一种微型激光雷达系统技术方案

本发明专利技术公开一种微型激光雷达系统，包括：激光器、准直透镜、第一激光振镜；第二激光振镜、接收透镜、探测器和控制处理单元。其中，第一激光振镜对激光器发出的由准直透镜传输过来的激光的发射方向进行周期性偏转，由此对待测物体进行扫描测量；第二激光振镜对由待测物体表面反射回来的反射激光的传输方向进行周期性偏转，使得由不同方向回来的反射激光能够被接收透镜接收并汇聚到探测器中；控制处理单元根据激光器发射激光和探测器接收反射激光的时间差来测量待测物体的距离，根据第一激光振镜对激光进行偏转时的工作状态即镜面的偏转角得出待测物体的方向角。本发明专利技术所公开的微型激光雷达系统结构简单、体积小、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光雷达领域，具体涉及一种微型激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达技术有着多年的研究历史，最初应用于国防、航空航天等领域。近年来随着激光技术和信息处理技术的发展，激光雷达在地图测绘、机器人空间定位、汽车无人驾驶等方面有着越来越多的应用。激光雷达技术在具体的技术方案上有相位测量法、脉冲测量法、三角测量法等，其中脉冲测量法由于测量距离远、测量精度高，受到了广泛的关注。脉冲测量法的具体实现方式为：激光器发射激光，经过准直处理后照射在待测物体表面，有一部分激光在物体表面会被反射，并被探测器接收。根据测量发射激光和接收反射激光的时间差来计算待测物体与激光器之间的距离。为了对待测物体的空间进行定位，除了距离信息外，还需要得到待测物体的方位信息。现有技术一般是采用旋转扫描机构来实现的，旋转扫描机构利用自身的旋转，带动激光雷达系统旋转，由此对待测物体进行旋转扫描，根据扫描时旋转扫描机构的方位信息，得到待测物体所在的方位角。现有技术的问题在于：旋转扫描机构要带动整个激光雷达系统进行旋转，由于激光雷达系统包含很多电路和光学器件，体积和重量都比较大，因此旋转扫描机构也需要大的体积和配重，来达到稳定的扫描效果，给激光雷达系统的安装和美观带来了影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。本专利技术提供一种微型激光雷达系统，采用微型激光振镜做激光扫描元件，使激光雷达系统本身不需要旋转即可实现对待测物体的旋转扫描。为实现上述目的，本专利技术提供一种微型激光雷达系统，包括：激光器，发射激光；准直透镜，将激光器发射并传输过来的激光进行准直；第一激光振镜；第二激光振镜；接收透镜，将待测物体表面反射回来的发射激光进行接收和汇聚；探测器，将接收到的反射激光进行光电转换；控制处理单元，控制激光器、探测器、第一激光振镜和第二激光振镜的工作状态并进行数据处理。其中，第一激光振镜对由准直透镜传输过来的准直后的激光的发射方向进行偏转，由此对待测物体进行扫描测量；第二激光振镜对由待测物体表面反射回来的反射激光的传输方向进行偏转，使得由不同方向回来的反射激光能够被接收透镜接收并汇聚到探测器中；控制处理单元根据激光器发射激光和探测器接收到反射激光的时间差来测量待测物体的距离，根据第一激光振镜的工作状态得出待测物体方向角。激光振镜为一种常用的激光扫描器件，利用激光振镜镜面的旋转来改变照射到镜面的激光的传播方向，通过高速旋转实现激光的高速扫描，日常生活中的应用有激光打标机的扫描探头。激光振镜自身带有角度传感器,在激光雷达系统工作时,激光振镜将镜面角度信息即对激光进行偏转时的工作状态传送到控制处理单元。根据本专利技术的一个实例性的实施例，所述第一激光振镜和第二激光振镜的工作周期相同。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述第一激光振镜和第二激光振镜为一维激光振镜。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述一维激光振镜：第一激光振镜和第二激光振镜的工作方式为阶跃式的。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述一维激光振镜：第一激光振镜和第二激光振镜的工作方式为连续式的。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述连续式工作的一维激光振镜中第二激光振镜的工作状态比第一激光振镜有一个时间延迟。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述第一激光振镜和第二激光振镜为二维激光振镜。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述二维激光振镜：第一激光振镜和第二激光振镜的工作方式为阶跃式的。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述二维激光振镜：第一激光振镜和第二激光振镜的工作方式为阶跃式和连续式相混合，第一激光振镜和第二激光振镜在第一个扫描方向为阶跃式，在第二个扫描方向为连续式。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述阶跃式和连续式混合的二维激光振镜，在第二个扫描方向即连续式工作方向，第二激光振镜的工作状态比第一激光振镜有一个时间延迟。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述准直透镜为平凸透镜。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述接收透镜为开普勒型望远镜。本专利技术与现有技术的区别在于：本专利技术利用微型激光振镜对激光传播方向的偏转作用，实现对待测物体的扫描，结构简单，体积小，重量轻。现有的激光雷达一般采用体积庞大的旋转扫描机构，通过旋转扫描机构自身的旋转带动整个激光雷达系统进行扫描，体积大，结构复杂。通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其他目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。附图说明图1显示本专利技术的总体示意图。图2显示本专利技术中作为一种实例性的实施例的一维激光振镜示意图。图3显示本专利技术中作为另一种实例性的实施例的二维激光振镜示意图。图4显示本专利技术中的准直透镜结构示意图。图5显示本专利技术中的接收透镜结构示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露的实施例的全面理解。然而明显的，一个或多个实施例在没有具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。根据本专利技术的一个总体技术构思，提供一种微型激光雷达系统，如图1所示，包括：激光器102，发射激光；准直透镜103，将激光器102发射并传输过来的激光进行准直；第一激光振镜104；第二激光振镜108；接收透镜109，将待测物体106表面反射回来的反射激光107进行接收和汇聚；探测器110，将反射激107光进行光电转换；控制处理单元101，控制激光器102、探测器110、第一激光振镜104和第二激光振镜108的工作状态并进行数据处理。其中，第一激光振镜104对由准直透镜103传输过来的准直后的激光的发射方向进行周期性偏转，形成测量激光105发射出去，由此对待测物体106进行扫描测量；第二激光振镜108对由待测物体106表面反射回来的反射激光107的传输方向进行周期性偏转，使得由不同方向回来的反射激光107能够被接收透镜109接收并汇聚到探测器110中；控制处理单元101根据激光器102发射激光和探测器110接收到反射激光107的时间差来测量待测物体106的距离，根据第一激光振镜104的工作状态即对准直透镜103传输过来的激光进行偏转时镜面的偏转角度得出待测物体106方向角。在本专利技术的第一实施例中，所述第一激光振镜和第二激光振镜为一维激光振镜。在本专利技术的第二实施例中，所述第一激光振镜和第二激光振镜为二维激光振镜。第一实施例本专利技术第一实施例的具体工作方式如下：本实施例中的第一激光振镜104和第二激光振镜108都为一维激光振镜。目前商用的一维激光振镜的最大偏转角能做到50°以上，重复频率在10KHz以上。最大偏转角也称为偏转范围，是激光振镜周期性偏转时一个偏转周期内镜面的偏转角度范围。为方便表述，作为一种优选方案，本实施例中采用最大偏转角为50°，重复频率为10KHz的一维激光振镜来进行示例说明。本领域的普通技术人员应该知道，具有其它最大偏转角和重复频率的一维激光振镜也可应用于本实施例。本专利技术中的一维激光振镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型激光雷达系统，包括：激光器，发射激光；准直透镜，将激光器发射并传输过来的激光进行准直；第一激光振镜；第二激光振镜；接收透镜，将待测物体表面反射回来的发射激光进行接收和汇聚；探测器，将反射激光进行光电转换；控制处理单元，控制激光器、探测器、第一激光振镜和第二激光振镜的工作状态并进行数据处理；其特征在于：第一激光振镜对由准直透镜传输过来的准直后的激光的发射方向进行周期性偏转，由此对待测物体进行扫描测量；第二激光振镜对由待测物体表面反射回来的反射激光的传输方向进行周期性偏转，使得由不同方向回来的反射激光能够被接收透镜接收并汇聚到探测器中；控制处理单元根据激光器发射激光和探测器接收到反射激光的时间差来测量待测物体的距离，根据第一激光振镜的工作状态得出待测物体方向角。

【技术特征摘要】
1.一种微型激光雷达系统，包括：激光器，发射激光；准直透镜，将激光器发射并传输过来的激光进行准直；第一激光振镜；第二激光振镜；接收透镜，将待测物体表面反射回来的发射激光进行接收和汇聚；探测器，将反射激光进行光电转换；控制处理单元，控制激光器、探测器、第一激光振镜和第二激光振镜的工作状态并进行数据处理；其特征在于：第一激光振镜对由准直透镜传输过来的准直后的激光的发射方向进行周期性偏转，由此对待测物体进行扫描测量；第二激光振镜对由待测物体表面反射回来的反射激光的传输方向进行周期性偏转，使得由不同方向回来的反射激光能够被接收透镜接收并汇聚到探测器中；控制处理单元根据激光器发射激光和探测器接收到反射激光的时间差来测量待测物体的距离，根据第一激光振镜的工作状态得出待测物体方向角。2.根据权利要求1所述的微型激光雷达系统，其特征在于，所述第一激光振镜和第二激光振镜的工作周期相同。3.根据权利要求2所述的微型激光雷达系统，其特征在于，所述第一激光振镜和第二激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐龙舟，
申请(专利权)人：上海博未传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31