CN212409644U - 多层光学扫描装置的装调组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多层光学扫描装置的装调组件。该多层光学扫描装置的装调组件包括投影划线板、光学平台、平行光管、红外相机和显示器。待调节扫描层角度的多层光学扫描装置安装在光学平台上，并且多层光学扫描装置的旋转中心与平行光管的发出光线同轴。红外相机和显示器安装在光学平台上，用于监测多层光学扫描装置的扫描光斑与投影划线板上的对应标记是否重合。本实用新型的技术方案，使用投影划线板作为扫描层角度调节的基准，把要调节的扫描光斑与投影划线板对应的对应标记依次重合，即可完成整个调节工作，这种调整方法的工艺对技术工人没有特殊要求，工序方便操作，同时常规的工厂场地就可以满足环境使用要求。

Description

多层光学扫描装置的装调组件

技术领域

本实用新型涉及光学传感器技术领域，具体而言，涉及一种多层光学扫描装置的装调组件。

背景技术

多层光学扫描装置在自动化领域已经成为重要的测角、测距传感器装置，特别是在无人汽车自动驾驶领域，多层光学扫描装置作为视觉传感器具有不可替代性，这也对多层光学扫描装置的测量精度提出了很高的要求。

多层光学扫描装置在同一个旋转机构上安装多个光学收发组件，每一个光学收发组件均包括激光发射部分和激光接收部分，光学收发组件和多层光学扫描装置的非旋转部分之间通过无线供电和无线射频信号传输。每个光学收发组件发射的激光光束的光轴的倾斜角各不相同。旋转机构开始旋转后，每个光学收发组件发射的激光光束的光轴都形成了一层圆锥扫描面，又叫扫描层，从而能够以多层锥面方式对被测环境进行三维扫描。

多层光学扫描装置每个光学收发组件的倾斜角需要指向特定的角度，角度的装调是整个多层光学扫描装置装配中最关键的工艺，需要高级光电工程师在精密光电仪器的辅助下，调节每个光学收发组件的倾角，以达到设计的角度值。

因此，多层光学扫描装置在实际使用时，会存在装调不方便的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多层光学扫描装置的装调组件，以解决现有技术中多层光学扫描装置存在的装调不方便的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种多层光学扫描装置的装调组件，包括：投影划线板，投影划线板上安装有第一反射镜；光学平台，与投影划线板间隔布置，光学平台上安装有第二反射镜；平行光管，安装在光学平台上，平行光管通过第二反射镜和第一反射镜配合校验投影划线板与平行光管发出光线平行；待调节扫描层角度的多层光学扫描装置，安装在光学平台上，并且多层光学扫描装置的旋转中心与平行光管的发出光线同轴，多层光学扫描装置上安装有多个待调节的光学收发组件，多个光学收发组件沿多层光学扫描装置的旋转中心的旋转中心逐层分布，每个光学收发组件用于构成一个扫描层；红外相机和显示器，安装在光学平台上，用于监测多层光学扫描装置的扫描光斑与投影划线板上的对应标记是否重合。

在一个实施方式中，多层光学扫描装置的装调组件还包括自水平激光仪，安装在光学平台上，自水平激光仪用于构建基准水平面。

在一个实施方式中，第二反射镜位于平行光管和多层光学扫描装置之间。

在一个实施方式中，第一反射镜的反射面与投影划线板的表面相平齐。

应用本实用新型的技术方案，使用投影划线板作为扫描层角度调节的基准，把要调节的扫描光斑与投影划线板对应的对应标记依次重合，即可完成整个调节工作，这种调整方法的工艺对技术工人没有特殊要求，工序方便操作，同时常规的工厂场地就可以满足环境使用要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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示出了根据本实用新型的多层光学扫描装置的装调组件的实施例的整体结构示意图；

图2示出了图1中多层光学扫描装置的扫描层示意图；

图3示出了图2的多层光学扫描装置的扫描层角度计算示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是出了本实用新型的多层光学扫描装置的装调组件的实施方式，该多层光学扫描装置的装调组件包括投影划线板10、光学平台20、平行光管30、红外相机50和显示器60。投影划线板10上安装有第一反射镜11，光学平台20与投影划线板10间隔布置，光学平台20上安装有第二反射镜21。平行光管30安装在光学平台20上，平行光管30通过第二反射镜21和第一反射镜11配合校验投影划线板10与平行光管30发出光线平行。待调节扫描层角度的多层光学扫描装置40安装在光学平台20上，并且多层光学扫描装置40的旋转中心与平行光管30的发出光线同轴，多层光学扫描装置40上安装有多个待调节的光学收发组件，多个光学收发组件沿多层光学扫描装置40的旋转中心的旋转中心逐层分布，每个光学收发组件用于构成一个扫描层。红外相机50和显示器60安装在光学平台20上，用于监测多层光学扫描装置40的扫描光斑与投影划线板10上的对应标记是否重合。

应用本实用新型的技术方案，先通过平行光管30发出校准光线，通过第二反射镜21反射90°射向投影划线板10上的第一反射镜11，让第一反射镜11将校准光线反射回第二反射镜21，第二反射镜21将校准光线反射回第一反射镜11，第一反射镜11将校准光线反射回平行光管30，调整投影划线板10至平行光管30发出的校准光线和接收的校准光线重合。如果平行光管30发出的校准光线和接收的校准光线重合，则说明平行光管30发出校准光线与投影划线板10相平行。由于多层光学扫描装置40的旋转中心与平行光管30的发出光线同轴，则可以推导出多层光学扫描装置40的旋转中心与投影划线板10相平行。之后，让待调节扫描层角度的多层光学扫描装置40中的一个光学收发组件在投影划线板10上投影零度扫描面A0并标记零度扫描面A0，多层光学扫描装置40与光学平台20之间的为距离p，多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件相较于多层光学扫描装置40的一个光学收发组件的倾斜角为β，则多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件在投影划线板10上的扫描面距离零度扫描面A0的距离为L，L=tanβ*p，在投影划线板10上距离零度扫描面L的距离标记多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件的预定扫描面。最后，让多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件在投影划线板10上投影实际扫描面，通过红外相机50和显示器60调整多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件在投影划线板10上的扫描光斑，让实际扫描面对应的扫描光斑与预定扫描面重合，如果多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件在投影划线板10上的扫描光斑与投影划线板10上的对应标记重合，则说明将多层光学扫描装置40的另一个光学收发组件调整到了合适的位置。本实用新型的技术方案，使用投影划线板10作为扫描层角度调节的基准，把要调节的扫描光斑与投影划线板10对应的对应标记依次重合，即可完成整个调节工作，这种调整方法的工艺对技术工人没有特殊要求，工序方便操作，同时常规的工厂场地就可以满足环境使用要求。

需要说明的是，在本实用新型的技术方案中，通过观察平行光管30的准直目镜，观察平行光管30发出的校准光线和接收的校准光线是否重合。由于多层光学扫描装置40的光学收发组件产生的光斑通常是属于肉眼不可见的红外光波段，需要借助红外相机50和显示器60来观察光斑的位置。

更为优选的，多层光学扫描装置的装调组件还包括自水平激光仪70，安装在光学平台20上，自水平激光仪70用于构建基准水平面。通过自水平激光仪70用于构建基准水平面，可以确保光学平台20和投影划线板10位于同一水平面，从而有效地装调多层光学扫描装置。

如图1所示，作为一种可选的实施方式，在本实施方式的技术方案中，第二反射镜21位于平行光管30和多层光学扫描装置40之间。作为其他的可选的实施方式，也可以将第二反射镜21设置在平行光管30的左侧，这样同样可以实现投影划线板10和多层光学扫描装置40的旋转中心的校准平行。更为优选的，为了提高校准的精度，尽量确保第一反射镜11的反射面与投影划线板10的表面相平齐。

具体的，如图2和图3所示，先对多层光学扫描装置40坐标系和方向向量的空间角进行定义。如图2所示，是多层光学扫描装置40的右手系三维坐标系，Z方向为多层光学扫描装置40的旋转中心方向，Y方向为多层光学扫描装置40的正前方，X为多层光学扫描装置40的横向方向。X、Y两个方向构成的平面是多层光学扫描装置40的零度扫描面A0，该零度扫描面A0由多层光学扫描装置40中的一个光学收发组件在投影划线板10上投影构成，多层光学扫描装置40中的其他光学收发组件在投影划线板10上还会依次投影出第一扫描层面A1、第二扫描层面A2、第三扫描层面A2。第一扫描层面A1与零度扫描面A0之间的夹具为第一倾斜角β1，第二扫描层面A2与零度扫描面A0之间的夹具为第二倾斜角β2。如图3所示，多层光学扫描装置40与光学平台20之间的为距离p，则第一扫描层面A1距离零度扫描面A0的距离为L1，L1=tanβ1*p；则第二扫描层面A2距离零度扫描面A0的距离为L2，L2=tanβ2*p。根据计算出的L1和L2可以分别在投影划线板10上距离零度扫描面L1和L2的距离标记第一扫描层面A1和第二扫描层面A2对应的预定扫描面，之后调整第一扫描层面A1和第二扫描层面A2对应的光学收发组件，使其扫描光斑与第一扫描层面A1和第二扫描层面A2对应的预定扫描面重合。如果扫描光斑与对应标记重合则说明，则说明将多层光学扫描装置40的光学收发组件调整到了合适的位置。

可选的，零度扫描面A0的标记或第一扫描层面A1和第二扫描层面A2的对应标记可以采用划线或者粘胶的方式实现。

更为优选的，装调方法还包括：通过自水平激光仪70，确保光学平台20和投影划线板10位于同一水平面。通过自水平激光仪70用于构建基准水平面，可以确保光学平台20和投影划线板10位于同一水平面，从而有效地装调多层光学扫描装置。

更为优选的，在本实施方式的技术方案中，将多层光学扫描装置40的旋转中心与平行光管30的发出光线水平设置。一般情况下，随着要调节的扫描层随着倾斜角变大，所需要的投影划线板10的长度也会加长，因此对调节场地空间有一定的要求，为了满足实际情况，通常情况下的做法是将多层光学扫描装置40水平放置，利用调节场地的宽带和深度来完成装调扫描层角度的工艺。

由上述内容可知，本法买那个的技术方案的优点是可以在产品零部件已经量产的情况下，为客户定制光学收发组件不同俯仰角范围的多层光学扫描装置40。这样可以为客户提供更贴合需求的产品，同时提高产品零部件的利用率，减少生产原材料库存。同时这种技术方案在设计思路上，充分考虑了普通技术工人基本素质不高的情况，和利用装调场地的纵深和宽度，对装调场地的净高没有要求。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的示例也可以通过其他辅助手段来实现。这些功能究竟以什么结构的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用使用不同结构来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多层光学扫描装置的装调组件，其特征在于，包括：

投影划线板（10），所述投影划线板（10）上安装有第一反射镜（11）；

光学平台（20），与所述投影划线板（10）间隔布置，所述光学平台（20）上安装有第二反射镜（21）；

平行光管（30），安装在所述光学平台（20）上，所述平行光管（30）通过所述第二反射镜（21）和所述第一反射镜（11）配合校验所述投影划线板（10）与所述平行光管（30）发出光线平行；

待调节扫描层角度的多层光学扫描装置（40），安装在所述光学平台（20）上，并且所述多层光学扫描装置（40）的旋转中心与所述平行光管（30）的发出光线同轴，所述多层光学扫描装置（40）上安装有多个待调节的光学收发组件，多个所述光学收发组件沿所述多层光学扫描装置（40）的旋转中心的旋转中心逐层分布，每个所述光学收发组件用于构成一个扫描层；

红外相机（50）和显示器（60），安装在所述光学平台（20）上，用于监测所述多层光学扫描装置（40）的扫描光斑与所述投影划线板（10）上的对应标记是否重合。

2.根据权利要求1所述的多层光学扫描装置的装调组件，其特征在于，所述多层光学扫描装置的装调组件还包括自水平激光仪（70），安装在所述光学平台（20）上，所述自水平激光仪（70）用于构建基准水平面。

3.根据权利要求1所述的多层光学扫描装置的装调组件，其特征在于，所述第二反射镜（21）位于所述平行光管（30）和所述多层光学扫描装置（40）之间。

4.根据权利要求1所述的多层光学扫描装置的装调组件，其特征在于，所述第一反射镜（11）的反射面与所述投影划线板（10）的表面相平齐。

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