一种激光雷达收发光结构免调试实现方法技术

本发明专利技术公开了一种激光雷达收发光结构免调试实现方法，该方法适用于包括激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的激光雷达收发光结构，包括以下步骤，S1、通过设计与选型确认激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的装配基准；S2、控制各组件加工误差，根据S1中确认的装配基准进行装配并控制装配误差，使探测器上聚焦光斑中心与探测器靶面中心的偏心值小于一定数值；S3、选取探测器靶面直径，使探测器靶面直径大于由加工和装配引入的定位偏差值的两倍与探测器上聚焦光斑的直径的和。测器上聚焦光斑的直径的和。测器上聚焦光斑的直径的和。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达收发光结构免调试实现方法


[0001]本专利技术涉及激光雷达领域，具体涉及一种激光雷达收发光结构免调试实现方法。

技术介绍

[0002]激光雷达是通过发射特定波长和方向的激光以实现对目标的位置、速度等特征信息探测的系统，目前已被广泛应用于测距系统、目标跟踪测量、武器制导、大气监测、测绘、预警、交通管理等领域。
[0003]激光雷达系统一般由发射模块、接收模块以及数据处理模块三部分组成。激光光源与发射镜头构成发射模块，激光光源提供出射激光，由发射镜压缩激光发散角，令激光准直出射；探测器与接收镜头构成接收模块，接收镜头接收后向反射/散射回波光，将回波光汇聚到探测器靶面上，探测器将光信号转变为电信号；数据处理模块通过放大和距离解算，将电信号转换成实际的距离值并输出。
[0004]对于出光口尺寸有限的点激光光源（相对于线激光和面激光）和接收靶面尺寸有限的点探测器（相对于线探测器和面探测器），点激光出光口中心点与发射镜头的横向相对位置决定发射光轴，纵向相对位置影响发射视场；探测器靶面中心点与接收镜头的横向相对位置决定接收光轴，纵向相对位置影响接收视场。
[0005]对于选用点激光光源和点探测器的激光雷达系统，其组装需确保发射光轴与接收光轴平行（对应平行光路结构）或重合（对应共光路结构），同时还需保证发射视场与接收视场为特定角度范围且二者匹配。实际的装调过程中，需调整光源和发射镜头中的一个，且需调整接收镜头和探测器中的一个，调整的维度为横纵向的平移与子午/弧矢面的偏转。调整的参考依据为激光远场光斑形貌、探测器接收到的回波光幅值或远端工装CCD探测器接收到的发射光成像光斑与照亮探测器靶面的伪光源成像光斑，调整完成后需对最终相对位置固化。
[0006]目前，主要通过人工或机械辅助实现手动或半自动的调整与固化，严重制约了激光雷达的生产效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种激光雷达收发光结构免调试实现方法，克服激光雷达调整繁琐，生产效率低下的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种技术方案：一种激光雷达收发光结构免调试实现方法，所述的激光雷达收发光结构包括一体化机械结构，以及设置在一体化机械结构中的激光光源、发射镜头、接收镜头和探测器，其中激光光源发出的激光经发射镜头从出射口射出至被测目标，从被测目标反射的激光从入射口进入接收镜头并传输给探测器接收；所述的出射口与入射口位于一体化机械结构的同一侧；本方法包括以下步骤，S1、通过设计与选型确认激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械
结构的装配基准；S2、控制激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的加工误差，根据S1中确认的装配基准进行装配并控制装配误差，使探测器上聚焦光斑中心与探测器靶面中心的偏心值小于一定数值；S3、选取探测器靶面直径，使探测器靶面直径大于由加工和装配引入的定位偏差值的两倍与探测器上聚焦光斑的直径的和。
[0009]按上述方案，激光光源为TO封装的边发射激光二极管。
[0010]按上述方案，探测器为TO封装的雪崩光电二极管。
[0011]按上述方案，发射镜头包括发射透镜以及用于固定发射透镜的发射镜筒；发射透镜为平凸透镜。
[0012]按上述方案，接收镜头包括接收透镜，接收透镜为平凸透镜。
[0013]按上述方案，激光光源的装配基准为其封装管壳的台阶面以及外圆面。
[0014]按上述方案，探测器的装配基准为其封装管壳的顶面以及外圆面。
[0015]按上述方案，发射透镜的装配基准为其外圆面以及平面。
[0016]按上述方案，接收透镜的装配基准为其外圆面以及平面。
[0017]一种激光雷达收发光结构，包括一体化机械结构，以及设置在一体化机械结构中的激光光源、发射镜头、接收镜头和探测器，其中激光光源发出的激光经发射镜头出射至被测目标，接收镜头接收从被测目标反射的激光并传输给探测器；激光出射口与入射口位于一体化机械结构的同一侧；其中，激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的尺寸及装配关系使得探测器上聚焦光斑中心与探测器靶面中心的偏心值小于一定数值。
[0018]本专利技术的有益效果是：通过对组件的加工精度和装配精度进行控制，并且对探测器的靶面直径进行限制，使激光雷达收发光结构进行组装后无需进行调试即可满足使用需求，节约了调校带来的人力与时间消耗，提升激光雷达的生产效率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一实施例的免装调激光雷达的整体结构示意图；图2是本专利技术一实施例的激光雷达收发光结构的剖面视图；图3是本专利技术一实施例的发射光源结构示意图；图4是本专利技术一实施例的探测器结构示意图；图5是本专利技术一实施例的发射透镜结构示意图；图6是本专利技术一实施例的接收透镜结构示意图。
[0020]图中：1
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发射透镜，2
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发射镜筒，3
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接收透镜，4
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发射光源，5
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一体化机械结构，6
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探测器，101
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第五基准面，102
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第六基准面，307
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第七基准面，308
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第八基准面，401
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第一基准面，402
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第二基准面，601
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第三基准面，602
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第四基准面。
具体实施方式
[0021]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公
开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0022]参见图1、图2，本实施例中的激光雷达收发光结构装配过程为，发射透镜1与发射镜筒2通过槽孔定位，固定粘接在一起，发射镜筒2上的槽孔为锥形槽；发射镜筒2和接收透镜3通过锥形孔定位，固定粘接在一起；发射光源4和发射镜筒2通过发射光源4外沿与发射镜筒2的内孔配合定位，通过粘接实现固定连接；接收透镜3和一体化机械结构5通过接收透镜3的外沿与一体化机械结构5的槽口配合实现定位，通过粘接实现固定连接，一体化机械结构5上的槽口为锥形槽；一体化机械结构5和探测器6通过一体化机械结构5的槽口与探测器6的外沿配合实现定位，通过粘接或螺钉紧固实现连接。
[0023]参见图3~图6，本实施例的激光雷达收发光结构的偏差产生原因及数值如下，1）发射光源4发光点与第二基准面402之间的同心度偏差，通过筛选可将此偏差控制在0.05mm之内；2）探测器6接收面中心与第四基准面602之间的同心度偏差，通过筛选可将此偏差控制在0.05mm之内；3）光学件（包括发射透镜1和接收透镜3）的表面偏心和表面倾斜，对于相对精密的激光雷达光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达收发光结构免调试实现方法，其特征在于：所述的激光雷达收发光结构包括一体化机械结构，以及设置在一体化机械结构中的激光光源、发射镜头、接收镜头和探测器，其中激光光源发出的激光经发射镜头从出射口射出至被测目标，从被测目标反射的激光从入射口进入接收镜头并传输给探测器接收；所述的出射口与入射口位于一体化机械结构的同一侧；本方法包括以下步骤，S1、通过设计与选型确认激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的装配基准；S2、控制激光光源、发射镜头、接收镜头、探测器以及一体化机械结构的加工误差，根据S1中确认的装配基准进行装配并控制装配误差，使探测器上聚焦光斑中心与探测器靶面中心的偏心值小于一定数值；S3、选取探测器靶面直径，使探测器靶面直径大于由加工和装配引入的定位偏差值的两倍与探测器上聚焦光斑的直径的和。2.根据权利要求1所述的激光雷达收发光结构免调试实现方法，其特征在于：激光光源为TO封装的边发射激光二极管。3.根据权利要求1所述的激光雷达收发光结构免调试实现方法，其特征在于：探测器为TO封装的雪崩光电二极管。4.根据权利要求1所述的激光雷达收发光结构免调试实现方法，其特征在于：发射镜头包括发射透镜以...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，付晨，张强，张海泉，
申请(专利权)人：山东富锐光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：