一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法技术方案

一种激光发射接收组件和激光雷达及其系统和扫描方法。该激光雷达包括一壳体、一激光发射接收组件、一旋转组件以及一镜头组件。该旋转组件被设置于该壳体，并且该激光发射接收组件被安装于该旋转组件，以通过该旋转组件旋转该激光发射接收组件，以使该激光发射接收组件相对于该壳体转动。该镜头组件包括被固定地设置于该壳体的至少一反射元件，其中当该激光发射接收组件相对于该壳体转动时，该镜头组件的该至少一反射元件相对静止于该壳体，并始终对应于该激光发射接收组件的该发射接收路径，用于通过反射以改变该激光光束的传播方向，并通过反射以改变该激光回波的传播方向而被该激光发射接收组件接收。

【技术实现步骤摘要】
一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法
本专利技术涉及雷达系统
，特别是涉及一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法。
技术介绍
激光雷达作为以发射激光来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标发射激光(探测信号)，并接收自目标反射回的激光回波(回波信号)，然后通过飞行时间测量或回波信号与探测信号之间的相位差测量计算出目标的距离。传统的激光雷达通常包括单点激光雷达和多点激光雷达。顾名思义，单点激光雷达只包括一个激光发射器和一个激光接收器，一次只能测量一个点，导致单点激光雷达的探测效率较低；多点激光雷达包括多个激光发射器和多个激光接收器，一次可以测量多个点，以获得较高的探测效率。然而，无论是单点激光雷达，还是多点激光雷达，在工作时，整个激光雷达的激光发射器、激光接收器以及镜头都要同步转动，以实现该传统激光雷达在不同方位的扫描探测。这样，传统激光雷达的马达不得不同时驱动整个激光雷达的激光发射器、激光接收器以及镜头，使得传统激光雷达的马达存在运动负荷高，磨损大，可靠性下降，以及精度难以准确控制等问题，从而导致传统激光雷达的工作效率较低，稳定性较差，可靠性以及探测精度不足等问题。而随着无人驾驶、扫地机器人等技术的飞速发展，对激光雷达的工作效率、稳定性、可靠性以及探测精度的要求也相应地提高了，因此市场上急需新的激光雷达以解决传统激光雷达所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，其能够提高激光雷达的工作效率、稳定性、可靠性和精度。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其中所述激光雷达的旋转组件仅驱动所述激光发射接收组件旋转，而不驱动所述激光雷达的镜头组件旋转，有助于降低所述旋转组件的工作负荷、功耗以及磨损。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其能够减少运动引起的震动，有助于提高所述激光雷达的探测精度。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其中所述激光发射接收组件的多个激光发射接收器在旋转轴线的径向方向错位分布，有助于提高所述激光雷达的垂直分辨率。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其能够精简所述激光雷达的整体结构，同时有助于保证所述激光雷达具有高质量的工作性能。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其不需要像传统激光雷达那样增加发射接收点，就能够提高所述激光雷达的垂直分辨率。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其能够有效地避免相邻的所述激光发射接收器之间相互干扰，有助于确保所述激光雷达具有高质量的扫描探测精度。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，在本专利技术的一实施例中，其能够大幅缩短所述激光雷达的扫描探测时间，有助于提高所述激光雷达的工作效率。本专利技术的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，其中为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本专利技术成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法，同时还增加了所述激光发射接收组件以及激光雷达及其系统和扫描方法的实用性和可靠性。为了实现上述至少一专利技术目的或其他目的和优点，本专利技术提供了一种激光雷达，包括：一壳体；一激光发射接收组件，用于发射激光光束，并接收被反射回的激光回波；一旋转组件，其中所述旋转组件被设置于所述壳体，并且所述激光发射接收组件被安装于所述旋转组件，以通过所述旋转组件旋转所述激光发射接收组件，使得所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动；以及一镜头组件，其中所述镜头组件包括至少一反射元件，其中所述至少一反射元件被固定地设置于壳体，并对应于所述激光发射接收组件的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述至少一反射元件相对静止于所述壳体，并始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，用于通过反射以改变该激光光束的传播方向，并通过反射以改变该激光回波的传播方向而被所述激光发射接收组件接收。在本专利技术的一实施例中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一具有第一曲面反射面的第一反射元件，其中所述第一反射元件被固定地安装于所述壳体，并且所述第一反射元件的所述第一曲面反射面面向所述激光发射接收组件，用于通过一次反射将来自所述激光发射接收组件的该激光光束反射出所述壳体。在本专利技术的一实施例中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一第一反射元件和一设有通孔的第二反射元件，其中所述第一和第二反射元件均被固定地安装于所述壳体，并且所述第二反射元件位于所述第一反射元件和所述激光发射接收组件之间，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述第二反射元件的所述通孔和所述第一反射元件始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束先穿过所述第二反射元件的所述通孔以传播至所述第一反射元件，在经由所述第一反射元件反射至所述第二反射元件之后，再经由所述第二反射元件反射出所述壳体。在本专利技术的一实施例中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的第一曲面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述第一曲面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述第一曲面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。在本专利技术的一实施例中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的平面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述平面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述平面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。在本专利技术的一实施例中，所述镜头组件还包括至少一透镜，其中所述至少一透镜被固定地安装于所述壳体，并位于所述至少一反射元件和所述激光发射接收组件之间，用于对通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束和接收的该激光回波进行聚焦。在本专利技术的一实施例中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的旋转轴线旋转。在本专利技术的一实施例中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，并且所述旋转组件的旋转轴线穿过所述面板的旋转轴心，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的所述旋转轴线旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：/n一壳体；/n一激光发射接收组件，用于发射激光光束，并接收被反射回的激光回波；/n一旋转组件，其中所述旋转组件被设置于所述壳体，并且所述激光发射接收组件被安装于所述旋转组件，以通过所述旋转组件旋转所述激光发射接收组件，使得所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动；以及/n一镜头组件，其中所述镜头组件包括至少一反射元件，其中所述至少一反射元件被固定地设置于壳体，并对应于所述激光发射接收组件的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述至少一反射元件相对静止于所述壳体，并始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，用于通过反射以改变该激光光束的传播方向，并通过反射以改变该激光回波的传播方向而被所述激光发射接收组件接收。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：
一壳体；
一激光发射接收组件，用于发射激光光束，并接收被反射回的激光回波；
一旋转组件，其中所述旋转组件被设置于所述壳体，并且所述激光发射接收组件被安装于所述旋转组件，以通过所述旋转组件旋转所述激光发射接收组件，使得所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动；以及
一镜头组件，其中所述镜头组件包括至少一反射元件，其中所述至少一反射元件被固定地设置于壳体，并对应于所述激光发射接收组件的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述至少一反射元件相对静止于所述壳体，并始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，用于通过反射以改变该激光光束的传播方向，并通过反射以改变该激光回波的传播方向而被所述激光发射接收组件接收。


2.如权利要求1所述的激光雷达，其中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一具有第一曲面反射面的第一反射元件，其中所述第一反射元件被固定地安装于所述壳体，并且所述第一反射元件的所述第一曲面反射面面向所述激光发射接收组件，用于通过一次反射将来自所述激光发射接收组件的该激光光束反射出所述壳体。


3.如权利要求1所述的激光雷达，其中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一第一反射元件和一设有通孔的第二反射元件，其中所述第一和第二反射元件均被固定地安装于所述壳体，并且所述第二反射元件位于所述第一反射元件和所述激光发射接收组件之间，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述第二反射元件的所述通孔和所述第一反射元件始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束先穿过所述第二反射元件的所述通孔以传播至所述第一反射元件，在经由所述第一反射元件反射至所述第二反射元件之后，再经由所述第二反射元件反射出所述壳体。


4.如权利要求3所述的激光雷达，其中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的第一曲面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述第一曲面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述第一曲面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。


5.如权利要求3所述的激光雷达，其中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的平面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述平面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述平面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。


6.如权利要求1至5所述的激光雷达，其中，所述镜头组件还包括至少一透镜，其中所述至少一透镜被固定地安装于所述壳体，并位于所述至少一反射元件和所述激光发射接收组件之间，用于对通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束和接收的该激光回波进行聚焦。


7.如权利要求1至5所述的激光雷达，其中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的旋转轴线旋转。


8.如权利要求6所述的激光雷达，其中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，并且所述旋转组件的旋转轴线穿过所述面板的旋转轴心，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的所述旋转轴线旋转。


9.如权利要求8所述的激光雷达，其中，所述激光发射接收组件的所述至少一激光发射接收器包括至少两个所述激光发射接收器，其中任意两个所述激光发射接收器与所述面板的所述旋转轴心之间的距离互不相等。


10.如权利要求9所述的激光雷达，其中，所有的所述激光发射接收器沿所述旋转组件的所述旋转轴线的径向分布，并在所述面板上形成至少二激光发射接收器列，其中任意两个所述激光发射接收器列中的所述激光发射接收器相互错位。


11.如权利要求10所述的激光雷达，其中，所有的所述激光发射接收器在所述面板上沿着一螺旋线分布，其中所述旋转组件的所述旋转轴线穿过该螺旋线的中心。


12.如权利要求11所述的激光雷达，其中，在该螺旋线上任意两个相邻的所述激光发射接收器之间的径向距离保持相等。


13.如权利要求12所述的激光雷达，其中，所述至少二激光发射接收器列在所述面板上呈米字型分布或呈十字型分布。


14.如权利要求1至5中任一所述的激光雷达，其中所述壳体具有一环形视窗，其中所述壳体的所述环形视窗对应于所述镜头组件的所述至少一反射元件，使得经由所述至少一反射元件反射的该激光光束能够透过所述壳体的所述环形视窗而被传播出所述壳体。


15.一种激光发射接收组件，用于与一壳体、一旋转组件以及一镜头组件组装成一激光雷达，其特征在于，其中所述激光发射接收组件包括：
一面板，其中所述面板用于被安装于该旋转组件，并且该旋转组件的旋转轴线穿过所述面板的旋转轴心，以通过该旋转组件绕着该旋转组件的该旋转轴线旋转所述面板，使得所述面板能够相对于该壳体和该镜头组件旋转；和
至少二激光发射接收器，其中所述至少二激光发射接收器被设置于所述面板，并且任意两个所述激光发射接收器与所述面板的所述旋转轴心之间的距离均不相等。


16.如权利要求15所述的激光发射接收组件，其中，所有的所述激光发射接收器在所述面板上沿一螺旋线分布，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扣文，江兴智，郭美杉，
申请(专利权)人：余姚舜宇智能光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33