CN219201926U - 激光测量系统及机械旋转式激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光测距技术领域，具体涉及一种激光测量系统及机械旋转式激光雷达，所述激光测量系统包括：支架，所述支架包括第一安装孔和第二安装孔；发射模块，设置在所述第一安装孔内，用于产生第一发射光；反射元件，设置在所述支架一侧，用于将所述第一发射光转换为第二发射光，所述第二发射光被探测物反射后形成反射光；接收模块，设置在所述第二安装孔内，用于接收所述反射光；本实用新型在第二发射光的偏转角度需要进行调整时，只需要对反射元件的放置角度进行调整即可实现对第二发射光偏转角度进行调整，而无需对发射模块或接收模块进行重新设计和制造，降低了制造成本。

Description

激光测量系统及机械旋转式激光雷达

技术领域

本实用新型属于激光测量技术领域，具体涉及激光测量系统及机械旋转式激光雷达。

背景技术

如中国专利文献CN206892339U、CN108318886A记载，激光雷达是以发射激光束探测目标的位置等特征量的雷达系统。激光雷达的光敏传感器可以将获取到的光脉冲信号转变为电信号，基于比较器获取该电信号对应的时间信息，从而得到激光雷达与目标物之间的距离信息。

但是，现有的机械旋转式激光雷达在第一发射光的偏转角度需要进行调整时，需要对激光测量系统中的发射模块或接收模块进行重新设计或制造，增加了制造成本。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供激光测量系统及机械旋转式激光雷达，以解决现有技术在第一发射光的偏转角度需要进行调整时，需要对激光测量系统中的发射模块或接收模块进行重新设计或制造，增加制造成本的问题。

本实用新型其中一方案提供了一种激光测量系统，包括：

支架，所述支架包括第一端和第二端；

发射模块，设置在所述第一端内，用于产生第一发射光；

反射元件，设置在所述支架一侧，用于将所述第一发射光转换为第二发射光，所述第二发射光被探测物反射后形成反射光；

接收模块，设置在所述第二端内，用于接收所述反射光；

其中，所述发射模块的光轴与所述接收模块的光轴相交且均在同一水平面上。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述第一端与所述第二端相连且形成预定角度；

所述第一端上具有第一安装孔，所述第二端上具有第二安装孔，所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线相交且位于同一水平面上。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述反射元件为反射镜，所述反射元件具有第一反射面，用于将所述第一发射光转换为第二发射光；

所述反射元件通过连接块可调角度的设置在所述支架上。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述第一反射面与发射模块的光轴形成的夹角为α，所述夹角α的数值区间为30-45度；

和/或，所述第一反射面与所述第二发射光形成的夹角为α1，所述夹角α1的数值区间为30-45度，所述夹角α>所述夹角α1。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述反射元件一端具有旋转支点，所述反射元件沿所述旋转支点转动，所述反射元件可以在两种状态切换；

在第一状态下，所述第一反射面与所述第一发射光形成的夹角为α2，可以适用于长距离测量；

在第二状态下，所述第一反射面与所述第一发射光形成的夹角为α3，可以适用于短距离测量。

在本实用新型其中一个优选方案中，还包括：

第一电路板，沿垂直方向设置，所述第一电路板设置在所述支架的第二端，所述第一电路板与所述发射模块、所述接收模块连接；

第二电路板，沿水平方向设置，所述支架设置在所述第二电路板上；

所述第二电路板具有一沿竖直方向设置的旋转中心轴线，所述旋转中心轴线与所述第二电路板垂直，所述第一电路板围绕所述旋转中心轴线旋转。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述发射模块包括：

光源，所述光源的光轴与水平面平行设置

第一透镜，所述透镜的光轴与水平面平行设置，所述第一透镜的光轴与所述光源的光轴同轴设置，所述光源发出的光线经过所述第一透镜后形成所述第一发射光。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述接收模块包括：

第二透镜，用于会聚所述反射光；

接收端，设置于所述第二透镜的光轴上，用于接收所述第二透镜会聚的反射光；

其中，所述第一发射光、所述第二发射光、所述反射光的光路在同一水平面上。

在本实用新型其中一个优选方案中，所述第一电路板至少设有激光发射电路、激光接收电路；所述第二电路板至少设有光通讯接收电路、无线电源发射电路、转速及位置测量电路、接收光信号处理电路中的一种或多种。

在本实用新型其中一个优选方案中，还包括一种机械旋转式激光雷达，设置有如上述多个优选方案中任意一个所述的激光测量系统。

本实用新型以上方案所提供的一种激光测量系统及机械旋转式激光雷达具有以下有益效果：

本实用新型通过反射元件将发射模块产生的第一发射光转换为第二发射光，从而实现第二发射光以预定的偏转角度射出；当第二发射光的偏转角度需要进行调整时，只需要对反射元件的放置角度进行调整即可实现对第二发射光偏转角度进行调整，而无需对发射模块或接收模块进行重新设计和制造，降低了制造成本。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1表示现有技术的激光测量系统的结构示意图；

图2表示本实用新型其中一实施例的激光测量系统的立体结构示意图；

图3表示本实用新型其中一实施例的应用示意图；

图4表示本实用新型其中一实施例的激光测量系统的俯视结构示意图；

图5表示本实用新型其中一实施例的发射模块、接收模块的结构示意图；

图6表示本实用新型其中一实施例的反射元件与第一发射光形成夹角的示意图。

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，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其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。

现有的机械旋转式激光雷达如图1所示，发射模块或接收模块的位置固定不可调节，在发射光的偏转角度需要进行调整时，需要对激光测量系统中的发射模块或接收模块进行重新设计或制造，增加了制造成本。

请参照图2，本实用新型其中一实施例提供了一种激光测量系统100，包括：

支架110，所述支架110包括第一端111和第二端112；

发射模块120，设置在所述第一端111内，用于产生第一发射光L1；

反射元件130，设置在所述支架110一侧，用于将所述第一发射光L1转换为第二发射光L2，所述第二发射光L2被探测物反射后形成反射光L3；

接收模块140，设置在所述第二端112内，用于接收所述反射光L3；

其中，所述发射模块120的光轴与所述接收模块140的光轴相交且均在同一水平面上。

在本实施例中，所述发射模块120发出的第一发射光L1为激光，具体的，所述发射模块120包括边缘出射激光器(EEL)，边缘出射激光器产生激光后，通过准直元件将边缘出射激光器所产生的激光转换成准直光。

所述反射元件130用于将所述第一发射光L1转换为第二发射光L2，所述第一发射光L1与所述第二发射光L2的光路相交形成夹角，所述第二发射光L2被探测物反射后形成反射光L3，所述接收模块140用于接收反射光L3。在本实施例中，所述接收模块140包括感光元件。当感光元件接收到光信号时，通过检测发射模块120开始发射光信号的时间以及接收模块140接收到光信号的时间，可以计算出探测物与激光测量系统100之间的距离。具体地，所述感光元件为APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)元件。

在以上实施例提供的激光测量系统100中，通过反射元件130将第一发射光L1转换为第二发射光L2，第二发射光L2被探测物反射后形成反射光L3，由接收模块140接收反射光L3。由于第二发射光L2是通过反射元件130转换而成，通过调整反射元件130的偏转角度，即可实现对第二反射光L3射出方向的调整。也就是说，当本实施例的技术方案应用在机械旋转时激光雷达的时候，当第二发射光L2的偏转角度需要进行调整时，相较于现有的技术方案，本实施例只需要对反射元件130的放置角度进行调整即可实现对第二发射光L2偏转角度进行调整，而无需对发射模块120或接收模块140进行重新设计和制造，降低了制造成本。

在本实用新型其中一个实施例中，所述第一端111与所述第二端112相连且形成预定角度；

所述第一端111上具有所述第一安装孔，所述第二端112上具有所述第二安装孔，所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线相交且位于同一水平面上。

由于所述支架110的所述第一端111、所述第二端112通过一体成型的方式制造，使得所述第一端111、所述第二端112之间形成预定角度，并且设置在所述第一端111上的所述第一安装孔内安装与设置在所述第二端112上的所述第二安装孔也形成预定的角度，因此将所述发射模块120装入所述第一安装孔，将所述接收模块140装入所述第二安装孔后，可以实现所述发射模块120与所述接收模块140的预定角度设置。

在本实施例中，由于所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线相交且位于同一水平面上，在将所述发射模块120同轴装入所述第一安装孔，将所述接收模块140同轴装入所述第二安装孔后，由于所述发射模块120的光轴与所述第一安装孔的中轴线重合，所述接收模块140的光轴与第二安装孔的中轴线重合，因此所述发射模块120与所述接收模块140的光轴也在同一水平面上，满足所述第一发射光L1、所述反射光L3在同一水平面上的设计要求，无需对所述发射模块120与所述接收模块140的进行校准，简化了装配流程，提升了装配效率。

在本实用新型其中一个实施例中，所述反射元件130为反射镜，所述反射元件130具有第一反射面131，用于将所述第一发射光L1转换为第二发射光L2；

所述反射元件130通过连接块可调角度的设置在所述支架110上。

在其中一应用场景中，所述第一反射面131上设置有反射膜，所述反射膜为全反射膜；由于所述第一反射面131上设置有全反射膜，所述第一发射光L1入射到所述第一反射面131上时，所述第一发射光L1全部被所述反射元件130反射从而形成第二发射光L2。由于所述反射元件130垂直于水平面设置，所述第一反射面131位于所述发射模块120的光轴方向上，且倾斜于穿过所述第一发射光L1的垂直面设置；在本实施例中，所述反射元件130可以将所述第一发射光L1改变角度转换为所述第二发射光L2，从而使第二发射光L2被探测物反射后的反射光L3可以有效地被所述接收模组140接收。

请参照图4、图6，在本实用新型其中一个实施例中，所述第一反射面131与发射模块120的光轴形成的夹角为α，所述夹角α的数值区间为30-45度；

和/或，所述第一反射面131与所述第二发射光L2形成的夹角为α1，所述夹角α1的数值区间为30-45度，所述夹角α>所述夹角α1。

在其中一个优选实施例中，所述第一反射面131与发射模块120的光轴形成的夹角α的度数为37°，所述第一反射面131与所述第二发射光L2形成的夹角α1的度数为32°。

在本实用新型其中一个实施例中，所述反射元件130一端具有旋转支点132，所述反射元件130沿所述旋转支点132转动，所述反射元件130可以在两种状态切换；

在第一状态下，所述第一反射面131与所述第一发射光L1形成的夹角为α2，可以适用于长距离测量；所述夹角α2的数值区间为30-40度；

在第二状态下，所述第一反射面131与所述第一发射光L1形成的夹角为α3，可以适用于短距离测量；所述夹角α3的数值区间为40-45度。

在本实施例的应用场景中，所述反射元件130在驱动电机的带动下可沿所述旋转支点132所在的竖直旋转轴转动，所述第一状态下形成的夹角α2小于所述第二状态下形成的夹角α3。

在本实用新型其中一个实施例中，还包括：

第一电路板150，沿垂直方向设置，所述第一电路板150设置在所述支架110的第二端112，所述第一电路板150与所述发射模块120、所述接收模块140连接；

第二电路板160，沿水平方向设置，所述支架110设置在所述第二电路板160上；

所述第二电路板160具有一沿竖直方向设置的旋转中心轴线，所述旋转中心轴线与所述第二电路板160垂直，所述第一电路板150围绕所述旋转中心轴线旋转。

在本实施例中的其中一个优选实施例中，所述第二电路板160的中心位置设置有安装孔。所述安装孔用于将所述第二电路板160安装在外部的旋转轴上。通过外部旋转轴的转动，带动所述第二电路板160转动，从而实现全方位的障碍物的探测。

请参照图3、图5，在本实用新型其中一个实施例中，所述发射模块120包括：

光源，所述光源的光轴与水平面平行设置

第一透镜121，所述透镜的光轴与水平面平行设置，所述第一透镜121的光轴与所述光源的光轴同轴设置，所述光源发出的光线经过所述第一透镜121后形成所述第一发射光L1。

在本实施例的其中一个应用场景中，所述第一透镜121可采用非球面透镜，由于非球面透镜的曲面从表面中心到边缘的曲率半径逐渐增大，可以最大限度的消除球差。即，所述非球面透镜可以将光线汇聚到同一点，从而提供较好光学品质的准直光。所述第一透镜121的光轴与水平面平行，所述光源发出的激光束经过所述第一透镜121进行准直，最后射出所述发射模块120形成第一发射光L1。

请参照图3、图5，在本实用新型其中一个实施例中，所述接收模块140包括：

第二透镜141，用于会聚所述反射光L3；

接收端，设置于所述第二透镜141的光轴上，用于接收所述第二透镜141会聚的反射光L3；

其中，所述第一发射光L1、所述第二发射光L2、所述反射光L3的光路在同一水平面上。

由于所述第一发射光L1、所述第二发射光L2、所述反射光L3的光路均在同一水平面上，在本实施例中，所述光源发出的激光束经过所述第一透镜121进行准直后形成第一发射光L1射出所述发射模块120，所述反射元件130将所述第一发射光L1转换为所述第二发射光L2，所述第二发射光L2被探测物反射后形成反射光L3，所述反射光L3由所述第二透镜141将所述反射光L3进行会聚形成准直光或聚焦，所述接收端接收所述反射光L3。

在本实用新型其中一个实施例中，所述第一电路板150至少设有激光发射电路、激光接收电路；所述第二电路板160至少设有光通讯接收电路、无线电源发射电路、转速及位置测量电路、接收光信号处理电路中的一种或多种。

由于所述第一电路板150中设置有激光发射电路、激光接收电路，可用于根据数值指令，控制所述发射模块120向外发出激光束，并且将所述接收模块140接收的反射光L3转换成通讯信息，从而传输到第二电路板160进行下一步数据处理。

在本实用新型其中一个实施例中，还包括一种机械旋转式激光雷达，设置有如上述多个实施例中任意一个所述的激光测量系统100。

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实用新型构思下，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)

1.一种激光测量系统，其特征在于，包括：

支架，所述支架包括第一端和第二端；

发射模块，设置在所述第一端内，用于产生第一发射光；

反射元件，设置在所述支架一侧，用于将所述第一发射光转换为第二发射光，所述第二发射光被探测物反射后形成反射光；

接收模块，设置在所述第二端内，用于接收所述反射光；

其中，所述发射模块的光轴与所述接收模块的光轴相交且均在同一水平面上。

2.如权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述第一端与所述第二端相连且形成预定角度；

所述第一端上具有第一安装孔，所述第二端上具有第二安装孔，所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线相交且位于同一水平面上。

3.如权利要求2所述的激光测量系统，其特征在于，

所述反射元件为反射镜，所述反射元件具有第一反射面，用于将所述第一发射光转换为第二发射光；

所述反射元件通过连接块可调角度的设置在所述支架上。

4.如权利要求3所述的激光测量系统，其特征在于，所述第一反射面与发射模块的光轴形成的夹角为α，所述夹角α的数值区间为30-45度；

和/或，所述第一反射面与所述第二发射光形成的夹角为α1，所述夹角α1的数值区间为30-45度，所述夹角α>所述夹角α1。

5.如权利要求4所述的激光测量系统，其特征在于，所述反射元件一端具有旋转支点，所述反射元件沿所述旋转支点转动，所述反射元件可以在两种状态切换；

在第一状态下，所述第一反射面与所述第一发射光形成的夹角为α2，可以适用于长距离测量；

在第二状态下，所述第一反射面与所述第一发射光形成的夹角为α3，可以适用于短距离测量。

6.如权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，还包括：

第一电路板，沿垂直方向设置，所述第一电路板设置在所述支架的第二端，所述第一电路板与所述发射模块、所述接收模块连接；

第二电路板，沿水平方向设置，所述支架设置在所述第二电路板上；

所述第二电路板具有一沿竖直方向设置的旋转中心轴线，所述旋转中心轴线与所述第二电路板垂直，所述第一电路板围绕所述旋转中心轴线旋转。

7.如权利要求5所述的激光测量系统，其特征在于，所述发射模块包括：

光源，所述光源的光轴与水平面平行设置

第一透镜，所述透镜的光轴与水平面平行设置，所述第一透镜的光轴与所述光源的光轴同轴设置，所述光源发出的光线经过所述第一透镜后形成所述第一发射光。

8.如权利要求7所述的激光测量系统，其特征在于，所述接收模块包括：

第二透镜，用于会聚所述反射光；

接收端，设置于所述第二透镜的光轴上，用于接收所述第二透镜会聚的反射光；

其中，所述第一发射光、所述第二发射光、所述反射光的光路在同一水平面上。

9.如权利要求6所述的激光测量系统，其特征在于，所述第一电路板至少设有激光发射电路、激光接收电路；所述第二电路板至少设有光通讯接收电路、无线电源发射电路、转速及位置测量电路、接收光信号处理电路中的一种或多种。

10.一种机械旋转式激光雷达，其特征在于，设置有如权利要求1-9任意一项的激光测量系统。

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