CN113687367A

CN113687367A - 一种双发射激光雷达

Info

Publication number: CN113687367A
Application number: CN202010415723.3A
Authority: CN
Inventors: 疏达; 李�远; 南景洋
Original assignee: Benewake Beijing Co Ltd
Current assignee: Benewake Beijing Co Ltd
Priority date: 2020-05-16
Filing date: 2020-05-16
Publication date: 2021-11-23

Abstract

本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种双发射激光雷达。本申请包括：发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块、外壳，所述的发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块分上下层设置在外壳内，发射接收模块、激光器设置在下层，扫描模块、控制模块设置在上层，所述的激光器输出两束出射光，出射光经发射接收模块进入扫描模块，扫描模块将出射光转变为扫描光束出射，扫描光束照射到目标上，目标返回光进入发射接收模块，控制模块用于控制发射接收模块、激光器、扫描模块工作。本申请激光雷达只采用单个激光器输出两束出射光，较采用多个激光器的多线激光雷达体积小，同时两束扫描光束出射，与单线激光雷达相比，空间分辨率高。

Description

一种双发射激光雷达

技术领域

本发明申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种双发射激光雷达。

背景技术

激光雷达是以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，其具有体积小，测量精度高的优点，被广泛应用于无人驾驶、AGV、机器人等领域。

在现有的激光雷达系统中，单线激光雷达不足以对大范围进行高分辨率探测，为了对较大范围进行高分辨率探测，常采用多线激光雷达进行扫描。多线激光雷达包括多个激光器，每一个激光器发射并接收光束，可以测量一个距离。单位范围内激光线数即激光器的堆叠数量是影响多线激光雷达垂直分辨率的重要因素，堆叠数量越多，多线激光雷达的垂直分辨率越高，但是激光器的电路器件较为复杂，体积也较大，提高分辨率需要增大整体激光雷达的体积，现有激光雷达不能同时满足高分辨率和较小体积的要求。

发明内容

本申请实施例在于提出一种双发射激光雷达，解决现有技术不能同时满足高分辨率和较小体积的问题。

为达此目的，本发明申请实施例采用以下技术方案：

一方面，一种双发射激光雷达，包括：发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块、外壳，所述的发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块分上下层设置在外壳内，发射接收模块、激光器设置在下层，扫描模块、控制模块设置在上层，所述的激光器输出两束出射光，出射光经发射接收模块进入扫描模块，扫描模块将出射光转变为扫描光束出射，扫描光束照射到目标上，目标返回光进入发射接收模块，控制模块用于控制发射接收模块、激光器、扫描模块工作。

在一种可能的实现方式中，所述的激光器出射光经光纤结构出射，光纤结构包括光纤、用于封装光纤的圆管，圆管内设有准直镜，所述的光纤出射两束激光，出射光经准直镜后进入发射接收模块。

在一种可能的实现方式中，所述的发射接收模块包括：小孔反射组件、反射组件、接收组件，所述的激光器出射光穿过小孔反射组件的小孔照射到反射组件上，反射组件将出射光反射入扫描模块，扫描模块将出射光转变成扫描光束照射到目标上，目标反射光经扫描模块、反射组件、小孔反射组件后进入接收组件。

在一种可能的实现方式中，所述的扫描模块包括：振镜组件、棱镜组件，所述的振镜组件用于将出射光转变为竖直扫描光束，竖直扫描范围为±30°，所述的棱镜组件用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±90°，出射光经扫描模块后形成竖直±30°、水平±90°扫描范围。

在一种可能的实现方式中，所述的振镜组件竖直扫描范围为±20°，所述的棱镜组件用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±60°，出射光经扫描模块后形成竖直±20°、水平±60°扫描范围。

在一种可能的实现方式中，所述的振镜组件零位与水平面夹角为45度，竖直扫描光束的零位光线为水平方向，所述的棱镜组件的旋转轴垂直水平面。

在一种可能的实现方式中，所述的外壳自上而下分为机罩、机壳，发射接收模块和扫描模块通过一基板连接，基板固定在机壳内壁上，发射接收模块、激光器设置在基板的下方，扫描模块、控制模块设置在基板上方。

在一种可能的实现方式中，所述的机罩、机壳上设有散热片，用于为激光雷达散热。

在一种可能的实现方式中，所述的机罩上开设有窗口镜，用于通过扫描光束。

在一种可能的实现方式中，所述的窗口镜倾斜设置，与垂直线之间的夹角为10-20°。

本申请激光器输出两束出射光，出射光经发射接收模块进入扫描模块，扫描模块将出射光转变为扫描光束出射，扫描光束照射到目标上，目标返回光进入发射接收模块，因为本申请只采用单个激光器输出两束出射光，较采用多个激光器的多线激光雷达体积小，同时两束扫描光束出射，与单线激光雷达相比，空间分辨率高。

附图说明

图1是本申请实施例分解示意图。

图2是本申请实施例发射接收模块示意图。

图中：1、发射接收模块；2、扫描模块；3、激光器；4、控制模块；5、机罩；6、机壳；7、散热片；8、光纤；9、圆管；10、小孔反射组件；11、反射组件；12、接收组件；13、振镜组件；14、棱镜组件；15、基板；16、窗口镜。

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、装置、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。

本申请实施例。

如图1所示，一种双发射激光雷达，包括：发射接收模块1、扫描模块2、激光器3、控制模块4、外壳，所述的发射接收模块1、扫描模块2、激光器3、控制模块4分上下层设置在外壳内，发射接收模块1、激光器3设置在下层，扫描模块2、控制模块4设置在上层，所述的激光器3输出两束出射光，出射光经发射接收模块1进入扫描模块2，扫描模块2将出射光转变为扫描光束出射，扫描光束照射到目标上，目标返回光进入发射接收模块1，控制模块4用于控制发射接收模块1、激光器3、扫描模块2工作。

本申请激光器3输出两束出射光，出射光经发射接收模块进入扫描模块2，扫描模块2将出射光转变为扫描光束出射，因为本申请只采用单个激光器3输出两束出射光，较采用多个激光器的多线激光雷达体积小，同时两束扫描光束出射，与单线激光雷达相比，多出一束扫描光束，同一时间内能够多探测一组数据，提高了空间分辨率。

所述的激光器出射光经光纤结构出射，光纤结构包括光纤8、用于封装光纤的圆管9，圆管9内设有准直镜（图中未画出），所述的光纤8出射两束激光，出射光经准直镜后进入发射接收模块1。

激光器3发射出射光，出射光通过光纤8出射，光纤8出射端出射两束激光，两束激光之间的距离根据实际需求设定，以不互相干扰为准。两束激光出射光光轴相对光纤出射端圆心对称。

所述的发射接收模块包括：小孔反射组件10、反射组件11、接收组件12，所述的激光器出射光穿过小孔反射组件10的小孔照射到反射组件11上，反射组件11将出射光反射入扫描模块2，扫描模块2将出射光转变成扫描光束照射到目标上，目标反射光经扫描模块2、反射组件11、小孔反射组件10后进入接收组件12。

小孔反射组件10包括一带孔反射镜，带孔反射镜的小孔用于通过激光器出射光，目标反射光经带孔反射镜的反射面反射入接收组件12；

反射组件11将出射光反射入扫描模块2，反射组件包括一45°反射镜；

接收组件12用于接收目标反射光，包括接收光学透镜或接收光学透镜组、光电传感器，接收光学透镜或接收光学透镜组将目标反射光会聚到光电传感器上。

所述的扫描模块2包括：振镜组件13、棱镜组件14，所述的振镜组件13用于将出射光转变为竖直扫描光束，竖直扫描范围为±30°，所述的棱镜组件14用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±90°，出射光经扫描模块后形成竖直±30°、水平±90°扫描范围。

所述的振镜组件13竖直扫描范围为±20°，所述的棱镜组件14用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±60°，出射光经扫描模块后形成竖直±20°、水平±60°扫描范围。

所述的振镜组件13零位与水平面夹角为45度，竖直扫描光束的零位光线为水平方向，所述的棱镜组件14的旋转轴垂直水平面。

振镜组件13决定了竖直扫描范围，振镜组件13包括振镜、电机，振镜在电机带动下振动，将入射的出射光转变为竖直扫描光束；竖直扫描范围为±30°，优选为±20°。

棱镜组件14为多面体棱镜、电机，多面体棱镜在电机带动下旋转，其旋转轴垂直水平面，多面体棱镜的面数为4-8。所述的棱镜组,14用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±90°，优选为±60°。

所述的出射光经扫描模块2后形成竖直±30°、水平±90°扫描范围，优选为竖直±20°、水平±60°的扫描范围。

所述的外壳自上而下分为机罩5、机壳6，发射接收模块1和扫描模块2通过一基板15连接，基板15固定在机壳6内壁上，发射接收模块1、激光器3设置在基板15的下方，扫描模块2、控制模块4设置在基板15上方。

机罩5、机壳6组合，形成一封闭空间，发射接收模块1、扫描模块2、激光器3、控制模块4均设置在封闭空间内，以基板15为界，将封闭空间分为上下层，发射接收模块1、激光器3设置在基板15的下方，扫描模块2、控制模块4设置在基板15上方。机罩5、机壳6上设有散热片7，用于为激光雷达散热。由于控制模块上的各芯片发热，可在芯片上粘贴散热片，机罩5、机壳6表面设置的散热片7进行内外环境的热交换，将热量散发到外界环境中。机壳6的底面和顶面设置安装螺丝孔，可满足不同工况的安装位置。

所述的机罩5上开设有窗口镜16，用于通过扫描光束。

所述的窗口镜16倾斜设置，与垂直线之间的夹角为10-20°。

机罩5前部设置有窗口镜16，使扫描光束经过镜片扫描至外部目标。经过扫描模块2改变角度的出射光在通过窗口镜16射出时，当窗口镜16所在的平面与照射到窗口镜16上的出射光所在的直线垂直时，出射光会被窗口镜16按照原光路反射回来，之后窗口镜反射回来的光线会经过扫描模块2，进而由接收组件12接收，形成干扰，这会影响到激光雷达接收到目标反射光，也就会影响后续的测量结果。本实施例将窗口镜16倾斜设置，窗口镜16与垂直线存在一夹角，从而使扫描模块2反射出的光线在任何情况下，都不会垂直的照射在窗口镜16上，这时窗口镜16虽然还是会反射该光线，但反射光线不再原路返回，避免了窗口镜反射回来的光线射入接收组件中，从而提高了激光雷达的工作精度。

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现方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种双发射激光雷达，其特征在于，包括：发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块、外壳，所述的发射接收模块、扫描模块、激光器、控制模块分上下层设置在外壳内，发射接收模块、激光器设置在下层，扫描模块、控制模块设置在上层，所述的激光器输出两束出射光，出射光经发射接收模块进入扫描模块，扫描模块将出射光转变为扫描光束出射，扫描光束照射到目标上，目标返回光进入发射接收模块，控制模块用于控制发射接收模块、激光器、扫描模块工作。

2.根据权利要求1所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的激光器出射光经光纤结构出射，光纤结构包括光纤、用于封装光纤的圆管，圆管内设有准直镜，所述的光纤出射两束激光，出射光经准直镜后进入发射接收模块。

3.根据权利要求2所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的发射接收模块包括：小孔反射组件、反射组件、接收组件，所述的激光器出射光穿过小孔反射组件的小孔照射到反射组件上，反射组件将出射光反射入扫描模块，扫描模块将出射光转变成扫描光束照射到目标上，目标反射光经扫描模块、反射组件、小孔反射组件后进入接收组件。

4.根据权利要求3所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的扫描模块包括：振镜组件、棱镜组件，所述的振镜组件用于将出射光转变为竖直扫描光束，竖直扫描范围为±30°，所述的棱镜组件用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±90°，出射光经扫描模块后形成竖直±30°、水平±90°扫描范围。

5.根据权利要求4所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的振镜组件竖直扫描范围为±20°，所述的棱镜组件用于将出射光水平扫描，水平扫描范围为±60°，出射光经扫描模块后形成竖直±20°、水平±60°扫描范围。

6.根据权利要求5所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的振镜组件零位与水平面夹角为45度，竖直扫描光束的零位光线为水平方向，所述的棱镜组件的旋转轴垂直水平面。

7.根据权利要求6所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的外壳自上而下分为机罩、机壳，发射接收模块和扫描模块通过一基板连接，基板固定在机壳内壁上，发射接收模块、激光器设置在基板的下方，扫描模块、控制模块设置在基板上方。

8.根据权利要求7所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的机罩、机壳上设有散热片，用于为激光雷达散热。

9.根据权利要求8所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的机罩上开设有窗口镜，用于通过扫描光束。

10.根据权利要求9所述的双发射激光雷达，其特征在于，所述的窗口镜倾斜设置，与垂直线之间的夹角为10-20°。