CN111090178A - 一种激光雷达光轴调节装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及激光雷达技术，尤其涉及一种激光雷达光轴调节装置。本申请公开了一种激光雷达光轴调节装置，包括准直镜、镜座、双光楔调节组，所述准直镜、双光楔调节组分别与镜座连接，所述的双光楔调节组包括两个光楔、两个光楔座、两个镜筒，所述的两个光楔分别安装在两个光楔座上，两个光楔座分别设置在两个镜筒内，所述光楔座与镜筒之间的接触面均为阶梯面，光楔座与镜筒的台阶紧密滑动配合，在镜筒内绕光轴旋转，两个镜筒前后连接并固定在镜座上。本申请解决了传统调整装置存在的结构复杂、体积较大，精度易受影响的问题，结构简单，体积小，方便调节。

Description

一种激光雷达光轴调节装置

技术领域

本申请涉及光学测距领域，尤其涉及一种激光雷达中的光轴调节装置。

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。激光雷达主要包括激光器、发射模块、接收模块等。使用时激光器出射光光轴必须与发射模块光轴一致，才能保证测量精度。

在现有的激光雷达光学系统中，由于加工工艺和安装过程引入的误差，往往难以实现理论上的同轴。当光轴偏心超过系统容许的范围，则需要对光轴进行调心对准。一般地，为了调整光轴对准，通常设置有机械式调节装置，激光器或者发射模块或者两者均设置在机械式调节装置上，机械式调节装置在垂直于光轴的平面内进行二维平移调节，且对光轴进行俯仰偏摆二自由度旋转调节，完成调节后锁紧固定。由于激光雷达，特别是便携式激光雷达，往往是在户外条件下应用，要能够承受剧烈的冲击振动，常规调节机构很难满足要求。而对机械调节装置进行加固，则结构较为复杂，体积较大，且各自由度调节易发生相互影响。因此需要研发一种更加轻便、效果更佳的光轴调节装置。

发明内容

本申请的实施例在于提出一种激光雷达光轴调节装置，能够较为方便的实现光轴的调心，且装置体积小，调节过程较为简便。

本申请采用以下技术方案：

一方面，一种激光雷达光轴调节装置，包括准直镜、镜座、双光楔调节组，所述准直镜、双光楔调节组分别与镜座连接，所述的双光楔调节组包括两个光楔、两个光楔座、两个镜筒，所述的两个光楔分别安装在两个光楔座上，两个光楔座分别设置在两个镜筒内，所述光楔座与镜筒之间的接触面均为阶梯面，光楔座与镜筒的台阶紧密滑动配合，在镜筒内绕光轴旋转，两个镜筒前后连接并固定在镜座上。

在一种可能的实现方式中，所述光楔座阶梯面包括至少两个凸台，其中一个凸台的轴向长度大于镜筒内与其配合的凸台轴向长度，两个凸台轴向长度的差值为0.01-0.10mm。

在一种可能的实现方式中，所述的两个凸台轴向长度的差值为0.02-0.05mm。

在一种可能的实现方式中，所述的光楔座通过设置在镜筒内的压环安装在镜筒内，所述的压环与光楔座螺接，镜筒上还设置有与压环配套的螺杆，用于将压环压紧在光楔座上。

在一种可能的实现方式中，在光楔座的一个凸台和镜筒内与其配合的台阶上都刻有刻度线，在镜筒对应该凸台的位置上开设有用于调节的窗口。

在一种可能的实现方式中，所述的刻度线间距为0.3-0.5mm。

在一种可能的实现方式中，所述的光楔直径为10-30mm。

在一种可能的实现方式中，所述的光楔直径为10-15mm。

在一种可能的实现方式中，所述的准直镜通过准直镜镜座与镜座连接，所述的镜座一端设置有与准直镜镜座直径相同的开孔，准直镜插入开孔中，直至准直镜的端面顶到镜座的凸台面上，

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达光轴调节装置，还包括压圈，所述的开孔的外侧设有外螺纹，其与压圈的内螺纹配合，压圈旋入，压圈的一端面压紧在准直镜镜座的后部端面上，将准直镜镜座紧固。

本申请实施例克服了现有技术的不足，带来了如下积极效果：

因为实施例中采用双光楔光轴调节组进行光轴调节，光楔座和镜筒之间通过阶梯面结合，解决了传统调整装置存在的结构复杂、体积较大，精度易受影响的问题，结构简单，体积小，方便调节。

附图说明

图1是本申请实施例1结构示意图。

图2是本申请实施例1分解示意图。

图3是本申请实施例1剖视图。

图4是本申请实施例1光楔放大示意图。

图中：

1、镜座；2、准直镜、3、准直镜镜座；4、第一光楔；5、第一光楔座；6、第一镜筒；7、第二光楔；8、第二光楔座；9、第二镜筒；10、第一凸台、11、第二凸台；12、第三凸台；13、螺钉；14、第一压环；15、第二压环；16、刻度线；17、窗口；18、开孔；19、凸台面；20、压圈；21、光纤输出端、22、准直镜端面。

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，一种激光雷达光轴调节装置，包括准直镜2、镜座1、双光楔调节组，所述准直镜2、双光楔调节组分别与镜座1连接，其中准直镜2通过准直镜座3与镜座1连接。如图3所示，所述的双光楔调节组包括两个光楔、两个光楔座、两个镜筒，本实施例中为第一光楔4、第一光楔座5、第一镜筒6、第二光楔7、第二光楔座8、第二镜筒9；所述的第一光楔4、第二光楔7分别安装在第一光楔座5、第二光楔座8上，第一光楔座5、第二光楔座8分别设置在第一镜筒6、第二镜筒9内，所述第一光楔座5与第一镜筒6、第二光楔座8与第二镜筒9之间的接触面均为阶梯面，光楔座与镜筒的台阶紧密滑动配合，在镜筒内绕光轴旋转，第一镜筒6与第二镜筒9前后连接并固定在镜座1上。

本申请中以光楔、光楔座、镜筒组成单组光楔旋转结构，两光楔旋转结构前后连接，光楔座、镜筒采用阶梯面结合的方式紧密配合，可以很方便的使光楔做微小转动并保证两个光楔座与镜筒的同轴度。

所述光楔座阶梯面包括至少两个凸台，本实施例中为第一凸台10、第二凸台11，其中第一凸台10的轴向长度大于镜筒内与其配合的第三凸台12轴向长度，两个凸台之间的差值为0.01-0.10mm。

因为第一凸台10的轴向长度大于镜筒内与其配合的第三凸台12的轴向长度，第一凸台10与第三凸台12之间留有间隙，保证光楔座能相对镜筒转动，轴向长度0.01-0.10mm，间隙过小转动不便，间隙过大则不能紧密配合。

发明人在实际工作过程中发现，第一凸台10的轴向长度大于镜筒内与其配合的第三凸台12的轴向长度0.02-0.05mm时，转动更方便，同时满足紧密配合的要求。

第一光楔座5通过设置在第一镜筒6内的第一压环14安装在第一镜筒6内，第二光楔座8通过设置在第二镜筒9内的第二压环安装在第二镜筒9内，所述的压环与光楔座螺接，镜筒上还设置有与压环配套的螺钉13，用于将压环压紧在光楔座上。

压环与光楔座螺接，锁紧螺丝固定使光楔座固定在镜筒内，螺钉13将压环压紧在光楔座上，使光楔最终紧固，紧固后光楔不再转动，可耐受外界振动，从而保证了光轴校准后的准确性，具有良好的稳定性。

光楔座的调节可以采用传统方式，如增加一齿轮调节机构，齿轮调节可以通过手动调节或者电机控制齿轮调节，还可以加入光功率计（传感器），实时统计光轴是否对准，实现自动调节。但这种设计会使整个装置结构复杂，体积变大。

如图4所示，本申请在光楔座的第二凸台11和镜筒内与其配合的台阶上都刻有刻度线16，在镜筒对应第二凸台11的位置上开设有用于调节的窗口17。当连接有双光楔调节装置的准直镜2放置于发射模块的光机系统中时，通过镜筒的窗口用拨片拨动第二凸台11的刻度线分别调节两个光楔旋转，通过对两光楔的调节，实现输出光轴的调心。刻度线16的间距可通过加工控制。

优选刻度线间距为0.3-0.5mm。此范围内，保证光轴调节精度。

因为采用光楔、光楔座、镜筒组成单组光楔旋转结构的设计，光楔直径可以设计的比较小，所述的光楔直径为10-30mm。在优选条件下，所述的光楔直径为10-15mm。

所述的镜座1一端设置有与准直镜镜座3直径相同的开孔18，开孔18内设置有凸台面19，准直镜镜座插入开孔中，直至准直镜的端面顶到镜座的凸台面上。这种结构下准直镜和镜座之间没有冗余空间，光楔调节组件直接安装到激光器准直输出端，整体体积小且调节方便。

所述的激光雷达光轴调节装置，还包括压圈20，所述的开孔18的外侧设有外螺纹，其与压圈20的内螺纹配合，压圈20旋入，压圈20的一端面压紧在准直镜镜座3的后部端面上，将准直镜镜座3紧固。

本实施例工作原理如下：

如图1所示，将双光楔调整组安装在镜座上，位于激光发射筒前方，双光楔调整组中光楔座可以自由转动，其内部的光楔也作相同的转动。

一片光楔先转动一个角度，然后两个光楔一起整体转动到第二个角度位置，此时可以对分别对两个光楔圈进行微调，能将光轴精确调整到所需的方向上，实现瞄准光轴和激光发射光轴的方向一致性调整，当光楔圈转动到位后，即可拧紧锁紧螺钉，将光楔座固定，光楔座不会发生转动的现象，可耐受外部剧烈冲击振动，从而保证了两个光轴校准后的准确性。

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)

1.一种激光雷达光轴调节装置，包括准直镜、镜座、双光楔调节组，所述准直镜、双光楔调节组分别与镜座连接，其特征在于，所述的双光楔调节组包括两个光楔、两个光楔座、两个镜筒，所述的两个光楔分别安装在两个光楔座上，两个光楔座分别设置在两个镜筒内，所述光楔座与镜筒之间的接触面均为阶梯面，光楔座与镜筒的台阶紧密滑动配合，在镜筒内绕光轴旋转，两个镜筒前后连接并固定在镜座上。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述光楔座阶梯面包括至少两个凸台，其中一个凸台的轴向长度大于镜筒内与其配合的凸台轴向长度，两个凸台轴向长度的差值为0.01-0.10mm。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述的两个凸台轴向长度的差值为0.02-0.05mm。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，光楔座通过设置在镜筒内的压环安装在镜筒内，所述的压环与光楔座螺接，镜筒上还设置有与压环配套的螺钉，用于将压环压紧在光楔座上。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，在光楔座的一个凸台和镜筒内与其配合的台阶上都刻有刻度线，在镜筒对应该凸台的位置上开设有用于调节的窗口。

6.根据权利要求5所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述的刻度线间距为0.3-0.5mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述的光楔直径为10-30mm。

8.根据根据权利要求7所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述的光楔直径为10-15mm。

9.根据权利要求1或7所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，所述的准直镜通过准直镜座与镜座连接，所述的镜座一端设置有与准直镜镜座直径相同的开孔，开孔内设置有凸台面，准直镜插入开孔中，直至准直镜的端面顶到镜座的凸台面上。

10.根据权利要求9所述的一种激光雷达光轴调节装置，其特征在于，还包括压圈，所述的开孔的外侧设有外螺纹，其与压圈的内螺纹配合，压圈旋入，压圈的一端面压紧在准直镜镜座的后部端面上，将准直镜镜座紧固。

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