CN209765039U - 一种扫描式激光雷达光机 - Google Patents

Abstract

一种扫描式激光雷达光机，包括：激光发射单元、激光接收单元、扫描单元、滤光罩单元，激光发射单元包括激光发射二极管、激光发射准直透镜、激光发射准直镜筒、激光发射反射镜、激光驱动电路板，激光接收单元包括雪崩光电二极管、激光接收反射镜、激光接收透镜、激光接收主控电路板，扫描单元包括电机定子、电机转子、激光接收反射镜固定件、电机固定件(1)、电机固定件(2)，激光发射反射镜和激光接收反射镜随扫描单元360度旋转，准直镜筒用于放置准直透镜，滤光罩单元用于防护激光雷达和抑制杂散光干扰。该结构简单实现了一种扫描式激光雷达，能更好的抑制杂散光和增加接收光信号强度，提升了激光雷达的测距能力和测距精度。

Description

一种扫描式激光雷达光机

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体是指一种激光雷达光机。

背景技术

激光雷达，是以发射激光束探测目标的距离、方位等特征量的雷达系统。随着行业的发展，特别是在机器人和汽车领域，对激光雷达的体积、测量精度等要求也越来越高。

然而传统的小型化激光雷达，由于体积的原因，多采用共轴的方式，由于发射与接收共轴，发射过程中的漏光会对接收光路造成影响，降低了测量精度，同时采用共轴的方式发射光路对接收光路遮光面积大，降低了信号的接收能力。并且传统的小型化激光雷达，由于电源或者信号传输线只能从滤光罩内表面走线，会对接收信号造成一定角度的遮挡，产生测量盲区。

发明内容

本实用新型提出一种扫描式激光雷达光机，采用平行光轴的方式，解决了现有小型化激光雷达回波强度不够以及杂散光大的问题，同时实现了360度旋转扫描目标，无测量盲区。

本实用新型提出一种激光雷达光机，包括：激光发射单元、激光接收单元、扫描单元、滤光罩单元；

所述激光发射单元至少包括：激光发射二极管、激光发射准直透镜、激光发射准直镜筒、激光发射反射镜、激光驱动电路板；

所述激光接收单元至少包括：雪崩光电二极管、激光接收反射镜、激光接收透镜、激光接收主控电路板；

所述扫描单元至少包括：电机定子、电机转子、激光接收反射镜固定件、第一电机固定件、第二电机固定件；

所述激光电路驱动板、所述激光发射二极管、所述激光发射准直透镜、所述激光发射反射镜、所述激光发射准直镜筒、所述滤光罩单元构成发射光路，并从上置下依次设置；

所述滤光罩单元、所述激光接收反射镜、所述激光接收透镜、所述雪崩光电二极管、所述激光接收主控电路板构成接收光路，并从下置上依次设置；

所述激光发射反射镜、所述激光发射准直镜筒、所述激光接收反射镜、所述激光接收反射镜固定件随所述扫描单元360度旋转。

进一步，所述激光发射二极管安装在所述激光驱动电路板上，所述激光发射二极管位于垂直方向光轴中心处，所述激光驱动电路板安装在所述电机定子上，所述准直透镜安装在所述激光发射准直镜筒中，所述激光发射准直镜筒固定于所述电机转子上，所述激光发射反射镜固定在所述激光发射准直镜筒上，与所述激光发射准直镜筒呈45°夹角；所述激光接收单元包括雪崩光电二极管、激光接收反射镜、激光接收透镜、激光接收主控电路板，所述激光接收单元中，所述激光接收反射镜固定在所述激光接收反射镜固定件上，与竖直光轴方向呈 45°夹角，所述激光接收反射镜和所述激光接收透镜中心设有穿孔，所述激光发射准直镜筒与激光接收反射镜分别位于所述激光接收反射镜固定件底部托盘两端，所述扫描单元包括电机定子、电机转子、激光接收反射镜固定件、第一电机固定件、第二电机固定件。

进一步，所述激光接收反射镜固定件固定在所述电机转子上，所述电机定子固定在第一电机固定件上，所述第一电机固定件固定在所述第二电机固定件上；

进一步，所述一种扫描式激光雷达光机能够进行360度旋转扫描目标；

进一步，所述激光发射准直镜筒呈L型；

进一步，所述一种扫描式激光雷达光机在水平光轴上采用平行光轴的方式；

进一步，所述激光发射准直镜筒长边处末端与所述滤光罩单元内部表面贴合或者与所述滤光罩单元内部表面内陷预设深度；

进一步，所述激光接收反射镜固定件的底部托盘末端与所述滤光罩单元内部表面贴合或者与所述滤光罩单元内部表面内陷预设深度；

相对于现有技术，本实用新型所述的一种激光雷达光机具有以下优势：

发射光路对接收光路无遮挡，可以增大了有效信号幅值；发射光路和接收光路分开，有效的避免了发射光路漏光对接收光路的影响；能够实现360度旋转扫描，无盲区；准直镜筒出射端面贴近防护罩系统，使得防护罩产生的杂散光能较少进入到接收系统，提高了激光雷达精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种扫描式激光雷达光机示意图；

图2为本实用新型实施例所述的激光接收反射镜俯视图；

图3为本实用新型实施例所述的激光接收反射镜固定件俯视图；

图4为本实用新型实施例所述的电机固定件(1)俯视图；

图5为本实用新型实施例所述的电机固定件(2)俯视图；

附图标记：

1-激光接收反射镜 2-激光发射反射镜 3-激光接收反射镜固定件 4-激光发射准直镜筒 5-激光发射准直透镜 6-激光发射二极管 7-激光驱动电路板 8-滤光罩单元 9-激光接收透镜 10-雪崩光电二极管 11-激光接收主控电路板 12-电机固定件(2) 13-电机固定件(1) 14-电机定子 15-电机转子

具体实施方式：

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：

图1为本实用新型一种扫描式激光雷达光机实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的一种扫描式激光雷达光机包括1- 激光接收反射镜 2-激光发射反射镜 3-激光接收反射镜固定件 4-激光发射准直镜筒 5-激光发射准直透镜 6-激光发射二极管 7-激光驱动电路板 8-滤光罩单元 9-激光接收透镜 10-雪崩光电二极管 11-激光接收主控电路板 12-电机固定件(2) 13-电机固定件(1) 14-电机定子 15-电机转子。

本实施例中，激光驱动电路板7，扫描单元分别与激光接收主控电路板11电连接。

具体地，扫描单元用于产生刻度脉冲信号，并将刻度脉冲信号传输给激光接收主控电路板11，激光接收主控电路板11用于接收到刻度脉冲信号后，驱动激光驱动电路板7发出激光束，该激光束为发射信号。激光接收主控电路板11还用于接收目标反射回来的回波信号，并将回波信号与发射信号进行比较,进行信号处理后，获得目标的距离信息，目标轮廓信息，目标方位信息以及其他目标信息等。

本实施例中，激光发射二极管6位于激光驱动电路板7的正中心，雪崩光电二极管10位于激光接收主控电路板11的正中心。

其中，激光发射二极管6用于发射激光束。雪崩光电二极管10 用于将接收到的光信号转换为电信号。

其中，激光接收主控电路板11还可以包括：模拟及数字电路。激光接收主控电路板11具体用于记录每一次的激光发出的起始时刻及与之对应的回波时刻，经过计算后得到目标距离。同时通过读取、处理扫描单元输出的刻度脉冲信号辨别目标方位。根据连读打在目标上的光束数目以及目标距离值，可以大致判断目标尺寸及轮廓。

本实施例中，激光驱动电路板7、激光发射二极管6、激光发射准直透镜5、激光发射反射镜2、激光发射准直镜筒4、滤光罩单元8构成发射光路，并从上置下依次设置；

具体地，本实施例中，激光发射二极管6用于产生激光束，激光发射二极管6产生的激光束带有一定的发散角，激光发射二极管6将产生的激光束激光发射准直透镜5。激光发射准直透镜5用于对激光束进行准直，准直后的激光束接近于一束平行光，减少了发散角。激光束通过激光发射准直透镜5后到L型激光发射准直镜筒4一端，并经过激光发射反射镜2将激光束反射到L型激光发射准直镜筒4 的另一端，激光发射准直镜筒4用于对激光束的杂散光进行屏蔽，禁止杂散光通过原路返回，在激光束到达L型激光发射准直镜筒4 的另一端后进入到滤光罩单元8中，最终通过滤光罩单元8发射出去。由于激光驱动电路板7、激光发射二极管6、激光发射准直透镜5、激光发射反射镜2、激光发射准直镜筒4、滤光罩单元8从下至上依次设置，所以激光束从下至上发射出去。

本实施例中激光发射二极管6安装在激光驱动电路板7上，激光发射二极管6位于垂直方向光轴中心处；激光驱动电路板7 通过螺丝紧固在电机定子14上；激光发射准直透镜5安装在激光发射准直镜筒4中，激光发射准直镜筒4固定于电机转子15上，激光发射准直镜筒4呈L型，且短边处中心轴与垂直方向光轴共轴；激光发射反射镜2通过粘胶固定在激光发射准直镜筒4上，与L型激光发射准直镜筒4长边和短边处均呈45°夹角；激光发射准直镜筒长边处末端与所述滤光罩单元内部表面贴合或者与所述滤光罩单元内部表面内陷预设深度。

本实施例中，滤光罩单元8、激光接收反射镜1、激光接收透镜9、雪崩光电二极管10、激光接收主控电路板11构成接收光路，并从下至上依次设置。

具体地，本实施例中，在发射出的激光束达到目标后反射回来回波信号，该回波信号通过滤光罩单元8射到激光接收反射镜1，由激光接收反射镜1反射后打到激光接收透镜9中，并穿透激光接收透镜 9后，被雪崩光电二极管10接收。雪崩光电二极管10将回波信号转换为电信号，并进行处理。由于滤光罩单元8、激光接收反射镜1、激光接收透镜9、雪崩光电二极管10、激光接收主控电路板11由下至上依次设置，所以回波信号从下至上接收回来。

本实施例中，雪崩光电二极管10安装在激光接收主控电路板 11的正中心位置，激光接收透镜9与雪崩光电二极管10同轴，激光接收反射镜1固定在激光接收反射镜固定件3上，激光接收反射镜1与垂直方向呈45°夹角，保证接收到的激光回波信号，能垂直的反射到激光接收透镜9上，最后聚焦到雪崩光电二极管10 上。

本实施例中，激光接收反射镜1固定在激光接收反射镜固定件 3上，激光接收反射镜固定件3通过螺丝固定在电机转子15上，电机定子14通过螺丝固定在电机固定件(1)13上，电机固定件 (1)13通过螺丝固定在电机固定件(2)12上。

图2为本实用新型实施例所述的激光接收反射镜1俯视图，激光接收透镜1中心穿孔，激光驱动电路板7及扫描单元与激光接收主控电路板11之间的电气连接线从孔内通过，电机固定件(1) 13从孔内通过。

图3为本实用新型实施例所述的激光接收反射镜固定件3俯视图，激光接收反射镜固定件3底部托盘中心开孔，激光发射准直镜筒 4通过孔中心固定在电机转子15上，激光接收反射镜固定件3通过螺丝固定在电机转子15上。

图4为本实用新型实施例所述的电机固定件(1)13俯视图，电机固定件(1)13底部托盘用于固定电机定子14，激光驱动电路板 7固定在电机固定件(1)13底部托盘和电机定子14中间，电机固定件(1)13另一端带螺纹孔，用于固定固定件(2)12。

图5为本实用新型实施例所述的电机固定件(2)12俯视图，电机固定件(2)12中心开孔，用于放置激光接收透镜9，电机固定件(1)13通过激光接收透镜9中心开孔处，与电机固定件(2)12 中心处横梁通过螺丝固定。

本实施例中，一方面发射光路对接收光路无遮挡，可以增大了有效信号幅值，另一方面发射光路和接收光路分开，有效的避免了发射光路漏光对接收光路的影响，同时能够实现360度旋转扫描，无盲区

以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种扫描式激光雷达光机，包括：激光发射单元、激光接收单元、扫描单元、滤光罩单元，其特征在于，

所述激光发射单元包括激光发射二极管、激光发射准直透镜、激光发射准直镜筒、激光发射反射镜、激光驱动电路板；

所述激光发射单元中，所述激光发射二极管安装在所述激光驱动电路板上，所述激光发射二极管位于垂直方向光轴中心处；

所述扫描单元包括电机定子、电机转子、激光接收反射镜固定件、第一电机固定件、第二电机固定件；

所述激光驱动电路板安装在所述电机定子上；

所述准直透镜安装在所述激光发射准直镜筒中，所述激光发射准直镜筒固定在所述电机转子上；

所述激光发射反射镜固定在所述激光发射准直镜筒上，与所述激光发射准直镜筒呈45°夹角；

所述激光接收单元包括雪崩光电二极管、激光接收反射镜、激光接收透镜、激光接收主控电路板；

在所述激光接收单元中，所述激光接收反射镜固定在所述激光接收反射镜固定件上，与竖直光轴方向呈45°夹角，所述激光接收反射镜和所述激光接收透镜中心设有穿孔；

所述激光发射准直镜筒与激光接收反射镜分别位于所述激光接收反射镜固定件底部托盘两端。

2.根据权利要求1所述激光雷达光机，其特征在于，所述激光接收反射镜固定件固定在所述电机转子上，所述电机定子固定在所述第一电机固定件上，所述第一电机固定件固定在所述第二电机固定件上。

3.根据权利要求1所述激光雷达光机，其特征在于，所述激光发射准直镜筒呈L型。

4.根据权利要求1所述激光雷达光机，其特征在于，所述激光雷达光机在水平光轴上采用平行光轴的方式。

5.根据权利要求1所述激光雷达光机，其特征在于，所述激光发射准直镜筒长边处末端与所述滤光罩单元内部表面贴合或者与所述滤光罩单元内部表面内陷预设深度。

6.根据权利要求1所述激光雷达光机，其特征在于，所述激光接收反射镜固定件的底部托盘末端与所述滤光罩单元内部表面贴合或者与所述滤光罩单元内部表面内陷预设深度。