CN211741559U - 一种双波长多线激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双波长多线激光雷达装置，包括：第一和第二波长激光发射阵列、光学准直模块、第一和第二分光件、光学接收模组、旋转结构件、第一波长和第二波长激光接收阵列、测距模块；第一波长和第二激光波长发射阵列位于第一分光件的两侧，分别发射出不同角度下的第一波长和第二波长的多束激光，分别通过第一分光件的反射和透射后，由光学准直模块进行整形后出射；光学接收模组汇聚被测对方对象反射回来的第一波长和第二波长的光线，分别反射和透射通过第二分光件后，分别由第一波形长和第二波形长激光接收阵列接收。通过两个分光件的作用，将两种波长的发射和接收阵列分别布置在分光件两侧，在阵列方向上增大了激光发射单元分布空间。

Description

一种双波长多线激光雷达装置

技术领域

本实用新型涉及激光雷达检测技术领域，尤其涉及一种多线激光雷达。

背景技术

当前，激光雷达技术发展迅速，技术方式由单线的激光雷达技术发展到多线激光雷达，有点阵的方式变成面阵方式，其中，多线激光雷达有传统的机械扫描激光雷达、采用MEMS的混合固态激光雷达、采用TOF相机面阵激光雷达、FLASH面阵激光雷达、和光学相控阵技术的激光雷达等，从技术成熟度、测距精度和环境实用性上，目前主流的多线激光雷达还是传统的激光扫描式。

多线激光雷达的主要特征是分辨率，传统的机械扫描式激光雷达多线的分辨率由单位距离上的激光发射单元分布的个数来决定的，在狭小的空间内，激光发射单元的数量越多，分辨率越高。

现有通过降低激光发射单元的电路板的厚度，采用晶圆和微透镜减少发射管的空间占有率，通过在电路板上布局多个发射管等方式，只是在固定的空间上优化布局，使得单位空间内能够布局更多的线数，并没有根本的解决空间小的问题，同时引入了更多的技术难度和成本；现有通过多增加多套光路，完成多线多组光路的拼接，这种方式既增加了体积又增加了成本。

实用新型内容

为了克服现有的技术和方案存在的不足，本实用新型提出了一种双波长多线激光雷达，通过分光件的作用，将两种波长的发射和接收阵列分别布置在分光件两侧的空间内，在阵列方向上增加了激光发射单元分布的个数和空间，因此，在一套光路下既增加线数又降低了成本和光路调节的难度。

为了实现上述目的，本使用新型提出了一种双波长多线激光雷达装置，包括：第一波长激光发射阵列、第二波长激光发射阵列、光学准直模块、第一分光件、第二分光件、光学接收模块、旋转结构件、第一波长激光接收阵列、第二波长激光接收阵列和测距模块；

旋转结构件内部分隔开为对称的发射腔体和接收腔体，光学准直模组和光学接收模组分别安装旋转结构件的出入光路上，光学准直模组的发射中心光轴和光学接收模的接收中心光轴互相平行；

第一分光件和第二分光件分别安装在发射腔体和接收腔体内，第一分光件与发射中心光轴成45度，第二分光件与接收中心光轴成45度；

所述第一波长激光发射阵列和所述的第二波长激光发射阵列分别位于第一分光件的两侧，第一波长激光接收阵列和第二波长激光接收阵列分别位于第二分光件的两侧，且阵列的方向垂直于旋转结构件内部腔体的底部；

第一分光件和第二分光件对第一波长高反射，对第二波长高透射；

第一波长激光发射阵列发射出不同角度下的第一波长多束激光，通过第一分光件的反射后，由光学准直模组进行光学整形后出射；第二波长激光发射阵射发射出不同角度下的第二波长多束激光，透射通过第一分光件后，由光学准直模组进行光学整形后出射；

由光学接收模组汇聚被测对方对象反射回来的第一波长和第二波长的光线，第一波长的光线通过第二分光件反射后，由第一波形长激光接收阵列接收，第二波长的光线透射通过第二分光件后，由第二波长激光接收阵列接收；由测距模块分别计算第一波长和第二波长测距的往返时间，分别输出双波长多线的测距值。

该装置还包括云台电机、底座和无线传输模块和底部数据处理模块，旋转结构件安装在云台电机上，旋转结构件、第一波长激光发射阵列、第二波长激光发射阵列、光学准直模组、第一分光件、第二分光件、光学接收模组、第一波长激光接收阵列、第二波长激光接收阵列和测距模块组成云台电机的转动负载，由云台电机带动转动负载进行360度的扫描测距；云台电机、底部数据处理模块安装在底座上；

测距模块通过无线传输模块将测距数据传输给底部数据处理模块，由底部数据处理模块负责对外进行数据传输；

光学准直模组和光学接收模组结构相同，各自包括整形镜、平凸透镜和折返光路的一对45度反射镜，整形镜安装在平凸透镜前面，折返光路的一对45度反射镜安装在后面。

优选地，所述第一波长激光发射阵列和第二波长激光发射阵列发射异步，分别分时发射出不同角度下出射光线，第一波长激光接收阵列和第二波长激光接收阵列分别接收被测对象不同角度下的多束反射光线；

优选地，所述第一波长激光发射阵列发射并通过第一分光件反射后的出射光线，与第二波长激光发射阵列发射并透射通过第一分光件的出射光线相互错开固定的角度，两种波长的激光分别在不同角度下进行测距，这种布局方式下增大了多线激光雷达的测距的线数。

所述第一波长激光发射阵列和所述第二波长激光发射阵列还可以发射同步，同时分时发射出不同角度下出射光线，第一波形长激光接收阵列和第二波形长激光接收阵列，分别接收被测对象不同角度下的多束反射光线；

每个角度下，第一波长发射阵列发射并通过所述第一分光件的反射后的出射光线，与所述第二波长发射阵列发射后并通过所述第一分光件的反射后的出射光线相互重合，这种模式下，激光雷达的同一线数下，同时分别用两种波长进行测距，进行简单的取均值，可以提高测距精度。

优选地，所述第一波形长激光接收阵列模块和所述第二波形长激光接收阵列模块上各自安装一个窄带滤光片，避免两种波长相互干扰；第一波长激光发射阵列模块的波长为905ns,第二波长激光发射阵列模块的波长为1550ns。

其中，波长1550n的对雨雾的穿透能力强而且对人眼一级安全，但是反射和接收单元的成本较高，波长905n的反射和接收单元的成本低，但是对雨雾的穿透能力弱，双波长的多激光雷达通过切换或者是两种波长的组合，既降低成本，又能提高对雨雾的抗干扰能力。

本实用新型的有益效果是通过分光件的作用，将两种波长的发射和接收阵列分别布置在分光件两侧的空间内，在阵列方向上增加了激光发射单元分布的个数和空间，因此，在一套光路下既增加线数又降低了成本和光路调节的难度。

附图说明

附图1双波长多线激光雷达光路结构示意图；

附图2实施例一双波长多线激光雷达发射阵列的示意图1；

附图3实施例二双波长多线激光雷达发射阵列的示意图2；

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

如图1所示，其为双波长多线激光雷达的结构示意图，包括905波长激光发射阵列(3)、1550波长激光发射阵列(1)、光学准直模组(9)、第一分光件(5)、第二分光件(6)、光学接收模组(10)、905波长激光接收阵列(4)、1550波长激光接收阵列(2)、旋转结构件、测距模块。

旋转结构件内部包含为一个发射腔体和一个接收腔体，光学准直模组(9)和光学接收模组(10)分别安装在旋转结构件的出入光路上，光学准直模组(9)的发射中心光轴和光学接收模组(10)的接收中心光轴互相平行。

第一分光件(5)和第二分光件(6)分别安装在所述发射腔体和所述接收腔体内，第一分光件(5)与发射中心光轴成45度，第二分光件(6)与接收中心光轴成45度；

905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)分别位于第一分光件(5)的两侧，905波长激光接收阵列(4)和1550波长激光接收阵列(2)分别位于第二分光件(6)的两侧，第一分光件(5)、第二分光件(6)对905波长光线高反射，对1550波长高透射。

如图2所示，905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)各自是包含等角度分布的16线的发射单元，角度分辨率为2度，其中，905波长激光发射阵列的发射单元分布与1550波长激光发射阵列的发射单元分布刚好错开1度，因此两者组合后，角度分辨率为1度。

905波长激光发射阵列(3)发射出不同角度下的905波长多束激光，通过第一分光件(5)的反射后，由光学准直模块进行整形后出射；

1550波长激光发射阵列(1)发射出不同角度下的1550波长的多束激光，透射第一分光件(5)后，由光学准直模块进行整形后出射；

由光学接收模块(10)汇聚被测对象反射回来的905波长和1550波长的光线，905波长的光线，反射通过第二分光件(6)后，由905波长接收阵列(4)接收，1550波长的光线，透射通过第二分光件(6)后，由1550波长激光接收阵列(2)接收，905波长激光接收阵列(4)安装有905波长窄带滤光镜，1550波长接收阵列(2)安装有1550波长窄带滤光镜；

905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)异步工作，分别分时发射出不同角度下出射光线，905波长激光接收阵列(4)、1550波长激光接收阵列(2)分别接收被测对象不同角度下的多束反射光线。

最终由测距模块分别计算905波长和1550波长测距的往返时间，分别输出双波形长32线的测距值。

该激光雷达装置还包括，云台电机、底座和无线传输模块和底部数据处理模块。云台电机、底部数据处理模块安装在底座上。

旋转结构件、905波长激光发射阵列(3)、1550波长激光发射阵列(1)、光学准直模组(9)、第一分光件(5)、第二分光件(6)、光学接收模组(10)、905波长激光接收阵列、1550波长激光接收阵列和测距模块组成转动负载，安装在云台电机上，由云台电机带动转动负载进行360度的扫描测距。测距模块通过无线传输模块将测距数据传输给所述的底部数据处理模块，由底部数据处理模块负责对外进行数据传输。

实施例二：

如图3所示，905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)各自是包含等角度分布的16线的发射单元，角度分辨率为2度，其中，905波长激光发射阵列的发射单元分布与1550波长激光发射阵列的发射单元分布完全相同。

905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)同一出射角度下的同一层驱动单元同步工作，905波长激光发射阵列(3)和1550波长激光发射阵列(1)分别分时发射出不同角度下出射光线，905波长激光接收阵列(4)、1550波长激光接收阵列(2)分别同时接收被测对象不同角度下的多束反射光线。

双波长阵列同时发光，最终由测距模块分别计算905波长和1550波长测距的往返时间，求平均后输出16线的测距值，提高测距精度。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种双波长多线激光雷达装置，其特征在于，包括：第一波长激光发射阵列、第二波长激光发射阵列、光学准直模组、第一分光件、第二分光件、光学接收模组、旋转结构件、第一波长激光接收阵列、第二波长激光接收阵列、测距模块；

所述旋转结构件内部包含为一个发射腔体和一个接收腔体；

所述的光学准直模组和所述光学接收模组分别安装在所述的旋转结构件的出入光路上，所述光学准直模组的发射中心光轴和所述光学接收模组的接收中心光轴互相平行；

所述第一分光件位于所述发射腔体内，与所述发射中心光轴成45度角；所述第二分光件位于所述接收腔体内，与所述接收中心光轴成45度角；

所述第一波长激光发射阵列和所述第二波长激光发射阵列分别位于所述第一分光件的两侧；

所述第一波长激光接收阵列和第二波长激光接收阵列分别位于所述第二分光件的两侧，且所述激光接收阵列的方向垂直于所述旋转结构件内部腔体的底部；

所述第一分光件和第二分光件用于对第一波长高反射，对第二波长高透射。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光发射阵列用于发射出不同角度下的第一波长多束激光，所述第一波长多束激光通过所述第一分光件反射后，由所述光学准直模组进行光学整形后出射；

所述第二波长激光发射阵列用于发射出不同角度下的第二波长多束激光，所述第二波长多束激光透射通过所述第一分光件后，由所述光学准直模组进行光学整形后出射；

所述的光学接收模组用于汇聚被测对方对象反射回来的第一波长和第二波长的光线；

所述第一波长的光线通过所述第二分光件反射后，由所述第一波长激光接收阵列接收；

所述第二波长的光线透射通过所述第二分光件后，由所述第二波长激光接收阵列接收；

所述测距模块用于分别计算第一波长和第二波长测距的往返时间，并分别输出双波长多线的测距值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括云台电机、底座、无线传输模块和底部数据处理模块；

所述的旋转结构件安装在所述云台电机上；

所述的旋转结构件、第一波长激光发射阵列、第二波长激光发射阵列、光学准直模组、第一分光件、第二分光件、光学接收模组、第一波长激光接收阵列、第二波长激光接收阵列和测距模块组成所述云台电机的转动负载；所述云台电机用于带动转动负载进行360度的扫描测距；

所述云台电机、所述底部数据处理模块安装在底座上；

所述测距模块用于通过无线传输模块将测距数据传输给所述的底部数据处理模块，所述底部数据处理模块用于对外数据传输。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学准直模组和所述光学接收模组均包括整形镜、平凸透镜和用于折返光路的一对45度反射镜；

所述整形镜安装在所述平凸透镜前面，所述用于折返光路的一对45度反射镜安装在所述平凸透镜后面。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光发射阵列和所述第二波长激光发射阵列发射异步，分别分时发射出不同角度下出射光线；

所述第一波长激光接收阵列和所述第二波长激光接收阵列分别接收被测对象不同角度下的多束反射光线。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光发射阵列发射并通过所述第一分光件反射后的出射光线，与所述第二波长激光发射阵列发射并透射通过所述第一分光件的出射光线相互错开固定的角度。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光发射阵列和所述第二波长激光发射阵列发射同步，同时分时发射出不同角度下的出射光线；

所述第一波长激光接收阵列和所述第二波长激光接收阵列用于分别接收被测对象不同角度下的多束反射光线。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个角度下所述第一波长激光发射阵列发射并通过所述第一分光件反射后的出射光线，与所述第二波长激光发射阵列发射并透射通过所述第一分光件的出射光线相互重合。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光接收阵列和第二波长激光接收阵列上分别安装一个窄带滤光片，用于避免两种波长相互干扰；

所述第一波长激光发射阵列的波长为905ns,所述第二波长激光发射阵列的波长为1550ns。

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