CN216285700U - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种激光雷达，包括滤光罩、负载主体和若干个激光发射模块；滤光罩罩设于负载主体外，负载主体能沿竖向的轴线旋转；若干个激光发射模块安装于负载主体且位于滤光罩内，若干个激光发射模块的出射角各不相同；负载主体在横向上的至少一端沿着竖向间隔地设置有多个激光发射模块，并且多个激光发射模块的发射端朝向滤光罩的中部设置，使得多个激光发射模块的出射激光自滤光罩的中部射出。在本实用新型的技术方案中，将竖向间隔地设置的多个激光发射模块的发射端朝向滤光罩的中部设置，使得多个激光发射模块的出射激光自滤光罩的中部射出，以能充分利用滤光罩光学性能较好的部分。

Description

一种激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测技术领域，特别涉及一种激光雷达。

背景技术

在AGV、工业机器人、现代安防等领域，智能移动设备需要随时捕捉设备周围的障碍物距离及角度信息，以发射激光光束来探测目标位置，其工作原理是向被探测物体发射探测激光光束，然后探测到障碍物反射回来的反射回波信号与发射激光信号进行时间比较，做适当处理后可获得目标物信息，例如，目标物的距离、轮廓、方位等。

目前智能移动设备应用的激光雷达大多是二维激光雷达，或者是只具备一些固定角度的三维激光雷达，都具备扫描信息量少，角度盲区大的缺点。

鉴于此，申请人设计了一种能够安装于智能移动设备上的激光雷达，该激光雷达具有出射角各不相同的多个激光发射模块，使得该激光雷达的出射激光更加均匀，这样激光雷达的扫描范围广，成本低，结构简单，扫描频率高。并且，激光雷达还设置有滤光罩，激光发射模块的出射激光经滤光罩过滤后射出，由于滤光罩的制造工艺的原因，易造成滤光罩的各个部位的光学性能不一，通常滤光罩的中部的光学性能较好，故如何合理布置出射角各不相同的多个激光发射模块，以充分利用滤光罩光学性能较好的部分是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种激光雷达，旨在能合理布置出射角各不相同的多个激光发射模块，以充分利用滤光罩光学性能较好的部分。

本实用新型提供一种激光雷达，包括滤光罩、负载主体和若干个激光发射模块；

所述滤光罩罩设于所述负载主体外，所述负载主体能沿竖向的轴线旋转；

若干个所述激光发射模块安装于所述负载主体且位于所述滤光罩内，若干个所述激光发射模块的出射角各不相同，其中，所述出射角为所述激光发射模块的出射激光相对于水平面在竖向的倾斜角；

所述负载主体在横向上的至少一端沿着竖向间隔地设置有多个所述激光发射模块，并且多个所述激光发射模块的发射端朝向所述滤光罩的中部设置，使得所述激光发射模块的出射激光自所述滤光罩的中部射出。

在一具体实施例中，所述负载主体在横向上的两端均设置有朝向所述负载主体的旋转轴线凹陷的凹陷部，所述激光发射模块安装于所述凹陷部处，使得若干个所述激光发射模块的出射激光向所述负载主体的旋转轴线靠拢。

在一具体实施例中，所述凹陷部处形成有安装面，所述安装面的朝向为横向且背向所述负载主体的旋转轴线，所述激光发射模块安装于所述安装面上。

在一具体实施例中，所述凹陷部在纵向上贯穿所述负载主体。

在一具体实施例中，所述凹陷部贯穿所述负载主体在竖向上的一端。

在一具体实施例中，所述激光雷达包括底座组件，所述负载主体包括沿竖向延伸且为圆柱状的主干部，所述主干部在竖向的一端与所述底座组件动力耦合连接，用于驱动所述负载主体旋转；

其中，所述凹陷部设置于所述主干部远离所述底座组件的一端。

在一具体实施例中，所述激光雷达还包括激光接收模块，所述激光接收模块与若干个所述激光发射模块对应设置，使得若干个所述激光发射模块的出射激光经检测物反射后，被所述激光接收模块接收；

所述激光接收模块包括安装于所述负载主体的接收透镜，所述接收透镜的朝向为纵向，所述接收透镜的光轴与所述负载主体的旋转轴线垂直相交，所述接收透镜在横向上的至少一侧沿竖向布置有多个所述激光发射模块。

在一具体实施例中，每个所述激光发射模块均沿着纵向布置，并且所述接收透镜在横向上的两侧安装有相同个数的所述激光发射模块。

在一具体实施例中，所述接收透镜在横向上的两端均设置有切边，使得所述激光发射模块向所述接收透镜的光轴靠拢。

在一具体实施例中，若干个所述激光发射模块中包括第一激光发射模块、第二激光发射模块、第三激光发射模块和第四激光发射模块；

所述第一激光发射模块和所述第二激光发射模块安装于所述接收透镜在横向上的同一侧，所述第一激光发射模块和所述第二激光发射模块分设于所述接收透镜的光轴在竖向上的两侧；

所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块安装于所述接收透镜在横向上的同一侧，所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块分设于所述接收透镜的光轴在竖向上的两侧；

其中，所述第二激光发射模块、所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块的发射端在竖向上朝所述接收透镜的光轴倾斜。

在一具体实施例中，所述第一激光发射模块的出射角为0度，所述第二激光发射模块的出射角为2a度，所述第三激光发射模块的出射角为-a度，所述第四激光发射模块的出射角为a度。

在一具体实施例中，所述接收透镜的光轴与所述滤光罩的中部相对，使得反射激光穿过所述滤光罩的中部后，被所述接收透镜接收。

在本实用新型的技术方案中，将竖向间隔地设置的多个激光发射模块的发射端朝向滤光罩的中部设置，使得多个激光发射模块的出射激光自滤光罩的中部射出，以能充分利用滤光罩光学性能较好的部分。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；

图2为图1中激光雷达的部分结构示意图；

图3为图2中结构的于一视角的平面结构示意图；

图4为图2中结构的于又一视角的平面结构示意图；

图5为图2中结构的于又一视角的平面结构示意图；

附图标号说明：激光雷达100、滤光罩1、负载主体2、凹陷部21、安装面 22、主干部23、激光发射模块3、第一激光发射模块3a、第二激光发射模块3b、第三激光发射模块3c、第四激光发射模块3d、发射端31、底座组件4、激光接收模块5、接收透镜51、切边511。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A 和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

申请人设计了一种能够安装于智能移动设备上的激光雷达，该激光雷达具有出射角各不相同的多个激光发射模块，使得该激光雷达的出射激光更加均匀，这样激光雷达的扫描范围广，成本低，结构简单，扫描频率高。并且，激光雷达还设置有滤光罩，激光发射模块的出射激光经滤光罩过滤后射出，由于滤光罩的制造工艺的原因，易造成滤光罩的各个部位的光学性能不一，通常滤光罩的中部的光学性能较好，故如何合理布置出射角各不相同的多个激光发射模块，以充分利用滤光罩光学性能较好的部分是亟待解决的问题。

鉴于此，本实用新型提供了一种激光雷达，该激光雷达能够安装于AGV、工业机器人、现代安防等领域的智能移动设备上，图1至图5为本实用新型提供的激光雷达的一实施例。

如图1至图3所示，在本实施例中，激光雷达100包括滤光罩1、负载主体2 和若干个激光发射模块3；滤光罩1罩设于负载主体2外，负载主体2能沿竖向的轴线旋转；若干个激光发射模块3安装于负载主体2且位于滤光罩1内，若干个激光发射模块3的出射角各不相同；负载主体2在横向上的至少一端沿着竖向间隔地设置有多个激光发射模块3，并且多个激光发射模块3的发射端31朝向滤光罩1的中部设置，使得多个激光发射模块3的出射激光自滤光罩1的中部射出。

具体而言，激光发射模块3的出射角为激光发射模块3的出射激光相对于水平面在竖向的倾斜角。激光雷达100通常还包括激光接收模块5和底座组件4，底座组件4与负载主体2的底部动力耦合连接，用于驱动负载主体2 沿着竖向的轴线旋转，其中，底座组件4可以包括电机等。激光接收模块5 对应若干个激光发射模块3安装于负载主体2，使得若干个激光发射模块3的出射激光经被探测物体反射后，被激光接收模块5接收。激光接收模块5和若干个激光发射模块3能随着负载主体2一起旋转。在负载主体2旋转的过程中，若干个激光发射模块3的出射激光经滤光罩1过滤后射向被探测物体，而被探测物体反射回来的反射回波信号再经滤光罩1过滤后能被激光接收模块5探测到。

如图1所示，滤光罩1的底部呈敞口设置，以自滤光罩1的敞口处罩设于负载主体2外，滤光罩1的顶部呈封顶设置，滤光罩1的中部位于滤光罩1 的顶部与底部之间，滤光罩1的中部的光学性能较好。激光雷达100的激光发射模块3的发射端31朝向滤光罩1的中部设置，使得激光雷达100的激光发射模块3的出射激光自滤光罩1的中部射出。

在本实用新型的技术方案中，将竖向间隔地设置的多个发射模块3的发射端31朝向滤光罩1的中部设置，使得多个发射模块3的出射激光自滤光罩的中部射出，以能充分利用滤光罩1光学性能较好的部分。

激光雷达100的若干个激光发射模块3可以是设置于负载主体2在横向上的一端，激光雷达100的若干个激光发射模块3还可以是分别设置于负载主体2在横向上的两端，具体地，如图2和图3所示，在本实施例中，激光接收模块5包括安装于负载主体2的接收透镜51，接收透镜51的朝向为纵向，接收透镜51的光轴与负载主体2的旋转轴线垂直相交，接收透镜51在横向上的至少一侧沿竖向布置有多个激光发射模块3。

具体而言，接收透镜51通常具有汇聚、准直等作用，接收透镜51可以根据实际需求设置有一个或者多个。接收透镜51可以通过粘接、卡接等方式固定安装于负载主体1上。可选地，如图1至图3所示，在本实施例中，接收透镜51的光轴与滤光罩1的中部相对，使得反射激光穿过滤光罩1的中部后，被接收透镜51接收，这样能进一步地充分利用滤光罩1光学性能较好的部分。

若干个激光发射模块3可以是设置于接收透镜51在横向上的一侧，若干个激光发射模块3还可以是设置于接收透镜51在横向上的两侧，例如，如图 2和图3所示，在本实施例中，每个激光发射模块3均沿着纵向布置，并且接收透镜51在横向上的两侧安装有相同个数的激光发射模块3。每个激光发射模块3均沿纵向布置即每个激光发射模块3于水平面上的投影均为沿纵向布置，这样有利于在横向上和竖向上缩小若干个激光发射模块3的布置空间，从而有利于激光雷达100的小型化设计。

激光发射模块3的具体个数可以根据实际需求进行设定，具体地，如图3 至图4所示，在本实施例中，若干个激光发射模块3中包括第一激光发射模块3a、第二激光发射模块3b、第三激光发射模块3c和第四激光发射模块3d；第一激光发射模块3a和第二激光发射模块3b安装于接收透镜51在横向上的同一侧，第一激光发射模块3a和第二激光发射模块3b分设于接收透镜51的光轴在竖向上的两侧；第三激光发射模块3c和第四激光发射模块3d安装于接收透镜51在横向上的同一侧，第三激光发射模块3c和第四激光发射模块 3d分设于接收透镜51的光轴在竖向上的两侧；其中，第二激光发射模块3b、第三激光发射模块3c和第四激光发射模块3d的发射端31在竖向上朝接收透镜51的光轴倾斜。

具体而言，激光发射模块3相对于接收透镜51的光轴的倾斜角即为激光发射模块3的出射角。现定义当激光发射模块3的出射角为零度时，激光发射模块3的出射角与水平面平行；当激光发射模块3的出射角为正角度时，激光发射模块3的出射激光朝向旋转负载主体1的顶部方向倾斜；当激光发射模块3的出射角为负角度时，激光发射模块3的出射激光朝向旋转负载主体1的底部方向倾斜。第一激光发射模块3a到负载主体1的顶部的距离小于第二激光发射模块3b到负载主体1的顶部的距离，第一激光发射模块3a的出射角为零度或者负角度，第二激光发射模块3b的出射角为正角度；第三激光发射模块3c到负载主体1的顶部的距离小于第四激光发射模块3d到负载主体1的顶部的距离，第三激光发射模块3c的出射角为负角度，第四激光发射模块3d的出射角为正角度。

具体地，在本实施例中，第一激光发射模块3a的出射角为0度，第二激光发射模块3b的出射角为2a度，第三激光发射模块3c的出射角为-a度，第四激光发射模块3d的出射角为a度，其中，a为正数。例如，第一激光发射模块3a的出射角为0°，第二激光发射模块3b的出射角为9°，第三激光发射模块3c的出射角为-4.5°，第四激光发射模块3d的出射角为4.5°。

可选地，如图2和图3所示，在本实施例中，接收透镜51在横向上的两端均设置有切边511，使得激光发射模块3向接收透镜51的光轴靠拢。这样使得激光发射模块3向负载主体2的旋转轴线靠拢，有利于提高激光雷达100 的探测精度。

同样地，如图2所示，在本实施例中，负载主体2在横向上的两端均设置有朝向负载主体2的旋转轴线凹陷的凹陷部21，激光发射模块3安装于凹陷部21处，使得若干个激光发射模块3的出射激光向负载主体2的旋转轴线靠拢。在负载主体2设置凹陷部21，也能使得激光发射模块3向负载主体2 的旋转轴线靠拢。

负载主体2通常为圆柱状设置，这样负载主体2的动平衡性能较好，而负载主体2设置有凹陷部21，可选地，如图2所示，在本实施例中，负载主体2包括沿竖向延伸且为圆柱状的主干部23，主干部23在竖向的一端与底座组件4动力耦合连接，用于驱动负载主体2旋转；其中，凹陷部21设置于主干部23远离底座组件4的一端。两个凹陷部21对称地设置于负载主体2，这样负载主体2的动平衡性能较好。

激光发射模块3安装于凹陷部21处，具体地，如图2和图3所示，在本实施例中，凹陷部21处形成有安装面22，安装面22的朝向为横向且背向负载主体2的旋转轴线，激光发射模块3安装于安装面22上。这样能在横向上缩小激光雷达100的激光发射模块3的布置空间，从而有利于减小激光雷达 100在横向上的尺寸。

凹陷部21的具体样式可以根据实际情况进行设定，具体地，如图2、图 4和图5所示，在本实施例中，凹陷部21在纵向上贯穿负载主体2，这样负载主体2不易对激光发射模块3形成干涉和遮挡。

如图2、图4和图5所示，在本实施例中，凹陷部21贯穿负载主体2在竖向上的一端，这样便于将激光发射模块3安装于凹陷部21处。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括滤光罩、负载主体和若干个激光发射模块；

所述滤光罩罩设于所述负载主体外，所述负载主体能沿竖向的轴线旋转；

若干个所述激光发射模块安装于所述负载主体且位于所述滤光罩内，若干个所述激光发射模块的出射角各不相同，其中，所述出射角为所述激光发射模块的出射激光相对于水平面在竖向的倾斜角；

所述负载主体在横向上的至少一端沿着竖向间隔地设置有多个所述激光发射模块，并且多个所述激光发射模块的发射端朝向所述滤光罩的中部设置，使得所述激光发射模块的出射激光自所述滤光罩的中部射出。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述负载主体在横向上的两端均设置有朝向所述负载主体的旋转轴线凹陷的凹陷部，所述激光发射模块安装于所述凹陷部处，使得若干个所述激光发射模块的出射激光向所述负载主体的旋转轴线靠拢。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述凹陷部处形成有安装面，所述安装面的朝向为横向且背向所述负载主体的旋转轴线，所述激光发射模块安装于所述安装面上。

4.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述凹陷部在纵向上贯穿所述负载主体；和/或，所述凹陷部贯穿所述负载主体在竖向上的一端。

5.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括底座组件，所述负载主体包括沿竖向延伸且为圆柱状的主干部，所述主干部在竖向的一端与所述底座组件动力耦合连接，用于驱动所述负载主体旋转；

其中，所述凹陷部设置于所述主干部远离所述底座组件的一端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括激光接收模块，所述激光接收模块与若干个所述激光发射模块对应设置，使得若干个所述激光发射模块的出射激光经检测物反射后，被所述激光接收模块接收；

所述激光接收模块包括安装于所述负载主体的接收透镜，所述接收透镜的朝向为纵向，所述接收透镜的光轴与所述负载主体的旋转轴线垂直相交，所述接收透镜在横向上的至少一侧沿竖向布置有多个所述激光发射模块。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，每个所述激光发射模块均沿着纵向布置，并且所述接收透镜在横向上的两侧安装有相同个数的所述激光发射模块；和/或，

所述接收透镜在横向上的两端均设置有切边，使得所述激光发射模块向所述接收透镜的光轴靠拢。

8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，若干个所述激光发射模块中包括第一激光发射模块、第二激光发射模块、第三激光发射模块和第四激光发射模块；

所述第一激光发射模块和所述第二激光发射模块安装于所述接收透镜在横向上的同一侧，所述第一激光发射模块和所述第二激光发射模块分设于所述接收透镜的光轴在竖向上的两侧；

所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块安装于所述接收透镜在横向上的同一侧，所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块分设于所述接收透镜的光轴在竖向上的两侧；

其中，所述第二激光发射模块、所述第三激光发射模块和所述第四激光发射模块的发射端在竖向上朝所述接收透镜的光轴倾斜。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述第一激光发射模块的出射角为0度，所述第二激光发射模块的出射角为2a度，所述第三激光发射模块的出射角为-a度，所述第四激光发射模块的出射角为a度。

10.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述接收透镜的光轴与所述滤光罩的中部相对，使得反射激光穿过所述滤光罩的中部后，被所述接收透镜接收。

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