CN111273262B - 一种激光雷达收发装置及调校方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光雷达收发装置及调校方法，属于雷达探测领域，其中，一种激光雷达收发装置包括：镜座；与镜座活动连接的电路板；发射组件，发射组件包括激光发射模块、发射反射镜、以及发射透镜；接收组件，接收组件包括光电探测模块、接收透镜、以及接收反射镜；以及，固定于电路板上的定位组件，定位组件设置有用于固定激光发射模块和激光探测模块的定位孔；激光发射模块和光电探测模块与电路板可拆卸连接，发射透镜、接收透镜、发射反射镜和接收反射镜与镜座可拆卸连接且发射反射镜的俯仰方向可调，接收反射镜的偏航方向可调。本申请通过将激光发射模块和光电探测模块设置于同一个电路板，便于对单个激光雷达收发装置进行独立调校。

Description

一种激光雷达收发装置及调校方法

技术领域

本申请属于雷达探测领域，尤其涉及一种激光雷达收发装置及调校方法。

背景技术

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。在多种激光雷达中，多线激光雷达是指发射及接收多束激光的激光旋转测距雷达。

目前，现有的多线激光雷达大多采用多个发射模块在不同俯仰角进行旋转扫描发光，并且通过多个接收模块接收对应的发射模块的回波信号来实现多线扫描探测，即每对收发模块需要在对应的俯仰角度分别进行对准。这使得生产中需要复杂的人工调校或者复杂调校工装，从而限制了多线激光雷达生产效率和良品率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种激光雷达收发装置及调校方法，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种激光雷达收发装置，包括：

镜座；

与上述镜座活动连接的电路板；

以及，发射组件，上述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块、用于反射上述第一光束的发射反射镜、以及用于对上述发射反射镜反射的第一光束进行准直的发射透镜；

以及，接收组件，上述接收组件包括至少一个光电探测模块、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜、以及用于将上述接收透镜汇聚的第二光束反射至上述光电探测模块的接收反射镜，其中，上述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于上述电路板上的定位组件，上述定位组件设置有用于固定上述激光发射模块和上述激光探测模块的定位孔；

上述激光发射模块和上述光电探测模块与上述电路板可拆卸连接，上述发射透镜、上述接收透镜、上述发射反射镜和上述接收反射镜与上述镜座可拆卸连接，上述发射反射镜的俯仰方向可调，上述接收反射镜的偏航方向可调；

其中，上述激光发射模块的发光面处于上述发射透镜的焦平面处，上述光电探测模块的感光面处于上述接收透镜的焦平面处，且上述发射透镜中心和上述接收透镜中心连线的方向平行于上述电路板的活动方向。

基于本申请第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述激光雷达收发装置包括：与上述镜座可拆卸连接且用于安装上述发射反射镜的第一反射镜安装座，以及与上述镜座可拆卸连接且用于安装上述接收反射镜的和第二反射镜安装座。

基于本申请第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述镜座包括：分别与上述第一反射镜安装座和上述第二反射镜安装座相对应的第一反射镜安装板和第二反射镜安装板；

上述第一反射镜安装座的俯仰方向设置有两个用于安装第一螺钉的第一螺钉孔，上述第一反射镜安装板的俯仰方向设置有两个与上述第一螺钉孔相匹配的第二螺钉孔，上述第一螺钉孔和上述第二螺钉孔之间设置有第一弹簧，上述第一螺钉依次经过上述第一螺钉孔、上述第一弹簧和上述第二螺钉孔将上述第一反射镜安装座安装至上述镜座；

上述第二反射镜安装座的偏航方向设置有两个用于安装第二螺钉的第三螺钉孔，上述第二反射镜安装板的偏航方向设置有两个与上述第三螺钉孔相匹配的第四螺钉孔，上述第三螺钉孔和上述第四螺钉孔之间设置有第二弹簧，上述第二螺钉依次经过上述第三螺钉孔、上述第二弹簧和上述第四螺钉孔将上述第二反射镜安装座安装至上述镜座。

基于本申请第一方面至本申请第一方面的第二种可能的实现方式之间的任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述镜座还包括：用于安装上述电路板的沟槽，上述电路板可沿上述沟槽移动。

本申请第二方面提供了一种激光雷达收发装置，包括：

镜座；

与上述镜座活动连接的电路板；

以及，发射组件，上述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块、用于反射上述第一光束的发射反射镜、以及用于对上述发射反射镜反射的第一光束进行准直的发射透镜；

以及，接收组件，上述接收组件包括至少一个光电探测模块、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜、以及用于将上述接收透镜汇聚的第二光束反射至上述光电探测模块的接收反射镜，其中，上述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于上述电路板上的定位组件，上述定位组件设置有用于固定上述激光发射模块和上述激光探测模块的定位孔；

上述激光发射模块和上述光电探测模块与上述电路板可拆卸连接，上述发射透镜、上述接收透镜、上述发射反射镜和上述接收反射镜与上述镜座可拆卸连接，上述接收反射镜的俯仰方向和偏航方向可调；

其中，上述激光发射模块的发光面处于上述发射透镜的焦平面处，上述光电探测模块的感光面处于上述接收透镜的焦平面处，且上述发射透镜中心和上述接收透镜中心连线的方向平行于上述电路板的活动方向。

基于本申请第二方面，在第一种可能的实现方式中，上述激光雷达收发装置包括：与上述镜座可拆卸连接且用于安装上述接收反射镜的第三反射镜安装座。

基于本申请第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述镜座包括：分别与上述第三反射镜安装座相对应的第三反射镜安装板；

上述第三反射镜安装座的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个用于安装第三螺钉的第五螺钉孔，上述第三反射镜安装板的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个与上述第五螺钉孔相匹配的第六螺钉孔，上述第五螺钉孔和上述第六螺钉孔之间设置有第三弹簧，上述第三螺钉依次经过上述第五螺钉孔、上述第三弹簧和上述第六螺钉孔将上述第三反射镜安装座安装至上述镜座。

基于本申请第二方面至本申请第二方面的第二种可能的实现方式之间的任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述镜座还包括：用于安装上述电路板的沟槽，上述电路板可沿上述沟槽移动。

本申请第三方面提供了一种应用于激光雷达收发装置的调校方法，上述调校方法包括：

驱动上述激光雷达收发装置发射第一光束；

基于目标俯仰角沿第一方向移动上述激光雷达收发装置的收发电路板，以使上述目标俯仰角变为0度，其中，上述第一方向为发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向，上述目标俯仰角为上述激光雷达收发装置发射第一光束时在外界形成的光斑位置的俯仰角；

获取上述激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；

基于实时获取的接收信号调整发射反射镜与上述收发电路板之间的俯仰角，以使实时获取到的接收信号达到第一目标值；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与上述收发电路板之间的偏航角，以使上述接收信号达到第二目标值。

本申请第四方面提供了一种应用于激光雷达收发装置的调校方法，上述调校方法包括：

驱动上述激光雷达收发装置发射第一光束；

基于目标俯仰角沿第一方向移动上述激光雷达收发装置的收发电路板，以使上述目标俯仰角变为0度，其中，上述第一方向为发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向，上述目标俯仰角为上述激光雷达收发装置发射第一光束时在外界形成的光斑位置的俯仰角；

获取上述激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与上述收发电路板之间的俯仰角或偏航角，以使实时获取到的接收信号达到第三目标值；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与上述收发电路板之间尚未调整的另一俯仰角或偏航角，以使上述接收信号达到第四目标值。

由上可见，本申请通过与镜座活动连接的电路板以及方向可调的反射镜使得单个激光雷达收发装置可以独立进行调校，同时将激光发射模块和光电探测模块设置于同一个电路板，使得调校过程更加灵活方便，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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(a)为本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置的结构示意图；

图1(b)为本申请另一实施例提供的一种激光雷达收发装置的结构示意图；

图1(c)为本申请另一实施例提供的电路板的结构示意图；

图2(a)为本申请另一实施例提供的第一反射镜安装座的结构示意图；

图2(b)为本申请另一实施例提供的第二反射镜安装座的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种应用于激光雷达收发装置的调校方法的流程示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种应用于激光雷达收发装置的调校方法的流程示意图；

图5(a)为本申请另一实施例提供的发射组件的发射视场调节示意图；

图5(b)为本申请另一实施例提供的接收组件的接收视场调节示意图；

图6(a)～图6(d)为本申请另一实施例提供的实际应用中激光雷达收发装置的具体调校步骤示意图；

图6(e)～图6(h)为本申请另一实施例提供的实际应用中激光雷达收发装置的具体调校步骤示意图；

图7(a)为本申请另一实施例提供的调校前收发视场重合程度的仿真图；

图7(b)为本申请另一实施例提供的调校后收发视场重合程度的仿真图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

下面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的一部分实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

本申请实施例提供了一种激光雷达收发装置，图1示出了本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置的结构示意图。

具体的，请参阅图1(a)、图1(b)和图1(c)，该激光雷达收发装置包括：镜座10；

与上述镜座10活动连接的电路板11；

以及，发射组件，上述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块121、用于反射上述第一光束的发射反射镜122、以及用于对上述发射反射镜122反射的第一光束进行准直的发射透镜123；

以及，接收组件，上述接收组件包括至少一个光电探测模块131、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜133、以及用于将上述接收透镜133汇聚的第二光束反射至上述光电探测模块的接收反射镜132，其中，上述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于上述电路板11上的定位组件111，上述定位组件111设置有用于固定上述激光发射模块121和上述激光探测模块131的定位孔；

上述激光发射模块121和上述光电探测模块131与上述电路板11可拆卸连接，上述发射透镜123、上述接收透镜133、上述发射反射镜122和上述接收反射镜132与上述镜座10可拆卸连接，上述发射反射镜122的俯仰方向可调，上述接收反射镜132的偏航方向可调；其中，上述激光发射模块121的发光面处于上述发射透镜123的焦平面处，上述光电探测模块131的感光面处于上述接收透镜133的焦平面处，且上述发射透镜123中心和上述接收透镜133中心连线的方向平行于上述电路板11的活动方向。

本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置通过将激光发射模块121和光电探测模块131安装至同一电路板11上，使得激光雷达收发装置的结构更加紧凑，体积更小。

具体的，由于激光发射模块121和光电探测模块131共同安装在同一电路板11上，其位置精度直接影响激光雷达收发装置的光学对准调校，普通的焊接工艺由于电路板加工误差，焊接误差和焊接孔位与管脚存在较大间隙，使得实际位置与预设位置差距较大，焊接精度较低(如精度为0.3mm)，因此本申请实施例通过设置定位组件111来提高其位置精度，并在定位组件111上设置与激光发射模块121和光电探测模块131外形轮廓紧密配合的定位孔，使得激光发射模块121和光电探测模块131安装在定位组件111上并保证其位置固定不变后，再进行焊接，从而解决由于焊接和安装造成的误差问题，显著提高各个模块的位置精度，特别是相对位置精度，可选的，可通过比焊接精度更高的加工工艺对上述定位组件进行加工，如加工精度为0.1mm的金属精加工。

可选的，上述激光雷达收发装置包括：与上述镜座10可拆卸连接且用于安装上述发射反射镜122的第一反射镜安装座，以及与上述镜座10可拆卸连接且用于安装上述接收反射镜132的和第二反射镜安装座。

具体的，上述发射反射镜122可通过上述第一反射镜安装座1221可沿俯仰方向调节角度，上述接收反射镜132可通过上述第二反射镜安装座沿偏航方向调节角度，可选的，上述俯仰方向和上述偏航方向均可参考电路板11进行调整。

可选的，上述镜座10包括：分别与上述第一反射镜安装座和上述第二反射镜安装座相对应的第一反射镜安装板和第二反射镜安装板；

具体的，如图2(a)所示，上述第一反射镜安装座1221的俯仰方向设置有两个用于安装第一螺钉a的第一螺钉孔1223，上述第一反射镜安装板1222的俯仰方向设置有两个与上述第一螺钉孔1223相匹配的第二螺钉孔1224，上述第一螺钉孔1223和上述第二螺钉孔1224之间设置有第一弹簧(图中未示出)，上述第一螺钉a依次经过上述第一螺钉孔1223、上述第一弹簧和上述第二螺钉孔1224将上述第一反射镜安装座1221安装至上述镜座10；

上述第二反射镜安装座与上述第一反射镜安装座的结构类似，具体的，如图2(b)所示，上述第二反射镜安装座1321的偏航方向设置有两个用于安装第二螺钉b(为便于观测，图2(b)只示意了一个第二螺钉b)的第三螺钉孔1323，上述第二反射镜安装板1322的偏航方向设置有两个与上述第三螺钉孔1323相匹配的第四螺钉孔1324，上述第三螺钉孔1323和上述第四螺钉孔1324之间设置有第二弹簧(图中未示出)，上述第二螺钉b依次经过上述第三螺钉孔1323、上述第二弹簧和上述第四螺钉孔1324将上述第二反射镜安装座1321安装至上述镜座10。

可选的，上述第一反射镜安装板1222和上述第二反射镜安装板1322与上述电路板11之间的俯仰角优选为45°，便于反射上述第一光束和上述第二光束，或者，上述第一反射镜安装板1222和上述第二反射镜安装板1322与上述电路板11之间的俯仰角也可以为其他角度，只要能满足上述第一光束和第二光束在上述电路板11、收发反射镜、收发透镜和外界之间的传播条件即可(即激光发射模块121发射的第一光束经发射反射镜122反射至发射透镜123、并由发射透镜123准直后发射至外界完成激光发射，经外界反射后形成的第二光束通过发射透镜133汇聚后发射至接收反射镜132，并由接收反射镜132将第二光束反射至光电探测模块131完成激光接收)，此处不做限定。

可选的，上述第一螺钉a与上述第一螺钉孔1223之间以及上述第二螺钉b与上述第三螺钉孔1323之间还可以包括垫片，则上述第一螺钉a依次经过垫片、上述第一螺钉孔1223、上述第一弹簧和上述第二螺钉孔1224将上述第一反射镜安装座1221安装至上述镜座10，上述第二螺钉b依次经过垫片、上述第三螺钉孔1323、上述第二弹簧和上述第四螺钉孔1324将上述第二反射镜安装座1321安装至上述镜座10，使得各个反射镜安装座紧贴垫片安装至上述镜座，增大可调角度范围，减小压力，防止松动。

可选的，上述镜座10还包括：用于安装上述电路板11的沟槽，上述电路板11可沿上述沟槽移动，具体的，上述电路板11在安装至上述沟槽后可沿与发射透镜123中心与接收透镜133中心连线方向的平行方向移动。

由上可见，本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置包括：镜座；与镜座活动连接的电路板；发射组件，发射组件包括激光发射模块、发射反射镜、以及发射透镜；接收组件，接收组件包括光电探测模块、接收透镜、以及接收反射镜；以及，固定于电路板上的定位组件，定位组件设置有用于固定激光发射模块和激光探测模块的定位孔；激光发射模块和光电探测模块与电路板可拆卸连接，发射透镜、接收透镜、发射反射镜和接收反射镜与镜座可拆卸连接且发射反射镜的俯仰方向可调，接收反射镜的偏航方向可调。本申请通过与镜座活动连接的电路板以及方向可调的反射镜使得单个激光雷达收发装置可以独立进行调校，同时将激光发射模块和光电探测模块设置于同一个电路板，使得调校过程更加灵活方便，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

实施例二

本申请实施例提供了一种激光雷达收发装置，图1示出了本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置的结构示意图。

具体的，请参阅图1(a)、图1(b)和图1(c)，该激光雷达收发装置包括：

镜座10；

与上述镜座活动连接的电路板11；

以及，发射组件，上述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块121、用于反射上述第一光束的发射反射镜122、以及用于对上述发射反射镜122反射的第一光束进行准直的发射透镜123；

以及，接收组件，上述接收组件包括至少一个光电探测模块131、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜133、以及用于将上述接收透镜133汇聚的第二光束反射至上述光电探测模块的接收反射镜132，其中，上述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于上述电路板11上的定位组件111，上述定位组件111设置有用于固定上述激光发射模块121和上述激光探测模块131的定位孔；

上述激光发射模块121和上述光电探测模块131与上述电路板11可拆卸连接，上述发射透镜123、上述接收透镜133、上述发射反射镜122和上述接收反射镜132与上述镜座10可拆卸连接，上述接收反射镜132的俯仰方向和偏航方向可调；其中，上述激光发射模块121的发光面处于上述发射透镜123的焦平面处，上述光电探测模块131的感光面处于上述接收透镜133的焦平面处，且上述发射透镜123中心和上述接收透镜133中心连线的方向平行于上述电路板11的活动方向。

本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置通过将激光发射模块121和光电探测模块131安装至同一电路板11上，使得激光雷达收发装置的结构更加紧凑，体积更小。

具体的，由于激光发射模块121和光电探测模块131共同安装在同一电路板11上，其位置精度直接影响激光雷达收发装置的光学对准调校，普通的焊接工艺由于电路板加工误差，焊接误差和焊接孔位与管脚存在较大间隙，使得实际位置与预设位置差距较大，焊接精度较低(如精度为0.3mm)，因此本申请实施例通过设置定位组件111来提高其位置精度，并在定位组件111上设置与激光发射模块121和光电探测模块131外形轮廓紧密配合的定位孔，使得激光发射模块121和光电探测模块131安装在定位组件111上并保证其位置固定不变后，再进行焊接，从而解决由于焊接和安装造成的误差问题，显著提高各个模块的位置精度，特别是相对位置精度，可选的，可通过比焊接精度更高的加工工艺对上述定位组件进行加工，如加工精度为0.1mm的金属精加工。

与前述实施例不同的是，本实施例中，上述接收反射镜132可通过上述第三反射镜安装座沿俯仰方向和偏航方向调节角度，可选的，上述俯仰方向和上述偏航方向均可参考电路板11进行调整。

可选的，上述激光雷达收发装置包括：与上述镜座10可拆卸连接且用于安装上述接收反射镜132的第三反射镜安装座。

可选的，上述镜座10包括：分别与上述第三反射镜安装座相对应的第三反射镜安装板；

具体的，与上述第一反射镜安装座的结构类似，上述第三反射镜安装座的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个用于安装第三螺钉的第五螺钉孔，上述第三反射镜安装板的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个与上述第五螺钉孔相匹配的第六螺钉孔，上述第五螺钉孔和上述第六螺钉孔之间设置有第三弹簧，上述第三螺钉依次经过上述第五螺钉孔、上述第三弹簧和上述第六螺钉孔将上述第三反射镜安装座安装至上述镜座10。

可选的，上述第三反射镜安装板与上述电路板11之间的俯仰角优选为45°，便于反射上述第一光束和上述第二光束，或者，上述第三反射镜安装板与上述电路板11之间的俯仰角也可以为其他角度，只要能满足上述第一光束和第二光束在上述电路板11、收发反射镜、收发透镜和外界之间的传播条件即可(即激光发射模块121发射的第一光束经发射反射镜122反射至发射透镜123、并由发射透镜123准直后发射至外界完成激光发射，经外界反射后形成的第二光束通过发射透镜133汇聚后发射至接收反射镜132，并由接收反射镜132将第二光束反射至光电探测模块131完成激光接收)，此处不做限定，其中，上述发射反射镜122可直接固定于上述镜座10的相应位置上，或者，也可以与接收反射镜132和镜座10的安装方式相同(即通过反射镜安装座安装至镜座10上)，此处亦不做限定。

可选的，上述第三螺钉与上述第五螺钉孔之间还可以包括垫片，则上述第三螺钉依次经过垫片、上述第五螺钉孔、上述第三弹簧和上述第六螺钉孔将上述第一反射镜安装座安装至上述镜座10，使得第三反射镜安装座紧贴垫片安装至上述镜座10，增大可调角度范围，减小压力，防止松动。

可选的，上述镜座10还包括：用于安装上述电路板11的沟槽，上述电路板11可沿上述沟槽移动，具体的，上述电路板11在安装至上述沟槽后可沿与发射透镜123中心与接收透镜133中心连线方向的平行方向移动。

由上可见，本申请实施例提供的一种激光雷达收发装置包括：镜座；与镜座活动连接的电路板；发射组件，发射组件包括激光发射模块、发射反射镜、以及发射透镜；接收组件，接收组件包括光电探测模块、接收透镜、以及接收反射镜；以及，固定于电路板上的定位组件，定位组件设置有用于固定激光发射模块和激光探测模块的定位孔；激光发射模块和光电探测模块与电路板可拆卸连接，发射透镜、接收透镜、发射反射镜和接收反射镜与镜座可拆卸连接且接收反射镜的俯仰方向和偏航方向可调。本申请通过与镜座活动连接的电路板以及方向可调的反射镜使得单个激光雷达收发装置可以独立进行调校，同时将激光发射模块和光电探测模块设置于同一个电路板，使得调校过程更加灵活方便，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

实施例三

本申请实施例提供了一种应用于激光雷达收发装置的调校方法，如图3所示，该调校方法包括：

步骤31：驱动激光雷达收发装置发射第一光束；

具体的，通过设置于收发电路板上的驱动电路驱动上述激光雷达收发装置发射第一光束，上述第一光束经发射反射镜和发射透镜发射至外界，其中，可通过设置于收发电路板上的激光二极管发射第一光束，或者，若上述激光雷达收发装置为本申请实施例所提供的激光雷达收发装置，则可通过设置于上述电路板上的激光发射模块发射第一光束。

可选的，将上述激光雷达收发装置竖直放置于光学平台上，用于保持发射光线的水平并减少由于外界因素影响带来的误差；可在与上述激光雷达收发装置相隔一定距离的位置放置一屏幕，用于观察上述第一光束在屏幕上形成的光斑位置，以便后续调校时通过光斑位置进行观察。

步骤32：基于目标俯仰角沿第一方向移动上述收发电路板，以使上述目标俯仰角变为0度，其中，上述第一方向为发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向，上述目标俯仰角为上述激光雷达收发装置发射第一光束时在外界形成的光斑位置的俯仰角；

具体的，由于上述收发电路板沿发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向进行移动，使得上述第一光束在外界形成的光斑位置的俯仰角度发生变化，当上述目标俯仰角变为0度，停止移动上述收发电路板并将其固定。

可选的，可用水平仪发射十字标记线确定上述收发电路板移动位置所对应的俯仰角。

步骤33：获取激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；

可选的，通过在收发电路板上设置放大电路，使得接收第二光束时获得的接收信号经放大电路进行不失真的放大，便于观察，其中，可通过设置于收发电路板上的光电探测芯片接收第二光束，或者，若上述激光雷达收发装置为如本申请实施例所提供的激光雷达收发装置，则可通过设置于上述电路板上的光电探测模块接收第二光束。

步骤34：基于实时获取的接收信号调整发射反射镜与上述收发电路板之间的俯仰角，以使实时获取到的接收信号达到第一目标值；

可选的，上述第一目标值为固定上述收发电路板后，沿俯仰方向调整上述发射反射镜时获取到的接收信号的最大值，当上述接收信号达到第一目标值时，停止调整上述发射反射镜并将其固定。

步骤35：基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与上述收发电路板之间的偏航角，以使上述接收信号达到第二目标值。

可选的，上述第二目标值为固定上述发射反射镜后，沿偏航方向调整上述接收反射镜时再次获取到的接收信号的最大值，当上述接收信号达到第二目标值时，停止调整上述接收反射镜并将其固定。

在实际应用中，调整上述发射反射镜的过程中，上述激光雷达收发装置发射组件的发射视场(即上述激光二极管发射的第一光束在外界的观测范围)的位置会不断发生变化，同样，调整上述接收反射镜的过程中，上述激光雷达收发装置接收组件的接收视场(即上述光电探测芯片接收的第一光束经外界反射后形成的第二光束的观测范围)的位置也会不断发生变化，图5(a)示出了上述发射组件的发射视场调节示意图，图5(b)示出了上述接收组件的接收视场调节示意图。

具体的，如图5(a)所示，若沿第一方向移动收发电路板，当激光二极管对发射透镜的光轴(即z轴方向上)有较小的偏移量Δz时，与发射透镜相隔距离为L的发射视场偏移量为Δz1，若发射透镜的焦距为F，则Δz与Δz1满足下述关系：

Δz1＝-L*Δz/F

根据实测的发射视场偏移量Δz1，沿着相反方向使上述收发电路板整体移动Δz，从而使发射视场的中心调至水平位置。

若在俯仰方向调整发射反射镜，当与发射透镜相隔距离为L的发射视场在x轴方向上的偏移量为Δx1时，发射反射镜旋转中心离光源为f1，逆时针旋转发射反射镜使俯仰角变化Δα并近似满足下述关系，可以使发射视场在x轴方向上调整至预设位置：

f1*sin(2Δα)＝Δx1*F/L

若在偏航方向调整接收反射镜，如图5(b)所示，当与接收透镜相隔距离为L的接收视场在z轴方向上的偏移量为Δz2时，接收反射镜旋转中心离光源为f2，接收透镜的焦距为F’，逆时针旋转接收反射镜使偏航角变化Δθ并近似满足下述关系，可以使接收视场在z轴方向上调整至预设位置：

f2*sin(Δθ)＝Δz2*F’/L

下面以一示例阐述上述调校方法的具体实施过程，如图6(a)～图6(d)所示，实际应用中，具体调校步骤如下：

步骤1)：假定初始状态时，上述收发电路板上的激光二极管的中心位置在z轴方向和y轴方向上偏离理想中心的偏移量为Δ1和Δ2，光电探测芯片的中心位置在z轴方向和y轴方向上偏离理想中心的偏移量为Δ’1和Δ’2，则与收发透镜相隔距离为L的发射视场中心与接收视场中心在z轴方向和x轴方向上的偏移量分别为Δz1-Δz2和Δx1-Δx2，并满足下述关系：

Δz1-Δz2＝-L*Δ1/F+L*Δ’1/F’

Δx1-Δx2＝-L*Δ2/F+L*Δ’2/F’

其中，F为发射透镜焦距，F’为接收透镜焦距。

步骤2)：将上述收发电路板沿z轴方向整体移动-Δ1，使得收发视场整体上移，并使发射视场的位置移动至水平(即出射的第一光束水平)，而发射视场中心与接收视场中心在z轴方向和x轴方向上的偏差仍然为Δz1-Δz2和Δx1-Δx2。

步骤3)：调整发射反射镜的俯仰角度Δα，使得收发视场中心在x轴方向上重合，也即此时为接收信号的最大值(即第一目标值)，因为该状态对应的收发视场重叠区域最大，俯仰角度Δα的调整满足下述关系：

f1*sin(2Δα)＝(Δx1-Δx2)*F/L

步骤4)：调整接收反射镜的偏航角度Δθ，使得收发视场中心在z轴方向上重合，也即此时为接收信号的最大值(即第二目标值)，从而使得收发视场的中心完全重合，偏航角度Δθ的调整满足下述关系：

f2*sin(Δθ)＝(Δz1-Δz2)*F’/L

图7为通过zemax仿真收发视场重合程度的仿真图，通过zemax仿真建模，仿真相隔距离为L＝20m处的放置一收发组件时形成的发射视场和接收视场的重合程度，并将接收视场用圆形发射光源代替，其中，图7(a)为调校前收发视场重合程度的仿真图，图7(b)为调校后收发视场重合程度的仿真图。预设收发电路板上的激光二极管的中心位置在z轴方向和y轴方向上偏离理想中心的偏移量为Δ1＝0.1mm和Δ2＝0.1mm，光电探测芯片的中心位置在z轴方向和y轴方向上偏离理想中心的偏移量为Δ’1＝-0.1mm和Δ’2＝-0.1mm，收发透镜的焦距F＝23mm和F’＝23mm，发射反射镜旋转中心离光源为f1＝12.58mm，接收反射镜旋转中心离光源为f2＝12.58mm。通过俯仰角度调整Δα＝0.44°和偏航角度调整Δθ＝0.88°，可将原来不重合的收发视场，调节至重合。

由上可见，本申请实施例提供的应用于一种激光雷达收发装置的调校方法包括：驱动激光雷达收发装置发射第一光束；基于目标俯仰角沿第一方向移动收发电路板，以使上述目标俯仰角变为0度；获取激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；基于实时获取的接收信号调整发射反射镜与收发电路板之间的俯仰角，以使实时获取到的接收信号达到第一目标值；基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与收发电路板之间的偏航角，以使上述接收信号达到第二目标值。本申请通过分别移动收发电路板、沿俯仰方向调整发射反射镜以及沿偏航方向调整接收反射镜实现对单个激光雷达收发装置的独立调校，使得调校过程更加灵活方便，并分别通过目标俯仰角的变化以及接收信号的大小调整收发电路板的位置及收发发射镜的角度，量化了判断标准，有利于标准化大规划生产流程的实现，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

实施例四

本申请实施例提供了应用于一种激光雷达收发装置的调校方法，如图4所示，该调校方法包括：

步骤41-43：与实施例三所述的调校方法的步骤31-33相同，此处不再赘述；

步骤44：基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角或偏航角，以使实时获取到的接收信号达到第三目标值；

可选的，上述第三目标值为固定上述收发电路板后，沿俯仰方向或偏航方向调整上述接收反射镜时获取到的接收信号的最大值，当上述接收信号达到第三目标值时，停止调整上述接收反射镜并将其固定。

步骤45：基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与收发电路板之间尚未调整的另一俯仰角或偏航角，以使上述接收信号达到第四目标值。

可选的，上述第四目标值为固定上述接收反射镜后，沿尚未调整的另一俯仰方向或偏航方向再次调整上述接收反射镜时获取到的接收信号的最大值，当上述接收信号达到第四目标值时，停止调整上述接收反射镜并将其固定。

具体的，若步骤44中调整的为接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角，则步骤45中调整的为接收反射镜与收发电路板之间的偏航角；反之，若步骤44中调整的为接收反射镜与收发电路板之间的偏航角，则步骤45中调整的为接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角。

可选的，在实际应用中，上述调校方法的步骤44和步骤45的执行顺序可以相互进行调换，即可以先调整上述接收反射镜与收发电路板之间的偏航角，再调整上述接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角；也可以先调整上述接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角，再调整上述接收反射镜与收发电路板之间的偏航角，此处不做限定。

在实际应用中，调整上述接收反射镜的过程中，上述接收视场的位置会不断发生变化，上述接收组件的接收视场调节示意图如图5(b)所示，具体的，若在偏航方向调整接收反射镜，当与接收透镜相隔距离为L的接收视场在z轴方向上的偏移量为Δz2时，接收反射镜旋转中心离光源为f2，接收透镜的焦距为F’，逆时针旋转接收反射镜使偏航角变化Δθ并近似满足下述关系，可以使接收视场在z轴方向上调整至预设位置：

f2*sin(Δθ)＝Δz2*F’/L

若在俯仰方向调整接收反射镜，当与接收透镜相隔距离为L的接收视场在x轴方向上的偏移量为Δx2时，接收反射镜旋转中心离光源为f2，逆时针旋转接收反射镜使俯仰角变化Δα’并近似满足下述关系，可以使接收视场在x轴方向上调整至预设位置：

f2*sin(2Δα’)＝Δx2*F/L

下面以一示例阐述上述调校方法的具体实施过程，如图6(e)～图6(h)所示，实际应用中，具体调校步骤如下：

步骤1)和步骤2)与实施例三所述的调校方法的具体调校步骤中的步骤1)和步骤2)相同，此处不再赘述；

步骤3)：调整接收反射镜的俯仰角度Δα’，使得收发视场中心在x轴方向上重合，也即此时为接收信号的最大值(即第三目标值)，因为该状态对应的收发视场重叠区域最大，俯仰角度Δα’的调整满足下述关系：

f2*sin(2Δα’)＝(Δx1-Δx2)*F’/L

步骤4)：调节接收反射镜的偏航角度Δθ，使得收发视场中心在z轴方向上重合，也即此时为接收信号的最大值(即第四目标值)，从而使得收发视场的中心完全重合，偏航角度Δθ的调整满足下述关系：

f2*sin(Δθ)＝(Δz1-Δz2)*F’/L

由上可见，本申请实施例提供的应用于一种激光雷达收发装置的调校方法包括：驱动激光雷达收发装置发射第一光束；基于目标俯仰角沿第一方向移动收发路板，以使上述目标俯仰角变为0度；获取激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；基于实时获取的接收信号调整上述接收反射镜与收发电路板之间的俯仰角或偏航角，以使实时获取到的接收信号达到第三目标值；基于实时获取的接收信号调整上述接收反射镜与收发电路板之间尚未调整的另一俯仰角或偏航角，以使上述接收信号达到第四目标值。本申请通过分别移动收发电路板、沿俯仰方向和偏航方向分别调整接收反射镜实现对单个激光雷达收发装置的独立调校，使得调校过程更加灵活方便，并分别通过目标俯仰角的变化以及接收信号的大小调整收发电路板的位置及收发发射镜的角度，量化了判断标准，有利于标准化大规划生产流程的实现，提高了多线激光雷达的生产效率和良品率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

需要说明的是，上述实施例所提供的方法及其细节举例可结合至实施例提供的装置和设备中，相互参照，不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达收发装置，其特征在于，包括：镜座；

与所述镜座活动连接的电路板；

以及，发射组件，所述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块、用于反射所述第一光束的发射反射镜、以及用于对所述发射反射镜反射的第一光束进行准直的发射透镜；

以及，接收组件，所述接收组件包括至少一个光电探测模块、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜、以及用于将所述接收透镜汇聚的第二光束反射至所述光电探测模块的接收反射镜，其中，所述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于所述电路板上的定位组件，所述定位组件设置有用于固定所述激光发射模块和所述激光探测模块的定位孔；

所述激光发射模块和所述光电探测模块与所述电路板可拆卸连接，所述发射透镜、所述接收透镜、所述发射反射镜和所述接收反射镜与所述镜座可拆卸连接，所述发射反射镜的俯仰方向可调，所述接收反射镜的偏航方向可调；

其中，所述激光发射模块的发光面处于所述发射透镜的焦平面处，所述光电探测模块的感光面处于所述接收透镜的焦平面处，且所述发射透镜中心和所述接收透镜中心连线的方向平行于所述电路板的活动方向。

2.如权利要求1所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述激光雷达收发装置包括：与所述镜座可拆卸连接且用于安装所述发射反射镜的第一反射镜安装座，以及与所述镜座可拆卸连接且用于安装所述接收反射镜的第二反射镜安装座。

3.如权利要求2所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述镜座包括：分别与所述第一反射镜安装座和所述第二反射镜安装座相对应的第一反射镜安装板和第二反射镜安装板；

所述第一反射镜安装座的俯仰方向设置有两个用于安装第一螺钉的第一螺钉孔，所述第一反射镜安装板的俯仰方向设置有两个与所述第一螺钉孔相匹配的第二螺钉孔，所述第一螺钉孔和所述第二螺钉孔之间设置有第一弹簧，所述第一螺钉依次经过所述第一螺钉孔、所述第一弹簧和所述第二螺钉孔将所述第一反射镜安装座安装至所述镜座；

所述第二反射镜安装座的偏航方向设置有两个用于安装第二螺钉的第三螺钉孔，所述第二反射镜安装板的偏航方向设置有两个与所述第三螺钉孔相匹配的第四螺钉孔，所述第三螺钉孔和所述第四螺钉孔之间设置有第二弹簧，所述第二螺钉依次经过所述第三螺钉孔、所述第二弹簧和所述第四螺钉孔将所述第二反射镜安装座安装至所述镜座。

4.如权利要求1-3任一项所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述镜座还包括：用于安装所述电路板的沟槽，所述电路板可沿所述沟槽移动。

5.一种激光雷达收发装置，其特征在于，包括：镜座；

与所述镜座活动连接的电路板；

以及，发射组件，所述发射组件包括至少一个用于发射第一光束的激光发射模块、用于反射所述第一光束的发射反射镜、以及用于对所述发射反射镜反射的第一光束进行准直的发射透镜；

以及，接收组件，所述接收组件包括至少一个光电探测模块、用于将第二光束进行汇聚的接收透镜、以及用于将所述接收透镜汇聚的第二光束反射至所述光电探测模块的接收反射镜，其中，所述第二光束为第一光束经外界反射后形成的光束；

以及，固定于所述电路板上的定位组件，所述定位组件设置有用于固定所述激光发射模块和所述激光探测模块的定位孔；

所述激光发射模块和所述光电探测模块与所述电路板可拆卸连接，所述发射透镜、所述接收透镜、所述发射反射镜和所述接收反射镜与所述镜座可拆卸连接，所述接收反射镜的俯仰方向和偏航方向可调；

其中，所述激光发射模块的发光面处于所述发射透镜的焦平面处，所述光电探测模块的感光面处于所述接收透镜的焦平面处，且所述发射透镜中心和所述接收透镜中心连线的方向平行于所述电路板的活动方向。

6.如权利要求5所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述激光雷达收发装置包括：与所述镜座可拆卸连接且用于安装所述接收反射镜的第三反射镜安装座。

7.如权利要求6所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述镜座包括：分别与所述第三反射镜安装座相对应的第三反射镜安装板；

所述第三反射镜安装座的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个用于安装第三螺钉的第五螺钉孔，所述第三反射镜安装板的俯仰方向和偏航方向分别设置有两个与所述第五螺钉孔相匹配的第六螺钉孔，所述第五螺钉孔和所述第六螺钉孔之间设置有第三弹簧，所述第三螺钉依次经过所述第五螺钉孔、所述第三弹簧和所述第六螺钉孔将所述第三反射镜安装座安装至所述镜座。

8.如权利要求5-7任一项所述的激光雷达收发装置，其特征在于，所述镜座还包括：用于安装所述电路板的沟槽，所述电路板可沿所述沟槽移动。

9.一种应用于如权利要求1所述的激光雷达收发装置的调校方法，其特征在于，所述调校方法包括：

驱动所述激光雷达收发装置发射第一光束；

基于目标俯仰角沿第一方向移动所述激光雷达收发装置的收发电路板，以使所述目标俯仰角变为0度，其中，所述第一方向为发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向，所述目标俯仰角为所述激光雷达收发装置发射第一光束时在外界形成的光斑位置的俯仰角；

获取所述激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；

基于实时获取的接收信号调整发射反射镜与所述收发电路板之间的俯仰角，以使实时获取到的接收信号达到第一目标值；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与所述收发电路板之间的偏航角，以使所述接收信号达到第二目标值。

10.一种应用于如权利要求5所述的激光雷达收发装置的调校方法，其特征在于，所述调校方法包括：

驱动所述激光雷达收发装置发射第一光束；

基于目标俯仰角沿第一方向移动所述激光雷达收发装置的收发电路板，以使所述目标俯仰角变为0度，其中，所述第一方向为发射透镜中心和接收透镜中心连线方向的平行方向，所述目标俯仰角为所述激光雷达收发装置发射第一光束时在外界形成的光斑位置的俯仰角；

获取所述激光雷达收发装置接收第二光束时获得的接收信号；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与所述收发电路板之间的俯仰角或偏航角，以使实时获取到的接收信号达到第三目标值；

基于实时获取的接收信号调整接收反射镜与所述收发电路板之间尚未调整的另一俯仰角或偏航角，以使所述接收信号达到第四目标值。

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