CN218497139U - 一种激光测距模组及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光测距模组及激光雷达，包括结构件和设置于所述结构件的左侧的激光器、设置于所述结构件右侧的激光接收模块和设置于所述结构件后侧的成像线路板；所述激光器用于发出线偏振光；所述激光接收模块包括接收镜头、滤光片和偏振片，所述接收镜头用于接收所述线偏振光，所述滤光片和偏振片设置在所述接收镜头的接收光路上的结构件上或者接收镜头上，以用于所述线偏振光穿过。本申请的激光测距模组的能够防止镜面反射产生的耀光对三角测距激光雷达的测量造成的影响，提高激光测距模组的测量的精度。

Description

一种激光测距模组及激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光扫描测距技术领域，特别是涉及一种激光测距模组及激光雷达。

背景技术

激光测距模组是激光雷达的核心部件之一，按照测量原理主要分为三角测距式和飞行时间(ToF)式两种类型。其中三角测距式测距模组采用一束激光以一定角度照射到目标物上，再用镜头将反射光汇聚成像在图像传感器上，通过激光发射器与成像点位置的几何关系，可以计算出目标物的距离。然而当激光照射在表面光滑、反射率较高的物体表面时，会同时产生漫反射和镜面反射，其中镜面反射光(也称“耀光”)由于强度过高，容易造成传感器像元饱和，会对测量准确度产生较大的影响；在太阳光或灯光较强烈的环境中，这种耀光还会对测量结果造成额外的干扰。

现有技术中提供一种激光三角测距模组，包括激光发射模块、激光接收模块和抗漫反射组件。激光发射模块向测距标的物发射激光，激光接收模块接收从测距标的物反射回来的激光。抗漫反射组件包括套设在激光发射模块的激光出口的第一导管和套设在激光入口的第二导管。该方案中设置的第一导管和第二导管能够减少外部光源产生的漫反射光对激光接收模块的影响，提高了激光三角测距模组的测量精度和测量距离。但是该方案仍然不能阻隔因镜面反射产生的耀光对激光雷达的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够阻隔因镜面反射产生的耀光对激光雷达的影响的激光雷达。本实用新型的另外一个目的在于提供一种激光雷达。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种激光测距模组包括结构件和设置于所述结构件的左侧的激光器、设置于所述结构件右侧的激光接收模块和设置于所述结构件后侧的成像线路板；

所述激光器用于发出线偏振光；

所述激光接收模块包括接收镜头、滤光片和偏振片，所述接收镜头用于接收所述线偏振光，所述滤光片和偏振片设置在所述接收镜头的接收光路上的结构件上或者接收镜头上，以用于所述线偏振光穿过。

作为优选方案，所述滤光片和偏振片叠合设置在所述接收镜头前端上，或者所述滤光片和偏振片叠合设置在所述接收镜头后侧的所述结构件上。

作为优选方案，所述接收镜头的中心线与所述成像线路板的中心线垂直布置；

所述激光器的发射激光的中心线与所述接收镜头的中心线呈小于90度的夹角布置。

作为优选方案，所述结构件的左侧预留前后延伸的第一插孔，所述激光器匹配插设于所述插孔内；

所述结构件的右侧预留前后延伸的第二插孔，所述接收镜头匹配插设于所述第二插孔内。

作为优选方案，所述第二插孔的后侧端部的结构件上设置有多个定位柱，所述成像线路板上设置有多个分别各用于所述定位柱匹配插装的定位孔；

所述成像线路板上与所述结构件上均设有多个用于安装紧固件以固定所述成像线路板与所述结构件的安装孔。

作为优选方案，所述成像线路板与所述第二插孔相对的位置设有成像元件，所述成像元件为CCD或CMOS感光元件。

作为优选方案，所述成像线路板上还设有用于线缆插装的插母。

一种激光雷达，包括底座、电机、旋转模块和无线供电组件；

所述底座包括壳体、设置在所述壳体右侧的中心孔以及由内之外依次同轴设置在设置所述中心孔外部的壳体上光栅编码盘和卡钩，所述底座的底部设有固定线路板；

所述电机设置于所述壳体的左侧，所述卡钩上由内之外依次安装有轴承和被动轮，所述电机连接主动轮，所述主动轮与所述被动轮通过皮带传动连接；

所述被动轮的上部设置有旋转线路板，所述旋转线路板上设置上述的激光测距模组；

所述中心孔内由内之外依次设置有接收线圈支架和发射线圈支架，所述无线供电组件包括设置于所述接收线圈支架上的接收线圈和设置于所述发射线圈支架上的发射线圈；

所述发射线圈与固定线路板电信号连接；

所述收线圈和所述激光测距模组均与所述旋转线路板电信号连接。

作为优选方案，所述旋转线路板底部设有光电传感器，所述被动轮与光电传感器相对的位置设有上下贯通的传感器孔。

作为优选方案，所述光栅编码盘包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，所述定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同。

作为优选方案，所述壳体内位于所述光栅编码盘和所述电机左侧之间还设置有防尘挡板；

所述壳体的左侧上部盖合有防尘盖板；

作为优选方案，所述激光雷达还包括罩设在所述旋转模块外部的外罩，所述外罩的右侧边缘与所述壳体右侧的边缘平齐，所述外罩的左侧边缘与所述防尘盖板的右侧边缘贴合。

作为优选方案，所述外罩上与所述激光发射管和镜头对应的位置均分别设有通光孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本申请的激光测距模组包括结构件和设置于结构件的左侧的激光器、设置于结构件右侧的激光接收模块和设置于所述结构件后侧的成像线路板，激光器用于发出线偏振光；激光接收模块包括接收镜头、滤光片和偏振片，接收镜头用于接收激光器发出的线偏振光，滤光片和偏振片设置在接收镜头的接收光路上的结构件上或者接收镜头上，以用于线偏振光穿过。滤光片能够对不同波长的接受光的通过性不同，本申请设置滤光片使与激光器发射光波长接近的光可以通过，其它波长的光会被过滤掉；偏振片具有一个透振方向，与激光器发射光的偏振方向垂直，用于过滤由激光器发出、通过镜反射被接收镜头接收到的光线，能够防止镜面反射产生的耀光对三角测距激光雷达的测量造成的影响，提高激光测距模组的测量的精度。

本申请通过在激光三角测距的光路中设置透振方向与激光偏振方向正交的偏振片，过滤掉因镜面反射导致的耀光，避免耀光对三角测距造成干扰，使激光三角测距模组及使用这种测距模组的激光雷达能够进行稳定的测量。

附图说明

图1是本实用新型的激光测距模组的爆炸结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的激光测距模组的测距原理图；

图4是激光雷达的爆炸结构示意图。

图中，1、结构件，2、激光器，3、接收镜头，4、滤光片，5、偏振片，6、成像线路板，7、第二插孔，8、定位柱，9、定位孔，10、安装孔，11、成像元件，12、插母，01、底座，02、光栅编码盘，03、卡钩，04、固定线路板，05、电机，06、轴承，07、被动轮，08、主动轮，09、皮带，010、旋转线路板，011、接收线圈支架，012、发射线圈支架，013、传感器孔，014、防尘挡板，015、防尘盖板，016、外罩，017、通光孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1至图4所示，本申请的激光测距模组的优选实施例，激光测距模组包括结构件1和设置于结构件1的左侧的激光器2、设置于结构件1右侧的激光接收模块和设置于结构件1后侧的成像线路板6，激光器2用于发出线偏振光，激光接收模块用于接收激光器2发出的线偏振光；具体的，激光接收模块包括接收镜头3、滤光片4和偏振片5，接收镜头3用于接收激光器2发出的线偏振光，滤光片4和偏振片5叠合设置以用于线偏振光穿过；滤光片4和偏振片5设置在接收镜头3前端上，或者滤光片4和偏振片5设置在接收镜头3后侧的结构件1上。

本申请的实施例中激光器2发射的激光为线偏振光，经过镜面反射后仍然为线偏振光；滤光片4能够对不同波长的接受光的通过性不同，本申请设置滤光片4使与激光器2发射光波长接近的光可以通过，其它波长的光会被过滤掉；偏振片5具有一个透振方向，与激光器2 发射光的偏振方向垂直，用于过滤由激光器2发出、通过镜反射被接收镜头3接收到的光线，能够防止镜面反射产生的耀光对三角测距激光雷达的测量造成的影响，提高激光测距模组的测量的精度。

其中，滤光片4和偏振片5叠合设置在接收镜头3前端上，或者滤光片4和偏振片5叠合设置在接收镜头3后侧的结构件1上。具体的，滤光片4和偏振片5可以粘贴固定在结构件1上；在本申请的其他实施例中，偏振片5和滤光片4也可以分开布置，单独固定在光路中，还可以将其中之一置于接收镜头3的前面。

其中，本申请的具体设置中，接收镜头3的中心线与成像线路板6 的中心线垂直布置；激光器2的发射激光的中心线与接收镜头3的中心线呈小于90度的夹角布置，用于方便接收镜头3接收线偏振光。

进一步的，结构件1的左侧预留前后延伸的第一插孔，激光器2 匹配插设于插孔内；结构件1的右侧预留前后延伸的第二插孔7，接收镜头3匹配插设于第二插孔7内，激光器2和接收镜头3嵌于结构件1中，以将激光器2和接收镜头3固定安装于结构件1中。

其中，成像线路板6上与第二插孔7相对的位置设有成像元件11，成像元件11为CCD或CMOS感光元件，接收镜头3将反射光聚焦在成像元件11上，成像线路板6可读取成像元件11输出的电信号，通过信号分析可计算出目标物的距离。

进一步的，第二插孔7的后侧端部的结构件1上设置右多个定位柱 8，成像线路板6上设置有多个分别各用于定位柱8匹配插装的定位孔9；定位柱8与定位孔9相对应布置能够用于定位成像线路板6，可锁定成像线路板6的安装位置。成像线路板6上与结构件1上均设有多个用于安装紧固件以固定成像线路板6与结构件1的安装孔10，紧固件具体可以为螺栓。

其中，成像线路板6上还设有用于线缆插装的插母12，通过插母 12，成像线路板6可借助带接插端子的线缆与其它线路板电连接，用于线路板的供电或电信号传输。

一种激光雷达的实施例，包括底座01、电机05、旋转模块、无线供电组件和激光测距模组，激光测距模组具体为上述实施例中的激光测距模组；底座01包括壳体、设置在壳体右侧的中心孔以及由内之外依次同轴设置在设置中心孔外部周围的壳体上光栅编码盘02和卡钩 03，底座01的底部设有固定线路板04；电机05设置于壳体的左侧，卡钩03上由内之外依次安装有轴承06和被动轮07，电机05连接主动轮08，主动轮08与被动轮07通过皮带09传动连接；被动轮07的上部设置有旋转线路板010，旋转线路板010上设置激光测距模组；电机05旋转时，通过主动轮08及皮带09带动被动轮07、旋转线路板010及上面的激光三角测距模组一起旋转。中心孔内由内之外依次设置有接收线圈支架 011和发射线圈支架012，无线供电组件包括设置于接收线圈支架011 上的接收线圈和设置于发射线圈支架012上的发射线圈；

其中，发射线圈与固定线路板04电信号连接；接收线圈和激光测距模组均与旋转线路板010电信号连接。发射线圈通过无线传输将电能传输给接收线圈及与接收线圈电连接的旋转线路板和激光测距模组，实现电源的无线传输。

具体的，接收线圈支架011与旋转线路板010固定连接，以旋转线路板010的旋转轴为中心设置。发射线圈支架012插设于接收线圈支架 011与卡钩03之间，固定在底座01上。接收线圈支架011、发射线圈支架012、卡钩03和轴承06由内而外同轴设置。接收线圈缠绕在接收线圈支架011上，并与旋转线路板010电连接。发射线圈缠绕在发射线圈支架012上，并与固定线路板04电连接。固定线路板04安装在底座 01的底部，为发射线圈供电。发射线圈通过无线传输的方式为接收线圈及与之电连接的旋转线路板010供电。

其中，旋转线路板010底部设有光电传感器，被动轮07与光电传感器相对的位置设有上下贯通的传感器孔013。光电传感器通过传感器孔013，将光线照射在光栅编码盘02上。当被动轮07转动时，光栅编码盘02的光栅齿或定位齿使光线发生变化，或使光线被阻断；通过光信号的变化或通断可获得激光三角测距模组的角位移信息。

其中，光栅编码盘02包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同。

进一步的，壳体内位于光栅编码盘02和电机05左侧之间还设置有防尘挡板014；壳体的左侧上部盖合有防尘盖板015。防尘挡板014用于防止主动轮08旋转时扬起的灰尘被卷入被动轮07及其内部区域；防尘盖板015设于皮带09上方，用于防止毛发、灰尘等杂物缠绕在皮带 09上，延长驱动组件的使用寿命。

其中，激光雷达还包括罩设在旋转模块外部的外罩016，外罩016 的右侧边缘与壳体右侧的边缘平齐，外罩016的左侧边缘与防尘盖板 015的右侧边缘贴合。外罩016用于保护腔体内的元器件以及阻隔灰尘和外部光线。

其中，本申请的实施例中，外罩016与激光三角测距模组的激光器2和接收镜头3相对的地方设有通光孔017。被动轮07为中空结构，内侧紧贴于轴承06外侧。

在本申请的其他实施例中，电机05以皮带09传动的形式驱动激光雷达的旋转部分进行转动，也可以替换成以电机05直接驱动激光雷达的旋转部分进行转动的形式。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种激光测距模组，其特征在于：包括结构件和设置于所述结构件的左侧的激光器、设置于所述结构件右侧的激光接收模块和设置于所述结构件后侧的成像线路板；

所述激光器用于发出线偏振光；

所述激光接收模块包括接收镜头、滤光片和偏振片，所述接收镜头用于接收所述线偏振光，所述滤光片和偏振片设置在所述接收镜头的接收光路上的结构件上或者接收镜头上，以用于所述线偏振光穿过。

2.如权利要求1所述的激光测距模组，其特征在于，所述滤光片和偏振片叠合设置在所述接收镜头前端上，或者所述滤光片和偏振片叠合设置在所述接收镜头后侧的所述结构件上。

3.如权利要求1所述的激光测距模组，其特征在于，所述接收镜头的中心线与所述成像线路板的中心线垂直布置；

所述激光器的发射激光的中心线与所述接收镜头的中心线呈小于90度的夹角布置。

4.如权利要求1所述的激光测距模组，其特征在于，所述结构件的左侧预留前后延伸的第一插孔，所述激光器匹配插设于所述插孔内；

所述结构件的右侧预留前后延伸的第二插孔，所述接收镜头匹配插设于所述第二插孔的前侧。

5.如权利要求4所述的激光测距模组，其特征在于，所述第二插孔的后侧端部的结构件上设置有多个定位柱，所述成像线路板上设置有多个分别各用于所述定位柱匹配插装的定位孔；

所述成像线路板上与所述结构件上均设有多个用于安装紧固件以固定所述成像线路板与所述结构件的安装孔。

6.如权利要求4所述的激光测距模组，其特征在于，所述成像线路板与所述第二插孔相对的位置设有成像元件，所述成像元件为CCD或CMOS感光元件。

7.如权利要求1所述的激光测距模组，其特征在于，所述成像线路板上还设有用于线缆插装的插母。

8.一种激光雷达，其特征在于，包括底座、电机、旋转模块和无线供电组件；

所述底座包括壳体、设置在所述壳体右侧的中心孔以及由内之外依次同轴设置在设置所述中心孔外部的壳体上光栅编码盘和卡钩，所述底座的底部设有固定线路板；

所述电机设置于所述壳体的左侧，所述卡钩上由内之外依次安装有轴承和被动轮，所述电机连接有主动轮，所述主动轮与所述被动轮通过皮带传动连接；

所述被动轮的上部设置有旋转线路板，所述旋转线路板上设置权利要求1-7任一项所述激光测距模组；

所述中心孔内由内之外依次设置有接收线圈支架和发射线圈支架，所述无线供电组件包括设置于所述接收线圈支架上的接收线圈和设置于所述发射线圈支架上的发射线圈；

所述发射线圈与固定线路板电信号连接；

所述接收线圈和所述激光测距模组均与所述旋转线路板电信号连接。

9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述旋转线路板底部设有光电传感器，所述被动轮的与光电传感器相对的位置设有上下贯通的传感器孔。

10.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述光栅编码盘包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，所述定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同。

11.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述壳体内位于所述光栅编码盘和所述电机左侧之间还设置有防尘挡板；

所述壳体的左侧上部盖合有防尘盖板。

12.如权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括罩设在所述旋转模块外部的外罩，所述外罩的右侧边缘与所述壳体右侧的边缘平齐，所述外罩的左侧边缘与所述防尘盖板的右侧边缘贴合。

13.如权利要求12所述的激光雷达，其特征在于，所述外罩上与激光测距模组的激光发射管和镜头对应的位置均分别设有通光孔。

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