具体实施方式
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,所描述的实施例是本申请一部分实施例,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他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。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。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申请中的具体含义。
下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
目前,人们往往利用激光信号对目标物体进行探测,其工作原理是向目标物体发射探测激光信号,然后接收反射信号,并解析反射信号获得目标物体的有关信息,激光信号的收发过程依赖于激光收发模组中各个部件的精密配合。
在雷达探测设备中,激光收发模组是一个至关重要的部件,在激光收发模组中信号接收装置能否精准接收到物体所反射的光源组件所发出的光信号对雷达的探测精度至关重要。
因此,如何实现激光雷达中激光收发模组的精准参数调节是本领域技术人员正在研究的热门课题。
为解决上述问题,本申请提供了一种激光收发模组的调参方法及系统,其中,调参方法包括:提供位置调节装置,位置调节装置包括固定组件及与固定组件可滑动连接的位置调节组件;将待进行调参的激光收发模组的辅助固定件固定于固定组件,并将激光收发模组的信号接收组件固定于位置调节组件,其中,激光收发模组的第一透镜模组和光源组件间隔设置并固定于辅助固定件的光发射通道内,激光收发模组的第二透镜模组固定于光接收通道内,光发射通道和光接收通道间隔并贯穿设置于辅助固定件;控制光源组件通过第一透镜模组向探测物发射激光探测信号;获取激光探测信号经探测物反射的反射光信号,并根据反射光信号控制位置调节装置调整信号接收组件和第二透镜模组的相对位置,直至反射光信号符合预设要求;当反射光信号符合预设要求时,将信号接收组件固定于辅助固定件。通过将待进行调参的激光收发模组的辅助固定件固定于固定组件,并将激光收发模组的信号接收组件固定于位置调节组件,然后,获取激光探测信号经探测物反射的反射光信号,并根据反射光信号控制位置调节装置调整信号接收组件和第二透镜模组的相对位置,从而使得信号接收组件所接收到的反射光信号的信号精度符合预设要求,实现激光收发模组的精准调参。
请参阅图1,激光收发模组10包括辅助固定件102、信号发射装置103、及信号接收装置104,其中,辅助固定件102间隔设置有光发射通道1021与光接收通道1022,信号发射装置103设置于光发射通道1021,并且信号发射装置103包括光源组件1031及第一透镜模组1032。信号接收装置104包括信号接收组件及第二透镜模组1042,其中,信号接收组件包括电路板1041及与电路板1041电连接的光电感应器1043,且光电感应器1043设置于第二透镜模组1042及电路板1041之间。
其中,光发射通道1021的延伸方向A可以与辅助固定件102的表面相互垂直,也可以与辅助固定件102的表面成非90°夹角。第一透镜模组1032安装于光发射通道1021后,第一透镜模组1032的光轴L1与光发射通道1021的延伸方向A可以是相互平行,也可以成预设夹角。
光接收通道1022的延伸方向B与辅助固定件102的表面相互垂直,第二透镜模组1042安装于光接收通道1022后,第二透镜模组1042的光轴L2与光接收通道1022的延伸方向B可以是相互平行,也可以成预设夹角。
请参阅图2,图2为本申请实施例所提供的一种激光收发模组的调参系统。
如图2所示,激光收发模组的调参系统100包括控制装置20、与控制装置20通信连接的位置调节装置30、信号采集组件40及定位组件50。
请参阅图3,在一些实施方式中,位置调节装置30包括固定组件301及与固定组件301可滑动连接的位置调节组件303。固定组件301用于固定待进行调参的激光收发模组10的辅助固定件102,位置调节组件303用于固定激光收发模组10的信号接收组件,其中,激光收发模组10的第一透镜模组1032和光源组件1031间隔设置并固定于辅助固定件102的光发射通道1021内,激光收发模组10的第二透镜模组1042固定于光接收通道1022内,光发射通道1021和光接收通道1022间隔并贯穿设置于辅助固定件102。
控制装置20,用于接收控制指令并根据控制指令控制光源组件1031通过第一透镜模组1032向探测物发射激光探测信号,并用于控制信号采集组件40获取激光探测信号经探测物反射的反射光信号,以及用于根据反射光信号控制位置调节装置30调整信号接收组件和第二透镜模组1042的相对位置,直至反射光信号符合预设要求。
当反射光信号符合预设要求时,控制装置20控制定位组件50将信号接收组件固定于辅助固定件102。
图4为本申请实施例所提供的一种激光收发模组的调参方法的步骤流程图。
如图4所示,一种激光收发模组的调参方法,所述调参方法包括步骤S1至步骤S5。
步骤S1:提供位置调节装置,所述位置调节装置包括固定组件及与所述固定组件可滑动连接的位置调节组件。
固定组件301用于固定待进行位置调节的第一工件,例如,激光收发模组10的辅助固定件102。
位置调节组件303用于固定与第一工件适配的第二工件,例如,激光收发模组10的信号接收组件。
步骤S2:将待进行调参的激光收发模组的辅助固定件固定于所述固定组件,并将所述激光收发模组的信号接收组件固定于所述位置调节组件,其中,所述激光收发模组的第一透镜模组和光源组件间隔设置并固定于所述辅助固定件的光发射通道内,所述激光收发模组的第二透镜模组固定于所述光接收通道内,所述光发射通道和所述光接收通道间隔并贯穿设置于所述辅助固定件。
请参阅图5A,激光收发模组10的第二透镜模组1042固定于光接收通道1022内,光发射通道1021和光接收通道1022间隔并贯穿设置于辅助固定件102。光源组件1031和第一透镜模组1032间隔固定于辅助固定件101的光发射通道1021内,且光源组件1031与第一透镜模组1032之间的位置关系已经完成校准使得光源组件1031经第一透镜模组1032发射出的激光探测信号的符合预设要求。
如图5B所示,当光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距为预设距离D时,光源组件1031经第一透镜模组1032发射出的激光探测信号的符合预设要求。
步骤S3:控制所述光源组件通过所述第一透镜模组向探测物发射激光探测信号。
当光源组件1031和第一透镜模组1032之间的位置关系已经完成调整,则需要对信号接收组件和第二透镜模组1042之间的位置关系进行调整,以确保信号接收组件可以精准接收到探测物的反射信号,实现激光雷达的精准测距。
如图6所示,为实现信号接收组件和第二透镜模组1042之间位置关系的调节,在光源组件1031的光路方向上设置探测物M,并通过控制装置20控制光源组件1031通过第一透镜模组1032向探测物M发射激光探测信号,以使激光探测信号被探测物M反射。
步骤S4:获取所述激光探测信号经探测物反射的反射光信号,并根据所述反射光信号控制所述位置调节装置调整所述信号接收组件和所述第二透镜模组的相对位置,直至所述反射光信号符合预设要求。通过信号接收组件获取光源组件激光探测信号经探测物M反射的反射光信号,信号接收组件将该反射信号转换成对应的电信号并输出给控制装置,以使控制装置根据该电信号控制位置调节装置调整信号接收组件和第二透镜模组的相对位置,直至信号接收组件所接收的反射光信号符合预设要求。
在一些实施方式中,所述获取所述激光探测信号经探测物反射的反射光信号,并根据所述反射光信号控制所述位置调节装置调整所述信号接收组件和所述第二透镜模组的相对位置,直至所述反射光信号符合预设要求,包括:
采集所述激光探测信号经探测物反射的反射光信号;
判断所述反射光信号对应的第二光斑是否落在所述信号接收组件的预设接收区域;
当所述第二光斑未在所述信号接收组件的预设接收区域时,通过所述位置调节装置在垂直所述光接收通道的延伸方向上调整所信号接收组件和所述第二透镜模组的相对位置,直至所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域。
示例性地,位置调节组件303用于夹持第二工件,并可带动第二工件在三维空间内位移,以调整第二工件和固定于固定组件301的第一工件之间的位置关系。
如图3所示,具体地,位置调节组件303包括第一位置调节组件3031、第二位置调节组件3032、第三位置调节组件3033、及夹持组件3034。夹持组件3034用于信号接收组件的电路板1041,第一位置调节组件3031用于在第一方向上调节夹持组件3034与固定组件301的相对位置,第二位置调节组件3032用于在第二方向上调节夹持组件3034与固定组件301的相对位置,第三位置调节组件3033用于在第三方向上调节夹持组件3034与固定组件301的相对位置。第一方向和第二方向相互垂直,第三方向与第一方向及第二方向相互垂直,从而利用第一位置调节组件3031、第二位置调节组件3032、第三位置调节组件3033可以实现夹持组件3034和固定组件301之间在三维空间内的相对位置关系,从而调节第一工件和第二工件之间在三维空间内的相对位置关系。其中,第一方向和第二方向为垂直光接收通道的延伸方向,第三方向为光接收通道的延伸方向。
本申请实施例中,以第一工件为激光收发模组的辅助固定件102,以第二工件为激光收发模组的信号接收组件为例进行说明。
本申请实施例中,第一调节组件3031通过第二调节组件3032及第三调节组件3033与夹持组件3034连接,且第一调节组件3031与固定组件301301在第一方向上滑动连接。第二调节组件3032通过第三调节组件3033与夹持组件3034连接,且第二调节组件3032与第一调节组件3031在第二方向上滑动连接。第三调节组件3033与夹持组件3034连接并与第二调节组件3032在第三方向上滑动连接。
将信号接收组件固定于位置调节装置30,并通过信号接收组件采集激光探测信号经探测物反射的反射光信号,并将反射光信号转换成对应的电信号,利用电信号的电信号参数判断反射光信号对应的第二光斑是否落在信号接收组件的预设接收区域,当第二光斑未在信号接收组件的预设接收区域时,通过位置调节装置30调整信号接收组件和第二透镜模组的相对位置,直至第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域。
在一些实施方式中,所述判断所述反射光信号对应的第二光斑是否落在所述信号接收组件的预设接收区域,包括:
获取所述信号接收组件输出的电信号,其中,所述电信号在所述第二光斑至少部分落在所述信号接收组件时生成;
根据所述电信号生成光斑曲线图,并判断所述光斑曲线图中光斑曲线的曲线参数是否符合预设要求,所述曲线参数至少包括光斑曲线形状;
当所述曲线参数符合所述预设要求时,判断所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域;
当所述曲线参数不符合所述预设要求时,判断所述第二光斑未落在所述信号接收组件的预设接收区域。
示例性地,获取信号接收组件将反射光信号转换后所输出的电信号,根据该电信号生成光斑曲线图,该光斑曲线图的横坐标表示反射光信号对应的第二光斑落入信号接收组件探测区的光斑直径,以像素点为单位,光斑曲线图的纵坐标为光斑信号的强度。
如图7A及图7B所示,当第二光斑部分落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围时,光斑曲线图中像素点较少、光电感应器1043感测到的光斑能量较低。第二光斑部分落入光电感应器1043的探测区的面积增多时,光电感应器1043感测到的光斑能量逐渐增加、光斑曲线图中像素点逐渐增加。
如图7C所示,反射光信号对应的第二光斑全部落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围,与反射光信号对应的第二光斑部分落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围对应的光斑能量具有较大差异。
例如,当第二光斑已经有一半的面积落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围时,表明第二光斑落入光电感应器1043的探测范围的直径达到最大值,光斑曲线图像素点不会增加,但在第二光斑全部落入电感应器1043的探测范围的过程中光斑能量会逐渐增大。
因此,通过判断光斑曲线在光斑曲线图中横坐标的像素点及光斑能量的变化可以判断出第二光斑是否全部落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围,即,可以判断出第二光斑是否全部落入信号接收组件中光电感应器1043的预设接收区域。
基于,第二光斑是否全部落入信号接收组件中光电感应器1043的预设接收区域所形成的光斑曲线图的形状具有差异性,故通过分析光斑曲线图中光斑曲线的曲线参数是否符合所述预设要求,可以判断出第二光斑是否落在信号接收组件的预设接收区域。
当第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域时,判断反射光信号符合所述第二预设要求。
在一些实施方式中,在所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域之后,所述方法还包括:
在所述光接收通道的延伸方向上调整所述光源组件和所述第一透镜模组的相对距离,直至所述第二光斑的光斑强度符合预设值。
其中,所述在所述光接收通道的延伸方向上调整所述光源组件和所述第一透镜模组的相对距离,直至所述第二光斑的光斑强度符合预设值,包括:
通过所述位置调节装置在所述光接收通道的延伸方向上调整所述信号接收组件相对所述第二透镜模组的位置,以使所述光斑曲线的形状与预设形状的相似度超过预设值;
当所述光斑曲线的形状与预设形状的相似度超过预设值时,判断所述第二光斑的光斑强度符合预设值。
当第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域时,若第二光斑直径过大,则在信号接收组件应用到激光雷达后,会影响激光雷达的测距精度,因此,为提高激光收发模组的测距精度,本申请还对第二光斑的直径进行调节。
如图7D所示,当第二光斑全部落入信号接收组件的预设接收区域,即,全部落入光电感应器1043的探测范围时,继续通过位置调节装置30在光接收通道1021的延伸方向上调整调整信号接收组件和第二透镜模组1032的相对位置,使得第二光斑的面积减小,单位面积内的光斑能量增加,从而使得光斑信号的强度达到预设值,即,光斑曲线的光斑强度符合预设要求,此时,第二光斑对应的光斑曲线的形状符合预设形状,即,判断反射光信号符合所述第二预设要求。
例如,通过在位置调节装置30在光接收通道1022的延伸方向上调整信号接收组件和第二透镜模组1042的相对距离时,若在t0-t1时刻光斑曲线图中纵坐标的能量值在逐渐增加,在t2时刻光斑曲线图中纵坐标的能量值在逐渐减少,则表明在t1时刻对应的位置为第二光斑落在能量值符合预设值所对应的第二光斑位置,即,第二光斑对应的光斑曲线的形状符合预设形状。
通过调节信号接收组件和第二透镜模组1042的相对距离从而使得号接收组件所接收到的反射光信号的光斑符合预设要求,从而确保利用激光收发模组制成的激光雷达的测距效果。
步骤S5:当所述反射光信号符合所述第二预设要求时,将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
请参阅图8,信号接收组件的光电感应器1043固定于电路板1041,在将信号接收组件固定于辅助固定件102时,只需将电路板1041固定于辅助固定件102即可,其中,电路板1041固定于辅助固定件102的方式可以是胶水固定,也可以通过螺丝等固定件固定,还可以是同时利用胶水及固定件进行固定,在此不做限定。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域时,向所述信号接收组件和所述辅助固定件之间的连接区域加注固定胶,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
示例性地,当第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域时,控制装置20控制定位组件50向信号接收组件和辅助固定件102之间的连接区域加注固定胶,以使信号接收组件固定于辅助固定件102。例如,定位组件设置有出胶头、出胶驱动部及胶料存储部,出胶驱动部用于将胶料存储部内的胶料向出胶头驱动,以通过出胶头向目标位置提供胶料。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域时,利用预设的固定件连接所述信号接收组件和所述辅助固定件,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
示例性地,信号接收组件和辅助固定件102均设置有固定孔,当第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域时,控制定位组件50抓取固定件,并利用预设的固定件通过固定孔连接信号接收组件和辅助固定件102,以使信号接收组件固定于辅助固定件102,其中,固定件包括但不限定于固定螺丝。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域时,向所述信号接收组件和所述辅助固定件之间的连接区域加注固定胶,并利用预设的固定件连接所述信号接收组件和所述辅助固定件,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑的光斑强度符合预设值时,向所述信号接收组件和所述辅助固定件之间的连接区域加注固定胶,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑的光斑强度符合预设值时,向所述信号接收组件和所述辅助固定件之间的连接区域加注固定胶,并利用预设的固定件连接所述信号接收组件和所述辅助固定件,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
在一些实施方式中,所述将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件,包括:
当所述第二光斑的光斑强度符合预设值时,利用预设的固定件连接所述信号接收组件和所述辅助固定件,以使所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
在一些实施方式中,在将待进行调参的激光收发模组的辅助固定件固定于位置调节装置的固定组件之前,所述方法还包括:
将所述光源组件安装于所述辅助固定件的光发射通道内,并调整所述光源组件相对所述第一透镜模组的位置,以使所述光源组件经所述第一透镜模组后所发射出的激光探测信号符合第一预设要求。
示例性地,当光源组件1031和第一透镜模组1032之间的位置关系未完成校准时,在进行信号接收组件和第二透镜模组1042之间位置关系调整之前,需要将光源组件1031对应安装于光发射通道1021内,并调节光源组件1031第一透镜模组1032的相对位置,从而使得经第一透镜模组1032出射的光信号符合预设条件,并且当经第一透镜模组1032出射的光信号符合预设条件时,将光源组件1031固定于辅助固定件102,以使光源组件031相对第一透镜模组1032固定。
在一些实施方式中,将所述光源组件安装于所述辅助固定件的光发射通道内,并调整所述光源组件相对所述第一透镜模组的位置,以使所述光源组件经所述第一透镜模组后所发射出的激光探测信号符合第一预设要求,包括:
将光源组件对应所述光发射通道设置,控制安装于所述辅助固定件的光发射通道内的所述光源组件发射光信号;
通过信号采集组件采集所述光源组件经所述第一透镜模组后所发射出的激光探测信号的第一光斑图像,其中,所述信号采集组件设置于所述光源组件的出光通路上;
判断所述第一光斑图像中对应的第一光斑是否处于预设调焦范围内;
当所述第一光斑未处于预设调焦范围内时,调整所述光源组件和所述第一透镜模组的相对位置,直至所述第一光斑处于所述预设调焦范围。
请参阅图9A至图9B,示例性地,将光源组件1031对应光发射通道1021设置,并在光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的激光探测信号的光通路上设置信号采集组件40,以采集激光探测信号的第一光斑曲图像,通过第一光斑图像判断激光探测信号是否处于预设调焦范围内,进而判断出光源组件1031和第一透镜模组1032之间的相对位置是否符合预设要求,其中,信号采集组件40包括信号采集板、图像采集器及图像分析装置。
可以理解,图像分析装置可以集成于控制装置20内,或者独立于控制装置20,该图像分析装置进用于将图像分析结果发送给控制装置,在此不做限制。
例如,在激光雷达测距中,需要光源组件1031经过第一透镜模组1032出射的激光探测信号的发散角在预设角度范围内,即激光探测信号的光斑处于预设调焦范围,从而确保激光测距的精度,其中,激光探测信号的发散角可以通过调节光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距实现,通过在光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的激光探测信号的光通路上设置信号采集组件,将光源组件1031对应光发射通道1021设置,并向光源组件1031供电后,光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的激光探测信号照射到信号采集组件的信号采集板上,从而可以在信号采集板上映激光探测信号对应的第一光斑,利用图像采集器采集信号采集板上激光探测信号的第一光斑图像,并将第一光斑图像发送给图像分析装置分析第一光斑的大小,且第一光斑的大小与激光探测信号的发散角之间成预设函数关系,通过分析出信号采集板上光斑的大小,从而可以判断激光探测信号的发散角是否符合预设要求,即激光探测信号的光斑是否处于预设调焦范围内,也即光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距是否符合预设要求。
如图9A及图9B所示,当第一光斑未处于预设调焦范围内时,信号采集组件40采集到的第一光斑的直径为R1,此时,在垂直所述光发射通道的延伸方向上调整光源组件1031和第一透镜模组1021的相对位置,即光源组件1031和第一透镜模组1021的相对距离,直至第一光斑处于预设调焦范围,也即,信号采集组件40采集到的第一光斑的直径为R2,当第一光斑处于预设调焦范围时,表明激光探测信号的发散角符合预设要求,则将光源组件1031固定于辅助固定件102。
例如,当光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距为预设距离D时,激光探测信号的第一光斑对应的光斑直径符合预设值,即,激光探测信号的发散角符合预设角度值,如图5B所示。
还应当理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。