三维激光雷达装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三维激光雷达装置及系统，该三维激光雷达装置包括：激光发射单元，扫描单元，控制单元，测距单元，透反棱镜，成像单元，信号处理单元及数据处理单元；控制单元分别与激光发射单元和扫描单元电连接；激光发射单元与扫描单元光路连接，透反棱镜分别与测距单元和成像单元光路连接；信号单元与测距单元电连接，数据处理单元分别与信号单元和成像单元电连接。相比于现有技术中集成了摄像头的三维激光雷达装置，本装置使用了分束装置，通过测距单元及成像单元能够同时采集被测物的位置信息及影像信息，降低了光学系统设计难度，减小了激光雷达尺寸并降低了成本。

Three dimensional lidar device and system

【技术实现步骤摘要】
三维激光雷达装置及系统
本专利技术实施例涉及激光雷达
，尤其涉及一种三维激光雷达装置及系统。
技术介绍
无人驾驶、高精地图测绘、辅助驾驶、机器人视觉技术的不断发展，测距能力强、体积小、成本低的激光雷达的需求不断增加，特别是在无人驾驶、高精地图测绘领域对激光雷达提出了点云数据、影像数据融合的新需求。然而，目前常用的点云影像数据融合系统通常是在激光雷达外部集成了摄像头，是三维激光雷达和摄像头两套系统简单的融合，这种方式一方面，需要对每台三维激光雷达及与之匹配摄像头单独进行坐标标定，增加了系统的装调难度。另一方面，由于两套单独的系统进行融合无法做到合理利用空间尺寸，因此系统整体空间尺寸过大，不利于集成化使用。第三方面，两套系统简单集成及繁琐的标定增加了系统整体的成本。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种三维激光雷达装置及系统，解决了现有技术中常用的点云影像数据融合系统中的装调难度大，空间尺寸过大，不利于集成化使用及整体成本较高的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种三维激光雷达装置，包括：激光发射单元，扫描单元，控制单元，测距单元，透反棱镜，成像单元，信号处理单元及数据处理单元；所述控制单元分别与所述激光发射单元和所述扫描单元电连接；所述激光发射单元与所述扫描单元光路连接，所述透反棱镜分别与所述测距单元和所述成像单元光路连接；所述信号单元与所述测距单元电连接，所述数据处理单元分别与所述信号单元和所述成像单元电连接；所述激光发射单元，用于在所述控制单元的控制下发射调制激光光束；所述扫描单元，用于在所述控制单元的控制下对所述调制激光光束进行偏转，以完成探测区域的二维扫描；所述控制单元，用于对所述激光发射单元和所述扫描单元进行控制；所述测距单元，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差，并在将所述透反棱镜偏转的调制激光束的光信号转换成电信号；所述透反棱镜，用于对所述测距单元汇聚的调制激光光束进行偏转并透射所述可见光；所述成像单元，用于继续矫正所述可见光的像差，并将可见光信号转换成被测物的影像数据；所述信号处理单元，用于将所述测距单元输出的电信号转换为所述被测物的点云数据；所述数据处理单元，用于将所述被测物的点云数据和所述被测物的影像数据进行融合，输出具有位置信息和影像信息的被测物探测数据。进一步地，如上所述的装置，所述测距单元包括：测距镜组和测距光电探测器；所述测距镜组与所述测距光电探测器通过所述透反棱镜进行光路连接；所述测距镜组，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差；所述测距光电探测器，用于将所述透反棱镜偏转的调制激光束的光信号转换成电信号。进一步地，如上所述的装置，所述成像单元，包括：成像镜组和成像光电探测器；所述成像镜组与成像光电探测器进行光路连接；所述成像镜组，用于继续矫正所述可见光的像差；所述成像光电探测器，用于将所述成像镜组进行像差矫正后的可见光信号转换成被测物的影像数据。进一步地，如上所述的装置，所述透反棱镜反射面的中心与所述测距镜组的光轴重合，所述反射面镀光学薄膜，以使所述测距镜组汇聚的调制激光光束光轴发生偏转，所述可见光透射过所述透反棱镜；其中，所述光学薄膜的反射波长范围为0.85μm-1.6μm。进一步地，如上所述的装置，所以测距光电探测器的中心位于所述测距镜组光轴发生偏转后的测距镜组的焦平面上。进一步地，如上所述的装置，所述测距镜组包括：至少一片自由曲面透镜或至少两片球面镜。进一步地，如上所述的装置，所述成像镜组的光轴与所述透反棱镜反射面的中心重合。进一步地，如上所述的装置，所述成像光电探测器位于所述成像镜组的焦平面上。进一步地，如上所述的装置，所述成像镜组包括：至少一片自由曲面透镜或至少两片球面镜。进一步地，如上所述的装置，所述调制激光光束为近红外调制激光光束，所述调制激光光束的波长范围为0.85μm-1.6μm。第二方面，本专利技术实施例提供一种三维激光雷达系统，包括上述第一方面任一项所述的三维激光雷达装置。本专利技术实施例提供一种三维激光雷达装置及系统，该三维激光雷达装置包括：激光发射单元，扫描单元，控制单元，测距单元，透反棱镜，成像单元，信号处理单元及数据处理单元；所述控制单元分别与所述激光发射单元和所述扫描单元电连接；所述激光发射单元与所述扫描单元光路连接，所述透反棱镜分别与所述测距单元和所述成像单元光路连接；所述信号单元与所述测距单元电连接，所述数据处理单元分别与所述信号单元和所述成像单元电连接；所述激光发射单元，用于在所述控制单元的控制下发射调制激光光束；所述扫描单元，用于在所述控制单元的控制下对所述调制激光光束进行偏转，以完成探测区域的二维扫描；所述控制单元，用于对所述激光发射单元和所述扫描单元进行控制；所述测距单元，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差，并在将所述透反棱镜偏转的调制激光束的光信号转换成电信号；所述透反棱镜，用于对所述测距单元汇聚的调制激光光束进行偏转并透射所述可见光；所述成像单元，用于继续矫正所述可见光的像差，并将可见光信号转换成被测物的影像数据；所述信号处理单元，用于将所述测距单元输出的电信号转换为所述被测物的点云数据；所述数据处理单元，用于将所述被测物的点云数据和所述被测物的影像数据进行融合，输出具有位置信息和影像信息的被测物探测数据。通过透反棱镜将测距单元汇聚的目标反射的探测光及可见光分束，探测光信号转换成电信号，经过信号处理单元后输出被测物点云数据；可见光通过成像单元输出被测物的影像数据；被测物的点云数据及影像数据经过数据处理单元后输出最终点云及影像融合的探测数据。相比于现有技术中集成了摄像头的三维激光雷达装置，本装置使用了分束装置，通过测距单元及成像单元能够同时采集被测物的位置信息及影像信息，降低了光学系统设计难度，减小了激光雷达尺寸并降低了成本。应当理解，上述
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的三维激光雷达装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例二提供的三维激光雷达装置的结构示意图。附图标记101-激光发射单元102-调制激光光束103-扫描单元104-控制单元105-混合反射光束106-测距单元106a-测距镜组106b-测距光电探测器107-透反棱镜108-偏转后调制激光光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维激光雷达装置，其特征在于，包括：激光发射单元，扫描单元，控制单元，测距单元，透反棱镜，成像单元，信号处理单元及数据处理单元；/n所述控制单元分别与所述激光发射单元和所述扫描单元电连接；所述激光发射单元与所述扫描单元光路连接，所述透反棱镜分别与所述测距单元和所述成像单元光路连接；所述信号单元与所述测距单元电连接，所述数据处理单元分别与所述信号单元和所述成像单元电连接；/n所述激光发射单元，用于在所述控制单元的控制下发射调制激光光束；/n所述扫描单元，用于在所述控制单元的控制下对所述调制激光光束进行偏转，以完成探测区域的二维扫描；/n所述控制单元，用于对所述激光发射单元和所述扫描单元进行控制；/n所述测距单元，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差，并在将所述透反棱镜偏转的调制激光束的光信号转换成电信号；/n所述透反棱镜，用于对所述测距单元汇聚的调制激光光束进行偏转并透射所述可见光；/n所述成像单元，用于继续矫正所述可见光的像差，并将可见光信号转换成被测物的影像数据；/n所述信号处理单元，用于将所述测距单元输出的电信号转换为所述被测物的点云数据；/n所述数据处理单元，用于将所述被测物的点云数据和所述被测物的影像数据进行融合，输出具有位置信息和影像信息的被测物探测数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种三维激光雷达装置，其特征在于，包括：激光发射单元，扫描单元，控制单元，测距单元，透反棱镜，成像单元，信号处理单元及数据处理单元；
所述控制单元分别与所述激光发射单元和所述扫描单元电连接；所述激光发射单元与所述扫描单元光路连接，所述透反棱镜分别与所述测距单元和所述成像单元光路连接；所述信号单元与所述测距单元电连接，所述数据处理单元分别与所述信号单元和所述成像单元电连接；
所述激光发射单元，用于在所述控制单元的控制下发射调制激光光束；
所述扫描单元，用于在所述控制单元的控制下对所述调制激光光束进行偏转，以完成探测区域的二维扫描；
所述控制单元，用于对所述激光发射单元和所述扫描单元进行控制；
所述测距单元，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差，并在将所述透反棱镜偏转的调制激光束的光信号转换成电信号；
所述透反棱镜，用于对所述测距单元汇聚的调制激光光束进行偏转并透射所述可见光；
所述成像单元，用于继续矫正所述可见光的像差，并将可见光信号转换成被测物的影像数据；
所述信号处理单元，用于将所述测距单元输出的电信号转换为所述被测物的点云数据；
所述数据处理单元，用于将所述被测物的点云数据和所述被测物的影像数据进行融合，输出具有位置信息和影像信息的被测物探测数据。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测距单元包括：测距镜组和测距光电探测器；
所述测距镜组与所述测距光电探测器通过所述透反棱镜进行光路连接；
所述测距镜组，用于汇聚所述探测区域被测物反射回的调制激光光束及可见光，初次矫正所述可见光的像差；
所述测距光电探测器，用于将所述透反棱镜偏转的调制激光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈志巍，张正正，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11