CN208270762U - 激光雷达探测系统及激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种激光雷达探测系统及激光雷达,用于对障碍物的距离进行探测,涉及激光测距技术领域,具有激光发射装置、第一反射装置、第二反射装置和接收装置;通过激光发射装置发出探测激光射向第一反射装置上后,经第一反射装置将光线反射到第二反射装置上,第二反射装置将光线反射形成扫描光线,障碍物将扫描光线反射到第二反射装置上,第二反射装置将光线反射形成探测回光,探测回光穿过汇聚透镜将探测回光集中到光学探测器上,进行障碍物距离的测量,缓解了现有技术中存在的传统的激光雷达测距系统存在测量盲区的技术问题实现了激光雷达测距系统可远距离高精度测量,无测量盲区的技术效果。

Description

激光雷达探测系统及激光雷达
技术领域
本实用新型涉及激光测距技术领域,尤其是涉及一种激光雷达探测系统及激光雷达。
背景技术
现代工业对自动化产品需求高涨,激光雷达基于其可靠性、准确性、便利性,在避障、测量等诸多领域应用广泛。
激光雷达由激光发射单元发射激光束,经过扫描结构旋转形成具有一定角度的一维或二维检测区域,目标物体进入检测区域后,反射激光至扫描结构后进入激光雷达接收系统,根据发射光束与接收到回光时刻之间的时间差计算目标物体距雷达的距离。目前公知的激光雷达测距系统主要有两种,一种是发射、接收系统同心设置,发射系统位于接收系统中心;另一种是发射、接收系统旁轴设置,发射、接收系统光路独立,互不影响。
但是,传统的激光雷达测距系统发射、接收系统同心设置,对发射光路有严格要求,因为发射位于接收探测器正前方,发射光路要短,发射光源要短小,不能靠近接收探测器否则会遮挡大部分回光,发射激光位于接收探测器上方时将遮挡全部回光,无法实现远距离高精度测量;激光雷达测距系统发射、接收系统旁轴设置,在测量近距离物体时回光不能集中在接收探测器上,存在测量盲区。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种激光雷达探测系统及激光雷达,以缓解了现有技术中存在的传统的激光雷达测距系统存在测量盲区的技术问题
本实用新型提供的激光雷达探测系统,用于对障碍物的距离进行探测,具有激光发射装置、第一反射装置、第二反射装置以及接收装置;
激光发射装置用于发出探测激光,探测激光射向第一反射装置;
探测激光被第一反射装置反射后形成的光线被第二反射装置反射后射出形成扫描光线,扫描光线射向障碍物;
接收装置包括汇聚透镜和光学探测器,
扫描光线被障碍物散射后形成的光线被第二反射装置反射后形成探测回光,探测回光经过汇聚透镜射向光学探测器。
进一步的,探测回光与汇聚透镜的光轴同轴。
进一步的,第一反射装置上设置有直角反射棱镜;
探测激光射向直角反射棱镜,直角反射棱镜用于将探测激光反射到第二反射装置上;
直角反射棱镜的反射面与汇聚透镜的光轴之间的夹角为45°。
进一步的,在激光发射装置与第一反射装置之间设置有用于将探测激光均匀照射到第一反射装置的激光准直装置。
进一步的,激光准直装置设置为激光准直镜。
进一步的,第二反射装置包括第二反射镜和驱动装置;
探测激光被第一反射装置反射后形成的光线被第二反射镜反射后射出形成扫描光线,驱动装置与第二反射装置传动连接,驱动装置用于带动第二反射镜转动,以使扫描光线形成扫描区域,障碍物设置于扫描区域内。
进一步的,汇聚透镜设置为非球面透镜。
进一步的,汇聚透镜的口径与焦距的比值大于1。
本实用新型提供的激光雷达,包括激光雷达探测系统。
结合以上技术方案,本实用新型带来的有益效果分析如下:
一种激光雷达探测系统,用于对障碍物的距离进行探测,具有激光发射装置、第一反射装置、第二反射装置以及接收装置;
激光发射装置用于发出探测激光,探测激光射向第一反射装置;
探测激光被第一反射装置反射后形成的光线被第二反射装置反射后射出形成扫描光线,扫描光线射向障碍物;
接收装置包括汇聚透镜和光学探测器,
扫描光线被障碍物散射后形成的光线被第二反射装置反射后形成探测回光,探测回光经过汇聚透镜射向光学探测器。
通过激光发射装置发出探测激光,探测激光射向第一反射装置上后,经第一反射装置将光线反射到第二反射装置上,第二反射装置将光线反射形成扫描光线,障碍物将扫描光线反射到第二反射装置上,第二反射装置将光线反射形成探测回光,探测回光穿过汇聚透镜将探测回光集中到光学探测器上,光学探测器接收光信号,进行障碍物距离的测量,缓解了现有技术中存在的传统的激光雷达测距系统存在测量盲区的技术问题,实现了激光雷达测距系统可远距离高精度测量,无测量盲区的技术效果。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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为本实用新型实施例提供的激光雷达探测系统的整体结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的激光雷达探测系统中接收装置的结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的激光雷达探测系统中第二反射装置的结构示意图。
图标:100-激光发射装置;110-探测激光;120-扫描光线;130-探测回光;200-第一反射装置;300-第二反射装置;310-驱动装置;320-第二反射镜;400-接收装置;410-汇聚透镜;420-光学探测器;500-激光准直装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等,其所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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,如出现术语“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。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。
图1为本实施例提供的激光雷达探测系统的整体结构示意图;图2为本实施例提供的激光雷达探测系统中接收装置的结构示意图;图3为本实施例提供的激光雷达探测系统中第二反射装置的结构示意图。
如图1-3所示,本实施例提供的激光雷达探测系统,用于对障碍物的距离进行探测,具有激光发射装置100、第一反射装置200、第二反射装置300以及接收装置400;激光发射装置100用于发出探测激光110,探测激光110射向第一反射装置200;探测激光110被第一反射装置200反射后形成的光线被第二反射装置300反射后射出形成扫描光线120,扫描光线120射向障碍物;接收装置400包括汇聚透镜410和光学探测器420,扫描光线120被障碍物散射后形成的光线被第二反射装置300反射后形成探测回光130,探测回光130经过汇聚透镜410射向光学探测器420。
具体的,激光发射装置100发射出探测激光110,探测激光110射向第一反射装置200,利用第一反射装置200将探测激光110反射到第二反射装置300上,第二反射装置300再将光线形成扫描光线120,扫描光线120照射到障碍物上,障碍物将扫描光线120反射到第二反射装置300上,第二反射装置300将光线反射形成探测回光130,探测回光130的所有光束穿过汇聚透镜410将探测回光130汇聚到光学探测器420上,使障碍物反射的激光全部汇聚到光学探测器420上,消除探测盲区。
激光发射装置100设置为激光二极管。
本实施例提供的激光雷达探测系统,用于对障碍物的距离进行探测,具有激光发射装置100、第一反射装置200、第二反射装置300以及接收装置400;激光发射装置100用于发出探测激光110,探测激光110射向第一反射装置200;探测激光110被第一反射装置200反射后形成的光线被第二反射装置300反射后射出形成扫描光线120,扫描光线120射向障碍物;接收装置400包括汇聚透镜410和光学探测器420,扫描光线120被障碍物散射后形成的光线被第二反射装置300反射后形成探测回光130,探测回光130经过汇聚透镜410射向光学探测器420。通过激光发射装置100发出探测激光110,探测激光110射向第一反射装置200上后,经第一反射装置200将光线反射到第二反射装置300上,第二反射装置300将光线反射形成扫描光线120,障碍物将扫描光线120反射到第二反射装置300上,第二反射装置300将光线反射形成探测回光130,探测回光130穿过汇聚透镜410将探测回光130集中到光学探测器420上,光学探测器420接收光信号,进行障碍物距离的测量,缓解了现有技术中存在的传统的激光雷达测距系统存在测量盲区的技术问题,实现了激光雷达测距系统可远距离高精度测量,无测量盲区的技术效果。
在上述实施例的基础上,进一步的,本实施例提供的激光雷达探测系统中的探测回光130与汇聚透镜410的光轴同轴。
具体的,障碍物反射回来的激光经第二反射装置300反射形成探测回光130,探测回光130沿着与汇聚透镜410的光轴平行方向射入汇聚透镜410上,或探测回光130沿着光轴的方向射入,使探测回光130经过汇聚透镜410的折射将探测回光130汇聚到光学探测器420上。
进一步的,第一反射装置200上设置有直角反射棱镜;探测激光110射向直角反射棱镜,直角反射棱镜用于将探测激光110反射到第二反射装置300上;直角反射棱的镜反射面与汇聚透镜410的光轴之间的夹角为45°。
具体的,直角反射棱镜将探测激光110反射到第二反射装置300上,且直角反射棱镜的反射面与汇聚透镜410的光轴之间的夹角为45°,使探测回光130沿着与汇聚透镜410的光轴平行方向射入汇聚透镜410上,使探测回光130经过汇聚透镜410的折射将探测回光130汇聚到光学探测器420上。
另外,优选的,激光发射装置100发射的探测激光110与汇聚透镜410的光轴呈垂直设置,使探测激光110与经第一反射镜反射后的光线互为垂直,第一反射镜反射后的光线与扫描光线120互为垂直,扫描光线120与探测回光130互为垂直,方便激光发射装置100、第一反射装置200、第二反射装置300和接收装置400的设置,探测激光110与汇聚透镜410的光轴也可不按垂直设置,只要保证探测激光110、探测回光130、汇聚透镜410同轴即可。
本实施例提供的激光雷达探测系统,通过将探测回光130与汇聚透镜410同轴,使探测回光130穿过汇聚透镜410将激光汇聚到光学探测器420上。
在上述实施例的基础上,进一步的,本实施例提供的激光雷达探测系统中的在激光发射装置100与第一反射装置200之间设置有用于将探测激光110均匀照射到第一反射装置200的激光准直装置500。
进一步的,激光准直装置500设置为激光准直镜。
具体的,在激光发射装置100与第一反射装置200之间设置激光准直装置500,使激光发射装置100发射的激光经过激光准直镜后使激光束呈平行状态射入到第一反射装置200上,使激光二极管具有更好的方向性。
进一步的,第二反射装置300包括第二反射镜320和驱动装置310;探测激光110被第一反射装置200反射后形成的光线被第二反射镜320反射后射出形成扫描光线120,驱动装置310与第二反射装置300传动连接,驱动装置310用于带动第二反射镜320转动,以使扫描光线120形成扫描区域,障碍物设置于扫描区域内。
具体的,驱动装置310与第二反射镜320传动连接,使驱动装置310带动第二反射镜320转动,使激光照射第二反射镜320之后形成的扫描光线120形成扇形区域,增大扫描区域的面积。
另外,驱动装置310带动第二反射镜320转动,第二反射镜320围绕转动轴转动,转动轴与探测回光130呈平行设置,保证探测回光130经过汇聚透镜410汇聚到光学探测器420上。
进一步的,汇聚透镜410设置为非球面透镜。
具体的,汇聚透镜410可设置为球面透镜或非球面透镜,非球面透镜具有更多的可选为变量的参数,有利于汇聚效果的优化,可以维持良好的像差修正,较佳地,汇聚透镜410设置为非球面透镜。
进一步的,汇聚透镜410的口径与焦距的比值大于1。
具体的,汇聚透镜410的口径与焦距的比值大于1,保证接收装置400能收到足够的探测回光130,便于测量。
本实施例提供的激光雷达,包括激光雷达探测系统。
由于本实施例提供的激光雷达的技术效果与上述的激光雷达探测系统的技术效果相同,此处不在赘述。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种激光雷达探测系统,用于对障碍物的距离进行探测,其特征在于,具有激光发射装置、第一反射装置、第二反射装置以及接收装置;
所述激光发射装置用于发出探测激光,所述探测激光射向所述第一反射装置;
所述探测激光被所述第一反射装置反射后形成的光线被所述第二反射装置反射后射出形成扫描光线,所述扫描光线射向所述障碍物;
所述接收装置包括汇聚透镜和光学探测器,
所述扫描光线被所述障碍物散射后形成的光线被所述第二反射装置反射后形成探测回光,所述探测回光经过所述汇聚透镜射向所述光学探测器。
2.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述探测回光与所述汇聚透镜的光轴同轴。
3.根据权利要求2所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述第一反射装置上设置有直角反射棱镜;
所述探测激光射向所述直角反射棱镜,所述直角反射棱镜用于将所述探测激光反射到所述第二反射装置上;
所述直角反射棱镜的反射面与所述汇聚透镜的光轴之间的夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,在所述激光发射装置与所述第一反射装置之间设置有用于将所述探测激光均匀照射到所述第一反射装置的激光准直装置。
5.根据权利要求4所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述激光准直装置设置为激光准直镜。
6.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述第二反射装置包括第二反射镜和驱动装置;
所述探测激光被所述第一反射装置反射后形成的光线被所述第二反射镜反射后射出形成扫描光线,所述驱动装置与所述第二反射装置传动连接,所述驱动装置用于带动所述第二反射镜转动,以使所述扫描光线形成扫描区域,所述障碍物设置于所述扫描区域内。
7.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述汇聚透镜设置为非球面透镜。
8.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述汇聚透镜的口径与焦距的比值大于1。
9.一种激光雷达,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的激光雷达探测系统。
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