CN110687517B - 一种基于高峰值功率vcsel激光器的扫描测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，包括激光旋转测距组件和控制与数据输出组件，其中，激光旋转测距组件包括上盖、光学模块、第一PCB板、光栅盘和无线供电接收线圈，第一PCB板包括第一MCU模块、TDC模块、第一DC‑DC模块、无线供电接收模块和VCSEL调制电路，控制与数据输出组件包括下盖、支撑座、第二PCB板、光电开关、无线供电发射线圈和空心轴电机，第二PCB板包括第二MCU模块、第二DC‑DC模块、无线供电发射模块、电机驱动模块和距离信号接收电路。有益效果：本发明不仅具有高峰值功率、高调制速率、高抗干扰性能的优点，而且还有效地去掉了皮带传动，大大提升了产品稳定性和使用寿命，缩小了装置的体积。

Description

一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置

技术领域

本发明涉及激光距离传感领域，具体来说，涉及一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置。

背景技术

通信、传感和计算是未来人工智能社会不可或缺的三大技术支撑。VCSEL激光器由于其高峰值功率、圆形光斑、高速调制、电光转换效率高等优点在高速光通信、数据中心、光存储等领域早已被广泛应用。而在传感领域，尤其是3D成像、激光雷达、接近传感等，VCSEL也因为其优异性能而越来越受到关注。

移动机器人是传感领域内一种集成度很高的智能装备，扫地机器人、AGV小车以及服务型机器人等都属于移动机器人。移动机器人周身搭配了各种各样的传感器，包括激光雷达、超声波传感器、防碰撞传感器、陀螺仪等；然后，搭配智能算法，移动机器人就拥有了环境感知探测、动态决策、行为规划和执行的能力，可以按照算法设定独立的开展工作。移动机器人在某些领域内具有超过人类的能力，比如灵敏度、反应时间和环境适应性，在地形探测、巡逻避障等领域内有重要应用价值。

其中，激光雷达主要功能就是为移动机器人提供感知世界的‘眼睛’，让移动机器人可以清晰地探测周围地形、障碍物等，辅助移动机器人做出正确的行为规划。然而，在现有的此类激光雷达中，常采用三角法的方案：波长为780nm的发射光源以及皮带传动等，导致此类激光雷达基线长、体积大、抗干扰性差、皮带容易老化导致旋转功能不稳等缺点；此外，现有的激光测距设备中主要使用的光源为EEL激光器，由于其不对称的光束发散角度和高成本使得其成为激光测距设备的短板，针对相关技术中的问题，目前还有很大的改善空间。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，属于一种基于飞行时间的激光扫描雷达，激光光源采用了VCSEL激光器，激光脉冲上升沿快至约2ns，宽度窄至约10ns，具有很高的峰值功率。目的在于提供一款体积小、功能优异的用于地形探测、巡航避障的激光扫描雷达，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，包括激光旋转测距组件和位于所述激光旋转测距组件底部的控制与数据输出组件；

其中，所述激光旋转测距组件包括上盖、光学模块、第一PCB板、光栅盘和无线供电接收线圈，所述上盖的内部设置有所述光学模块，所述光学模块的底部设置有与之相配合的所述第一PCB板，所述第一PCB板的底部设置有所述光栅盘，所述光栅盘的外侧设置有与之相配合的所述无线供电接收线圈；

所述第一PCB板上设置有第一MCU模块、TDC模块、第一DC-DC模块、无线供电接收模块和VCSEL调制电路，所述第一MCU模块分别与所述TDC模块、所述第一DC-DC模块和所述VCSEL调制电路电连接，所述无线供电接收模块与所述第一DC-DC模块电连接，且所述无线供电接收模块还通过导线与所述无线供电接收线圈电连接；

所述控制与数据输出组件包括下盖、支撑座、第二PCB板、光电开关、无线供电发射线圈和空心轴电机，所述下盖的内部设置有所述第二PCB板，所述第二PCB板的顶部设置有所述支撑座，且所述第二PCB板上固定设置有所述光电开关，所述支撑座的顶部设置有所述无线供电发射线圈，所述无线供电发射线圈的内侧设置有所述空心轴电机，且所述空心轴电机输出轴的顶端贯穿所述光栅盘并与所述第一PCB板固定连接；

所述第二PCB板上设置有第二MCU模块、第二DC-DC模块、无线供电发射模块、电机驱动模块和距离信号接收电路，第二MCU模块依次与所述第二DC-DC模块、所述电机驱动模块和所述距离信号接收电路电连接，所述无线供电发射模块通过导线与所述无线供电接收线圈电连接。

进一步的，为了便于实现激光测距，所述光学模块包括底座，且所述底座的底部与所述第一PCB板的顶部连接，所述底座的顶部设置有发射镜筒，所述发射镜筒的内部设置有与之相配合的激光发射单元，所述发射镜筒的一侧设置有接收镜筒，所述接收镜筒的内部设置有与之相配合的激光接收单元。

进一步的，为了保证在远距离时激光光斑还能具有较高的光功率密度，所述激光发射单元包括设置于所述发射镜筒的前端的凸透镜，所述发射镜筒的后端设置有第一镜头固定块，所述第一镜头固定块的后端设置有高峰值功率、高调制速率的VCSEL激光器，所述VCSEL激光器的后侧设置有发射板，且所述发射板的前侧与所述发射镜筒的后端连接，且所述发射板上设置有窄脉冲大电流的激光驱动电路，所述发射板的后侧设置有第一屏蔽罩。

进一步的，为了便于实现对漫发射激光的收集，所述激光接收单元包括设置于所述接收镜筒前端的平凸透镜，所述平凸透镜的后侧且位于所述接收镜筒的后端设置有第二镜头固定块，且所述第二镜头固定块和所述第一镜头固定块的中部为空心结构，所述第二镜头固定块的内部设置有PIN二极管，所述PIN二极管的后侧设置有接收板，且所述接收板上设置有多级信号放大电路，所述接收板的后侧设置有第二屏蔽罩。

进一步的，为了便于实现对漫发射激光的收集，所述平凸透镜的前端为弧形凸起面结构，所述平凸透镜的后端为平面结构，且所述平凸透镜的后端平面上设置有补偿镜片。

进一步的，为了便于实现装置的连接，所述底座与所述上盖和所述第一PCB板之间、所述支撑座与所述空心轴电机和所述下盖之间均通过若干螺丝固定连接，且所述第一PCB板与所述发射板和所述接收板之间均通过线缆电连接。

进一步的，为了可以实现旋转角度的采集，所述光电开关为槽型光电开关，且所述槽型光电开关与可旋转的所述光栅盘之间构成角度采集单元。

进一步的，为了使得激光旋转测距组件的距离信息可以实时的传递至所述控制与数据输出组件，所述距离信号接收电路由Si-PIN二极管组成。

进一步的，为了使得装置更加的可靠、体积更加小巧，所述空心轴电机的空心轴为所述激光旋转测距组件和所述控制与数据输出组件之间的光电传输提供了光电传输通道。

进一步的，为了实现了光、磁、机械的融合，所述无线供电接收线圈的中心、所述空心轴电机输出轴的中心和所述光电传输通道的中心为同轴设置。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过采用VCSEL激光器，具有高峰值功率、高调制速率的优点，搭配窄带接收PIN二极管，有效地提高扫描测距装置的抗干扰性能；同时，本发明还搭配了高精度TDC计时模块、高性能MCU和光学模块，以及光电传输和无线供电功能；此外，本发明的旋转装置通过采用空心轴的直流无刷电机，去掉了皮带传动，大大提升了产品稳定性和使用寿命，装置体积也缩小了数倍。

2、本发明功能复杂结构紧凑，在狭小的体积内合理布局，利用光电传输，实现光磁融合，实现了距离、角度的探测和输出；此外，本发明可输出至少6m半径内，360°平面内的点云数据，采样频率超过6KHz，角度分辨率达到0.25°，点云密度远超一般的同类激光雷达，具有采样频次高、测量精度高，点云密集的优点，相比其他同类产品，有很大优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是根据本发明实施例的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置的表面结构示意图；

图2是根据图1的侧视图；

图3是根据图1的俯视图；

图4是根据图1的剖视图；

图5是根据图4的侧视图；

图6是根据本发明实施例的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置的爆炸图；

图7是根据本发明实施例的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置中激光发射单元和激光接收单元的剖视图；

图8是根据本发明实施例的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置的系统框图；

图9为VCSEL、LED和EEL三种激光器的对比示意图。

图中：

1、激光旋转测距组件；101、上盖；102、光学模块；10201、底座；10202、发射镜筒；10203、凸透镜；10204、第一镜头固定块；10205、VCSEL激光器；10206、发射板；10207、第一屏蔽罩；10208、接收镜筒；10209、平凸透镜；10210、第二镜头固定块；10211、PIN二极管；10212、接收板；10213、第二屏蔽罩；10214、补偿镜片；103、第一PCB板；1031、第一MCU模块；1032、TDC模块；1033、第一DC-DC模块；1034、无线供电接收模块；1035、VCSEL调制电路；104、光栅盘；105、无线供电接收线圈；2、控制与数据输出组件；201、下盖；202、支撑座；203、第二PCB板；2031、第二MCU模块；2032、第二DC-DC模块；2033、无线供电发射模块；2034、电机驱动模块；2035、距离信号接收电路；204、光电开关；205、无线供电发射线圈；206、空心轴电机。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-9所示，根据本发明实施例的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，包括激光旋转测距组件1和位于所述激光旋转测距组件1底部的控制与数据输出组件2；

其中，所述激光旋转测距组件1包括上盖101、光学模块102、第一PCB板103、光栅盘104和无线供电接收线圈105，所述上盖101的内部设置有所述光学模块102，所述光学模块102的底部设置有与之相配合的所述第一PCB板103，所述第一PCB板103的底部设置有所述光栅盘104，所述光栅盘104的外侧设置有与之相配合的所述无线供电接收线圈105；

所述第一PCB板103上设置有第一MCU模块1031、TDC模块1032、第一DC-DC模块1033、无线供电接收模块1034和VCSEL调制电路1035，所述第一MCU模块1031分别与所述TDC模块1032、所述第一DC-DC模块1033和所述VCSEL调制电路1035电连接，所述VCSEL调制电路1035超过256000bps的调制速率可以将高频次的距离数据全部实时传递至距离信号接收电路2035，将本发明中VCSEL的优点展现的淋漓尽致，所述无线供电接收模块1034与所述第一DC-DC模块1033电连接，且所述无线供电接收模块1034还通过导线与所述无线供电接收线圈105电连接；

具体应用时，所述TDC模块1032和所述第一MCU模块1031有三大核心功能：计时、计算、光电传输。所述发射板10206和所述接收板10212传递过来的电压信号送入所述TDC模块1032后，所述TDC模块1032用来计算激光的往返时间t，然后t经由SPI总线送入所述第一MCU模块1031，所述第一MCU模块1031内嵌了距离算法，根据算法可计算出对应的实际距离。而计算出来的距离值则通过第一MCU模块1031的TX端口控制一颗小功率的VCSEL进行二进制的调制，将距离电信号转换成激光信号，这样激光信号携带着距离信息就可以突破材料连接的限制在自由空间传播，顺利到达下模块。所述第一DC-DC模块1033和所述无线供电接收模块1034和主要是用来接收所述控制与数据输出组件2的磁场能量，并转换成电能，通过所述第一DC-DC模块1033后进一步分配成不同的电压值，分别地给其他单元提供能量，以保证正常工作。

所述控制与数据输出组件2包括下盖201、支撑座202、第二PCB板203、光电开关204、无线供电发射线圈205和空心轴电机206，且所述空心轴电机206供电由所述第二DC-DC模块2032提供，启动和转速调节由所述第二MCU模块2031控制，所述下盖201的内部设置有所述第二PCB板203，所述第二PCB板203的顶部设置有所述支撑座202，且所述第二PCB板203上固定设置有所述光电开关204，所述支撑座202的顶部设置有所述无线供电发射线圈205，所述无线供电发射线圈205的内侧设置有所述空心轴电机206，且所述空心轴电机206输出轴的顶端贯穿所述光栅盘104并与所述第一PCB板103固定连接；

所述第二PCB板203上设置有第二MCU模块2031、第二DC-DC模块2032、无线供电发射模块2033、电机驱动模块2034和距离信号接收电路2035，第二MCU模块2031依次与所述第二DC-DC模块2032、所述电机驱动模块2034和所述距离信号接收电路2035电连接，所述无线供电发射模块2033通过导线与所述无线供电接收线圈105电连接。

具体应用时，所述第二MCU模块2031主要负责控制电机的转动，无线供电部分的启动和关闭，点云数据的处理输出，以及外部通讯。点云数据由角度采集单元的角度信息和距离信号接收单元的距离信息组成，由第二MCU模块2031设计的协议组成点云数据，并可以向外输出数据。同时，第二MCU模块2031也可以接收外部指令，控制电机的转速和开关，控制无线供电的工作状态，所述第二DC-DC模块2032将外部接入的电源合理的分配成特定的电压分别给各个单元供电，保证各部分的正常工作，所述无线供电发射模块2033负责把电能通过铜线圈转换成磁场能量，并传送至所述无线供电接收线圈105。且所述无线供电接收线圈105和所述无线供电发射线圈205在没有任何材料连接的情况下，可完成电能的传递。

在一个实施例中，所述光学模块102包括底座10201，且所述底座10201的底部与所述第一PCB板103的顶部连接，所述底座10201的顶部设置有发射镜筒10202，所述发射镜筒10202的内部设置有与之相配合的激光发射单元，所述发射镜筒10202的一侧设置有接收镜筒10208，所述接收镜筒10208的内部设置有与之相配合的激光接收单元。

在一个实施例中，所述激光发射单元包括设置于所述发射镜筒10202的前端的凸透镜10203，所述发射镜筒10202的后端设置有第一镜头固定块10204，所述第一镜头固定块10204的后端设置有高峰值功率、高调制速率的VCSEL激光器10205，所述VCSEL激光器10205的后侧设置有发射板10206，且所述发射板10206的前侧与所述发射镜筒10202的后端连接，且所述发射板10206上设置有窄脉冲大电流的激光驱动电路，所述发射板10206的后侧设置有第一屏蔽罩10207。具体应用时，所述VCSEL激光器10205发射高峰值功率的光脉冲，其波长为940nm，且此波长在环境光中含量很少；具体的，所述激光驱动电路用来支持VCSEL的高峰值功率高频次的激光输出，所述凸透镜10203用来压缩VCSEL的发散角度，压缩后发散角度达到10mrad，保证在远距离时激光光斑还能具有较高的光功率密度，也就是决定此测距装置的最远探测距离。

具体的，图9为VCSEL、LED和EEL三种激光器的对比示意图。对比结果如下表所示：

	VCSEL	LED	EEL
				出光方式	表面发射	表面发射	侧面发射
发散角	～20°	全角180°	～40°/～5°
				光斑形状	圆形	大圆形	椭圆形
光电转换效率	～40％	～20％	50～60％
				光谱宽度	<1nm	20～30nm	1～2nm
使用寿命	>50000h	<10000h	>50000h
				温漂	0.07nm/℃	0.3nm/℃	0.3nm/℃
调制频率	很高	低	高

通过上表对比可知，VCSEL激光器具有以下优点：表面发射，可阵列集成；转换效率高，环保低碳；可靠性高，使用寿命长；圆形光斑，耦合效率高；单色性好，成像清晰；调制频率高，响应快。

在一个实施例中，所述激光接收单元包括设置于所述接收镜筒10208前端的平凸透镜10209，所述平凸透镜10209的后侧且位于所述接收镜筒10208的后端设置有第二镜头固定块10210，且所述第二镜头固定块10210和所述第一镜头固定块10204的中部为空心结构，所述第二镜头固定块10210的内部设置有PIN二极管10211，所述PIN二极管10211的后侧设置有接收板10212，且所述接收板10212上设置有多级信号放大电路，所述接收板10212的后侧设置有第二屏蔽罩10213。通过第一屏蔽罩10207和所述第二屏蔽罩10213的使用，可以起到屏蔽电磁，提高抗干扰性能的效果。具体应用时，发射激光从障碍物漫反射返回来后，由所述平凸透镜10209收集微弱的信号激光聚焦到后面的所述PIN二极管10211，由光电效应产生光生电流，经由所述多级放大电路后转换为幅值合适的电压信号送入比较器以及计时TDC模块1032和第一MCU模块1031。

在一个实施例中，所述平凸透镜10209的前端为弧形凸起面结构，所述平凸透镜10209的后端为平面结构，且所述平凸透镜10209的后端平面上设置有补偿镜片10214。

在一个实施例中，所述底座10201与所述上盖101和所述第一PCB板103之间、所述支撑座202与所述空心轴电机206和所述下盖201之间均通过若干螺丝固定连接，且所述第一PCB板103与所述发射板10206和所述接收板10212之间均通过线缆电连接。

在一个实施例中，所述光电开关204为槽型光电开关，且所述槽型光电开关204与可旋转的所述光栅盘104之间构成角度采集单元，主要功能为采集旋转角度，并输入第二MCU模块2031。具体操作为槽型光电开关204固定在所述第二PCB板203上，所述光栅盘104和所述激光旋转测距组件1结构一体，随着所述空心轴电机206的转动而转动，所以可以在槽型光电开关204中形成01的电信号方波信号，送入所述第二MCU模块2031后由内嵌算法计算出角度。

在一个实施例中，所述距离信号接收电路2035由Si-PIN二极管组成。具体应用时，所述VCSEL调制电路1035调制的激光信号经由空心轴传输到所述距离信号接收电路2035后，由此二极管接收并转换成电信号，同时送入所述第二MCU模块2031，经设计好的协议翻译成距离信号。从而使得激光旋转测距组件1的距离信息可以实时的传递至所述控制与数据输出组件2。

在一个实施例中，所述空心轴电机206的空心轴为所述激光旋转测距组件1和所述控制与数据输出组件2之间的光电传输提供了光电传输通道。通过利用电机的空心轴，以空心轴为中心，其他部分分散围绕在四周，相比其他同类激光雷达中电机外置加皮带传动的方案更可靠，体积更小巧。

在一个实施例中，所述无线供电接收线圈105的中心、所述空心轴电机206输出轴的中心和所述光电传输通道的中心为同轴设置。通过这样设置，不仅结构紧凑，而且无线供电功能、电机旋转功能和光电传输功能三者各司其职，互不干扰，实现了光、磁、机械的融合。

具体应用时，为保证激光旋转测距组件1功能正常，需要按一定的流程装配、调试。首先分别在发射镜筒10202和接收镜筒10208上装配固定好凸透镜10203(发射镜片)和平凸透镜10209(接收镜片)，平凸透镜10209带补偿镜片10214的一端靠近凸透镜10203；然后准备好发射板10206，此高频次、窄脉冲的VCSEL驱动电路是激光测距的关键，本发明中发射脉冲宽度窄至10ns左右，频次超过6KHz，这两个因素对产品的探测距离和点云密度尤为重要，装载发射板10206并调整VCSEL激光器10205位置以保证激光的同轴性和准直性，然后用胶固定；其次装载接收板10212并固定，测距部分基本装配完成；然后，将第一PCB板103装配到相应位置并固定。以上部分为旋转部分，发射接收采集到的信号都将会输入到TDC模块1032计算出激光往返时间，然后通过SPI总线送达第一MCU模块1031，由算法计算出的相应的距离，距离值由第一MCU模块1031 01化后通过调制小功率的VCSEL完成电信号到光信号的转换，并通过空心轴电机206的空心轴进行自由空间的传播，所有电路的供电都由无线供电接收模块1034来完成——随空心轴电机206旋转的线圈负责将控制与数据输出组件2发射的磁场能量接收并转换成电能，实现上面部分的供能。

激光旋转测距组件1装配完成后，再将空心轴电机206倒装在电机筒内并固定，引出三相端子线后装载下结构件和无线供电发射线圈205，其次再装载下第二PCB板203并固定，将空心轴电机206三相线、无线供电发射线圈205焊接到第二PCB板203相应位置，完成电气上的连接。经由外部供电后，便可由第二PCB板203上的第二MCU模块2031控制无线供电发射模块2033的开关以及空心轴电机206的启动和转速调节。同时，角度采集和距离信号的接收功能都将会启动，角度和距离数据分别经电路整形后送入第二MCU模块2031，并按照设计的协议处理成点云数据并输出。至此，激光雷达装置安装调试完成，实现点云数据输出。其中，直流无刷电机是整个装置的核心，上下固定、旋转功能，上下信号传递功能都由它进行分隔和连接。电机中心、光信号传输中心和线圈磁场中心高度重合，三轴一体，构成了整个装置的核心配置，实现了光磁机械的融合。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过采用VCSEL激光器10205，具有高峰值功率、高调制速率的优点，搭配窄带接收PIN二极管10211，有效地提高扫描测距装置的抗干扰性能；同时，本发明还搭配了高精度TDC计时模块、高性能MCU和光学模块，以及光电传输和无线供电功能；此外，本发明的旋转装置通过采用空心轴的直流无刷电机，去掉了皮带传动，大大提升了产品稳定性和使用寿命，装置体积也缩小了数倍。

同时，本发明功能复杂结构紧凑，在狭小的体积内合理布局，利用光电传输，实现光磁融合，实现了距离、角度的探测和输出；此外，本发明可输出至少6m半径内，360°平面内的点云数据，采样频率超过6KHz，角度分辨率达到0.25°，点云密度远超一般的同类激光雷达，具有采样频次高、测量精度高，点云密集的优点，相比其他同类产品，有很大优势。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，包括激光旋转测距组件(1)和位于所述激光旋转测距组件(1)底部的控制与数据输出组件(2)；

其中，所述激光旋转测距组件(1)包括上盖(101)、光学模块(102)、第一PCB板(103)、光栅盘(104)和无线供电接收线圈(105)，所述上盖(101)的内部设置有所述光学模块(102)，所述光学模块(102)的底部设置有与之相配合的所述第一PCB板(103)，所述第一PCB板(103)的底部设置有所述光栅盘(104)，所述光栅盘(104)的外侧设置有与之相配合的所述无线供电接收线圈(105)；

所述光学模块(102)包括底座(10201)，且所述底座(10201)的底部与所述第一PCB板(103)的顶部连接，所述底座(10201)的顶部设置有发射镜筒(10202)，所述发射镜筒(10202)的内部设置有与之相配合的激光发射单元，所述发射镜筒(10202)的一侧设置有接收镜筒(10208)，所述接收镜筒(10208)的内部设置有与之相配合的激光接收单元；

所述激光发射单元包括设置于所述发射镜筒(10202)的前端的凸透镜(10203)，所述发射镜筒(10202)的后端设置有第一镜头固定块(10204)，所述第一镜头固定块(10204)的后端设置有高峰值功率、高调制速率的VCSEL激光器(10205)，所述VCSEL激光器(10205)的后侧设置有发射板(10206)，且所述发射板(10206)的前侧与所述发射镜筒(10202)的后端连接，且所述发射板(10206)上设置有窄脉冲大电流的激光驱动电路，所述发射板(10206)的后侧设置有第一屏蔽罩(10207)；

所述激光接收单元包括设置于所述接收镜筒(10208)前端的平凸透镜(10209)，所述平凸透镜(10209)的后侧且位于所述接收镜筒(10208)的后端设置有第二镜头固定块(10210)，且所述第二镜头固定块(10210)和所述第一镜头固定块(10204)的中部为空心结构，所述第二镜头固定块(10210)的内部设置有PIN二极管(10211)，所述PIN二极管(10211)的后侧设置有接收板(10212)，且所述接收板(10212)上设置有多级信号放大电路，所述接收板(10212)的后侧设置有第二屏蔽罩(10213)；

所述第一PCB板(103)上设置有第一MCU模块(1031)、TDC模块(1032)、第一DC-DC模块(1033)、无线供电接收模块(1034)和VCSEL调制电路(1035)，所述第一MCU模块(1031)分别与所述TDC模块(1032)、所述第一DC-DC模块(1033)和所述VCSEL调制电路(1035)电连接，所述无线供电接收模块(1034)与所述第一DC-DC模块(1033)电连接，且所述无线供电接收模块(1034)还通过导线与所述无线供电接收线圈(105)电连接；

所述控制与数据输出组件(2)包括下盖(201)、支撑座(202)、第二PCB板(203)、光电开关(204)、无线供电发射线圈(205)和空心轴电机(206)，所述下盖(201)的内部设置有所述第二PCB板(203)，所述第二PCB板(203)的顶部设置有所述支撑座(202)，且所述第二PCB板(203)上固定设置有所述光电开关(204)，所述支撑座(202)的顶部设置有所述无线供电发射线圈(205)，所述无线供电发射线圈(205)的内侧设置有所述空心轴电机(206)，且所述空心轴电机(206)输出轴的顶端贯穿所述光栅盘(104)并与所述第一PCB板(103)固定连接；

所述第二PCB板(203)上设置有第二MCU模块(2031)、第二DC-DC模块(2032)、无线供电发射模块(2033)、电机驱动模块(2034)和距离信号接收电路(2035)，第二MCU模块(2031)依次与所述第二DC-DC模块(2032)、所述电机驱动模块(2034)和所述距离信号接收电路(2035)电连接，所述无线供电发射模块(2033)通过导线与所述无线供电接收线圈(105)电连接，且所述距离信号接收电路(2035)由Si-PIN二极管组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，所述平凸透镜(10209)的前端为弧形凸起面结构，所述平凸透镜(10209)的后端为平面结构，且所述平凸透镜(10209)的后端平面上设置有补偿镜片(10214)。

3.根据权利要求1所述的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，所述底座(10201)与所述上盖(101)和所述第一PCB板(103)之间、所述支撑座(202)与所述空心轴电机(206)和所述下盖(201)之间均通过若干螺丝固定连接，且所述第一PCB板(103)与所述发射板(10206)和所述接收板(10212)之间均通过线缆电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，所述光电开关(204)为槽型光电开关，且所述槽型光电开关(204)与可旋转的所述光栅盘(104)之间构成角度采集单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，所述空心轴电机(206)的空心轴为所述激光旋转测距组件(1)和所述控制与数据输出组件(2)之间的光电传输提供了光电传输通道。

6.根据权利要求5所述的一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，其特征在于，所述无线供电接收线圈(105)的中心、所述空心轴电机(206)输出轴的中心和所述光电传输通道的中心为同轴设置。

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