CN207408583U - 一种小盲区激光测距雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种小盲区激光测距雷达，包括转动式云台及壳体，壳体固定在云台上，壳体内安装有主控电路板及镜头组件，位于镜头组件一侧的壳体侧壁上开设有通光孔；所述镜头组件包括镜框，镜框上开设有轴线平行的发射光孔及接收光孔，发射光孔的一端设有可调节焦距的激光发射组件，发射光孔的另一端设有激光聚焦镜，接收光孔的一端设有可调节焦距的激光接收组件，接收光孔的另一端设有光源接收透镜，光源接收透镜的直径为激光聚焦镜的直径的2.5～5倍；主控电路板与激光发射组件、激光接收组件分别电连接。增加了整体的测距范围，消除现有的设备中不能测量小距离的问题，进一步减小了盲区范围，提高了整体的测量精确度和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光雷达测量技术领域，具体涉及一种小盲区激光测距雷达。
背景技术
激光测距的原理是，通过向目标发射出一束很细的激光，有光电元件接收目标反射的激光，计算从激光发出到接收反射激光的时间间隔，从而计算出从激光发射位置到目标的距离。现有的激光测距雷达在使用时需要按照测距的长短来进行分类，用于长距离的测距雷达在近距离范围内会处于盲区状态，不能进行测量，而用于测量短距离的测距雷达对近距离的目标可以测量，但是远距离的对焦模糊也造成不能测量，造成使用激光测距雷达时需要按照测量距离的长短进行分类使用，不能满足长短适应的情况，特别是短距离存在盲区、而且不能调整焦距，不能根据实际使用情况进行调节。
实用新型内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种小盲区激光测距雷达，可根据使用环境进行焦距调节，解决了激光测距雷达存在近距离盲区的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种小盲区激光测距雷达，包括转动式云台及壳体，壳体固定在云台上，所述壳体内安装有主控电路板及镜头组件，位于镜头组件一侧的壳体侧壁上开设有通光孔；所述镜头组件包括镜框，镜框上开设有轴线平行的发射光孔及接收光孔，发射光孔的一端设有可调节焦距的激光发射组件，发射光孔的另一端设有激光聚焦镜，接收光孔的一端设有可调节焦距的激光接收组件，接收光孔的另一端设有光源接收透镜，其中光源接收透镜的直径为激光聚焦镜的直径的2.5～5倍；所述主控电路板与激光发射组件、激光接收组件分别电连接。
使用时，将激光测距雷达通过云台安装到测距位置，云台360度转动测距，实现2D点云构建，在需要测距时，主控电路板控制激光发射组件发出激光，激光通过发射光孔及激光聚焦镜后向外射出，当激光遇到障碍物时，发生反射，其中一部分光反射回光源接收透镜，并聚焦到激光接收组件产生电信号，并将电信号输送回主动电路板，主控电路板通过发出激光或接收激光的时间间隔计算出障碍物到激光测距雷达的距离。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
1、激光发射组件为焦距可调式的，能调节从激光发射组件中发出的激光到激光聚焦镜的距离，减少激光的损失，而且激光聚焦镜能够将接收到的激光进行聚焦后发出，从而增强了激光的强度，使得激光在一定距离后仍然具有较强的反射能力；而激光接收组件同样时焦距可调式的，当光源接收透镜接收到反射激光时，将激光透射成多条平行的光束，增加接受面积，使得探测效果更灵敏；
2、光源接收透镜的直径为激光聚焦镜的直径的2.5～5倍，使得从激光聚焦镜中射出的激光在近距离的地方被反射后能可靠的进入光源接收透镜的收光范围，使得整个雷达的测距的距离缩小，可满足最长测距量程大于20m时，最小的测距量程可小于5cm，增加了整体的测距范围，消除现有的设备中不能测量小距离的问题，进一步减小了盲区范围，提高了整体的测量精确度和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的纵向剖视图；
图2为本实用新型的横向剖视俯视图；
图3为图2中A处局部放大图；
图4为图2中B处局部放大图；
图中，云台1、壳体2、通光孔20、镜头组件3、镜框31、发射光孔310、接收光孔311、激光发射组件32、发射端调节镜筒321、驱动电路板322、激光器323、激光聚焦镜33、激光接收组件34、接收端调节镜筒341、信号放大板342、滤光片343、光电传感器344、光源接收透镜35、主控电路板4。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1～图4所示，本实用新型所述的一种小盲区激光测距雷达，包括转动式云台1及壳体2，壳体2固定在云台1上，云台1为旋转式，能够实现360度旋转，从而增加了测距范围。壳体2内安装有主控电路板4及镜头组件3，位于镜头组件3一侧的壳体2侧壁上开设有通光孔20；其中主控电路板4为先有技术，在主控电路板4上集成有MCU处理器，可选用STM32系列芯片，自带程序存储功能，而且MCU处理器能够将处理的数据通过集成在主控电路板4上的无线发射模块发出。镜头组件3包括镜框31，镜框31上开设有轴线平行的发射光孔310及接收光孔311，发射光孔310与接收光孔311均为圆锥形孔，其中发射光孔310的长度大于接收光孔311的长度，发射光孔310的直径小于接收光孔311的直径，发射光孔310与接收光孔311的空心间距为15～18mm，使发射光孔310的大端与接收光孔311的大端之间的薄壁缩小，有利于安装在大孔端的零件相互靠近，间隔缩小，使得发射光孔310的大端与接收光孔311的大端之间的可接收光的反射角度进一步缩小，有益于对近距离的反射目标进行光反射。
发射光孔310的小端设有可调节焦距的激光发射组件32，发射光孔310的大端设有激光聚焦镜33，其中激光发射组件32包括可伸缩的发射端调节镜筒321、驱动电路板322，其中驱动电路板322固接在发射端调节镜筒321上，驱动电路板322上集成有激光器323，激光电路板与主控电路板4电连接。发射端调节镜筒321能够进行调节，使激光器323与激光聚焦镜33之间的距离进行调节，从而能够适应所中焦距规格，也对近距离的障碍物进行对焦。接收光孔311的小端设有可调节焦距的激光接收组件34，接收光孔311的大端设有光源接收透镜35，其中激光接收组件34包括可伸缩的接收端调节镜筒341、信号放大电路板、滤光片343，其中信号放大电路板、滤光片343分别固接在接收端调节镜筒341的两端，信号放大电路板上集成有光电传感器344，信号放大板342与主控电路板4电连接，其中接收端调节镜筒341也可以调节光电传感器344到光源接收透镜35之间的距离，也能对焦距进行调节，适应场合更广。为了更好的使激光聚焦镜33从激光聚焦镜33中发出的激光在近距离位置能够反射到光源接收透镜35上，避免反射光丢失，造成近距离不能检测，使光源接收透镜35的直径为激光聚焦镜33的直径的2.5～5倍，增加近距离反射光的接收效果，为了使光源接收透镜35在接收反射光时更加可靠，光源接收透镜35的厚度大于激光聚焦镜33的厚度。滤光片343为窄带滤光片343，能够将自然光中的杂光过滤掉，只允许特定波长的激光通过，避免影响光电传感器344的判断结果，提高整体的可靠性。
激光聚焦镜33为平凸镜，且激光聚焦镜33的直径为5～10mm，当激光射到激光聚焦镜33的平面一侧时，能够聚焦将激光向外射出，减少了激光的折射效果，使得激光能够在较远距离后仍然具有较强的反射能量，提高了测量远距离的能力。
光源接收透镜35也采用平凸镜，光源接收透镜35的直径为25～30mm，光源接收透镜35作为反射光进入口，面积越大，进光越多，而且从平凸镜的凸面进光后将光线转换成平行光束，增加了光电传感器344接收光的概率，提高了反馈灵敏度，使得检测结果更加精确。
在本实施例中选取激光聚焦镜33的直径为10mm，光源接收透镜35的直径为25mm，而发射光孔310与接收光孔311的孔心间距为18mm时，整个激光测距雷达测量的长距离大于20m，而最小的测量距离小于5cm，可见在基础数据上已然能够实现小距离的测量。对于近距离物体反射角度的限定，对于激光聚焦镜33的直径缩小、光源接收透镜35的直径增大、发射光孔310与接收光孔311的孔心间距缩小时，均能提高近距离物体的反射夹角，提高近距离的检测效果。
工作原理：主控电路板4上的MCU处理器控制驱动电路板322上的激光器323发射激光，并通过激光聚焦镜33进行聚焦后向外发出，当激光遇到障碍物时，激光反射，并且从光源接收透镜35进入，通过光源接收透镜35时，将光线转换成水平状态，并通过滤光片343后进入光电传感器344，光电传感器344产生信号并发送给MCU处理器，MCU处理器计算从发射激光到接收到激光的时间，从而计算出障碍物的距离。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种小盲区激光测距雷达，包括转动式云台(1)及壳体(2)，壳体(2)固定在云台(1)上，其特征在于：所述壳体(2)内安装有主控电路板(4)及镜头组件(3)，位于镜头组件(3)一侧的壳体(2)侧壁上开设有通光孔(20)；所述镜头组件(3)包括镜框(31)，镜框(31)上开设有轴线平行的发射光孔(310)及接收光孔(311)，发射光孔(310)的一端设有可调节焦距的激光发射组件(32)，发射光孔(310)的另一端设有激光聚焦镜(33)，接收光孔(311)的一端设有可调节焦距的激光接收组件(34)，接收光孔(311)的另一端设有光源接收透镜(35)，其中光源接收透镜(35)的直径为激光聚焦镜(33)的直径的2.5～5倍；所述主控电路板(4)与激光发射组件(32)、激光接收组件(34)分别电连接。
2.根据权利要求1所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述激光发射组件(32)包括可伸缩的发射端调节镜筒(321)、驱动电路板(322)，其中驱动电路板(322)固接在发射端调节镜筒(321)上，驱动电路板(322)上集成有激光器(323)，激光电路板与主控电路板(4)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述激光接收组件(34)包括可伸缩的接收端调节镜筒(341)、信号放大电路板、滤光片(343)，其中信号放大电路板、滤光片(343)分别固接在接收端调节镜筒(341)的两端，信号放大电路板上集成有光电传感器(344)，信号放大板(342)与主控电路板(4)电连接。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述激光聚焦镜(33)为平凸镜，激光聚焦镜(33)的直径为5～10mm。
5.根据权利要求1所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述光源接收透镜(35)也为平凸镜，光源接收透镜(35)的直径为25～30mm。
6.根据权利要求1所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述发射光孔(310)与接收光孔(311)均为圆锥形孔，其中发射光孔(310)的长度大于接收光孔(311)的长度，发射光孔(310)的直径小于接收光孔(311)的直径。
7.根据权利要求1所述的一种小盲区激光测距雷达，其特征在于：所述发射光孔(310)与接收光孔(311)的孔心间距为15～18mm。
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