设置在结构镜筒1底部，结构镜筒1内还设有调节机构，用于调节发射光源2的位置。
图1中，所述光学透镜组包括发射透镜3、接收透镜4，所述结构镜筒1为一双筒结构，发射透镜3、发射光源2设置在发射镜筒内，接收透镜4设置在接收镜筒内。在两个独立的镜筒空间之间还设置有挡板10，用于防止发射光源2发出的光探测信号由镜筒内壁的反射、或者以其他方式不经过外部被探测物体的反射而进入到接收端中，产生干扰。
如图1、图2所示，所述的调节装置包括调节螺丝7、弹片8，所述的弹片8将发射光源2顶在结构镜筒壁上，所述调节螺丝7与发射光源2接触并推动发射光源2位移，压缩弹片8，实现发射光源2调节。
所述的调节螺丝7、弹片8的调节范围为0-0.6mm。
如图3所示，调节螺丝7设置在结构镜筒1的侧壁上，其顶端穿过结构镜筒1的侧壁用于推动发射光源2，发射光源2处于调节螺丝7与弹片8之间，弹片8的弹力将发射光源顶在结构镜筒壁上。当需要调节发射光源2位置时，工作人员调节调节螺丝7，推动发射光源2，发射光源2沿调节螺丝7推动方向开始位移并压缩弹片8，弹片8被压缩发生弹性形变，当光轴对准后停止对调节螺丝7的调节。这一过程中与发射光源2始终接触并将发射光源2限制在弹片8与调节螺丝7之间。通过对发射光源2位置的调节，对发射光源2出射光束进行对准。
对发射光源2是否与光学透镜组、接收端光轴对准，可以通过峰值检测装置进行，峰值检测装置对出射光束在目标上的光斑进行检测，发射、接收光轴对准时，峰值检测电路出现峰值。
所述的弹片8、调节螺丝7为一个或多个。
所述的弹片8、调节螺丝7为多个时，设置在同一个水平面上。
因为多个调节螺丝7不在一个水平面上时，在推动发射光源2压缩弹片8过程中，可能存在上下受力不均的问题，此时发射光源2会发生倾斜，影响光轴对准。把所有的调节螺丝7，弹片8设置在同一个水平面上，在一个水平面内对发射光源2进行调节，保证发射光源2受力均匀，防止出现倾斜的问题。
所述的发射光源2通过定位结构设置在结构镜筒底部，定位结构可以使发射光源在一水平面做移动。
如图3所示，定位结构可以为限位槽9。根据需要也可以为安装孔。限位槽9的尺寸大于发射光源2的尺寸，发射光源2能在限位槽9内做平移，发射光源2向上的位移受到限位槽9顶部的限制。
所述的接收端，包括一电路板5，所述结构镜筒1与电路板5连接，在电路板5上设置有铜管11，用以支撑发射光源2。
铜管11对发射光源2底部进行支撑，把发射光源2顶在限位槽9内，发射光源2向下的位移收到铜管11的限制，通过限位槽9、铜管11，使得发射光源2无法上下移动，只能在限位槽9内平移。调整发射光源2过程中不需要考虑上下位移，只需平移调整，降低了调节光轴的难度。
所述接收端还包括光电传感器6，光电传感器6设置在电路板5上，且处在接收光路上，用于将光信号转化为电信号。
所述的激光雷达模块还包括主控板12及接口扩展板13，所述的主控板12、接口扩展板13与电路板5均通过螺钉14、螺柱15与结构镜筒1连接。
主控板12用于对发射光源2、接收端发出指令，控制发射光源2发射光束，控制接收端接收光束，接口扩展板13用于适配客户不同的接口类型。
如图4所示，所述的激光雷达模块设置在一外壳内，所述外壳包括前壳17、后壳16，前壳17、后壳16连接，形成一空间，激光雷达模块设置在空间内。前壳17上开设有用于通过光束的窗口18，窗口18上安装有红透玻璃面板19，将前壳17、后壳16形成的空间封闭。后壳16上开设有孔，线缆（图中未画出）穿过孔与主控板12连接，线缆通过尾卡20紧固于后壳16上。所述激光雷达模块设置在一外壳内，保证了防尘防水。
一种激光雷达模块安装方法，所述方法包括调节发射光源2的步骤：当所述发射光源2设置在结构镜筒1底部后，对调节螺丝7进行位移微调，推动发射光源2压缩弹片8，使发射光源2光轴对准。
具体安装可包括如下步骤：
步骤a、将发射透镜3、接收透镜4安装在结构镜筒1筒口；
步骤b、将发射光源2安装在结构镜筒1底部，通过限位槽9进行初步定位；
步骤c、将电路板5与结构镜筒1固定连接；
步骤d、对调节螺丝7进行位移微调，推动发射光源2压缩弹片8，使发射光源2光轴对准，光轴对准通过峰值检测装置来确定；
步骤e、安装主控板12、接口扩展板13；
步骤f、将激光雷达模块安装于外壳内。
这一安装过程，通过对发射光源的位置进行调节，使光轴对准。安装过程中，光学透镜组、接收端的位置通过结构镜筒确定下来，精度可知，只需要调节发射光源即可实现光轴一致，安装难度低，光轴一致性调试耗时短。
以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光雷达模块，包括发射光源、光学透镜组、接收端，所述发射光源用于产生出射光束，所述出射光束经过所述光学透镜组射向目标，所述被测目标返回的回波光束经所述光学透镜组射入所述接收端，其特征在于，还包括结构镜筒，所述光学透镜组设置在结构镜筒内，发射光源设置在结构镜筒底部，结构镜筒内还设有调节机构，用于调节发射光源的位置。
2.根据权利要求1所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的调节装置包括调节螺丝、弹片，所述的弹片将发射光源顶在结构镜筒壁上，所述调节螺丝与发射光源接触并可推动发射光源位移，压缩弹片。
3.根据权利要求2所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的调节螺丝、弹片的调节范围为0-0.6mm。
4.根据权利要求3所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的弹片、调节螺丝为一个或多个。
5.根据权利要求4所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的弹片、调节螺丝为多个时，设置在同一水平面上。
6.根据权利要求5所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的发射光源通过定位结构设置在结构镜筒底部，定位结构可以使发射光源在一水平面内移动。
7.根据权利要求6所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的接收端包括一电路板，所述结构镜筒与电路板连接，在电路板上设置有铜管，铜管顶部与发射光源底部相接触，用于支撑发射光源。
8.根据权利要求7所述的激光雷达模块，其特征在于，还包括主控板及接口扩展板，所述的主控板、接口扩展板通过螺钉、螺柱与结构镜筒连接。
9.根据权利要求8所述的激光雷达模块，其特征在于，所述的激光雷达模块设置在一外壳内，所述外壳包括前壳、后壳，前壳上开设有窗口，用于光线的出射、返回。
10.一种激光雷达模块安装方法，其特征在于，所述方法包括调节发射光源的步骤：当所述发射光源设置在结构镜筒底部后，对调节螺丝进行调节，推动发射光源压缩弹片，使发射光源与接收端光轴对准，实现对发射光源的调节。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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