CN207473090U - 激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体，涉及环境监测技术领域。该激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元，该激光信号发射单元用于生成并发射激光束，并将该激光束传播至该光传播方向微调单元，该光传播方向微调单元用于对发射的激光束的传播方向进行微调。本实用新型具有以低成本实现激光发射单元和信号接收单元非同轴下的平行度的可调节性，且调节效果好，可控性高，同时又可以实时调节的优点。

Description

激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体。

背景技术

三维扫描环境监测激光雷达是一种用于检测环境污染程度的装置，主要由激光信号发射单元、回波信号接收单元和信号采集单元三部分组成，在整个三维扫面环境监测激光雷达的结构设计中，将信号采集单元分置于下箱体之中，而将激光信号发射单元和回波信号接收单元分置于上箱体当中。三维扫描环境监测激光雷达的工作原理为通过激光信号发射单元发射激光束，然后通过回波信号接收单元接收该激光束与大气颗粒物作用之后的后向回波散射信号，并通过信号采集单元对接收到的回波散射信号进行处理，从而检测出大气污染程度。

对于非同轴的三维扫描环境监测激光雷达，激光信号发射单元与回波信号接收单元的中心轴的平行程度是决定接收到的信号好坏的重要因素之一，平行程度越好，接收信号越好。但由于三维扫描环境监测激光雷达在工作一段时间后，激光信号发射单元与回波信号接收单元角度可能会出现偏差，即两者的中心轴可能不再平行，所以需要对三维扫描环境监测激光雷达进行调节校准。目前，三维扫描环境监测激光雷达仅能靠加工工艺实现激光信号发射单元与回波信号接收单元平行，但这种方式不仅困难，而且成本较高。

如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体，以解决现有技术中激光信号发射单元与回波信号接收单元在非同轴下的平行度调节困难的问题。

本实用新型是这样实现的：

一方面，本实施新型实施例提供了一种激光雷达信号收发装置，所述激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元，所述激光信号发射单元用于生成并发射激光束，并将所述激光束传播至所述光传播方向微调单元，所述光传播方向微调单元用于对发射的激光束的传播方向进行微调，并将微调后的所述激光束传播至目标方向的大气中，所述回波信号接收单元用于接收所述激光束与所述目标方向的大气中的一障碍物作用后的回波散射信号。

进一步地，所述激光雷达信号收发装置还包括托板与支撑组件，所述托板与所述支撑组件连接，所述激光信号发射单元与所述光传播方向微调单元均安装于所述托板，所述回波信号接收单元安装于所述支撑组件。

进一步地，所述光传播方向微调单元包括第一反射组件与第二反射组件，所述第一反射组件与所述托板固定连接，所述第二反射组件与所述托板转动连接；或所述第二反射组件与所述托板固定连接，所述第一反射组件与所述托板转动连接

进一步地，所述激光信号发射单元、所述回波信号接收单元、光传播方向微调单元、所述托板以及所述支撑组件一体成型。

进一步地，所述第一反射组件与所述激光信号发射单元的夹角为45度。

进一步地，所述支撑组件包括前支撑板与后支撑板，所述托板的两侧分别与所述前支撑板、所述后支撑板的一侧连接。

进一步地，所述激光信号发射单元包括激光发生器与扩束器，所述激光发生器用于生成激光，并将所述激光传播至所述扩束器，所述扩束器用于对所述激光发生器发射的激光扩束准直。

进一步地，所述激光雷达信号收发装置还包括计数器，所述计数器安装于所述激光信号发射单元，并用于所述激光发生器发射的激光进行计数。

进一步地，所述回波信号接收单元包括望远镜与回波信号接收盒，所述望远镜与所述回波信号接收盒连接，所述望远镜用于接收所述激光束与一障碍物作用后的回波散射信号，并将接收到的所述回波散射信号传播至所述回波信号接收盒，所述回波信号接收盒用于对所述回波散射信号进行处理。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种激光雷达信号收发箱体，所述激光雷达信号收发箱体包括外壳与激光雷达信号收发装置，所述激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元，所述激光信号发射单元用于生成并发射激光束，并将所述激光束传播至所述光传播方向微调单元，所述光传播方向微调单元用于对发射的激光束的传播方向进行微调，并将微调后的所述激光束传播至目标方向的大气中，所述回波信号接收单元用于接收所述激光束与所述目标方向的大气中的一障碍物作用后的回波散射信号，所述激光雷达信号收发装置安装于所述外壳内，且所述激光雷达信号收发装置与所述外壳可拆卸连接。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体，该激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元。通过设置光传播方向微调单元，可以实现利用光传播方向微调单元对激光信号发射单元发出的激光束的角度进行调节，使激光信号发射单元发出的激光束与回波信号接收单元的中心轴平行，从而以低成本实现了激光发射单元和信号接收单元非同轴下的平行度的可调节性，且调节效果好，可控性高，同时又可以做到实时调节。该激光雷达信号收发箱体包括外壳与激光雷达信号收发装置，由于激光雷达信号收发装置与外壳可拆卸连接，所以在使用过程中，当激光雷达信号收发装置出现问题需要维修时，可直接将激光雷达信号收发装置从外壳内拆出，运回厂家维修，而无需将整台激光雷达运回厂家，更加方便。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的处于第一视角的激光雷达信号收发装置的结构示意图。

图2示出了本实用新型第一实施例所提供的处于第二视角的激光雷达信号收发装置的结构示意图。

图3示出了本实用新型第二实施例所提供的激光雷达信号收发箱体的结构示意图。

图4示出了本实用新型第二实施例所提供的激光雷达信号收发装置与外壳的连接结构示意图。

图标：100-激光雷达信号收发装置；110-激光信号发射单元；111-激光发生器；113-扩束器；120-光传播方向微调单元；121-第一反射组件；123-第二反射组件；130-回波信号接收单元；131-望远镜；133-回波信号接收盒；140-计数器；150-支撑组件；151-前支撑板；153-后支撑板；155-通孔；160-托板；200-激光雷达信号收发箱体；210-外壳；220-安装杆；230-螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式做详细说明。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。

第一实施例

图1示出了处于第一视角的激光雷达信号收发装置100的结构示意图，图2示出了处于第二视角的激光雷达信号收发装置100的结构示意图，请参阅图1与图2，,本实用新型实施例提供了一种激光雷达信号收发装置100，该激光雷达信号收发装置100包括激光信号发射单元110、回波信号接收单元130、光传播方向微调单元120、托板160以及支撑组件150，托板160与支撑组件150连接，激光信号发射单元110、光传播方向微调单元120与托板160连接，回波信号接收单元130与支撑组件150连接。

在本实施例中，激光信号发射单元110用于生成并发射激光束，激光信号发射单元110包括激光发生器111与扩束器113，激光发生器111是一种能够生成并发射激光的装置，激光发生器111包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器以及染料激光器4大类，近来还发展了自由电子激光器，本实施例提供的激光发生器111选取这五种激光器中的任意一种。激光发生器111在生成激光后，并将激光传播至扩束器113，扩束器113能够对激光发生器111发射的激光进行扩束准直，使通过激光信号发射单元110发射出激光。

并且，为了能够计算出激光发生器111打出激光的次数，以作为激光雷达的后期数据处理的一项重要数据，在本实施例中，激光雷达信号收发装置100还包括计数器140，该计数器140安装于激光信号发射单元110。在本实施例中，计数器140安装于扩束器113，且计数器140与激光信号发射单元110的位置平行设置，当然的，在其它的一些实施例中，计数器140也可安装在其它的位置，例如安装于激光信号发射单元110或直接安装于托板160上，本实施例并不对此做任何限制。

通过扩束器113后的激光能够变成激光束，然后射出。由于激光雷达信号收发装置100在工作一段时间后，激光信号发射单元110与回波信号接收单元130的角度可能会出现偏差，即两者的中心轴可能不再平行，所以需要对激光雷达信号收发装置100进行调节校准。在本实施例中，为了能够调节激光束射出的角度，激光雷达信号收发装置100包括有光传播方向微调单元120，经扩束器113扩束准直后的激光在此传输至光传播方向微调单元120，光传播方向微调单元120能够对发射的激光束的传播方向进行微调。

具体地，光传播方向微调单元120包括第一反射组件121与第二反射组件123，第一反射组件121与第二反射组件123均为可以反射激光的装置，第一反射组件121与第二反射组件123相对设置，且第一反射组件121或第二反射组件123可相对激光信号发射单元110移动。通过激光信号发射单元110发射的激光束传播至第一反射组件121，然后再经第一反射组件121反射后传播至第二反射组件123，然后再通过第二反射组件123反射，传播至目标方向的大气中，通过调整第一反射组件121或第二反射组件123的位置，可调节第二反射组件123反射出的激光的方向，从而实现将激光信号发射单元110发射的激光束调节为与回波信号接收单元130中心轴平行的目的。

需要说明的是，在本实施例中，第一反射组件121与托板160固定连接，第二反射组件123与托板160转动连接，从而只需要调节第二反射组件123的角度，即可实现对激光信号发射单元110发射的激光束的方向进行调节的效果。当然的，在其它的一些实施例中，也可设置为其他方式，例如，设置为第一反射组件121与托板160转动连接，第二反射组件123与托板160固定连接的方式，本实施例对此并不做具体限定。

还需要说明的是，在本实施例中，为了更好的达到调整激光信号发射单元110发射的激光束方向的效果，在本实施例中，第一反射组件121与，第一反射组件121与激光信号发射单元110的夹角为45度，从而只需将第二反射组件123的也调整为与激光信号发射单元110的夹角为45度，且使第一反射组件121与第二反射组件123相对设置即可达到从第二反射组件123反射出的激光束与激光发生器111发射的激光的方向平行的效果，更利于调节激光束的方向。

通过设置光传播方向微调单元120，可以达到以低成本实现激光发射单元和信号接收单元非同轴下的平行度的可调节性，且调节效果好，可控性高，同时又可以实时调节。

经调节后的激光束由第二反射组件123传播出，传播出的激光束与大气颗粒物作用后会形成反向回波散射信号，该反向回波散射信号经回波信号接收单元130接收并处理。在本实施例中，回波信号接收单元130包括望远镜131与回波信号接收盒133，望远镜131与回波信号接收盒133螺纹连接，通过螺纹将回波信号接收盒133固定于望远镜131上，望远镜131固定于支撑组件150，望远镜131用于接收激光束与大气颗粒物作用后的反向回波散射信号，并将接收到的反向回波散射信号传播至回波信号接收盒133，回波信号接收盒133用于对反向回波散射信号进行处理。并且，经光传播方向微调单元120调节的激光束的方向与望远镜131的中心轴平行。

在本实施例中，支撑组件150包括前支撑板151与后支撑板153，托板160的两端分别与前支撑板151、后支撑板153的端部连接，望远镜131安装于前支撑板151与后支撑板153之间。

需要说明的是，由于当激光雷达信号收发装置100需置于无尘状态下使用，否则容易出现故障，当激光雷达信号收发装置100出现故障需要维护或需要调整校正时，需将激光雷达信号收发装置100带回室内维护。目前，由于激光信号发射单元110、回波信号接收单元130光传播方向微调单元120、托板160以及支撑组件150均为可拆卸连接，当需要维护时，需要将每个部件拆下然后进行维护，不仅浪费时间，且提高了维护成本。有鉴于此，在本实施例中，激光雷达信号收发装置100的激光信号发射单元110、回波信号接收单元130、光传播方向微调单元120、托板160以及支撑组件150均集成于一体。当需要维护时，可直接将激光雷达信号收发装置100整体带回室内维护，更加方便，减少了维护成本。

第二实施例

请参阅图3，本实用新型实施例提供了一种激光雷达信号收发箱体200，该激光雷达信号收发箱体200包括外壳210与第一实施例所述的激光雷达信号收发装置100，激光雷达信号收发装置100安装于外壳210内，且激光雷达信号收发装置100与外壳210可拆卸连接。本实施例所提供的激光雷达信号收发装置100，其基本结构及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

请参阅图4，具体地，为了便于激光雷达信号收发装置100安装于外壳210内，前支撑板151与后支撑板153的远离托板160的一端均设置有通孔155，外壳210内固定有用于安装激光雷达信号收发装置100的安装杆220，安装杆220上设置有螺纹，激光雷达信号收发箱体200还包括有螺母230，当需要将激光雷达信号收发装置100安装于外壳210时，使通孔155穿过安装杆220，然后通过螺母230拧紧的方式可实现将激光雷达信号收发装置100安装于外壳210内。当激光雷达信号收发装置100出现故障时，直接将激光雷达信号收发装置100从外壳210内拆下，然后带回室内或厂家维修。

需要说明的是，由于激光雷达包括激光雷达信号收发箱体200、激光雷达下箱体以及其它装置，使得激光雷达的体积较大，当激光雷达信号收发装置100发生故障时，现有的处理方式为将整个激光雷达运回厂家维修，造成维修成本较高。而在本实施例中，由于激光雷达信号收发装置100集成于一体且与外壳210可拆卸连接，当激光雷达信号收发装置100出现故障时，可直接将激光雷达信号收发装置100从外壳210内拆出，然后送回厂家维修，从而无需将整个激光雷达运回厂家维修，降低了维修成本。

综上所述，本实用新型提供了一种激光雷达信号收发装置与激光雷达信号收发箱体，该激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元。通过设置光传播方向微调单元，可以实现利用光传播方向微调单元对激光信号发射单元发出的激光束的角度进行调节，使激光信号发射单元发出的激光束与回波信号接收单元的中心轴平行，从而以低成本实现了激光发射单元和信号接收单元非同轴下的平行度的可调节性，且调节效果好，可控性高，同时又可以做到实时调节。该激光雷达信号收发箱体包括外壳与激光雷达信号收发装置，由于激光雷达信号收发装置与外壳可拆卸连接，所以在使用过程中，当激光雷达信号收发装置出现问题需要维修时，可直接将激光雷达信号收发装置从外壳内拆出，运回厂家维修，而无需将整台激光雷达运回厂家，更加方便。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述激光雷达信号收发装置包括激光信号发射单元、回波信号接收单元以及光传播方向微调单元，所述激光信号发射单元用于生成并发射激光束，并将所述激光束传播至所述光传播方向微调单元，所述光传播方向微调单元用于对发射的激光束的传播方向进行微调，并将微调后的所述激光束传播至目标方向的大气中，所述回波信号接收单元用于接收所述激光束与所述目标方向的大气中的一障碍物作用后的回波散射信号。

2.如权利要求1所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述激光雷达信号收发装置还包括托板与支撑组件，所述托板与所述支撑组件连接，所述激光信号发射单元与所述光传播方向微调单元均安装于所述托板，所述回波信号接收单元安装于所述支撑组件。

3.如权利要求2所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述光传播方向微调单元包括第一反射组件与第二反射组件，所述第一反射组件与所述托板固定连接，所述第二反射组件与所述托板转动连接；或所述第二反射组件与所述托板固定连接，所述第一反射组件与所述托板转动连接。

4.如权利要求3所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述激光信号发射单元、所述回波信号接收单元、光传播方向微调单元、所述托板以及所述支撑组件一体成型。

5.如权利要求3所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述第一反射组件与所述激光信号发射单元的夹角为45度。

6.如权利要求2所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述支撑组件包括前支撑板与后支撑板，所述托板的两侧分别与所述前支撑板、所述后支撑板的一侧连接。

7.如权利要求1所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述激光信号发射单元包括激光发生器与扩束器，所述激光发生器用于生成激光，并将所述激光传播至所述扩束器，所述扩束器用于对所述激光发生器发射的激光扩束准直。

8.如权利要求7所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述激光雷达信号收发装置还包括计数器，所述计数器安装于所述激光信号发射单元，并用于对所述激光发生器发射的激光次数进行计数。

9.如权利要求1所述的激光雷达信号收发装置，其特征在于，所述回波信号接收单元包括望远镜与回波信号接收盒，所述望远镜与所述回波信号接收盒连接，所述望远镜用于接收所述激光束与一障碍物作用后的回波散射信号，并将接收到的所述回波散射信号传播至所述回波信号接收盒，所述回波信号接收盒用于对所述回波散射信号进行处理。

10.一种激光雷达信号收发箱体，其特征在于，所述激光雷达信号收发箱体包括外壳与如权利要求1至9任意一项所述的激光雷达信号收发装置，所述激光雷达信号收发装置安装于所述外壳内，且所述激光雷达信号收发装置与所述外壳可拆卸连接。