CN110346773A - 一种线扫式三维激光雷达 - Google Patents
一种线扫式三维激光雷达 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110346773A CN110346773A CN201810279742.0A CN201810279742A CN110346773A CN 110346773 A CN110346773 A CN 110346773A CN 201810279742 A CN201810279742 A CN 201810279742A CN 110346773 A CN110346773 A CN 110346773A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- laser
- magnifier
- pick
- filter
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于光电技术领域，特别涉及一种线扫式三维激光雷达。包括：激光发射模块，发射出射激光；激光发射透镜模块，聚焦出射激光为线形发射或单点发射；反射镜模块，反射发射激光至目标区域内，及反射目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内；电机旋转模块，驱动反射镜模块绕出射激光的光轴旋转；激光接收模块，接收目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；电子电路模块，用于为激光发射模块、电机旋转模块及激光接收模块供电及控制。本发明将发射的单点激光变为线形激光，从而减少了大量的机械结构件和装配工作；且为了避免滑环的寿命问题，本发明采用转动光学部件的方法。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，特别涉及一种线扫式三维激光雷达。
背景技术
传统的图像技术多指二维平面图像，其单张图像不具备深度信息，随着技术的发展，越来越多的应用场景希望能够获得三维信息，例如，无人驾驶汽车、服务机器人、仓储机器人等，相应的方案包括：双目视觉方案、红外结构光方案、脉冲式激光扫描方案等。
双目视觉方案在图像处理过程中需要大量的计算实现特征点的匹配等，且当距离较远的时候，双目无法实现三维的构建；红外结构光等红外方案适合近距离的三维构建；脉冲式激光方案能够同时测量的距离较远和较近的地方，且具有高精度的特点。
对于利用脉冲激光三维建模的方式是现阶段主要分为三种方式：相控阵的全固态激光雷达、利用MEMS的半固态激光雷达、机械式旋转扫描式激光雷达，其中全固态激光雷达利用波的相干性进行控制雷达的扫描，半固态激光雷达利用MEMS振动进行激光的偏振扫描，采用同光路接受时，面临MEMS振镜尺寸小，难以做大的困扰，采用非同光路方式的单点接受时，将接收大量的环境光，引起信号噪声，不利于进行信号处理。采用机械式旋转扫描式激光雷达则由于引入机械零件，为实现扫描，其机械结构比较复杂，且寿命受到滑环的限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种线扫式三维激光雷达，其对传统的机械式三维激光雷达结构进行了改进，不是通过对单点发射和接收方式进行复制，达到三维测量的目的，而是将发射的单点激光变为线形激光，从而减少了大量的机械结构件和装配工作；且为了避免滑环的寿命问题，本发明采用转动光学部件的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种线扫式三维激光雷达，包括：激光发射模块，发射出射激光；激光发射透镜模块，聚焦所述出射激光为线形发射或单点发射；反射镜模块，反射所述发射激光至目标区域内，及反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内；电机旋转模块，驱动反射镜模块绕所述出射激光的光轴旋转；激光接收模块，接收所述目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；电子电路模块，为所述激光发射模块、电机旋转模块及激光接收模块供电及控制。
所述反射镜模块包括小反射镜和大反射镜，所述小反射镜设置于所述激光发射模块与所述激光发射透镜模块之间，或沿光路设置于所述激光发射透镜模块的前端，所述小反射镜用于反射所述出射激光至所述目标区域内；所述大反射镜用于反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内。
所述小反射镜和大反射镜垂直设置，所述小反射镜将所述出射激光90度转向反射。
所述的线扫式三维激光雷达，还包括支撑保护和滤镜模块，所述激光发射模块、激光发射透镜模块、激光接收模块、反射镜模块、电机旋转模块及电子电路模块均设置于所述支撑保护和滤镜模块内，所述电子电路模块固定于所述支撑保护和滤镜模块上，所述激光发射模块固定在所述电子电路模块上或所述支撑保护和滤镜模块上；所述激光发射透镜模块固定于所述电机旋转模块上或者所述激光发射模块上或者反射镜模块上；所述激光接收模块固定于所述电子电路模块上或支撑保护和滤镜模块上。
所述电机旋转模块包括定子单元和转子单元，其中定子单元与支撑保护和滤镜模块固定连接，所述转子单元与所述反射镜模块固定连接。
所述转子单元相对于所述定子单元的旋转角度通过光电码盘或者磁码盘进行测量；所述电机旋转模块采用中空轴电机结构，所述激光发射模块发射的出射激光通过中空轴中线作用到所述反射镜模块上。
所述支撑保护和滤镜模块包括机械支撑组件和固定于所述机械支撑组件上的滤镜，所述滤镜用于过滤除激光波长之外的光线。
所述激光接收模块包括激光接收透镜模块和传感器，其中激光接收透镜模块聚焦所述反射镜模块反射的激光至所述传感器上，所述传感器与所述电子电路模块连接。
所述传感器接收线形激光时为线形传感器，接收单点激光时为单个单元传感器。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明采用旋转光学的方式，没有实用滑环结构，提高系统寿命。
2.本发明提出线形扫描的方式，相对传统多个单点并列的扫描方式，机械结构简单，装配方便。
3.本发明具有高集成的特点，促使系统尺寸小，且便于安装。
附图说明
图1为本发明一实施案例的结构示意图；
图2为本发明另一实施单点形式的结构示意图；
图中：1为激光发射模块；2为激光发射透镜模块；3为激光接收模块；4为反射镜模块；41为小反射镜；42为大反射镜；5为电机旋转模块；51为定子单元；52为转子单元；6为电子电路模块；7为支撑保护和滤镜模块；71机械支撑组件；72为滤镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种线扫式三维激光雷达，包括：激光发射模块1、激光发射透镜模块2、激光接收模块3、驱动反射镜模块4、电机旋转模块5、电子电路模块6及支撑保护和滤镜模块7，激光发射模块1、激光发射透镜模块2、激光接收模块3、反射镜模块4、电机旋转模块5及电子电路模块6均设置于支撑保护和滤镜模块7内，电子电路模块6固定于支撑保护和滤镜模块7上，激光发射模块1固定在电子电路模块6上或支撑保护和滤镜模块7上，激光发射模块1用于发射出射激光；激光发射透镜模块2固定于电机旋转模块5上或者激光发射模块1上或者反射镜模块4上，激光发射透镜模块2用于聚焦出射激光为线形发射；反射镜模块4用于反射发射激光至目标区域内，及反射目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块3内；电机旋转模块5用于驱动反射镜模块4绕出射激光的光轴旋转；激光接收模块3固定于电子电路模块6上或支撑保护和滤镜模块7上，激光接收模块3用于接收目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；电子电路模块6用于为激光发射模块1、电机旋转模块5及激光接收模块3供电。
反射镜模块4包括小反射镜41和大反射镜42，小反射镜41设置于激光发射模块1与激光发射透镜模块2之间，或沿光路设置于激光发射透镜模块2的前端，小反射镜41用于反射出射激光至目标区域内；大反射镜42用于反射目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块3内。
小反射镜41和大反射镜42垂直设置，小反射镜41将出射激光90度转向反射。
电机旋转模块5包括定子单元51和转子单元52，其中定子单元51与支撑保护和滤镜模块7固定连接，转子单元52与反射镜模块4固定连接。
转子单元52相对于定子单元51的旋转角度通过光电码盘或者磁码盘进行测量；电机旋转模块5采用中空轴电机结构，激光发射模块1发射的出射激光通过中空轴中线作用到反射镜模块4上。
支撑保护和滤镜模块7包括机械支撑组件71和固定于机械支撑组件71上的滤镜72，滤镜72用于过滤除激光波长之外的光线。
激光接收模块3包括激光接收透镜模块和传感器，其中激光接收透镜模块聚焦反射镜模块4反射的激光至传感器上，传感器与电子电路模块6连接，传感器为接收线形激光的线形传感器。
本发明的工作原理是是：
激光发射模块1发射出射激光后，通过反射镜模块4的小反射镜41和激光发射透镜模块2将出射激光调制为线形激光发射，该线形激光于电机旋转模块5的旋转平面具有非零度的夹角，当发射出去的出射激光碰撞到目标区域内目标反射物后，部分激光将反射回装置，经过反射镜模块4的大反射镜42反射，作用在激光接收模块3的线形传感器上。如图1中所示，CD之间的物体轮廓的反射光线作用在线形传感器的EF区间上，通过计算从发射到线形传感器上各感应单元接收的时间，计算出物体上对应点与装置间的距离，通过电机旋转模块5带动反射镜模块4旋转，不断进行激光的发射和接收，实现圆周方向扫描。
发射出的线形激光可通过两种方式获得：激光发射模块1发射出激光后经过小反射镜41反射，之后经过激光发射透镜模块2调制得到；或者，激光发射模块1发射出激光后先经过激光发射透镜模块2调制得到线形激光，之后经过小反射镜41反射出装置。
如图2所示，本发明的另一实施例中，激光发射模块1发射的激光经过激光发射透镜模块2进行聚焦处理，进行单点发射。而非线形调制时，激光接收模块3的传感器为单个单元的传感器时，装置进行二维线形扫描。
本发明将发射的单点激光变为线形激光，从而减少了大量的机械结构件和装配工作；且为了避免滑环的寿命问题，本发明采用转动光学部件的方法。本发明具有高集成的特点，促使系统尺寸小，且便于安装。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种线扫式三维激光雷达，其特征在于，包括：
激光发射模块(1)，发射出射激光；
激光发射透镜模块(2)，聚焦所述出射激光为线形发射或单点发射；
反射镜模块(4)，反射所述发射激光至目标区域内，及反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块(3)内；
电机旋转模块(5)，驱动反射镜模块(4)绕所述出射激光的光轴旋转；
激光接收模块(3)，接收所述目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；
电子电路模块(6)，用于为所述激光发射模块(1)、电机旋转模块(5)及激光接收模块(3)供电及控制。
2.根据权利要求1所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，所述反射镜模块(4)包括小反射镜(41)和大反射镜(42)，所述小反射镜(41)设置于所述激光发射模块(1)与所述激光发射透镜模块(2)之间，或沿光路设置于所述激光发射透镜模块(2)的前端，所述小反射镜(41)用于反射所述出射激光至所述目标区域内；所述大反射镜(42)用于反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块(3)内。
3.根据权利要求2所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，所述小反射镜(41)和大反射镜(42)垂直设置，所述小反射镜(41)将所述出射激光90度转向反射。
4.根据权利要求1所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，还包括支撑保护和滤镜模块(7)，所述激光发射模块(1)、激光发射透镜模块(2)、激光接收模块(3)、反射镜模块(4)、电机旋转模块(5)及电子电路模块(6)均设置于所述支撑保护和滤镜模块(7)内，所述电子电路模块(6)固定于所述支撑保护和滤镜模块(7)上，所述激光发射模块(1)固定在所述电子电路模块(6)上或所述支撑保护和滤镜模块(7)上；所述激光发射透镜模块(2)固定于所述电机旋转模块(5)上或者所述激光发射模块(1)上或者反射镜模块(4)上；所述激光接收模块(3)固定于所述电子电路模块(6)上或支撑保护和滤镜模块(7)上。
5.根据权利要求4所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，所述电机旋转模块(5)包括定子单元(51)和转子单元(52)，其中定子单元(51)与支撑保护和滤镜模块(7)固定连接，所述转子单元(52)与所述反射镜模块(4)固定连接。
6.根据权利要求5所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，所述
转子单元(52)相对于所述定子单元(51)的旋转角度通过光电码盘或者磁码盘进行测量；所述电机旋转模块(5)采用中空轴电机结构，所述激光发射模块(1)发射的出射激光通过中空轴中线作用到所述反射镜模块(4)上。
7.根据权利要求4所述的线扫式三维激光雷达，其特征在于，所述支撑保护和滤镜模块(7)包括机械支撑组件(71)和固定于所述机械支撑组件(71)上的滤镜(72)，所述滤镜(72)用于过滤除激光波长之外的光线。
8.根据权利要求1所述的线扫式三维激光雷达,其特征在于，所述激光接收模块(3)包括激光接收透镜模块和传感器，其中激光接收透镜模块聚焦所述反射镜模块(4)反射的激光至所述传感器上，所述传感器与所述电子电路模块(6)连接。
9.根据权利要求8所述的线扫式三维激光雷达,其特征在于，所述传感器接收线形激光时为线形传感器，接收单点激光时为单个单元传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810279742.0A CN110346773A (zh) | 2018-04-01 | 2018-04-01 | 一种线扫式三维激光雷达 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810279742.0A CN110346773A (zh) | 2018-04-01 | 2018-04-01 | 一种线扫式三维激光雷达 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110346773A true CN110346773A (zh) | 2019-10-18 |
Family
ID=68172470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810279742.0A Pending CN110346773A (zh) | 2018-04-01 | 2018-04-01 | 一种线扫式三维激光雷达 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110346773A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114415377A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 深圳七泽技术合伙企业(有限合伙) | 平视显示器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813778A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-08-25 | 长春艾克思科技有限责任公司 | 汽车多线激光雷达系统 |
| CN106842218A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-13 | 西安交通大学 | 基于盘式转子电机的线扫描激光雷达及其实现方法 |
| CN206331115U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-07-14 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 基于mems微镜扫描的激光雷达系统 |
| CN206584043U (zh) * | 2017-03-23 | 2017-10-24 | 上海思岚科技有限公司 | 一种激光扫描测距装置 |
| CN107390200A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-24 | 宁波傲视智绘光电科技有限公司 | 一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法 |
| CN208224483U (zh) * | 2018-04-01 | 2018-12-11 | 深圳慎始科技有限公司 | 线扫式三维激光雷达 |
-
2018
- 2018-04-01 CN CN201810279742.0A patent/CN110346773A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813778A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-08-25 | 长春艾克思科技有限责任公司 | 汽车多线激光雷达系统 |
| CN206331115U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-07-14 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 基于mems微镜扫描的激光雷达系统 |
| CN106842218A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-13 | 西安交通大学 | 基于盘式转子电机的线扫描激光雷达及其实现方法 |
| CN206584043U (zh) * | 2017-03-23 | 2017-10-24 | 上海思岚科技有限公司 | 一种激光扫描测距装置 |
| CN107390200A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-24 | 宁波傲视智绘光电科技有限公司 | 一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法 |
| CN208224483U (zh) * | 2018-04-01 | 2018-12-11 | 深圳慎始科技有限公司 | 线扫式三维激光雷达 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114415377A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 深圳七泽技术合伙企业(有限合伙) | 平视显示器 |
| CN114415377B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-10-31 | 深圳七泽技术合伙企业(有限合伙) | 平视显示器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107219532B (zh) | 基于mems微扫描镜的三维激光雷达及测距方法 | |
| CN106814366B (zh) | 一种激光扫描测距装置 | |
| CN204044359U (zh) | 一种二维扫描式激光测距装置 | |
| CN206331180U (zh) | 一种具有空心轴的激光扫描装置 | |
| CN110133618B (zh) | 激光雷达及探测方法 | |
| CN206331115U (zh) | 基于mems微镜扫描的激光雷达系统 | |
| CN105277949A (zh) | 一种三维成像激光雷达系统 | |
| CN106646494A (zh) | 一种采用发射和接收光路复用结构的激光雷达系统 | |
| CN106772407A (zh) | 基于mems微镜扫描的激光雷达系统 | |
| CN106338725A (zh) | 一种用于低成本激光测距的光学模组 | |
| CN208223391U (zh) | 无滑环式旋转彩色三维建模装置 | |
| CN108761482A (zh) | 一种基于mems振镜的微型激光三维成像雷达及成像方法 | |
| CN108983197A (zh) | 基于mems微镜的三维扫描激光雷达 | |
| CN208224483U (zh) | 线扫式三维激光雷达 | |
| CN107015237A (zh) | 一种回波探测光学系统 | |
| CN109581323B (zh) | 一种微机电激光雷达系统 | |
| CN113960566A (zh) | 一种3d激光雷达及足式机器人 | |
| CN109490909A (zh) | 激光雷达扫描探测装置及其探测方法 | |
| CN110824458A (zh) | 一种大范围扫描共轴式mems激光雷达光学系统 | |
| CN206584041U (zh) | 一种光路系统 | |
| CN108988951A (zh) | 光纤收发器及共轴收发装置 | |
| KR100951243B1 (ko) | 레이저 측량장치 | |
| CN206132997U (zh) | 一种采用发射和接收光路复用结构的激光雷达系统 | |
| CN110133619B (zh) | 激光雷达 | |
| CN216209863U (zh) | 一种3d激光雷达及足式机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |