用于检测物体的激光雷达传感器制造技术

技术编号:18348609 阅读:53 留言:0更新日期:2018-07-01 20:37
本发明专利技术涉及一种用于检测在采样空间内的物体的激光雷达传感器和用于操控激光雷达传感器的方法,其中,所述激光雷达传感器包括至少一个采样单元、至少一个折射元件和至少一个探测器元件。所述采样单元具有至少一个可运动构件、至少一个磁通道和至少一个导向元件。可运动构件布置在磁通道内并能够沿着导向元件运动。能够借助线性驱动装置控制可运动构件的运动。此外,在可运动构件上布置有折射元件。折射元件和探测器元件这样互相定位,使得折射元件的面向采样空间并且探测器元件背离采样空间。

【技术实现步骤摘要】
用于检测物体的激光雷达传感器
本专利技术涉及一种激光雷达传感器和用于操控激光雷达传感器的方法,所述激光雷达传感器用于检测在采样空间内的物体。
技术介绍
由现有技术已知一种传感器装置,所述传感器装置使得能够检测例如车辆的环境中的采样空间内的物体。例如,激光雷达传感器(LIDAR、LightDetectionAndRanging)属于这种传感器装置。由光源发射光。接着,在采样空间中的物体上反射的或者散射的光被接收单元接收。由DE4403297已知一种用于偏转光束的设备,优选地是用于偏转激光束的设备,具有在能够驱动的旋转体上布置的镜面。该旋转体由单晶材料制成。所述镜面由晶体平面构成并且旋转对称地布置。
技术实现思路
本专利技术从用于检测在采样空间内的物体的激光雷达传感器出发,所述激光雷达传感器具有至少一个采样单元、至少一个折射元件和至少一个探测器元件,所述探测器元件用于接收由在采样空间内的物体反射的光。根据本专利技术,采样单元具有至少一个可运动构件、至少一个磁通道和至少一个导向元件。可运动构件布置在磁通道内并且能够沿着所述导向元件运动。可运动构件的运动能够借助线性驱动装置来控制。折射元件布置在可运动构件上。折射元件和探测器元件这样互相定位:使得折射元件比探测器元件更靠近采样空间地布置。折射元件能够是光学透镜。折射元件能够作为接收孔起作用。折射元件能够作为发射孔起作用。在本专利技术的一个构型中,为了接收来自三维采样空间的光,探测器元件能够构造为探测器列。探测器元件能够构造为探测器阵列。线性驱动装置是一种驱动系统,可运动构件能够借助该驱动系统被驱动而运动。在一个实施方式中,该线性驱动装置能够作为线性马达实现。为此,导向元件具有磁体。能够构造导向元件的磁场。此外,可运动构件也具有磁体。能够构造可运动构件的磁场。导向元件的磁体能够作为电磁体实现。可运动构件的磁体能够作为电磁体实现。可运动构件的运动能够由此实现:以电流供给电磁体使其相应地极化。导向元件的磁场和可运动构件的磁场能够总是这样结合:使得可运动构件沿着运动方向被吸引一段距离。导向元件的磁场和可运动构件的磁场能够总是这样结合:使得在使用线性驱动装置用于使磁性构件向前运动的任意时刻,可运动构件被在其后的磁场排斥并且同时被在向前运动方向上位于其前的磁场吸引。如果可运动构件已经到达一个新的位置,这意味着,起吸引作用的磁场对上述可运动构件仅仅仍施加小的力,那么电磁体能够转换极性。可运动构件能够被当前位置排斥并且被下一个位置吸引。因此引起机械构件的连续向前运动。本专利技术的优点在于,能够实现机械上牢固的采样单元。线性驱动装置最大程度地无磨损。线性驱动装置具有高的疲劳强度。能够实现不同的运动类型。可运动构件的运动例如能够作为平移、环形平移或旋转来实施。线性驱动装置的轨道曲线能够自由地构型。能够实现简单的光学路径。能够有利地构型激光雷达传感器的结构形式,尤其为了在机动车中应用。能够减小激光雷达传感器的结构体积。此外,折射元件能够通过可运动构件的运动非常精确地定位在磁通道中。折射元件能够接收来自采样空间的几乎每个空间角度的光并且几乎无损失地聚焦到探测器元件上。由此,小的探测器面积能够是足够的。通过折射元件和探测器元件关系到采样空间的预给定的布置,借助于探测器元件减少干扰射束的探测概率,所述干扰射束没有贯穿折射元件。在本专利技术的一个有利构型中设置:导向元件构造为磁性支承装置。磁性支承装置具有磁力,该磁力能够实现无材料接触地支承和/或运动。磁性支承装置使得可运动元件能够无材料接触地沿着导向元件运动。该构型的优点在于,磁性支承装置最大程度地无磨损。仅需要使尽可能小的质量运动。为了使可运动元件运动,对电能的少的需求就足够了。磁性支承装置能足够小地实施,以便能够实现激光雷达传感器的小的结构体积。在本专利技术的一个优选构型中,此外,采样单元包括至少一个永磁体。永磁体能够是磁性支承装置的一部分。导向元件的磁体能够作为永磁体实现。可运动构件的磁体能够作为永磁体实现。该构型的优点在于,能够以简单的方式并且好地实现可复制的磁场。磁通道能够通过在采样单元中存在的磁体的磁场构造。磁通道能够具有电磁体和/或永磁体。在本专利技术的另一构型中,可运动构件能够沿着导向元件振动地运动。该构型的优点在于,采样空间能够以简单并且非常好复制的方式被采样。在本专利技术的一个优选构型中,可运动构件能够沿着导向元件共振地运动。可运动构件能够这样被操控:使得产生可运动构件的增强的共振。可运动构件能够是如减振那样的简谐振动器。该构型的优点在于,对电能的少的需求就能足够用于可运动元件的运动。在本专利技术的另一构型中,导向元件在其外边界上具有磁性弹簧。所述磁性弹簧能够作为永磁体实现。磁性弹簧能够作为电磁体实现。该构型的优点在于,能够防止可运动构件碰撞到导向元件的或磁通道的外边界上。此外,能够使用磁性弹簧用于实现可运动构件的共振。磁性弹簧能够对被减振后的简谐振动器起到回复力的作用。在本专利技术的另一构型中,采样单元是半环形的。尤其磁通道和导向元件是半环形的。因此,可运动构件能够在半环形的轨道上运动。该构型的优点在于,能够实现大的激光雷达传感器的视域。该视域能够包括例如直到120°的角度范围。通过半环形的轨道能够在测量期间补偿失真(Verzeichnung)。在本专利技术的另一构型中,折射元件由至少一个光学透镜构造。折射元件能够例如由正好一个光学透镜构造。折射元件能够例如由两个光学透镜构造。折射元件能够例如由三个光学透镜构造。折射元件能够例如由四个光学透镜构造。该构型的优点在于,能够实现大的发射和/或接收设备。已更简单地发现,例如单透镜能够是足够的。同样能够使用更复杂的透镜,例如双透镜,三透镜或四透镜。在本专利技术的另一构型中,此外,激光雷达传感器包括用于将光发射到采样空间中的光源。该光源优选地构造为激光器。光源能够构造为多个激光器的组合。光源能够是采样单元的一部分。在这种情况下,光源能够定位在可运动构件上。该构型的优点在于,光能够以采样空间的几乎每个空间角度发射。替代地,能够以到采样单元的预给定的间距定位光源。为了在三维采样空间中发射光,光源能够在一个维度上扩张。替代地,光源也能够构造成激光阵列。在本专利技术的一个优选的构型中,可运动构件具有至少一个反射性光学元件。由光源发射的光借助该反射性光学元件偏转到采样空间中。该反射性光学元件能够构造为反射镜。该反射镜能够是平的。该反射镜能够是弯曲的。反射性光学元件能够具有尽可能大的面积。该构型的优点在于,反射性光学元件能够通过可运动构件的运动而非常精确地定位在磁通道中。反射性光学元件能够以采样空间的几乎每个空间角度发射光。能够以大的发射功率发射光。能够实现尽可能小的出射窗口。这对于激光雷达传感器的必要的眼睛安全性是有利的。此外,因此产生尽可能小的清洁面积。在本专利技术的另一构型中,激光雷达传感器还包括光学过滤装置。该光学过滤装置布置在采样单元的面向采样空间的侧上。能够以到采样单元预给定的间距定位光学过滤装置。替代地,采样单元能够具有光学过滤装置。磁通道例如能够具有作为在其外侧上的涂层的光学过滤装置。该构型的优点在于,尤其在半环形磁通道中,光以小的光学角度照射到采样单元上。由此能够使用窄带光学过滤装置。能够提高信噪比。在根据本专利技术的用于操本文档来自技高网...
用于检测物体的激光雷达传感器

【技术保护点】
1.用于检测在采样空间(605)内的物体的激光雷达传感器(600),所述激光雷达传感器具有至少一个采样单元(100、200、400、606、700、800)、至少一个折射元件(607)和至少一个探测器元件(608),所述探测器元件用于接收由在所述采样空间(605)内的物体反射的光,其中,‑所述采样单元(100、200、400、606、700、800)具有至少一个可运动构件(101)、至少一个磁通道(102)和至少一个导向元件(103),并且其中,‑所述可运动构件(101)布置在所述磁通道(102)内并且能够沿着所述导向元件(103)运动,并且其中,‑所述可运动构件(101)的运动能够借助线性驱动装置来控制,并且其中,‑所述折射元件(607)布置在所述可运动构件(101)上,并且其中,此外,‑所述折射元件(607)和所述探测器元件(608)这样相对定位:使得所述折射元件(607)比所述探测器元件(608)更靠近所述采样空间(605)地布置。

【技术特征摘要】
2016.12.21 DE 102016225804.41.用于检测在采样空间(605)内的物体的激光雷达传感器(600),所述激光雷达传感器具有至少一个采样单元(100、200、400、606、700、800)、至少一个折射元件(607)和至少一个探测器元件(608),所述探测器元件用于接收由在所述采样空间(605)内的物体反射的光,其中,-所述采样单元(100、200、400、606、700、800)具有至少一个可运动构件(101)、至少一个磁通道(102)和至少一个导向元件(103),并且其中,-所述可运动构件(101)布置在所述磁通道(102)内并且能够沿着所述导向元件(103)运动,并且其中,-所述可运动构件(101)的运动能够借助线性驱动装置来控制,并且其中,-所述折射元件(607)布置在所述可运动构件(101)上,并且其中,此外,-所述折射元件(607)和所述探测器元件(608)这样相对定位:使得所述折射元件(607)比所述探测器元件(608)更靠近所述采样空间(605)地布置。2.根据权利要求1所述的激光雷达传感器(600),其特征在于,所述导向元件(103)构造为磁性支承装置(104)。3.根据权利要求2所述的激光雷达传感器(600),其特征在于,所述采样单元(100、200、400、606、700、800)还具有至少一个永磁体。4.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达传感器(600),其特征在于,所述可运动构件(101)能够沿着所述导向元件(103)振动地运动,尤其共振地运动。5.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达传感器(600),其特征在于,所述导向元件(103)在所述导向元件的外边界上具有磁性弹簧(302)。6.根据上述权利要求中任一项所述的激...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·赫勒切克J·斯帕尔贝尔特
申请(专利权)人:罗伯特·博世有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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