CN218727973U - 一种固态激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态激光雷达。为了克服现有技术较难适用于车载和无人机场合，加工难度及成本高昂，难以批量化生产的问题。本实用新型采用发射组件和接收组件部分内置于外壳组件内部，使用专用的外设调节工装夹持发射组件和接收组件暴露在外壳组件外部部分的设置，达到了外壳组件与外设调节工装的设置零件少，装配简单，可以适用于各种复杂的装配环境中，且使用后调节方便，利于再次使用等目的。

Description

一种固态激光雷达

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达领域，尤其涉及一种固态激光雷达。

背景技术

固态激光雷达是以发射激光束探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是发射组件向目标物体发射探测信号，然后接收组件接收从目标物体反射回来的回波信号，系统将接收到的回波信号与发射信号进行比较和处理后，可获得目标物体的相关信息。

现有的固态激光雷达多采用微振镜MEMS扫描达到所需要的视场要求，往往需要多组激光发射器和激光探测器，包含的元器件较多较大,且光路相互影响，装调复杂且时间较长。较难适用于车载和无人机场合，加工难度及成本高昂，不适合于批量化生产。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种固态激光雷达”，其公告号CN110531368A，包括相互对应的发射系统、接收系统和光学组件，其中，所述发射系统和所述接收系统并排设置，所述发射系统用于发射激光，所述光学组件用于将所述激光射向目标，所述接收系统用于接收目标反射回的反射光。这种固态激光雷达的工作原理基于MEMS器件，通常需要多组发射器和准直镜，组件较多，组装较为复杂。且这种固态激光雷达没有可以适应多种应用方案的装配组件，安装以后没有相应的调节以及微调设备，不利于再次使用，难以应用到当下对于激光雷达有大量需求的无人机、车载等领域。

发明内容

本实用新型主要解决现有技术装配复杂，难以适用于车载和无人机场景的问题，提供一种固态激光雷达。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型包括发射组件和接收组件部分内置于外壳组件内部，外壳组件外部连接有外设调节工装，所述外设调节工装夹持发射组件和接收组件暴露在外壳组件外部的部分。外壳组件有效的保护了脆弱易碎的发射组件和接收组件，并且本实用新型中外壳组件与外设调节工装的设置零件少，装配简单，可以适用于各种复杂的装配环境中，且使用后调节方便，利于再次使用，更加适配于车载和无人机场景的装配，并且不易因冲击而使镜头发生位移等问题，起到了更好的固定作用。

作为优选，所所述外设调节工装包含XY微动滑台a和XY微动滑台b，XY微动滑台a和XY微动滑台b安装在底座上，XY微动滑台a连接有镜头调整架a，镜头调整架a夹持发射组件，XY微动滑台b连接有镜头调整架b，镜头调整架b夹持接收组件。XY微动滑台的设置令本实用新型的可调节性大大增加，能适应在不同设备上的装配和调试，本实用新型的外设调节工装便于安装调节发射组件的发射准直镜组与激光发射器中心的同轴度，还用于调节所述接收组件的接收准直镜组与激光接收器中心的同轴度，保证了设备的精准度。

作为优选，所述镜头调整架a包含夹持部分和固定部分，所述夹持部分内缘形状适配被夹持部分，外缘上下设有平台，在一侧设有开口，开口一侧设有松紧调节装置，所述固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台a，夹持部分和固定部分之间设有连接部分。镜头调整架a内缘的形状以及外缘上下设有平台的设置减少了在装配过程中产生的间隙，增加了设备的稳定性。

作为优选，所述镜头调整架b包含夹持部分和固定部分，所述夹持部分内缘形状适配被夹持部分，外缘上下设有平台，在一侧设有开口，开口一侧设有松紧调节装置，所述固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台b，夹持部分和固定部分之间设有连接部分。镜头调整架b内缘的形状以及外缘上下设有平台的设置减少了在装配过程中产生的间隙，便于与镜头调整架a的贴合，增加了设备的稳定性。

作为优选，所述的发射组件包含激光发射器，所述发射组件包含发射准直镜组，沿发射准直镜组的出射光的反方向依次设置有激光发射器和激光发射器调节机构。激光发射器用于发射出射激光光束，激光发射器调节机构的设置保证了设备的稳固程度以及精准度，有效防止在使用过程中来自组件内部的位移，便于使用后的调节。

作为优选，所述的激光发射器为面阵激光发射器。面阵激光为本实用新型提供了高分辨率、高灵敏度，且测量距离长，使得本实用新型有更大的使用范围。

作为优选，所述激光发射器调节机构包含调节支架a和紧固件，所述调节支架a剪叉状的四端设有紧固件开口，中心设有紧固件开口，通过四端的紧固件开口连接固定激光发射器，通过中心紧固件开口连接固定有调节支架b，紧定螺丝连接发射镜头座与激光发射器的前壳。激光发射器调节机构的设置有效的解决了发射组件内部的稳定性问题，且可在外设调节工装已经固定以后进行微调，调节简易，结构简单，且便于再次使用时所需要的调节。

作为优选，所述接收组件包含接收准直镜组，接收准直镜组沿发射准直镜组的出射光的方向设置激光接收器。接收准直镜组与激光接收器的设置减少了激光接收器接受激光时受到的干扰。

作为优选，所述的激光接收器为面阵激光接收器。面阵激光为本实用新型提供了高分辨率、高灵敏度，且测量距离长，使得本实用新型有更大的应用范围。

作为优选，所述的面阵激光发射器和面阵激光接收器为矩形阵列，两者器件单元位置一一对应。面阵激光单元为本实用新型提供了高分辨率、高灵敏度，且测量距离长，使得本实用新型有更大的应用范围。

本实用新型的有益效果是：

1. 发射和接收采用面阵激光发射器和面阵激光接收器，分辨率高，灵敏度高，成像效果好；

2. 发射组件自带装调以及微调机构，有利于结构模块化设计，有效降低了装调的复杂层度，便于应用到各种不同的应用环境中，便于再次调节；

3. 只需要一组发射组件和一组接收组件，减少了光收发模块的零件数量、体积和重量，节约了成本，适合批量化生产。

附图说明

图1是本实用新型的一种固态激光雷达的整体结构示意图。

图2是本实用新型的一种固态激光雷达的剖面示意图。

图3是本实用新型的一种固态激光雷达外设调节工装的结构示意图。

图4是本实用新型的一种固态激光雷达激光发射器调节机构的正面结构示意图。

图5是本实用新型的一种固态激光雷达激光发射器调节机构的背面结构示意图。

图6是本实用新型的一种固态激光雷达的理想状态下探测原理示意图。

图中10.固态激光雷达主体200.发射组件，300.接收组件，100.外壳组件，400.外设调节工装，101.前壳，102.后壳，201.激光发射器，202发射准直镜头，203.发射镜头座，301.激光接收器，302. 接收准直镜头，303. 接收镜头座,204.橡胶圆垫，205.紧定螺丝，206.尼龙垫，207.调节支架一，208.调节支架二，209.紧定螺丝，401. XY微动滑台a，402.镜头调整架a，403. XY微动滑台b，404. 镜头调整架b，405. 底座。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种固态激光雷达，根据图1所示，固态激光雷达主体10包括发射组件200、接收组件300、外壳组件100和外设调节工装400。外壳组件100整体为立方体，由一个前壳101和一个后壳102前后镶嵌固定，用于定位发射组件和接收组件，还用于安装调解机构、电路板和其他元器件。前壳101设有两个镜头开口，上方开口为方形，设有镜头调节固定装置，下方开口为圆形，与裸露在外的镜头部分紧密贴合。外设调节工装400对发射组件200、接收组件300进行固定和调节，并起到安装固定在所需的应用场景中的作用。

根据图2所示，发射组件200，用于发射出射激光光束，包含激光发射器201、发射准直镜组和激光发射器调节机构，沿发射准直镜组的出射光的反方向依次设置有激光发射器和激光发射器调节机构。接收组件300，用于接收目标物返回光信号，包括激光接收器301和接收准直镜组，接收准直镜组沿发射准直镜组的出射光的方向设置激光接收器。上述发射准直镜组，包含一个发射准直镜头202和一个发射镜头座203。上述接收准直镜组包含一个接收准直镜头302和一个接收镜头座303。

根据图3所示，包括XY微动滑台401、XY微动滑台403、镜头调整架402、镜头调整架404和一个底座405。底座405安装在前壳101底面。XY微动滑台401和XY微动滑台403安装在底座405上。镜头调整架404包含夹持部分和固定部分，夹持部分内缘为圆形，便于与发射准直镜组严密贴合，外缘设有松紧调节装置，外缘上下有平台，便于装配时与镜头调整架402的贴合。固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台403。固定部分与夹持部分之间有连接部分，连接部分一侧连接固定部分，另一侧横向水平向左延伸连接夹持部分，镜头调整架404用于调节准直镜头302与和激光接收器301中心的同心度。

镜头调整架402包含夹持部分和固定部分，夹持部分内缘为圆形，便于与发射准直镜组严密贴合，外缘设有松紧调节装置，外缘上下有平台，便于装配时与镜头调整架404的贴合。固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台401。固定部分与夹持部分之间有连接部分，连接部分一侧连接固定部分，另一侧向斜上方延伸连接夹持部分，使得夹持部分底部的高度刚好在镜头调节架404的夹持部分顶部的上方。镜头调整架402用于调节准直镜头202与激光发射器201中心的同心度。

根据图4、图5所示，包括3个紧定螺丝205，8个橡胶圆垫204，尼龙垫206，1个紧定螺丝209，调节支架207和调节支架208。橡胶圆垫204放置在发射镜头座203的侧面四个面，和前壳101配合，用来胀紧发射镜头座203，柔性限制发射镜头座203在X和Y轴方向的移动。紧定螺丝205安装在前壳101的螺丝孔，和发射镜头座203的上、左右面配合，通过调节紧定螺丝205的拧入深度刚性的控制发射镜头座203在X和Y轴的位置。尼龙垫206安装在发射镜头座203正面与前壳101紧贴，保证发射镜头座203与前壳101相对移动时顺滑。调节支架207用于固定激光发射器201在发射镜头座203上，并且与调节支架208配合，调节支架208固定在前壳101上，通过拧紧紧定螺丝209在深度反方向锁紧发射镜头座203。

根据图6所示，包括面阵激光发射器201、面阵激光接收器301、面阵激光发射器单元2011a、面阵激光发射器单元2014d、面阵激光接收器单元3011a、面阵激光接收器单元3014d。面阵激光发射器单元由四个均布的小单元组成，可同时发射某一出射光信号。面阵激光接收器单元由四个均布的小单元组成，可同时接收某一返回光信号。

经装配调节接近理想状态下时，面阵激光发射器单元2011a，发射激光光束，经过发射准直镜头202准直后，到达被测目标物对应位置，产生反射，返回光经过接收准直镜头302准直，到达面阵激光接收器单元3011a。同理面阵激光发射器单元2014d，发射激光光束，经过发射准直镜头202准直后，到达被测目标物对应位置，产生反射，返回光经过接收准直镜头302准直，到达面阵激光接收器单元3014d。在理想状态下，所述面阵激光发射器和面阵激光接收器为矩形阵列，且两者器件单元位置一一对应。

应理解，实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种固态激光雷达，包括发射组件和接收组件，其特征在于，发射组件和接收组件部分内置于外壳组件内部，外壳组件外部连接有外设调节工装，所述外设调节工装夹持发射组件和接收组件暴露在外壳组件外部的部分。

2.根据权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述外设调节工装包含XY微动滑台a和XY微动滑台b，XY微动滑台a和XY微动滑台b安装在底座上，XY微动滑台a连接有镜头调整架a，镜头调整架a夹持发射组件，XY微动滑台b连接有镜头调整架b，镜头调整架b夹持接收组件。

3.根据权利要求2所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述镜头调整架a包含夹持部分和固定部分，所述夹持部分内缘形状适配被夹持部分，外缘上下设有平台，在一侧设有开口，开口一侧设有松紧调节装置，所述固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台a，夹持部分和固定部分之间设有连接部分。

4.根据权利要求2所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述镜头调整架b包含夹持部分和固定部分，所述夹持部分内缘形状适配被夹持部分，外缘上下设有平台，在一侧设有开口，开口一侧设有松紧调节装置，所述固定部分设有紧固件开口，连接固定XY微动滑台b，夹持部分和固定部分之间设有连接部分。

5.根据权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述发射组件包含发射准直镜组，沿发射准直镜组的出射光的反方向依次设置有激光发射器和激光发射器调节机构。

6.根据权利要求5所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述激光发射器为面阵激光发射器。

7.根据权利要求5所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述激光发射器调节机构包含调节支架a和紧固件，所述调节支架a剪叉状的四端设有紧固件开口，中心设有紧固件开口，通过四端的紧固件开口连接固定激光发射器，通过中心紧固件开口连接固定有调节支架b，紧定螺丝连接发射镜头座与激光发射器的前壳。

8.根据权利要求6所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述接收组件包含接收准直镜组，接收准直镜组沿发射准直镜组的出射光的方向设置激光接收器。

9.根据权利要求8所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述激光接收器为面阵激光接收器。

10.根据权利要求9所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述面阵激光发射器和面阵激光接收器为矩形阵列，两者器件单元位置一一对应。

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