CN211926789U - 一种激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达装置，所述激光雷达装置包括：激光器、伸缩组件和反射镜，所述伸缩组件与所述反射镜活动连接，所述激光器设置在所述反射镜的一侧；所述激光器用于发射探测激光；所述反射镜用于反射所述探测激光；所述伸缩组件用于沿着水平方向运动，以调节所述反射镜相对于待测物体的倾斜角度，进而控制所述探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量。在实用新型中，通过反射镜和伸缩组件的相互配合，调节反射镜相对于待测物体的倾斜角度，进而控制探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量，实现对物体的三维扫描。本实施例的激光雷达装置不仅可以实现三维扫描，而且结构简单，成本较低。

Description

一种激光雷达装置

技术领域

本实用新型属于激光领域，更具体地，涉及一种激光雷达装置。

背景技术

激光雷达早已用于测绘、军事和地图等方面，随着汽车自动驾驶的兴起，激光雷达得到了更加广泛的关注。激光雷达通过发射激光和接收反射激光之间的关系，来确定测量目标的距离、形状和状态等指标。激光雷达按照线数来分可以分为单线数激光雷达和多线数激光雷达。单线激光雷达是指激光源发出的线束是单线的雷达，其具有分辨率强、扫描速度快、可靠性高和成本低等优点。单线雷达只能平面式扫描，不能测量物体高度，目前主要应用于工业测绘和机器人领域。多线数激光雷达多个激光光源扫描，激光发射器线束的越多，每秒采集的云点就越多，从而能够绘制被测物体的长宽高等指标。多线数的激光雷达主要应用于汽车自动驾驶，线束越多也就代表着激光雷达的造价就更加昂贵，受制于价格高昂的因素多线数激光雷达尚未普及开来。

鉴于此，克服该现有技术产品所存在的不足是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种激光雷达装置，其目的在于通过反射镜和伸缩组件的相互配合，调节反射镜相对于待测物体的倾斜角度，进而控制探测激光的偏转角度完成对待测物体的测量，实现对物体的三维扫描，由此解决单线雷达只能平面式扫描，不能测量物体高度的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种激光雷达装置，所述激光雷达装置包括：激光器1、伸缩组件2和反射镜3，所述伸缩组件2与所述反射镜3活动连接，所述激光器1设置在所述反射镜3的一侧；

所述激光器1用于发射探测激光；

所述反射镜3用于反射所述探测激光；

所述伸缩组件2用于沿着水平方向运动，以调节所述反射镜3相对于待测物体的倾斜角度，进而控制所述探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量。

优选地，所述激光雷达装置还包括旋转平台4，所述旋转平台4上设置有旋转马达41，所述旋转马达41用于驱动所述旋转平台4旋转。

所述激光雷达装置还包括固定杆42，所述固定杆42与所述旋转平台4固定连接，所述旋转平台4与所述伸缩组件2连接；

所述固定杆42与所述反射镜3活动连接；

所述旋转平台4用于带动所述伸缩组件2和所述反射镜3旋转。

优选地，所述伸缩组件2包括固定台21和伸缩杆22，所述固定台21与所述旋转平台4固定连接，所述伸缩杆22的一端与所述固定台21固定连接，所述伸缩杆22的另一端与所述反射镜3活动连接。

优选地，所述旋转平台4上设置有旋转马达，所述旋转马达用于驱动所述旋转平台4旋转。

优选地，所述激光雷达装置还包括探测器5，所述探测器5设置在所述反射镜3的一侧，且所述探测器5与所述激光器1位于所述反射镜3的同一侧；

所述反射镜3还用于反射所述待测物体反射回来的反馈激光；

所述探测器5用于接收所述反馈激光，以通过所述反馈激光对所述待测物体进行测量。

优选地，所述激光雷达装置还包括聚焦透镜6，所述聚焦透镜6设置在所述激光器1和所述探测器5之间；

所述聚焦透镜6用于将所述反馈激光汇聚至所述探测器5上。

优选地，所述激光雷达装置还包括线性马达，所述线性马达用于驱动所述伸缩组件2在水平方向上运动。

优选地，所述激光雷达装置还包括液压气缸，所述液压气缸用于驱动所述伸缩组件2在水平方向上运动。

优选地，所述激光雷达装置还包括第一传感器71和第二传感器72，所述第一传感器71和所述第二传感器72设置在旋转平台4上；

其中，所述第一传感器71和所述第二传感器72相互配合，确定所述反射镜3的倾斜角度。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本实用新型公开了一种激光雷达装置，所述激光雷达装置包括：激光器、伸缩组件和反射镜，所述伸缩组件与所述反射镜活动连接，所述激光器设置在所述反射镜的一侧；所述激光器用于发射探测激光；所述反射镜用于反射所述探测激光；所述伸缩组件用于沿着水平方向运动，以调节所述反射镜相对于待测物体的倾斜角度，进而控制所述探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量。

在实用新型中，通过反射镜和伸缩组件的相互配合，调节反射镜相对于待测物体的倾斜角度，进而控制探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量，实现对物体的三维扫描。本实施例的激光雷达装置不仅可以实现三维扫描，而且结构简单，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种激光雷达装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种激光雷达装置(包括旋转马达)的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的伸缩组件在不同状态下，反射镜的移动轨迹示意图；

图4是本实用新型实施例提供的伸缩组件在不同状态下，反射镜所反射的光线的轨迹示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种激光雷达装置的扫描轨迹示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种激光雷达装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

参阅图1和图2，本实施例提供一种激光雷达装置，所述激光雷达装置包括：激光器1、伸缩组件2和反射镜3，所述伸缩组件2与所述反射镜3活动连接，所述激光器1设置在所述反射镜3的一侧，其中，所述激光器1为单线数激光器。结合图1的视角，所述激光器1具体设置在所述反射镜3的下方。在本实施例中，所述激光雷达装置还包括准直器(图中未示出)，所述准直器设置在所述激光器1之后，所述准直器用于对所述激光器1所发射的激光进行准直处理。

在实际使用中，所述激光器1用于发射探测激光，所述反射镜3用于反射所述探测激光，所述伸缩组件2用于沿着水平方向运动，以调节所述反射镜3相对于待测物体的倾斜角度，进而控制所述探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量。

在本实施例中，通过反射镜3和伸缩组件2的相互配合，调节所述反射镜3相对于待测物体的倾斜角度，完成对所述待测物体的测量，实现对物体的三维扫描。本实施例的激光雷达装置不仅可以实现三维扫描，而且结构简单，成本较低。

进一步地，所述激光雷达装置还包括旋转平台4，所述旋转平台4与所述伸缩组件2连接，所述旋转平台4用于带动所述反射镜3和所述伸缩组件2旋转。在可选的实施例中，所述旋转平台4上设置有旋转马达41(如图2)，所述旋转马达41用于驱动所述旋转平台4旋转。其中，旋转平台4在旋转马达41的控制下，可以实现360°旋转，从而对该激光雷达装置周围的物体进行全方位检测。

另外，所述旋转平台4的下方设置有固定杆42，所述固定杆42与所述旋转平台4固定连接，所述固定杆42与所述反射镜3活动连接，例如，所述反射镜3上设置有活动节点，所述固定杆42上设置有收容槽，所述活动节点收容在所述收容槽内，当反射镜3收到外力时，所述活动节点可以在所述收容槽内转动，使得所述固定杆42与所述反射镜3活动连接。其中，所述固定杆42具体可与所述反射镜3的中间区域活动连接。

在本实施例中，所述伸缩组件包括伸缩杆22和固定台21，所述固定台21与所述旋转平台4固定连接，所述伸缩杆22的一端与所述固定台21固定连接，所述伸缩杆22的另一端与所述反射镜活动连接。在可选的实施例中，所述伸缩杆22上安装有滑动底座(图中未示出)，反射镜3与滑动底座连接，当伸缩杆22的状态发生改变后，反射镜3会沿着滑动底座发生位移，从而调节所述反射镜3的倾斜角度。在可选的实施例中，固定杆42与反射镜之间的初始角度为45°，当伸缩杆22运动时，固定杆42与与反射镜之间的角度发生改变，从而调节反射镜的倾斜角度。

结合图2，伸缩杆22与反射镜3之间的连接点B为活动连接，固定杆42与反射镜3之间的连接点A为活动连接，伸缩杆22与固定杆42之间没有连接。

在本实施例中，所述激光雷达装置还包括探测器5，所述探测器5设置在所述反射镜3的一侧，且所述探测器5与所述激光器1位于所述反射镜3的同一侧，结合图1的视角，所述探测器5设置在所述反射镜3的下方。在实际使用中，探测激光照射在待测物体上后，待测物体会反射探测激光，其中，为方便描述，将待测物体所反射的探测激光描述为反馈激光，所述反馈激光会返回至所述反射镜3，所述反射镜3还用于反射所述待测物体反射回来的反馈激光，经过所述反射镜3反射后的反馈激光到达探测器5，所述探测器5用于接收所述反馈激光，以通过所述反馈激光和所述探测激光对所述待测物体进行测量。

另外，所述激光雷达装置还包括聚焦透镜6，所述聚焦透镜6设置在所述激光器1和所述探测器5之间，所述聚焦透镜6用于对所述反馈激光汇聚至所述探测器5上，以便于分析所述反馈激光，进而得到待测物体的三维信息。

在可选的实施例中，所述激光雷达装置还包括线性马达，所述线性马达用于驱动所述伸缩组件2在水平方向上运动。在另一个可选的实施例中，所述激光雷达装置还包括液压气缸，所述液压气缸用于驱动所述伸缩组件2在水平方向上运动。关于伸缩组件2的驱动方式可以依据实际情况而定，在此，不做具体限定。

下面结合本实施例提供的激光雷达装置，简要说明激光雷达装置的工作原理。从激光器1出射的激光经过准直器准直后投射到空间中去，传播一段距离之后投射到反射镜3上面，激光经过反射镜3反射之后投射到待测物体之上，经过待测物体反射之后的光束再次投射到反射镜3之上，该光束经过聚焦透镜6汇聚到探测器5上，通过分析接收到的光束可以探测到物体的距离和轮廓。

结合图3，伸缩组件2通过控制伸缩杆22在水平方向上的前进或者后退，可以控制经过反射镜3反射后的激光光束的出射角度，从而对待测物体高度进行测量，可以看出该种扫描方式可以实现多线数激光器同时扫描的效果。

结合图4，其中，图4中的虚线为入射光入射至不同倾斜角度下的反射镜所对应的法线，在可选的实施例中，伸缩杆22伸缩范围为D，激光在所述反射镜3上的入射点与待测物体之间的距离为L，在伸缩杆22沿着水平方向移动时，激光的出射高度差为H(即，竖直方向上的测量范围)，由此可以测量待测物体的高度，实现三维测量。

结合图5，在水平旋转扫描同时进行的情况下，伸缩组件2从左至右完成一个周期的行程之后，会从右至左再进行一次行程，周而复始，可以多次采集到同一高度的数据。前述方式的光束轨迹是一种螺旋上升或者螺旋下降的轨迹。

实施例2：

前述实施例1在调节反射镜3的倾斜角度时，不能准确地获知反射镜3的倾斜角度，为了便于实时测量反射镜3的倾斜角度，本实施例提供了另一种激光雷达装置，结合图6，该激光雷达装置还包括第一传感器71和第二传感器72，所述第一传感器71和所述第二传感器72设置在旋转平台4上，其中，第一传感器71与所述第二传感器72之间的连线，与所述反射镜3的旋转轴相互垂直，在实际应用场景下，所述第一传感器71和所述第二传感器72相互配合，确定所述反射镜3的倾斜角度。

具体地，所述第一传感器71用于测量所述第一传感器71与反射镜3之间的第一距离；所述第二传感器72用于测量所述第二传感器72与所述反射镜3之间的第二距离，以根据所述第一距离和所述第二距离确定所述反射镜3的倾斜角度。在具体计算中，第一传感器71与所述第二传感器72之间的连线长度、第一距离和第二距离已知，由此，可以确定所述反射镜3的倾斜角度。其中，结合图6，所述第一传感器71和所述第二传感器72均是向下投射光线进行测距。

在本实施例中，可以通过伸缩杆22调节反射镜3的角度时，还通过第一传感器71和第二传感器72准确地获知反射镜3的倾斜角度，以便于精确地调节反射镜3的倾斜角度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置包括：激光器(1)、伸缩组件(2)和反射镜(3)，所述伸缩组件(2)与所述反射镜(3)活动连接，所述激光器(1)设置在所述反射镜(3)的一侧；

所述激光器(1)用于发射探测激光；

所述反射镜(3)用于反射所述探测激光；

所述伸缩组件(2)用于沿着水平方向运动，以调节所述反射镜(3)相对于待测物体的倾斜角度，进而控制所述探测激光的偏转角度，完成对所述待测物体的测量。

2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括旋转平台(4)，所述旋转平台(4)上设置有旋转马达(41)，所述旋转马达(41)用于驱动所述旋转平台(4)旋转。

3.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括固定杆(42)，所述固定杆(42)与所述旋转平台(4)固定连接，所述旋转平台(4)与所述伸缩组件(2)连接；

所述固定杆(42)与所述反射镜(3)活动连接；

所述旋转平台(4)用于带动所述伸缩组件(2)和所述反射镜(3)旋转。

4.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述伸缩组件(2)包括固定台(21)和伸缩杆(22)，所述固定台(21)与所述旋转平台(4)固定连接，所述伸缩杆(22)的一端与所述固定台(21)固定连接，所述伸缩杆(22)的另一端与所述反射镜(3)活动连接。

5.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述旋转平台(4)上设置有旋转马达，所述旋转马达用于驱动所述旋转平台(4)旋转。

6.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括探测器(5)，所述探测器(5)设置在所述反射镜(3)的一侧，且所述探测器(5)与所述激光器(1)位于所述反射镜(3)的同一侧；

所述反射镜(3)还用于反射所述待测物体反射回来的反馈激光；

所述探测器(5)用于接收所述反馈激光，以通过所述反馈激光对所述待测物体进行测量。

7.根据权利要求6所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括聚焦透镜(6)，所述聚焦透镜(6)设置在所述激光器(1)和所述探测器(5)之间；

所述聚焦透镜(6)用于将所述反馈激光汇聚至所述探测器(5)上。

8.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括线性马达，所述线性马达用于驱动所述伸缩组件(2)在水平方向上运动。

9.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括液压气缸，所述液压气缸用于驱动所述伸缩组件(2)在水平方向上运动。

10.根据权利要求9所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置还包括第一传感器(71)和第二传感器(72)，所述第一传感器(71)和所述第二传感器(72)设置在旋转平台(4)上；

其中，所述第一传感器(71)和所述第二传感器(72)相互配合，确定所述反射镜(3)的倾斜角度。

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