CN111398974A - 激光探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光探测装置，其包括：镜架；聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述镜架上，且所述聚焦透镜开设有安装孔；发射镜筒，所述发射镜筒活动插置于所述安装孔内；准直镜头，所述准直镜头设置于所述发射镜筒内；及光发射模组，所述光发射模组设置于所述镜架上并处于所述聚焦透镜的下方，所述发射镜筒能够靠近或远离所述光发射模组。通过调节发射镜筒相对聚焦透镜移动，使得发射镜筒能够靠近或远离光发射模组移动，如此准直镜头便能够与光发射模组形成不同的所需间距，由此便可完成焦深或景深的调节，即达到光学准直调节的目的，装调操作简单、难度低，可保证较高的调节精度，确保激光探测装置的探测效果和使用体验。

Description

激光探测装置

技术领域

本发明涉及建筑测量设备技术领域，特别是涉及一种激光探测装置。

背景技术

在建筑行业中，为保证建筑物成型质量，实地测量即是基础更是重要的一个施工环节。由于在测量方面具备可靠度高、探测范围广、测距精度佳等优势，激光雷达已被广泛应用。激光雷达是以发射激光光束来探测目标物的方位和距离的雷达系统，其工作原理是发射器先向目标物发射探测激光光束，激光光束达到目标物身上后进行折返，接收器接收折返的激光光束，根据往返耗时便可计算出目标物的距离和大致方位。而在进行探测作业之前，都需要先根据目标物进行焦深或景深调节，以达到准直激光光束的目的，保证激光雷达的探测精度。

现有的激光雷达在控制成本的基础上，结构设计比较复杂且体积庞大，各部件布置分散，进行焦深或景深调节时所需操作的部件多，极易造成调节精度低，装调操作困难的问题，一定程度影响了激光雷达的探测效果和使用体验。

发明内容

基于此，有必要提供一种激光探测装置，旨在解决现有技术装调困难，探测效果和使用体验差的问题。

本申请提供一种激光探测装置，其包括：

镜架；

聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述镜架上，且所述聚焦透镜开设有安装孔；

发射镜筒，所述发射镜筒活动插置于所述安装孔内；

准直镜头，所述准直镜头设置于所述发射镜筒内；及

光发射模组，所述光发射模组设置于所述镜架上并处于所述聚焦透镜的下方，所述发射镜筒能够靠近或远离所述光发射模组。

上述方案的激光探测装置为一种应用于建筑施工测量环节中的测量设备，工作时，聚焦透镜首先安装于镜架上，之后将准直镜头安装到发射镜筒内，而后将发射镜筒安装到聚焦透镜预设形成的安装孔内，最后将光发射模组安装到镜架上并布置在聚焦透镜的下方。此时，通过调节发射镜筒相对聚焦透镜移动，使得发射镜筒能够靠近或远离光发射模组移动，如此准直镜头便能够与光发射模组形成不同的所需间距，由此便可完成焦深或景深的调节，即达到光学准直调节的目的。相较于传统现有技术而言，上述各部件集成度高，且仅需相对移动发射镜筒与聚焦透镜即可达到调节目的，装调操作简单、难度低，可保证较高的调节精度，确保激光探测装置的探测效果和使用体验。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括光固化胶，所述光固化胶连接于所述发射镜筒的外筒壁与所述安装孔的孔壁的配合间隙中。

在其中一个实施例中，所述安装孔的孔壁设有第一调节螺纹，所述发射镜筒的外筒壁设有第二调节螺纹，所述第一调节螺纹与所述第二调节螺纹适配螺接。

在其中一个实施例中，所述发射镜筒的内筒壁设有定位台阶，所述准直镜头卡装在所述定位台阶上。

在其中一个实施例中，所述准直镜头包括至少两块准直镜片，至少两块所述准直镜片沿所述发射镜筒的轴向依次设置。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括光接收模组，所述光接收模组设置于所述镜架上并处于所述光发射模组的下方，所述光接收模组与所述聚焦透镜连通。

在其中一个实施例中，所述发射镜筒的筒壁上覆设有隔光层；或者，所述发射镜筒采用隔光材料制成。

在其中一个实施例中，所述光接收模组包括光电探测器和放大整形电路板，所述光电探测器电性设置于所述放大整形电路板上。

在其中一个实施例中，所述光发射模组包括光源和驱动电路板，所述光源电性设置于所述驱动电路板上，且所述光源与所述发射镜筒相对。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括外壳及密封安装于所述外壳上的视窗，所述视窗用于使探测激光照射到目标物上，所述镜架、所述聚焦透镜、所述发射镜筒、所述准直镜头、所述光发射模组以及所述光接收模组均设置于所述外壳与所述视窗配合形成的容置腔中。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括导光筒和反射镜组件，所述导光筒与所述发射镜筒对接连通，所述发射镜组件设置于所述视窗上并与所述导光筒的筒腔相通。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括设置于所述视窗上的电机组件，所述电机组件与所述反射镜组件连接。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括冷却散热组件，所述冷却散热组件设置于所述外壳内并用于将积聚的热量排散到所述外壳的外部。

在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括信号处理模组，所述信号处理模组设置于所述外壳内并与所述光接收模组电连接。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明一实施例所述的激光探测装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中镜架、聚焦透镜、发射镜筒与准直镜头的组装结构示意图。

附图标记说明：

10、镜架；20、聚焦透镜；21、安装孔；30、发射镜筒；31、定位台阶；40、准直镜头；41、准直镜片；50、光发射模组；60、光接收模组；70、外壳；80、视窗；90、导光筒；100、反射镜组件；110、电机组件；120、冷却散热组件；130、信号处理模组。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，其为本申请一实施例展示的激光探测装置，其具体为一种激光雷达探测系统，用于探测目标物与探测地点之间的距离信息，以及目标物位于探测地点的方位信息。

该激光探测装置主要由壳体和激光探测执行模组构成，激光探测执行模组安装在壳体内部。具体而言，在本实施例中，壳体包括外壳70及密封安装于所述外壳70上的视窗80两部分构件组成。视窗80安装在外壳70的上端，外壳70对视窗80起承载固定作用。激光探测执行模组发射出的探测激光可从视窗80射出，视窗80用于使探测激光照射到目标物上。可以理解的，视窗80为采用可以允许激光束穿过的透光材料或其他材料制成，例如玻璃、亚克力等。或者视窗80也可以是由透光材料与非透光材料复合组成，其中透光材料可以是形成为圆形、方形等形状的窗口，供探测激光射出。

激光探测执行模组至少包括镜架10、聚焦透镜20、发射镜筒30、准直镜头40、光发射模组50及光接收模组60。所述镜架10、所述聚焦透镜20、所述发射镜筒30、所述准直镜头40、所述光发射模组50以及所述光接收模组60均设置于所述外壳70与所述视窗80配合形成的容置腔中。由于外壳70与视窗80的装配面采用密封设计，使得容置腔形成为密闭容腔，可有效防止外部灰尘、雨水、害虫等侵入容置腔对各部件造成损害，影响激光探测装置的工作精度及寿命。

可选地，所采用的密封设计可以是在外壳70与视窗80的上分别设计制作台阶面或迷宫面，当两个台阶面相互拼合时可形成迂回形密封结构或当两个迷宫面相互拼合时可形成迷宫型密封结构，以此达到可靠防水密封的目的。或者，也可以是直接在外壳70与视窗80的配合面之间安装密封垫或涂覆密封胶来达到密封的目的。具体可根据实际需要进行选择。

请继续参阅图1和图2，所述聚焦透镜20设置于所述镜架10上，且所述聚焦透镜20开设有安装孔21。较佳地，安装孔21开设于聚焦透镜20的中心位置，如此便于安装孔21加工成型，方便发射镜筒30与聚焦透镜20组装。所述发射镜筒30活动插置于所述安装孔21内；所述准直镜头40设置于所述发射镜筒30内；所述光发射模组50设置于所述镜架10上并处于所述聚焦透镜20的下方，所述发射镜筒30能够靠近或远离所述光发射模组50。

综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的激光探测装置为一种应用于建筑施工测量环节中的测量设备，工作时，聚焦透镜20首先安装于镜架10上，之后将准直镜头40安装到发射镜筒30内而后将发射镜筒30安装到聚焦透镜20预设形成的安装孔21内，最后将光发射模组50安装到镜架10上并布置在聚焦透镜20的下方。此时，通过调节发射镜筒30相对聚焦透镜20移动，使得发射镜筒30能够靠近或远离光发射模组50移动，如此准直镜头40便能够与光发射模组50形成不同的所需间距，由此便可完成焦深或景深的调节，即达到光学准直调节的目的。相较于传统现有技术而言，上述各部件集成度高，且仅需相对移动发射镜筒30与聚焦透镜20即可达到调节目的，装调操作简单、难度低，可保证较高的调节精度，确保激光探测装置的探测效果和使用体验。

如上所述，关于发射镜筒30与聚焦透镜20的相对移动，主要目的在于调节准直镜头40与光发射模组50的相对距离，从而达到调节焦深或景深，进而实现光学准直调节的目的。其中，所谓的焦深，是指在不致使平面物体的像产生明显不清晰的前提下胶片能够移动的距离。焦深的范围限定了胶片平面所必须的平面性和垂直度公差。而所谓的景深，是指相机尽可能清洗地聚焦于景物的某一点时，景物延伸而其影响不至于有明显的不清晰的一段距离，超出此清晰聚焦范围，则清晰度逐渐降低。与焦深不同，景深在最清晰聚焦平面前后的距离是不相等的，大多数时是清晰聚焦范围的后面大于前面。

而为了实现发射镜筒30能够相对聚焦透镜20移动，可实现方式可以有多种。例如，在一些实施例中，所述激光探测装置还包括光固化胶，所述光固化胶连接于所述发射镜筒30的外筒壁与所述安装孔21的孔壁的配合间隙中。也即本实施例中可以将安装孔21的孔径适当做的比发射镜筒30的外筒壁直径大一些，使得发射镜筒30插置到安装孔21内后，发射镜筒30与安装孔21之间间隙配合。在此基础上，由于不受安装孔21孔壁的限制和约束，发射镜筒30则方便进行上下滑移而完成装调。待调好焦深或景深后，可向配合间隙中涂塞光固化胶，借助光固化胶的粘结能力即可固定发射镜筒30与聚焦透镜20的相对位置，达到稳固安装发射镜筒30和准直镜头40的目的。

或者，作为上述实施例可替代的，在另一些实施例中，所述安装孔21的孔壁设有第一调节螺纹，所述发射镜筒30的外筒壁设有第二调节螺纹，所述第一调节螺纹与所述第二调节螺纹适配螺接。由于发射镜筒30与聚焦透镜20螺纹连接，装调时通过旋动发射镜筒30，发射镜筒30即可上升或下降移动，进而可完成准直镜头40与光发射模组50间距灵活调节的目的。操作便捷，可实施性好，且螺纹结构的特性保证了间距可调可控精度高。

请继续参阅图2，为了保证准直镜头40安装牢固，所述发射镜筒30的内筒壁设有定位台阶31，所述准直镜头40卡装在所述定位台阶31上。定位台阶31可确保准直镜头40安装定位可靠。并且，由于设计制造了定位台阶31，使得准直镜头40安装时可从发射镜筒30的上端口直接插放入筒腔内，准直镜头40落到定位台阶31上得到固定。而需拆下准直镜头40时，可从下端口向上端口方向顶推准直镜头40，准直镜头40即可脱离定位台阶31约束而从发射镜筒30内拆取脱出，拆取极为便捷、省力，且无需借助工具。

较佳地，在一些实施例中，所述准直镜头40包括至少两块准直镜片41，至少两块所述准直镜片41沿所述发射镜筒30的轴向依次设置。至少两片准直镜片41能够相互配合以对光发射模组50发出的光线进行整形，实现探测所需的准直光路。可选地，任意相邻两片准直镜片41可以沿轴向层叠布置，也可以是沿轴向按预设间隔设置。具体到本实施例中，准直镜片41的数量为两片，并沿发射镜筒30的轴向间隔设置。

此外，为进一步保证准直镜片41与发射镜筒30连接强度高，还可以在定位台阶31的侧壁部位开设深度较浅的卡槽，使准直镜片41的边缘部位卡入卡槽中，达到进一步限制准直镜片41自由度的目的。但需要强调的是，卡槽的开设深度应当不影响准直镜片41从发射镜筒30内拆取，或者说，最少能够保证准直镜片41发生较小形变而不至于损坏的条件下脱离卡槽约束而从发射镜筒30的上端口脱出。

在上述任一实施例的基础上，在一些实施例中，所述光发射模组50包括光源和驱动电路板，所述光源电性设置于所述驱动电路板上，且所述光源与所述发射镜筒30相对。如此，驱动电路板可驱动光源正常启停工作，保证探测工作时激光光线持续可靠产生。可以理解的，光源可以是激光发生器。

请继续参阅图1，此外，在一些实施例中，所述激光探测装置还包括光接收模组60，所述光接收模组60设置于所述镜架10上并处于所述光发射模组50的下方，所述光接收模组60与所述聚焦透镜20连通。可以理解的，光接收模组60用于接收光源射出而照射到目标物上之后反射回的探测激光。

具体而言，所述光接收模组60包括光电探测器和放大整形电路板，所述光电探测器电性设置于所述放大整形电路板上。其中，光电探测器(APD)主要实现将接收到的探测激光的光信号转化为电信号，放大整形电路板则进一步将电信号放大，并整形过滤掉不需要的杂质信号而得到所需的信号，以在实现基本探测功能的基础上提高激光探测装置的测量精度。

可以理解的，发射镜筒30的筒腔形成有光出射通道，发射镜筒30与视窗80以及外壳70的内壁之间形成有光返回通道。为了能够简便的将出射通道与光返回通道分隔开，避免出射光线与返回光线产生干涉影响，为激光探测装置的装调提供便捷性与可靠性，在一些实施例中，所述发射镜筒30的筒壁上覆设有隔光层。例如在发射镜筒30的内筒壁或外筒壁上粘贴一层黑布；或者，所述发射镜筒30采用隔光材料制成。例如采用发射镜筒30采用黑色塑料注塑成型。

请继续参阅图1，进一步地，在一些实施例中，所述激光探测装置还包括导光筒90和反射镜组件100，所述导光筒90与所述发射镜筒30对接连通，所述发射镜组件设置于所述视窗80上并与所述导光筒90的筒腔相通。反射镜组件100用于将准直处理后的探测激光由竖向转换90°后以水平方向出现光路反射，并最终透过视窗80发射到目标物上。导光筒90则用于将探测激光导入到反射镜组件100上，并同时去除杂散光，提升光出射效能。所述激光探测装置还包括信号处理模组130，所述信号处理模组130设置于所述外壳70内并与所述光接收模组60电连接。信号处理模组130用于电信号的处理识别，进而能够得到测量数值结果。

更进一步地，在一些实施例中，所述激光探测装置还包括设置于所述视窗80上的电机组件110，所述电机组件110与所述反射镜组件100连接。电机组件110能够驱动反射镜组件100旋转，从而将探测激光以不同角度发射出去，从而照射到处于不同方位上的目标物上，可大大提升激光探测装置的探测范围和工作性能。较佳地，电机组件110可驱动反射镜组件100进行360°旋转，以形成无死角探测能力。

此外，所述激光探测装置还包括冷却散热组件120，所述冷却散热组件120设置于所述外壳70内并用于将积聚的热量排散到所述外壳70的外部。可选地，冷却散热组件120可以是现有技术中任意类型或工作原理的散热设备，例如但不限于风冷散热、水冷散热等。通过将激光探测装置内的功耗器件工作产生的大量热量及时排出，可保证持续可靠工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置包括：

镜架；

聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述镜架上，且所述聚焦透镜开设有安装孔；

发射镜筒，所述发射镜筒活动插置于所述安装孔内；

准直镜头，所述准直镜头设置于所述发射镜筒内；及

光发射模组，所述光发射模组设置于所述镜架上并处于所述聚焦透镜的下方，所述发射镜筒能够靠近或远离所述光发射模组。

2.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括光固化胶，所述光固化胶连接于所述发射镜筒的外筒壁与所述安装孔的孔壁的配合间隙中。

3.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述安装孔的孔壁设有第一调节螺纹，所述发射镜筒的外筒壁设有第二调节螺纹，所述第一调节螺纹与所述第二调节螺纹适配螺接。

4.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述发射镜筒的内筒壁设有定位台阶，所述准直镜头卡装在所述定位台阶上。

5.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述准直镜头包括至少两块准直镜片，至少两块所述准直镜片沿所述发射镜筒的轴向依次设置。

6.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括光接收模组，所述光接收模组设置于所述镜架上并处于所述光发射模组的下方，所述光接收模组与所述聚焦透镜连通。

7.根据权利要求6所述的激光探测装置，其特征在于，所述发射镜筒的筒壁上覆设有隔光层；或者，所述发射镜筒采用隔光材料制成。

8.根据权利要求6所述的激光探测装置，其特征在于，所述光接收模组包括光电探测器和放大整形电路板，所述光电探测器电性设置于所述放大整形电路板上。

9.根据权利要求8所述的激光探测装置，其特征在于，所述光发射模组包括光源和驱动电路板，所述光源电性设置于所述驱动电路板上，且所述光源与所述发射镜筒相对。

10.根据权利要求9所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括外壳及密封安装于所述外壳上的视窗，所述视窗用于使探测激光照射到目标物上，所述镜架、所述聚焦透镜、所述发射镜筒、所述准直镜头、所述光发射模组以及所述光接收模组均设置于所述外壳与所述视窗配合形成的容置腔中。

11.根据权利要求10所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括导光筒和反射镜组件，所述导光筒与所述发射镜筒对接连通，所述发射镜组件设置于所述视窗上并与所述导光筒的筒腔相通。

12.根据权利要求11所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括设置于所述视窗上的电机组件，所述电机组件与所述反射镜组件连接。

13.根据权利要求12所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括冷却散热组件，所述冷却散热组件设置于所述外壳内并用于将积聚的热量排散到所述外壳的外部。

14.根据权利要求13所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光探测装置还包括信号处理模组，所述信号处理模组设置于所述外壳内并与所述光接收模组电连接。

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