CN111398973A

CN111398973A - 一种长距激光雷达

Info

Publication number: CN111398973A
Application number: CN202010225306.2A
Authority: CN
Inventors: 疏达; 吴江; 王瑞; 李�远
Original assignee: Benewake Beijing Co Ltd
Current assignee: Benewake Beijing Co Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-07-10

Abstract

本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种长距激光雷达。本申请包括主体镜筒、发射基座、发射透镜、接收透镜、激光器、发射板、接收板、主控板，主体镜筒为双筒结构，分为发射镜筒、接收镜筒，发射透镜设置在发射镜筒筒口，接收透镜设置在接收镜筒筒口，激光器设置在发射基座上，发射基座可在发射镜筒内轴向移动，调节激光器与发射透镜之间的距离，发射基座固定后与发射板连接，接收板与接收镜筒之间的位置可以调节，调节后接收板与接收镜筒固定连接，主控板固定在主体镜筒上。本申请可对发射透镜对焦、接收光轴可调，通过对焦、调节光轴提高了激光雷达的量程，结构简单，加工方便。

Description

一种长距激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种长距激光雷达。

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。激光雷达主要包括控制模块、发射模块、接收模块。控制模块控制发射模块和接收模块的工作。发射模块包括各种形式的激光器或者LED、发射透镜；接收模块包括接收透镜和各种形式的光电探测器、光电芯片等；激光雷达通过LED或激光器发出指定波长光束，经发射透镜调整后照射目标物，目标物反射回的光束经接收透镜调整后由光电传感器接收，将目标反射的回波信号转换为电信号，再经主控系统处理得到测量系统到目标物的距离值。

激光雷达的量程与测得能量值呈正相关，在实现的过程中发射透镜是否对焦；发射、接收的光轴是否一致都对雷达的量程有很大影响。目前使用的长焦透镜（35-45mm）的焦距精度一般较大，公差范围达到焦距的2%-8%，失焦会造成光斑能量发散，较明显的缩短雷达量程；因为现有的装配方式基本很难保证发射光轴、接收光轴同轴的精度，也就很难保证雷达的量程，加工难度大。

发明内容

本申请实施例在于提出一种长距激光雷达，在满足激光雷达量程需求的同时，降低加工难度。

本申请实施例采用以下技术方案：

一方面，一种长距激光雷达，包括主体镜筒、发射基座、发射透镜、接收透镜、激光器、发射板、接收板、主控板，所述的主体镜筒为双筒结构，分为发射镜筒、接收镜筒，发射透镜设置在发射镜筒筒口，接收透镜设置在接收镜筒筒口，所述的激光器设置在发射基座上，所述发射基座可在发射镜筒内轴向移动，调节激光器与发射透镜之间的距离，发射基座在发射镜筒内位置固定后与发射板连接，接收板与接收镜筒之间的位置可以调节，调节后接收板与接收镜筒固定连接，主控板固定在主体镜筒上。

在一种可能的实现方式中，所述的发射基座底部设有安装孔，用于安装激光器，所述的激光器上开设有限位槽，安装孔内设有与限位槽相配合的凸起，限位槽与凸起紧密配合，用于限定激光器在安装孔内的位置。

在一种可能的实现方式中，所述的发射基座在发射镜筒内的位移距离为0.5-5mm。

在一种可能的实现方式中，所述的发射基座在发射镜筒内的位移距离为1.5-3mm。

在一种可能的实现方式中，所述的发射基座通过紧定螺钉固定在发射镜筒内。

在一种可能的实现方式中，所述的接收板上设置多个定位孔，接收镜筒上设置定位柱，定位柱底部设有螺孔，定位孔孔径小于定位柱外径，并且大于螺孔孔径，定位柱相对定位孔可做一定位移，定位柱与定位孔位置确定后，通过螺钉依次穿入定位孔、螺孔，将接收板与接收镜筒固定连接。

在一种可能的实现方式中，所述的定位柱相对定位孔可做的位移为±0.5mm。

在一种可能的实现方式中，所述的接收板上设置光电传感器，用于接收反射光。

在一种可能的实现方式中，所述的主体镜筒与发射透镜、接收透镜胶接。

在一种可能的实现方式中，所述的长距激光雷达，还包括前壳、后壳，所述的前壳、后壳组成一封闭空间，所述的主体镜筒、发射基座、发射透镜、接收透镜、激光器、发射板、接收板、主控板均设置在封闭空间内。

本申请实施例通过将激光器设置在发射基座上，发射基座在发射镜筒内位移，激光器与发射透镜之间的距离可调，因此可以对发射透镜进行对焦，提高了激光雷达的量程；同时接收板与接收镜筒之间的位置可以调节，接收光轴可以调节，以适配发射光轴，达到收、发光轴重合的目的，提高了激光雷达的量程，上述设计结构简单，加工方便，降低了加工难度。

附图说明

图1是本申请分解示意图。

图2是本申请发射基座安装示意图。

图3是本申请接收板与接收镜筒连接示意图。

图4是本申请分解示意图（加前壳、后壳）。

图中：1、发射基座；2、发射透镜；3、接收透镜；4、激光器；5、发射板；6、接收板；7、主控板；8、发射镜筒；9、接收镜筒；10、紧定螺钉；11、安装孔；12、限位槽；13、定位孔；14、定位柱；15、螺孔；16、螺钉；17、前壳；18、后壳；19、红透玻璃片；20、窗口；21、线缆；22、凸起；23、滤波片；24、光电传感器。

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，一种长距激光雷达，包括主体镜筒、发射基座1、发射透镜2、接收透镜3、激光器4、发射板5、接收板6、主控板7，所述的主体镜筒为双筒结构，分为发射镜筒8、接收镜筒9，发射透镜2设置在发射镜筒8筒口，接收透镜3设置在接收镜筒9筒口，所述的激光器4设置在发射基座1上，所述发射基座1可在发射镜筒8内轴向移动，调节激光器4与发射透镜2之间的距离，发射基座1在发射镜筒8内位置固定后与发射板5连接，接收板6与接收镜筒9之间的位置可以调节，调节后接收板6与接收镜9固定连接，主控板7固定在主体镜筒上。主控板7一般固定在主体镜筒的侧面。

因为激光器4设置在发射基座1上，激光器4可在发射基座1的带动下在发射镜筒8内沿发射镜筒8轴向移动，改变其与固定在发射镜筒8筒口的发射透镜2之间的距离，对发射透镜2进行对焦。在对焦过程中，激光器4出射光经发射透镜2后在预设距离上（一般设置一背景板）形成一光斑，观察光斑清晰程度，当光斑清晰、锐利时说明焦距对准，此时将发射基座1与发射镜筒8的位置固定，完成发射透镜2与激光器4对焦，发射透镜2与激光器4的对焦能够使出射光光斑能量集中，达到雷达设计量程最大值所需的能量，因此提高了激光雷达的量程。

接收板6与接收镜筒9之间的位置可以调节，因此接收光轴可以调节，以适配发射光轴，采用示波器等装置测量接收光的强度，当示波器测得的接收光强度达到峰值时，认为收、发光轴重合，此时接收到的光能量最大，能量损耗最小，确保激光雷达的量程在理论设计极限；上述设计结构加工精度低，因而使加工件不受制于生产力，产品良率高，经济价值较大。

如图2所示，所述的发射基座1底部设有安装孔11，用于安装激光器4，所述的激光器4上开设有限位槽12，安装孔11内设有与限位槽12相配合的凸起22，限位槽12与凸起22紧密配合，用于限定激光器4在安装孔11内的位置。

激光器4设置在发射基座1底部的安装孔11内，限位槽12与凸起22结合用于固定激光器4在安装孔11内的位置，也就是限定了激光器4在发射基座1上的位置，使其不会发生旋转，保证激光器4位置不会发生偏移，使出射光光轴能够准确。

所述的发射基座1在发射镜筒8内的位移距离为0.5-5mm。

所述的发射基座1在发射镜筒8内的位移距离为1.5-3mm。

发射基座1在发射镜筒8内的位移距离即激光器4在发射镜筒8内的调焦距离。发射基座1在发射镜筒8内的位移距离为0.5-5mm，则激光器4与发射透镜2之间的调节距离为0.5-5mm，目前使用的发射透镜2为长焦透镜，其焦距为35-45mm，装配的公差范围要求小于焦距的2%，即小于0.7mm,激光器4与发射透镜2之间的调节距离为0.5-5mm能够满足装配对焦的需要。优选的，激光器4与发射透镜2之间的调节距离为1.5-3mm。

所述的发射基座1通过紧定螺钉10固定在发射镜筒9内。

当对焦完成后，激光器4与发射透镜2的位置确定，将发射基座1与发射镜筒8通过紧定螺钉10固定，完成对焦调整。采用螺接方式，发射基座1出现问题时可以更换。

如图1、图3所示，所述的接收板6上设置多个定位孔13，接收镜筒9上设置定位柱14，定位柱14底部设有螺孔15，定位孔13孔径小于定位柱14外径，并且大于螺孔15孔径，定位柱14相对定位孔13可做一定位移，定位柱14与定位孔13位置确定后，通过螺钉16依次穿入定位孔13、螺孔15，将接收板7与接收镜筒9固定连接。

所述的定位柱14相对定位孔13可做的位移为±0.5mm。

因为定位柱14相对定位孔13可做一定位移，使得接收镜筒9相对于接收板6位置可调整，则接收透镜3相对于接收板6的位置也可以调节，调节位移大小与定位柱14相对定位孔13可做的位移相同，为±0.5mm。调节定位柱14与定位孔13之间位置的同时，对接收板6接收到的光强进行测量，接收板6接收到的光强显示为一定范围的幅值，当光强达到峰值时，收、发光轴重合，此时停止调节，将螺钉依次穿入定位孔13、螺孔15，将接收板6与接收镜筒9固定连接，此时的量程为最大量程。

所述的接收板6上设置光电传感器24，用于接收反射光。

接收板6与接收镜筒9之间的位置调节，带动光电传感器24的位置发生移动，通过示波器等装置测量光电传感器24接收光的强度，当示波器测得的接收光强度达到峰值时，光电传感器接收到的光强度达到最大，此时激光雷达的能量损耗最小，其量程在理论设计极限。

所述的长距激光雷达，还包括滤波片23，滤波片23设置在接收镜筒10的底端，可通过在镜筒底端上设置安装槽（图中未画出），用来安装滤波片。

长距激光雷达设置滤波片23，用于只通过激光反射光，而使环境光吸收或被反射，排除环境光干扰。

所述的主体镜筒1与发射透镜3、接收透镜4为胶接，在发射、接收镜筒筒口上开设有用于注胶的注胶工艺孔。

所述的长距激光雷达，还包括前壳17、后壳18，所述的前壳17、后壳18组成一封闭空间，所述的主体镜筒、发射基座1、发射透镜2、接收透镜3、激光器4、发射板5、接收板6、主控板7均设置在封闭空间内，前壳17上开设有窗口20，窗口上盖有红透玻璃片19，用于通过出射光、反射光。前壳上还开设有通孔，用于通过线缆21。

所有的元件设置在外壳内，防水防尘，保证所有元件正常工作，整个装置的可靠性得到保证。

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

1.一种长距激光雷达，其特征在于，包括主体镜筒、发射基座、发射透镜、接收透镜、激光器、发射板、接收板、主控板，所述的主体镜筒为双筒结构，分为发射镜筒、接收镜筒，发射透镜设置在发射镜筒筒口，接收透镜设置在接收镜筒筒口，所述的激光器设置在发射基座上，所述发射基座可在发射镜筒内轴向移动，调节激光器与发射透镜之间的距离，发射基座在发射镜筒内位置确定后与发射板连接，接收板与接收镜筒之间的位置可以调节，调节后接收板与接收镜筒固定连接，主控板固定在主体镜筒上。

2.根据权利要求1所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的发射基座底部设有安装孔，用于安装激光器，所述的激光器上开设有限位槽，安装孔内设有与限位槽相配合的凸起，限位槽与凸起紧密配合，用于限定激光器在安装孔内的位置。

3.根据权利要求2所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的发射基座在发射镜筒内的位移距离为0.5-5mm。

4.根据权利要求3所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的发射基座在发射镜筒内的位移距离为1.5-3mm。

5.根据权利要求4所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的发射基座通过紧定螺钉固定在发射镜筒内。

6.根据权利要求5所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的接收板上设置多个定位孔，接收镜筒上设置定位柱，定位柱底部设有螺孔，定位孔孔径小于定位柱外径，并且大于螺孔孔径，定位柱相对定位孔可做一定位移，定位柱与定位孔位置确定后，通过螺钉依次穿入定位孔、螺孔，将接收板与接收镜筒固定连接。

7.根据权利要求6所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的定位柱相对定位孔可做的位移为±0.5mm。

8.根据权利要求7所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的接收板上设置光电传感器，用于接收反射光。

9.根据权利要求8所述的长距激光雷达，其特征在于，所述的主体镜筒与发射透镜、接收透镜胶接。

10.根据权利要求9所述的长距激光雷达，其特征在于，还包括前壳、后壳，所述的前壳、后壳组成一封闭空间，所述的主体镜筒、发射基座、发射透镜、接收透镜、激光器、发射板、接收板、主控板均设置在封闭空间内。