激光雷达制造技术

本发明专利技术提供了一种激光雷达，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将出射光朝向周围环境引导，激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，第一驱动器驱动振镜的一部分绕第一轴线振动，第二扫描子模块包括第二驱动器，第二驱动器带动第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。本发明专利技术还提供了一种车辆，其包括如前所述的激光雷达，车辆能够基于来自激光雷达的环境数据进行至少半自主操作。

Laser radar

The present invention provides a lidar, which includes: a laser transmitting module configured to produce emitted light; a laser scanning module used to change the spatial orientation of the emitted light from the laser transmitting module and guide the emitted light towards the surrounding environment. The laser scanning module includes a first scanning sub-module, which changes the space of the emitted light from the laser transmitting module along the first direction. Orientation; the second scanning sub-module, which changes the spatial orientation of the emitted light from the laser transmitting module in the second direction. The first scanning sub-module includes a galvanometer and a first driver. The first driver drives part of the galvanometer to vibrate around the first axis. The second scanning sub-module includes a second driver, and the second driver drives the first scanning sub-module to rotate around the second axis. \u3002 The invention also provides a vehicle comprising a lidar as described above, which can operate at least semi-autonomously based on environmental data from the lidar.

【技术实现步骤摘要】
激光雷达
本专利技术涉及一种激光雷达，其特别地应用于至少以半自主模式操作的机动车辆中，用于获知周围环境中的一个或多个对象的方位和距离信息。
技术介绍
机动车辆可以被配置为以自主模式或半自主模式操作，其中，车辆在具有很少或没有驾驶员介入的情况下导航通过环境。所述机动车辆可包括配置为检测关于车辆周围的环境的信息的一个或多个传感器，例如激光雷达。激光雷达可通过快速且重复地发射激光光束来扫描周围环境，以获取反映周围环境中的一个或多个对象的形貌、位置和运动的“点云”数据。具体地，一个或多个对象的反射表面的距离通过如下方式来确定：激光雷达向周围环境发射激光光束并接收由周围环境中的对象的反射表面所反射的反射光，通过计算激光光束的发射时间点和反射光的返回时间点之间的时间延迟来确定周围环境中的反射表面的距离信息。同时，激光雷达可确定描述激光光束的空间取向的角度信息。将反射表面的距离信息和激光光束的角度信息相结合，可生成包括所扫描的周围环境的点云数据的三维地图。现有技术提供了多种结构的激光雷达。例如，多线激光雷达采用竖直方向上排布的多个激光器，利用旋转结构旋转多个激光器。多线激光雷达由于结构笨重、成本高昂、耐久性欠佳等问题，其性能难以满足日益增长的需求。另一种固态激光雷达通过采用数量较少的激光器和扫描结构相结合实现激光束在视场空间的扫描，在成本和可调节视场角等方面提供了诸多优势。现有的固态激光雷达多采用MEMS二维振镜扫描激光。MEMS二维振镜同时围绕第一扫描轴线和第二扫描轴线振动，以将出射光在第一方向和第二方向上进行扫描。但由于MEMS二维振镜的第一扫描轴线和第二扫描轴线均位于振镜结构的平面内，经由二维振镜扫描所产生的点云存在明显的畸变现象。参见图1，点云在第一方向上呈现出从下往上逐渐收窄的形状。实践中，这种点云畸变会导致各种问题。例如，在运用多个固态激光雷达进行视场拼接时，需要对不同激光雷达的点云进行拼接处理，为了覆盖完整的视场，不同的点云之间不得不设置较大的重叠区域(例如沿第一方向的下部)。一方面，点云数据的利用效率被降低，另一方面，还伴随有在点云的重叠区域激光能量密度超出人眼安全范围的风险。因此，实践中期望提供一种兼顾低成本、小体积、高性能的全新结构的激光雷达。
技术实现思路
本专利技术旨在至少提供一种兼顾低成本、小体积、高性能的激光雷达。根据本专利技术的第一方面，提供了一种激光雷达，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将所述出射光朝向周围环境引导，所述激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，所述第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述振镜的一部分绕第一轴线振动，所述第二扫描子模块包括第二驱动器，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。根据本专利技术的激光雷达提供了分离的第一扫描子模块和第二扫描子模块。与现有技术中二维振镜的结构相比，第一扫描子模块的第一轴线和第二扫描子模块的第二轴线不设置在同一平面内，有效避免了二维振镜所产生的的点云畸变。进一步，所述第二轴线平行于所述出射光入射至所述激光扫描模块的方向延伸。由于这样的设置，根据本专利技术的激光雷达所产生的点云图像能够避免显著的变形，在形态上更接近于多线式激光雷达的点云图像，点云质量得以提高。进一步，所述第二扫描子模块包括支架，所述第一扫描子模块安装至所述支架，所述支架联接至所述第二驱动器，所述第二驱动器经由所述支架带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。进一步，所述第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述振镜的一部分绕第一轴线振动。进一步，所述激光雷达包括激光接收模块，其被配置为接收并检测对应于出射光的、由周围环境中一个或多个对象反射的反射光。优选地，所述激光雷达包括安装结构，所述激光发射模块固定至所述安装结构，所述激光扫描模块部分可旋转地安装至所述安装结构，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块相对于所述激光发射模块旋转。优选地，所述激光接收模块固定至所述安装结构，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块相对于所述激光接收模块旋转。由此，第二驱动器仅需要带动较少的部件旋转，从而可以选用功率较小的驱动器，从而降低能耗，且实现激光雷达的小型化、轻量化。并且，由于激光发射模块和激光接收模块作为激光雷达中的静止部分，激光发射模块、激光接收模块与安装结构之间的连接更加稳定，有助于提高激光雷达的寿命和激光光路的稳定性。进一步，所述振镜包括磁体，所述第一驱动器为电磁铁，所述磁体在电磁铁的磁性作用下驱动振镜围绕第一轴线转动。优选地，所述第二驱动器为步进电机，所述步进电机的输出轴联接至所述支架。通过控制驱动电流，可以精确地调控步进电机的转速和转向。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种车辆，其包括如前所述的激光雷达；执行部；处理器，其配置为：接收来自所述激光雷达的环境数据；基于所述环境数据确定目标信息，其中，所述目标信息指示以下中的至少一个：对象的类型、尺寸、形状、位置、或运动；基于所述目标信息控制车辆启停、转向、变速或发出信号。附图说明通过阅读以下详细描述并适当参考附图，其他方面、实施例和实现方案对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见，其中：图1示出了由根据现有技术的二维振镜所产生的点云图像；图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的激光雷达的结构示意图；图3以透视图的形式示出了根据本专利技术的激光雷达的激光扫描模块；图4以透视图的形式(从后侧观察)示出了根据本专利技术的激光雷达的第一扫描子模块；图5示出了由根据本专利技术的激光雷达所产生的点云图像；以及图6示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的激光雷达的整体结构示意图。具体实施方式在根据本专利技术的各种示例性结构的以下描述中，参考了附图，附图形成了本专利技术的一部分，并且其中通过图示的方式示出了其中可以实践本专利技术的各方面的各种示例性装置、系统和环境。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下可以利用部件、示例性装置、系统和环境的其他特定布置，并且可以进行结构和功能修改。图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的激光雷达的结构示意图。为了更清楚性展示根据本专利技术的光路结构，激光雷达的壳体、光学器件支架等零部件被隐去。激光雷达包括激光发射模块1、激光接收模块2和激光扫描模块3。激光发射模块1连续发出脉冲形式的出射光L1，所述出射光L1经由激光扫描模块3进入机动车辆的周围环境。出射光L1投射至周围环境中的对象的反射表面处，并产生反射光L2。反射光L2经由激光扫描模块3回到激光雷达内部，并由激光接收模块2接收并检测。通过测算发出激光脉冲与接收到反射光L2脉冲之间的时间差△t，即可获得反射表面的距离d＝C△t/2(C为光速)。激光雷达还包括主电路板P0，激光雷达包括主电路板P0，主电路板P0上可承载处理器、存储器、I/O接口等电学部件。激光发射模块1电连接至发射模块电路板P1，发射模块电路板P1上承载的电路适于驱动激光发射模块1。激光接收模块22电连接至接收模块电路板P2，接收模块电路板P2上承载的电路适于接收和传输来自激光接收模块22的输出信号。发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将所述出射光朝向周围环境引导，所述激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，所述第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述振镜的一部分绕第一轴线振动，所述第二扫描子模块包括第二驱动器，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将所述出射光朝向周围环境引导，所述激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，所述第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述振镜的一部分绕第一轴线振动，所述第二扫描子模块包括第二驱动器，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第二轴线平行于所述出射光入射至所述激光扫描模块的方向延伸。3.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二扫描子模块包括支架，所述第一扫描子模块安装至所述支架，所述支架联接至所述第二驱动器，所述第二驱动器经由所述支架带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。4.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括激光接收模块，其被配置为接收并检测对应于出射光的、由周围...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽，
申请(专利权)人：北京觉醒纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11