一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及民用二维激光雷达装置，具体涉及一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，包含扫描反射镜、扫描平台、TR镜、激光发射模组、电源、信号处理板、激光接收模组，含编码盘、和雪崩二极管APD，其中激光发射模组包含脉冲式激光二极管PLD、准直透镜；激光接收模组105包含伽利略望远系统、窄带滤光片。该装置是利用脉冲激光飞行时间法进行激光测距的二维激光雷达，具有结构简单，布局紧凑，小型化的特点，通过二维扫描形式二维点云图，可广泛应用于扫地机器人、AGV服务机器人。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统
本专利技术涉及民用二维激光雷达装置，具体涉及一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达广泛应用于扫描检测目标障碍物或生成空间物体的点云数据，作为一种高精度的传感器广泛应用于扫地机器人、AVG商用服务机器人等领域。以目前市场上的2D激光雷达为例，介绍了2D激光雷达的大体组成和工作原理，即激光二极管发射一束激光，经过目标反射后，被激光接收器接收，激光接收器准确测量光脉冲从激光发射到激光接收之间的时间，在乘以光束就可测出背景目标与传感器之间的距离。现有的2D激光雷达有三角测距、相位式测距、TOF测距，其中TOF测距具有测程远，方位分辨率高等特点，但目前市面基于TOF测距的激光雷达多采用发射与接收相互平行方式，由于孔径效应具有一定的盲区，本文提出一种紧凑布局的小型化同轴式激光雷达有效解决该问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是本文提出一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达，有效解决激光发接收为平行光轴所带来的孔径效应问题，可充分发挥TOF测程远、角分别率高的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，其特征在于：包括有扫描反射镜、扫描平台、TR镜、激光发射模组、电源、信号处理板、激光接收模组、雪崩二极管APD，所述扫描平台包含编码盘、光电开关、平台结构件；所述激光发射模组包含脉冲式激光二极管PLD、准直透镜；所述信号处理板包含信号放大模块、AD转换模块、时间比较器、微处理芯片、外围器件。优选的，所述扫描平台所采用的电机为中空无刷电机。优选的，所述TR镜采用平面反射镜中间镂空方式。优选的，所述激光发射模组包含脉冲式激光二极管PLD，且其脉冲频率不低于18KHz,其峰值脉冲功率不低于50W。优选的，所述激光接收模组包含伽利略望远系统、窄带滤光片、聚光透镜，其中窄带滤波片的带宽小于10nm；优选的，所述激光接收模组包含的伽利略望远系统的倍率控制在2-3倍。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：该种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，其中激光发生器射出激光通过TR棱镜在45°反射镜上反射出去，电机安装在底座上，光学反射镜通过电机360°旋转，激光发射到周围360°范围，激光遇到物体反射激光，反射的激光被反射镜接受，反射到TR棱镜，TR棱镜反射到光学透镜，光学透镜聚焦打在接受的雪崩二极管上，能够有效解决激光发接收为平行光轴所带来的孔径效应问题，可充分发挥TOF测程远、角分别率高的特点，本能够更有效的利用空间，结构紧凑，能实现高速、高分辨率，近中远扫面，由于为同轴式结构，可以有效的解决孔径效应，消除测距盲区，同时可调节光路，测距具有更高的准确性，动平衡调节，高频率具有更小的转矩。附图说明图1为一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统组成示意图；图2为一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统原理示意图。图中：101-扫描反射镜；102-扫描平台；103-TR镜；104-激光发射模组；105-电源；106-信号处理板；107-激光接收模组；108-雪崩二极管APD。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1-2，一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，包括有扫描反射镜101、扫描平台102、TR镜103、激光发射模组104、电源105、信号处理板106、激光接收模组107、雪崩二极管APD108，所述扫描平台102包含编码盘、光电开关、平台结构件；所述激光发射模组104包含脉冲式激光二极管PLD、准直透镜；所述信号处理板106包含信号放大模块、AD转换模块、时间比较器、微处理芯片、外围器件，能够有效解决激光发接收为平行光轴所带来的孔径效应问题，可充分发挥TOF测程远、角分别率高的特点。进一步的，所述扫描平台102所采用的电机为中空无刷电机。进一步的，所述TR镜103采用平面反射镜中间镂空方式。进一步的，所述激光发射模组104包含脉冲式激光二极管PLD，且其脉冲频率不低于18KHz,其峰值脉冲功率不低于50W。进一步的，所述激光接收模组107包含伽利略望远系统、窄带滤光片、聚光透镜，其中窄带滤波片的带宽小于10nm。进一步的，所述激光接收模组107包含的伽利略望远系统的倍率控制在2-3倍。工作原理：本专利技术激光发生器模组104射出激光通过TR镜103在45°扫描反射镜101上反射出去，电机安装在底座上，光学反射镜通过电机360°旋转，激光发射到周围360°范围，激光遇到物体反射激光，反射的激光被反射镜接受，反射到TR棱镜，TR棱镜反射到光学透镜，光学透镜聚焦打在接受的雪崩二极管APD108上，利用脉冲激光飞行时间法进行激光测距的二维激光雷达，进行工作。尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，其特征在于：包括有扫描反射镜（101）、扫描平台（102）、TR镜（103）、激光发射模组（104）、电源（105）、信号处理板（106）、激光接收模组（107）、雪崩二极管APD（108），所述扫描平台（102）包含编码盘、光电开关、平台结构件；所述激光发射模组（104）包含脉冲式激光二极管PLD、准直透镜；所述信号处理板（106）包含信号放大模块、AD转换模块、时间比较器、微处理芯片、外围器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，其特征在于：包括有扫描反射镜（101）、扫描平台（102）、TR镜（103）、激光发射模组（104）、电源（105）、信号处理板（106）、激光接收模组（107）、雪崩二极管APD（108），所述扫描平台（102）包含编码盘、光电开关、平台结构件；所述激光发射模组（104）包含脉冲式激光二极管PLD、准直透镜；所述信号处理板（106）包含信号放大模块、AD转换模块、时间比较器、微处理芯片、外围器件。2.根据权利要求1所述的一种基于TOF的小型化同轴式激光雷达系统，其特征在于：所述扫描平台（102）所采用的电机为中空无刷电机。3.根据权利要求1所述的一种基于T...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，徐跃明，严波，冯坤亮，
申请(专利权)人：合肥嘉东光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34