CN108088364A - 一种旋转发射光线式激光扫描装置 - Google Patents
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Abstract
一种旋转发射光线式激光扫描装置，包括激光发射器模块、发射透镜模块、面阵激光接收器模块、接收透镜模块、电子电路模块、旋转电机模块、支撑与定位模块。通过电子电路模块控制激光发射器模块发射激光，激光通过发射透镜模块后激光变为线形(典型的方式为直线、螺旋曲线)发射出去，当遇到物体后，激光将反射回来，经过接收透镜模块对反射回来激光处理后，激光将作用在面阵激光接收器模块，通过计算面阵接收器件每个像素接收到信号的时间与发射激光的时间的差值，便可得到线形所扫描到的点到三维扫描装置的距离。通过旋转电机模块带动发射透镜模块旋转，依次进行上述扫描，便可扫描出面区域的三维信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转发射光线式激光扫描装置，具体地说是一种用于三维成像的设备或仪器，属于光电技术领域。
背景技术
传统的图像技术多指二维平面图像，其单张图像不具备深度信息，随着技术的发展，越来越多的应用场景希望能够获得三维信息，例如，无人驾驶汽车、服务机器人、仓储机器人等，相应的方案包括：双目视觉方案、红外结构光方案、脉冲式激光扫描方案、相控阵激光雷达等。
相比于红外结构光等红外方案，脉冲式激光方案优势在于能够测量的距离较远，因此比较适合对远距离测量，相控阵雷达方式现阶段基本只用于军事，其小型化较难。
现阶段脉冲式激光扫描方式多通过单点激光发射，然后通过机械旋转装置或者MEMS震动装置将激光点进行控制，以便其能够在空间面内进行一定规律的扫描，受限于机械结构及扫描方式，目前难以找到一种具有刷新率高、扫描距离远的方式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种旋转发射光线式激光扫描装置，相对于传统的机械扫描时结构，本发明机械结构极为简单，且基于单电机旋转及线形的同步发射探测，因此其能够具有较高的刷新频率。基于具有较大的透镜窗口进行反射回来的激光的接收，因此其激光信号接收能力更强，能够探测的距离更远。本发明可集成GPS定位、惯性导航IMU、摄像头成像等功能，具有体积小、重量轻、用途广泛的特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，并以一种典型实施实例为例进行说明。以下实施例有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明保护范围。
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其激光发射模块(1)发射激光后，激光经过发射透镜模块(2)处理为线形激光，激光发射出装置后，当碰撞到物体后，部分激光将反射回装置的接收透镜模块(4)，经处理后作用于面阵激光接收器模块(3)，通过计算面阵接收器件每个像素接收到信号的时间与发射激光的时间的差值，便可得到线形所扫描到的点到三维扫描装置的距离，通过旋转电机模块(6)带动发射透镜模块(2)旋转，依次进行上述扫描，便可扫描出面区域的三维信息。
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其包括激光发射器模块(1)、发射透镜模块(2)、面阵激光接收器模块(3)、接收透镜模块(4)、电子电路模块(5)、旋转电机模块(6)、支撑与定位模块(7)。
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其激光发射光路轴线与接收光路轴线平行。
旋转电机模块(6)固定于上壳体上，采用的电机为内转子式中空轴式电机，发射透镜模块(2)固定于电机的中空轴内。
发射透镜模块(2)将激光发射模块发射的激光聚集为线形，典型的线形为直线和螺旋线，数量可为1条和多条；发射透镜模块(2)与旋转电机模块(6)的电机中空轴通过螺纹连接，能够实现透镜的轴向调焦。
接收透镜模块(4)与上壳体间通过螺纹连接，通过旋转螺纹实现接收透镜模块(4)的调焦。
电子电路模块(5)固定于下壳体(72)上，具有控制功能、对外输入输出功能；激光发射器模块(1)、面阵激光接收器模块(3)固定于电子电路模块(5)上，且电子电路模块上可集成GPS定位、惯性导航、红外摄像头、彩色摄像头模块。
支撑与定位模块(7)包括上壳体(71)、下壳体(72)和保护镜(73)，保护镜(73)固定于上壳体(71)上，上壳体(71)与下壳体(72)间通过螺钉连接。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明采用线形的激光发射方式，能够实现对多点的探测，相对传统扫描式结构，减少了***复杂性，能够提高***寿命。
2.本发明是一种有效的远距离激光扫描成像方式，并且结合摄像头模块的多种互补形式方案，能够形成功能更加强大的三维成像装置。
3.本发明具有高集成的特点，促使***尺寸小，且便于安装。
附图说明
图1为本发明一种实施案例的剖视示意图；
图2为发明一种实施案例的外观示意图；
图中，1为激光发射器模块、2为发射透镜模块、3为面阵激光接收器模块、4为接收透镜模块、5为电子电路模块、6为旋转电机模块、7为支撑与定位模块、71为上壳体、72为下壳体、73为保护镜。
具体实施方式
下面结合附图和一种实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种旋转发射光线式激光扫描装置，其包括激光发射器模块1、发射透镜模块2、面阵激光接收器模块3、接收透镜模块4、电子电路模块5、旋转电机模块6、支撑与定位模块7。通过电子电路模块5控制激光发射器模块1发射激光，激光通过发射透镜模块2后激光变为线形(典型的方式为直线、螺旋曲线)发射出去，当遇到物体后，激光将反射回来，经过接收透镜模块4对反射回来激光处理后，激光将作用在面阵激光接收器模块3，通过计算面阵接收器件每个像素接收到信号的时间与发射激光的时间的差值，便可得到线形所扫描到的点到三维扫描装置的距离。通过旋转电机模块6带动发射透镜模块2旋转，依次进行上述扫描，便可扫描出面区域的三维信息。电子电路模块5上可集成GPS定位、惯性导航、红外摄像头、彩色摄像头模块，能够形成功能更加强大的三维成像装置。
具体使用实施内容如下：
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其激光发射模块1发射激光后，激光经过发射透镜模块2处理为线形激光，激光发射出装置后，当碰撞到物体后，部分激光将反射回装置的接收透镜模块4，经处理后作用于面阵激光接收器模块3，通过计算面阵接收器件每个像素接收到信号的时间与发射激光的时间的差值，便可得到线形所扫描到的点到三维扫描装置的距离，通过旋转电机模块6带动发射透镜模块2旋转，依次进行上述扫描，便可扫描出面区域的三维信息。
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其包括激光发射器模块1、发射透镜模块2、面阵激光接收器模块3、接收透镜模块4、电子电路模块5、旋转电机模块6、支撑与定位模块7。
一种旋转发射光线式激光扫描装置，其激光发射光路轴线与接收光路轴线平行。
旋转电机模块6固定于上壳体上，采用的电机为内转子式中空轴式电机，发射透镜模块2固定于电机的中空轴内。
发射透镜模块2将激光发射模块发射的激光聚集为线形，典型的线形为直线和螺旋线，数量可为1条和多条；发射透镜模块2与旋转电机模块6的电机中空轴通过螺纹连接，能够实现透镜的轴向调焦。
接收透镜模块4与上壳体间通过螺纹连接，通过旋转螺纹实现接收透镜模块4的调焦。
电子电路模块5固定于下壳体72上，具有控制功能、对外输入输出功能；激光发射器模块1、面阵激光接收器模块3固定于电子电路模块5上，且电子电路模块上可集成GPS定位、惯性导航、红外摄像头、彩色摄像头模块。
支撑与定位模块7包括上壳体71、下壳体72和保护镜73，保护镜73固定于上壳体71上，上壳体71与下壳体72间通过螺钉连接。
以上对本发明的具体实施进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域人员可以在权利要求范围内做出各种变形和修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种旋转发射光线式激光扫描装置，其特征在于，激光发射模块发射激光后，激光经过发射透镜模块处理为线形激光，激光发射出装置后，当碰撞到物体后，部分激光将反射回装置的接收透镜模块，经处理后作用于面阵激光接收器模块，通过计算面阵接收器件每个像素接收到信号的时间与发射激光的时间的差值，便可得到线形所扫描到的点到三维扫描装置的距离，通过旋转电机模块带动发射透镜模块旋转，依次进行上述扫描，便可扫描出面区域的三维信息。
2.根据权利要求1所述的一种旋转发射光线式激光扫描装置，其特征在于，其包括激光发射器模块、发射透镜模块、面阵激光接收器模块、接收透镜模块、电子电路模块、旋转电机模块、支撑与定位模块。
3.根据权利要求1所述的一种旋转发射光线式激光扫描装置，其特征在于，激光发射光路轴线与接收光路轴线平行。
4.根据权利要求2所述的旋转电机模块，其特征在于，旋转电机模块固定于上壳体上，采用的电机为内转子式中空轴式电机，发射透镜模块固定于电机的中空轴内。
5.根据权利要求2所述的发射透镜模块，其特征在于，发射透镜模块将激光发射模块发射的激光聚集为线形，典型的线形为直线和螺旋线，数量可为1条和多条；发射透镜模块与电机中空轴通过螺纹连接，能够实现透镜的轴向调焦。
6.根据权利要求2所述的接收透镜模块，其特征在于，接收透镜模块与上壳体间通过螺纹连接，通过旋转螺纹实现接收透镜模块的调焦。
7.根据权利要求2所述的电子电路模块，其特征在于，电子电路模块固定于下壳体上，具有控制功能、对外输入输出功能；激光发射器模块、面阵激光接收器模块固定于电子电路模块上，且电子电路模块上可集成GPS定位、惯性导航、红外摄像头、彩色摄像头模块。
8.根据权利要求2所述的支撑与定位模块，其特征在于，其包括上壳体、下壳体和保护镜，保护镜固定于上壳体上，上壳体与下壳体间通过螺钉连接。
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