CN211698180U - 激光雷达的精密装调装置及激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光雷达的精密装调装置及激光雷达系统，涉及激光雷达技术领域。激光雷达的精密装调装置，包括镜架、发射电路板、接收电路板、光源、光电探测器、第一镜片和第二镜片。光源安装在发射电路板上，用于向目标物体发射激光。光电探测器安装在接收电路板上，用于接收目标物体反射的激光。第一镜片、第二镜片安装于镜架。发射电路板通过第一螺接件和第一调节垫片安装于镜架。接收电路板通过第二螺接件和第二调节垫片安装于镜架。激光雷达系统通过使用激光雷达的精密装调装置，可以以镜架为基准，采用调节垫片来调节电路板与镜片的间距，实现了焦深或景深的精准调节，为光电系统的调节提供了另一条思路。

Description

激光雷达的精密装调装置及激光雷达系统

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达的精密装调装置及激光雷达系统。

背景技术

目前建筑行业中，实况测量是基础且至关重要的一环，目前建筑行业进行的实测实量作业方式工作量较大，所需工具较多，单人难以完成；并且作业过程中采样点低、效率低下、工作乏味，而且数据测量结果受作业人员的操作规范性影响较大，测量精度难以保证。而激光雷达在测量方面的可靠度、探测范围、测距精度等方面具有不可比拟的优势。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象的相对距离。

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置和方位的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，目标将激光光束进行反射后通过不同目标反射后的激光光束在感应器上投射的位置或者不同，从而判断目标的距离。现有的扫地机器人所用的低成本激光雷达为满足较远距离的精度，外观结构做的比较大，在应用领域的使用有一定的局限件，而较大量程和较高精度的激光雷达成本比较高，体积比较大。另外其他方式的如TOF法虽然体积上能够缩小，但成本很高。

由于激光雷达的光电系统的焦深与景深调节精度低或者不能装调，现有的激光雷达存在探测效果不佳问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种激光雷达的精密装调装置，其能够用于改善现有的激光雷达存在探测效果不佳问题。

本申请的另外一个目的在于提供一种激光雷达系统，其包括上述激光雷达的精密装调装置，其具有该激光雷达的精密装调装置的全部特性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请的实施例提供了一种激光雷达的精密装调装置，包括镜架、发射电路板、接收电路板、光源、光电探测器、第一镜片和第二镜片；

所述光源安装在所述发射电路板上，用于向目标物体发射激光；

所述光电探测器安装在所述接收电路板上，用于接收目标物体反射的激光；

所述第一镜片安装于所述镜架，用于整形所述光源发射的激光；

所述第二镜片安装于所述镜架，用于整形目标物体反射的激光；

所述发射电路板通过第一螺接件和第一调节垫片安装于所述镜架，以使所述光源与所述第一镜片的间距可调节；

所述接收电路板通过第二螺接件和第二调节垫片安装于所述镜架，以使所述光电探测器与所述第二镜片的间距可调节。

通过第一调节垫片，可以量化调节发射电路板与第一镜片的间距，从而使得光源与第一镜片的间距可以被精确调节，实现了光路的精准调节；而第二调节垫片则可以调节接收电路板相对于第二镜片的间距，使得光电探测器与第二镜片之间的间距得到量化且精确的调节，实现了光学焦深的调节。最终一同使得激光雷达的探测效果可以更佳。

另外，根据本申请的实施例提供的激光雷达的精密装调装置，还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的可选实施例中，所述第一调节垫片和所述第二调节垫片均为U型垫片。

U型垫片可以方便拆装，与螺接件配合十分方便。

在本申请的可选实施例中，所述镜架包括镜架本体、多个第一连接柱、多个第二连接柱；

所述第一镜片和所述第二镜片安装于所述镜架本体；

所述第一连接柱的一端与所述镜架本体相连，所述发射电路板通过所述第一螺接件和所述第一调节垫片安装于所述第一连接柱的另一端；

所述第二连接柱的一端与所述镜架本体相连，所述接收电路板通过所述第二螺接件和所述第二调节垫片安装于所述第二连接柱的另一端。

在本申请的可选实施例中，所述发射电路板通过四个所述第一螺接件安装于四个所述第一连接柱，四个所述第一连接柱呈矩阵分布。

矩阵分布的第一连接柱可以给发射电路板提供稳定支撑，并且也方便进行对角安装，保障安装后的可靠性。

在本申请的可选实施例中，所述接收电路板通过四个所述第二螺接件安装于四个所述第二连接柱，四个所述第二连接柱呈矩阵分布。

矩阵分布的第二连接柱可以给接收电路板提供稳定支撑，并且也方便进行对角安装，保障安装后的可靠性。

在本申请的可选实施例中，所述第一连接柱和所述第二连接柱位于所述镜架本体的同一侧，所述第一连接柱与所述第二连接柱平行，且所述第一连接柱与所述第二连接柱的长度不等。

在本申请的可选实施例中，所述发射电路板与所述接收电路板平行设置。

如此可以灵活利用安装空间，并且保障发射与接收过程可以更顺畅，无需另外加装额外的校正装置。

在本申请的可选实施例中，所述光源包括发射光源和参考光源。

发射光源在雷达系统中发射光信号，参考光源也可以发射光信号，在雷达系统作为实现距离补偿的激光器使用。

本申请的实施例提供了一种激光雷达系统，包括电机、信号处理板、转接件和上述任一项所述的激光雷达的精密装调装置；

所述信号处理板和所述激光雷达的精密装调装置均通过所述转接件与所述电机连接，所述激光雷达的精密装调装置与所述信号处理板电连接。

通过使用激光雷达的精密装调装置，激光雷达系统整体的外观结构可以更小，并且调节精度高，有良好的探测效果。

在本申请的可选实施例中，所述激光雷达系统包括外壳和视窗，所述外壳罩设于所述电机外部，所述视窗罩设于所述激光雷达的精密装调装置的外部。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为激光雷达系统的示意图；

图2为激光雷达的精密装调装置的第一视角下的示意图；

图3为激光雷达的精密装调装置的第二视角下的示意图；

图4为激光雷达的精密装调装置的第三视角下的示意图。

图标：100-电机；200-信号处理板；300-转接件；400-激光雷达的精密装调装置；500-外壳；600-视窗；10-镜架；11-镜架本体；12-第一连接柱；13-第二连接柱；20-发射电路板；21-第一螺接件；22-第一调节垫片；30-接收电路板；31-第二螺接件；32-第二调节垫片；40-发射光源；41-参考光源；50-光电探测器；60-第一镜片；70-第二镜片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等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，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。

实施例

请参照图1，本申请提供了一种激光雷达系统，包括电机100、信号处理板200、转接件300和图2至图4所示的激光雷达的精密装调装置400。

具体的，信号处理板200和激光雷达的精密装调装置400均通过转接件300与电机100连接，激光雷达的精密装调装置400与信号处理板200电连接。通过使用激光雷达的精密装调装置400，激光雷达系统整体的外观结构可以更小，并且调节精度高，有良好的探测效果。

其中，激光雷达系统包括外壳500和视窗600，外壳500罩设于电机100外部，视窗600罩设于激光雷达的精密装调装置400的外部。

外壳500是提供支撑保护的作用，而视窗600则是可以滤过可见光，增透所需波长光。

其中，电机100、信号处理板200、转接件300可以参照普通的激光雷达所用的器件，此处并未对这些器件本身改进，因此不再赘述。

具体的，激光雷达的精密装调装置400，包括镜架10、发射电路板20、接收电路板30、光源、光电探测器50、第一镜片60和第二镜片70；

光源安装在发射电路板20上，用于向目标物体发射激光；

光电探测器50安装在接收电路板30上，用于接收目标物体反射的激光；

第一镜片60安装于镜架10，用于整形光源发射的激光；

第二镜片70安装于镜架10，用于整形目标物体反射的激光；

发射电路板20通过第一螺接件21和第一调节垫片22安装于镜架10，以使光源与第一镜片60的间距可调节；

接收电路板30通过第二螺接件31和第二调节垫片32安装于镜架10，以使光电探测器50与第二镜片70的间距可调节。

其中，第一镜片60和第二镜片70分别为发射光学系统和接收光学系统。发射光学系统将光源发射的激光整形并且传输出去；接收光学系统传输聚焦整形经过扫描物体反射回来的光信号。

其中，螺接件可以采用锁紧螺丝这样的常规零件。成本低且连接效果稳定可靠。

其中，由于镜架10既作为了第一镜片60、第二镜片70的安装架，又作为了电路板的安装架，相较于现有技术采用的镜片架加支架的方式而言，实现了镜片架与支架的一体化，去除了二者的装配流程和装配误差，进而降低了激光雷达系统的整体装配误差。

其中，光源包括发射光源40和参考光源41。发射光源40在雷达系统中发射光信号，参考光源41也可以发射光信号，在雷达系统作为实现距离补偿的激光器使用。

通过第一调节垫片22，可以量化调节发射电路板20与第一镜片60的间距，从而使得光源与第一镜片60的间距可以被精确调节，实现了光路的精准调节；而第二调节垫片32则可以调节接收电路板30相对于第二镜片70的间距，使得光电探测器50与第二镜片70之间的间距得到量化且精确的调节，实现了光学焦深的调节。最终一同使得激光雷达的探测效果可以更佳。

详细的，在本实施例中，第一调节垫片22和第二调节垫片32均为U型垫片。U型垫片可以方便拆装，与螺接件配合十分方便。其中，当使用多个第一调节垫片22时，多个第一调节垫片22各自的厚度可以相同也可以不同，方便根据调节需求来选用相应厚度的第一调节垫片22。同理，第二调节垫片32也可以如此设计。

请结合图3和图4，详细的，在本实施例中，镜架10包括镜架本体11、多个第一连接柱12、多个第二连接柱13；

第一镜片60和第二镜片70安装于镜架本体11；

第一连接柱12的一端与镜架本体11相连，发射电路板20通过第一螺接件21和第一调节垫片22安装于第一连接柱12的另一端；

第二连接柱13的一端与镜架本体11相连，接收电路板30通过第二螺接件31和第二调节垫片32安装于第二连接柱13的另一端。

更为详细的是，在本实施例中，第一连接柱12和第二连接柱13位于镜架本体11的同一侧，第一连接柱12与第二连接柱13平行，且第一连接柱12与第二连接柱13的长度不等。这样可以使得整体布局更为紧凑。可以选择的是，发射电路板20通过四个第一螺接件21安装于四个第一连接柱12，四个第一连接柱12呈矩阵分布。矩阵分布的第一连接柱12可以给发射电路板20提供稳定支撑，并且也方便进行对角安装，保障安装后的可靠性。

接收电路板30通过四个第二螺接件31安装于四个第二连接柱13，四个第二连接柱13呈矩阵分布。同理，矩阵分布的第二连接柱13可以给接收电路板30提供稳定支撑，并且也方便进行对角安装，保障安装后的可靠性。

其中，对角安装是指按照对角线的位置关系进行螺接件的旋拧。比如图3中，可以先旋拧左上角的第一螺接件21进行预固定，然后再旋拧右下角的第一螺接件21进行预固定，这样就完成了两个处于同一对角线上的两个第一螺接件21的预安装，再按照上述方式，将右上角和左下角的两个第一螺接件21进行预固定后，再按照对角安装的顺序，将每一个第一螺接件21拧紧即可。

如此，连接柱既可以作为支撑结构，也可以作为电路板的定位结构，方便安装，加上对角安装的方式，可以使得定位效果更为显著。调节垫片能够为螺接件提供定位作用，调节垫片与镜架10的配合，可以实现定位与调节的双重功能，方便精确安装电路板，减小装配误差。

进一步的，在本实施例中，发射电路板20与接收电路板30平行设置。如此可以灵活利用安装空间，并且保障发射与接收过程可以更顺畅，无需另外加装额外的校正装置。由于镜架10配合调节垫片，对电路板有了良好的定位效果，就无需另外增设定位结构或者加装定位零件，可以更加有效地缩小整体的体积。

综上所述，本申请的激光雷达系统通过使用激光雷达的精密装调装置400，可以以镜架10为基准，采用调节垫片来调节电路板与镜片的间距，实现了焦深或景深的精准调节，为光电系统的调节提供了另一条思路。并且得益于结构设计，整体外形结构得到缩小，方便灵活运用到对体积有要求的设备中，如扫地机器人等智能机器人领域，以及精密机床的防撞系统领域。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达的精密装调装置，其特征在于，包括镜架、发射电路板、接收电路板、光源、光电探测器、第一镜片和第二镜片；

所述光源安装在所述发射电路板上，用于向目标物体发射激光；

所述光电探测器安装在所述接收电路板上，用于接收目标物体反射的激光；

所述第一镜片安装于所述镜架，用于整形所述光源发射的激光；

所述第二镜片安装于所述镜架，用于整形目标物体反射的激光；

所述发射电路板通过第一螺接件和第一调节垫片安装于所述镜架，以使所述光源与所述第一镜片的间距可调节；

所述接收电路板通过第二螺接件和第二调节垫片安装于所述镜架，以使所述光电探测器与所述第二镜片的间距可调节。

2.根据权利要求1所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述第一调节垫片和所述第二调节垫片均为U型垫片。

3.根据权利要求1所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述镜架包括镜架本体、多个第一连接柱、多个第二连接柱；

所述第一镜片和所述第二镜片安装于所述镜架本体；

所述第一连接柱的一端与所述镜架本体相连，所述发射电路板通过所述第一螺接件和所述第一调节垫片安装于所述第一连接柱的另一端；

所述第二连接柱的一端与所述镜架本体相连，所述接收电路板通过所述第二螺接件和所述第二调节垫片安装于所述第二连接柱的另一端。

4.根据权利要求3所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述发射电路板通过四个所述第一螺接件安装于四个所述第一连接柱，四个所述第一连接柱呈矩阵分布。

5.根据权利要求3所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述接收电路板通过四个所述第二螺接件安装于四个所述第二连接柱，四个所述第二连接柱呈矩阵分布。

6.根据权利要求3所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述第一连接柱和所述第二连接柱位于所述镜架本体的同一侧，所述第一连接柱与所述第二连接柱平行，且所述第一连接柱与所述第二连接柱的长度不等。

7.根据权利要求1所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述发射电路板与所述接收电路板平行设置。

8.根据权利要求1所述的激光雷达的精密装调装置，其特征在于，所述光源包括发射光源和参考光源。

9.一种激光雷达系统，其特征在于，包括电机、信号处理板、转接件和权利要求1-8任一项所述的激光雷达的精密装调装置；

所述信号处理板和所述激光雷达的精密装调装置均通过所述转接件与所述电机连接，所述激光雷达的精密装调装置与所述信号处理板电连接。

10.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括外壳和视窗，所述外壳罩设于所述电机外部，所述视窗罩设于所述激光雷达的精密装调装置的外部。

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