一种机械式激光雷达制造技术

本发明专利技术提供了一种机械式激光雷达，涉及激光雷达领域。包括用于收容旋转机构、同轴光学系统和控制电路板的底座，以及用于收容扫描机构的顶部。本申请提供的机械式激光雷达，由控制电路板控制旋转机构绕旋转机构的中心轴旋转，从而带动扫描机构同步转动。扫描机构将同轴光学系统发射的经接收透镜到达扫描机构的激光光束反射至目标物，并将经目标物返回的到达扫描机构的反射激光光束反射至接收透镜进行聚焦。最后同样由控制电路板对同轴光学系统发送的反射激光光束对应的电压信号进行信号处理。控制电路板集算法板和控制板的功能于一体，相比于传统的机械式激光雷达减少了一块电路板和一个连接排线，降低了成本，也降低了系统的复杂度。统的复杂度。统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种机械式激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光雷达领域，尤其涉及一种机械式激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达，是以发射激光光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标发射探测激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号激光与发射激光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。而机械式激光雷达则是通过旋转，实现对水平视场角的360
°
方向的探测。
[0003]目前的机械式激光雷达主要是通过无刷电机将算法电路板、发射电路板、接收电路板和光学元件等进行360
°
旋转，将激光发射出去，再由接收的光电转换器件获取电压信号，给到算法板进行信号处理，从而获得距离值，再将数据通过无线传信号系统把数据传输给到控制板，由控制板通过以太网向外部设备发送。然而，算法板和控制板的存在使得上述系统的内部结构复杂，成本高。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的不足，本申请提供一种机械式激光雷达。
[0005]本申请提供的一种机械式激光雷达，包括用于收容旋转机构、同轴光学系统和控制电路板的底座，以及用于收容扫描机构且位于所述底座的竖直方向的上方的顶部；
[0006]所述同轴光学系统包括接收透镜，所述接收透镜设置于所述旋转机构的中心通孔中；
[0007]所述扫描机构与所述旋转机构连接，所述扫描机构用于将所述同轴光学系统发射的经所述接收透镜到达所述扫描机构的激光光束反射至目标物，并将经目标物返回的到达所述扫描机构的反射激光光束反射至所述接收透镜进行聚焦；
[0008]所述控制电路板分别与所述旋转机构和所述同轴光学系统电连接，所述控制电路板用于控制所述旋转机构绕所述旋转机构的中心轴旋转，从而带动所述扫描机构同步转动，以及用于对所述同轴光学系统发送的所述反射激光光束对应的电压信号进行信号处理。
[0009]在一种可能的实施方式中，所述同轴光学系统还包括：
[0010]激光发射模块，与所述控制电路板电连接，并用于发射所述激光光束；
[0011]接收棱镜，位于所述接收透镜背向所述扫描机构的一侧，所述接收棱镜用于将所述激光发射模块发射的所述激光光束反射至所述接收透镜，以及允许经所述接收透镜聚焦的所述反射激光光束透射；和
[0012]一个激光接收器，位于所述接收棱镜背向所述接收透镜的一侧，所述激光接收器与所述控制电路板电连接，所述激光接收器用于接收自所述接收棱镜上透射而过的所述反射激光光束，并将对应的所述电压信号发送至所述控制电路板。
[0013]在一种可能的实施方式中，所述激光发射模块包括：
[0014]至少一个激光发射器，用于发射所述激光光束，所述激光发射器与所述控制电路板电连接；和
[0015]发射透镜，位于所述激光发射器与所述接收棱镜之间，并用于对所述激光发射器发射的所述激光光束进行准直。
[0016]在一种可能的实施方式中，当所述激光发射模块包括至少两个所述激光发射器时，所述控制电路板采用脉冲编码方式驱动至少两个所述激光发射器发射所述激光光束。
[0017]在一种可能的实施方式中，所述底座还设置有散热组件。
[0018]在一种可能的实施方式中，所述扫描机构包括旋转反射镜和反射镜支架；
[0019]所述旋转反射镜设于所述反射镜支架，所述旋转反射镜用于将经所述接收透镜到达所述旋转反射镜的激光光束反射至目标物，并将经目标物返回的到达所述旋转反射镜的反射激光光束反射至所述接收透镜；
[0020]所述反射镜支架与所述旋转机构连接。
[0021]在一种可能的实施方式中，所述旋转机构包括电机定子及电机转子，所述电机定子设于所述电机转子中，所述接收透镜设于所述电机定子中，所述电机转子与所述扫描机构连接。
[0022]在一种可能的实施方式中，所述机械式激光雷达还包括角位移测量机构，所述角位移测量机构包括码盘及编码器；
[0023]所述码盘设于所述电机转子上，所述编码器设于所述底座内，且朝向所述码盘设置，用于测量所述电机转子的旋转角度，所述编码器与所述控制电路板电连接。
[0024]在一种可能的实施方式中，所述机械式激光雷达还包括接线端子，所述接线端子穿设于所述底座，所述接线端子与所述控制电路板电连接，并用于使所述控制电路板与外界进行数据传输。
[0025]在一种可能的实施方式中，所述底座由第一外壳形成，所述顶部由第二外壳形成，所述第二外壳采用透光材料制成。
[0026]相比现有技术，本申请的有益效果：
[0027]本申请提供的机械式激光雷达，由控制电路板控制旋转机构绕旋转机构的中心轴旋转，从而带动扫描机构同步转动。扫描机构将同轴光学系统发射的经接收透镜到达扫描机构的激光光束反射至目标物，并将经目标物返回的到达扫描机构的反射激光光束反射至接收透镜进行聚焦。最后同样由控制电路板对同轴光学系统发送的反射激光光束对应的电压信号进行信号处理。控制电路板集算法板和控制板的功能于一体，相比于传统的机械式激光雷达减少了一块电路板和一个连接排线，降低了成本，也降低了系统的复杂度。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1示出了本申请一实施例提供的机械式激光雷达的结构示意图；
[0030]图2示出了图1所述机械式激光雷达的内部元件的结构示意图；
[0031]图3示出了图1所述机械式激光雷达旋转工作时的结构示意图；
[0032]图4示出了图1所述机械式激光雷达为单线机械式激光雷达时的原理示意图；
[0033]图5示出了图1所述机械式激光雷达为多线机械式激光雷达时的原理示意图。
[0034]主要元件符号说明：
[0035]100
‑
机械式激光雷达；10
‑
底座；20
‑
顶部；30
‑
旋转机构；31
‑
电机定子；32
‑
电机转子；40
‑
同轴光学系统；41
‑
接收透镜；42
‑
激光发射模块；42a
‑
激光发射器；42b
‑
发射透镜；43
‑
接收棱镜；44
‑
激光接收器；50
‑
控制电路板；60
‑
扫描机构；61
‑
旋转反射镜；62
‑
反射镜支架；70
‑
角位移测量机构；71
‑
码盘；72
‑
编码器；80
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械式激光雷达，其特征在于，包括用于收容旋转机构、同轴光学系统和控制电路板的底座，以及用于收容扫描机构且位于所述底座的竖直方向的上方的顶部；所述同轴光学系统包括接收透镜，所述接收透镜设置于所述旋转机构的中心通孔中；所述扫描机构与所述旋转机构连接，所述扫描机构用于将所述同轴光学系统发射的经所述接收透镜到达所述扫描机构的激光光束反射至目标物，并将经目标物返回的到达所述扫描机构的反射激光光束反射至所述接收透镜进行聚焦；所述控制电路板分别与所述旋转机构和所述同轴光学系统电连接，所述控制电路板用于控制所述旋转机构绕所述旋转机构的中心轴旋转，从而带动所述扫描机构同步转动，以及用于对所述同轴光学系统发送的所述反射激光光束对应的电压信号进行信号处理。2.根据权利要求1所述的机械式激光雷达，其特征在于，所述同轴光学系统还包括：激光发射模块，与所述控制电路板电连接，并用于发射所述激光光束；接收棱镜，位于所述接收透镜背向所述扫描机构的一侧，所述接收棱镜用于将所述激光发射模块发射的所述激光光束反射至所述接收透镜，以及允许经所述接收透镜聚焦的所述反射激光光束透射；和一个激光接收器，位于所述接收棱镜背向所述接收透镜的一侧，所述激光接收器与所述控制电路板电连接，所述激光接收器用于接收自所述接收棱镜上透射而过的所述反射激光光束，并将对应的所述电压信号发送至所述控制电路板。3.根据权利要求2所述的机械式激光雷达，其特征在于，所述激光发射模块包括：至少一个激光发射器，用于发射所述激光光束，所述激光发射器与所述控制电路板电连接；和发射透镜，位于所述激光发射器与所述接收棱镜之间，并用于对所述激光发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖兴富，农远峰，李奕锋，
申请(专利权)人：深圳市镭神智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：