CN110275176A - 一种激光雷达 - Google Patents

一种激光雷达 Download PDF

Info

Publication number
CN110275176A
CN110275176A CN201910729239.5A CN201910729239A CN110275176A CN 110275176 A CN110275176 A CN 110275176A CN 201910729239 A CN201910729239 A CN 201910729239A CN 110275176 A CN110275176 A CN 110275176A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
camera lens
imaging sensor
optical axis
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910729239.5A
Other languages
English (en)
Inventor
刘敬伟
黄运龙
余毅祥
蔡铭
陈君木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen City Yapha Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Xiamen City Yapha Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen City Yapha Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical Xiamen City Yapha Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN201910729239.5A priority Critical patent/CN110275176A/zh
Publication of CN110275176A publication Critical patent/CN110275176A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/46Indirect determination of position data
    • G01S17/48Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及雷达技术领域。本发明公开了一种激光雷达,包括一激光器和接收***,所述激光器用于发射激光至待测目标,接收***用于接收待测目标反射回来的激光,所述接收***至少包括第一接收***和第二接收***,所述第一接收***与激光器间隔设置,所述第二接收***设置在第一接收***与激光器之间,所述第一接收***用于接收第一近点至第一远点范围内的待测目标反射回来的激光,所述第二接收***用于接收第二近点至第二远点范围内的待测目标反射回来的激光,第二近点到激光器的距离小于第一近点到激光器的距离小于等于第二远点到激光器的距离小于第一远点到激光器的距离。本发明具有超小盲区甚至无盲区,且又可满足小型化要求。

Description

一种激光雷达
技术领域
本发明属于雷达技术领域,具体地涉及一种激光雷达。
背景技术
激光雷达具有结构相对简单、高单色性、高方向性、相干性好、测量精度较高、空间分辨率高、探测距离远、价格便宜等优点;已被广泛地应用,应用范围大至大气、海洋和陆地进行高精度遥感探测的有效方法,小至家用智能扫地机器人导航避障。
目前机械式单线扫描激光雷达多采用三角法获取距离信息。三角测距原理为:激光器发射一束准直激光,光束照射到待测目标后发生漫反射,反射光被镜头接收并成像在成像传感器上,当光束照到不同距离的物体的反射光从不同角度进入镜头,在成像传感器上的成像光斑位置也不同,根据成像传感器上光斑的位置可以得到对应距离信息。如图1所示,待测目标距离激光器距离可由如下公式求得:
q=(f·s)/x (1)
d=q/sin(β) (2)
对(1)式转换成
x=(f·s)/q (3)
再对(3)式对q求导得:
dq/dx=-q2/(f·s) (4)
其中,q:***至待测目标的距离,s:激光器和镜头光心的间距,d:激光器至待测目标的距离,f:镜头焦距,x:光斑在成像传感器上的位移量,β:激光出射方向与成像传感器的接收面的夹角。
可以看出,当待测目标的距离变远后,从摄像机获得的像素点每移动一个单位距离,求出的距离值得跳变会大幅增大,也即精度变低,所以,要保证dq控制在一定范围内,那么就要求较大的f·s值,或者更小的传感器分辨率dx。而由于结构小型化的需求以及现有成像传感器的分辨率的限制,镜头焦距f需保持较大值,也即镜头的视场角受限,无法取很大,导致现有基于三角法测距的单个镜头的激光雷达测距存在较大的盲区,这会限制雷达的安装位置和功能使用。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种具有超小盲区甚至无盲区,又可满足小型化要求的激光雷达。
为此,本发明公开了一种激光雷达,包括一激光器和接收***,所述激光器用于发射激光至待测目标,接收***用于接收待测目标反射回来的激光,所述接收***至少包括第一接收***和第二接收***,所述第一接收***与激光器间隔设置,所述第二接收***设置在第一接收***与激光器之间,所述第一接收***用于接收第一近点至第一远点范围内的待测目标反射回来的激光,所述第二接收***用于接收第二近点至第二远点范围内的待测目标反射回来的激光,第二近点到激光器的距离小于第一近点到激光器的距离小于等于第二远点到激光器的距离小于第一远点到激光器的距离。
进一步的,所述第一接收***包括第一镜头和第一成像传感器,所述第二接收***包括第二镜头和第二成像传感器,所述第一镜头的光轴与第二镜头的光轴平行。
更进一步的,所述第一镜头与第二镜头为相同规格的镜头。
进一步的,所述第一镜头的光轴与激光器的光轴的夹角为12°。
进一步的,所述第一镜头的光轴与第二镜头的光轴距离为14mm。
进一步的,所述第一镜头的光心距离激光器的光轴距离为32mm。
进一步的,所述第一成像传感器和第二成像传感器为线阵成像传感器或面阵成像传感器。
进一步的,所述第一镜头的光轴与第一成像传感器的感光面垂直或不垂直;所述第二镜头的光轴与第二成像传感器的感光面垂直或不垂直。
进一步的,所述第一成像传感器和第二成像传感器设置在同一电路板上,并与主控制模块电连接。
进一步的,还包括转盘和安装支架,所述激光器和接收***通过安装支架安装在转盘上,所述转盘绕其中心轴360度旋转。
本发明的有益技术效果:
本发明通过增加接收***,将多个接收***的测距范围进行结合,既可实现超小盲区甚至无盲区,又无需增大激光雷达的体积,可以满足小型化要求,满足精度要求,且易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,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的附图。
图1为激光雷达三角测距法原理示意图;
图2为本发明实施例一的结构示意图;
图3为本发明实施例一的光路示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一
如图2和3所示,一种激光雷达,包括一激光器1和接收***,所述激光器1用于发射激光至待测目标,接收***用于接收待测目标反射回来的激光,具体原理可以参考背景技术,此不再细说。
所述接收***包括第一接收***2和第二接收***3,所述第一接收***2与激光器1间隔设置,所述第二接收***3设置在第一接收***2与激光器1之间,所述第一接收***2用于接收第一近点6至第一远点(图中未示出)范围内的待测目标反射回来的激光,第一远点可以取为无穷远,但考虑到实际使用情况,一般无需检测到无穷远的距离,本实施例中,取为12米,但并不以此为限。
所述第二接收***2用于接收第二近点7至第二远点(图中未示出)范围内的待测目标反射回来的激光,第二近点7到激光器1的距离小于第一近点6到激光器1的距离,第一近点6到激光器1的距离小于等于第二远点到激光器1的距离,第二远点到激光器1的距离小于第一远点到激光器1的距离。
通过对第一接收***2和第二接收***3的测得距离信息进行拼接,则该激光雷达的测程为第二近点7到第一远点范围,而现有的单镜头的激光雷达的测程为第一近点6到第一远点范围,即减小了测距盲区,通过调整第二近点7到激光器1的距离可实现超小盲区甚至无盲区,而且无需增大第一接收***2到激光器1的距离,不会增大激光雷达的体积,可以满足小型化要求,且接收***采用现有激光雷达使用的镜头和成像传感器即可,易于实现,且不会降低检测精度。
本具体实施例中,所述第一接收***2包括第一镜头21和第一成像传感器22,所述第二接收***3包括第二镜头31和第二成像传感器32,所述第一镜头21的光轴I2与第二镜头31的光轴I3平行,这样,可以使第一成像传感器22和第二成像传感器32位于同一个平面,从而可以设置在同一个电路板上并分别与主控制模块电连接,结构更紧凑,组装更方便,降低成本。当然,在其它实施例中,第一镜头21的光轴I2与第二镜头31的光轴I3也可以根据实际需要而不平行设置。
本具体实施例中,所述第一镜头21与第二镜头31为相同规格的镜头,使得零配件的种类更少,管理和组装更简便,提升效率和可靠性。当然,在其它实施例中,第一镜头21与第二镜头31也可以是不同规格的镜头。
本具体实施例中,第一成像传感器22、第二成像传感器32、第一镜头21与第二镜头31均采用现有的激光雷达使用的镜头和成像传感器,易于实现。
本具体实施例中,所述第一镜头21的光轴I2与激光器1的光轴I1的夹角优选为12°,该角度条件下,所述第一镜头21的视场角已经能够兼顾较近的距离,即第一近点6可以小于等于10厘米,这个距离能够满足现行一般激光雷达的盲区需求。当然,在其它实施例中,第一镜头21的光轴I2与激光器1的光轴I1的夹角可以根据实际情况进行设定,此是本领域技术人员可以轻易实现的,不再细说。
本具体实施例中,所述第一镜头21的光轴I2与第二镜头31的光轴I3距离优选为14mm,使得整体结构更紧凑,且易于实现,但并不限于此。
本具体实施例中,所述第一镜头21的光心距离激光器1的光轴I1距离优选为32mm,该距离为现行结构限制下,并能够满足精度需求的最大间距。当然,在其它实施例中,第一镜头21的光心距离激光器1的光轴I1距离可以根据实际需要测距的最远距离和精度要求进行调整。
本具体实施例中,所述第一成像传感器22和第二成像传感器32优选为线阵成像传感器或面阵成像传感器,但并不限于此。
本具体实施例中,所述第一成像传感器22和第二成像传感器32可以采用CCD、CMOS或其它感光传感器来实现。
本具体实施例中,所述第一镜头21的光轴I2与第一成像传感器22的感光面可以垂直设置,也可以根据实际需要不垂直设置;所述第二镜头31的光轴I3与第二成像传感器32的感光面可以垂直设置,也可以根据实际需要不垂直设置。
本具体实施例中,还包括转盘5和安装支架4,所述激光器1、第一镜头21、第一成像传感器22、第二镜头31和第二成像传感器32通过安装支架4安装在转盘5上表面,所述转盘5绕其中心轴作360度旋转。
本具体实施例中,转盘5转速为10Hz,每一周测距点数为380点,那么测距频率为3800Hz,角度分辨率约为0.95°。当然,在其它实施例中,转盘5的转速设定为其它速度也可实现,每一周测距点数为其它任意可满足要求的点数亦可。
实施例二
本实施例与实施例一的区别为:所述接收***包括第一接收***、第二接收***和第三接收***,所述第一接收***与激光器间隔设置,所述第二接收***设置在第一接收***与激光器之间,所述第三接收***设置在第二接收***与激光器之间,所述第一接收***用于接收第一近点至第一远点范围内的待测目标反射回来的激光,所述第二接收***用于接收第二近点至第二远点范围内的待测目标反射回来的激光,所述第三接收***用于接收第三近点至第三远点范围内的待测目标反射回来的激光,第三近点到激光器的距离小于第二近点到激光器的距离小于等于第三远点到激光器的距离小于第一近点到激光器的距离小于等于第二远点到激光器的距离小于第一远点到激光器的距离。相对于实施例一,本实施例可以使盲区更小,且可采用较大焦距的镜头,从而提高分辨率。
当然,在其它实施例中,接收***还可以包括第四接收***、第五接收***等更多接收***,设置方式按实施例二的设置方式进行延伸,此是本领域技术人员可以轻易实现的,不再细说。
本发明通过在原有的三角法测距的激光雷达基础上增加接收***,将多个接收***的测距范围进行结合,既可实现超小盲区甚至无盲区,又无需增大激光雷达的体积,可以满足小型化要求,且易于实现。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光雷达,包括一激光器和接收***,所述激光器用于发射激光至待测目标,接收***用于接收待测目标反射回来的激光,其特征在于:所述接收***至少包括第一接收***和第二接收***,所述第一接收***与激光器间隔设置,所述第二接收***设置在第一接收***与激光器之间,所述第一接收***用于接收第一近点至第一远点范围内的待测目标反射回来的激光,所述第二接收***用于接收第二近点至第二远点范围内的待测目标反射回来的激光,第二近点到激光器的距离小于第一近点到激光器的距离小于等于第二远点到激光器的距离小于第一远点到激光器的距离。
2.根据权利要求1所述的激光雷达,其特征在于:所述第一接收***包括第一镜头和第一成像传感器,所述第二接收***包括第二镜头和第二成像传感器,所述第一镜头的光轴与第二镜头的光轴平行。
3.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一镜头与第二镜头为相同规格的镜头。
4.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一镜头的光轴与激光器的光轴的夹角为12°。
5.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一镜头的光轴与第二镜头的光轴距离为14mm。
6.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一镜头的光心距离激光器的光轴距离为32mm。
7.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一成像传感器和第二成像传感器为线阵成像传感器或面阵成像传感器。
8.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一镜头的光轴与第一成像传感器的感光面垂直或不垂直;所述第二镜头的光轴与第二成像传感器的感光面垂直或不垂直。
9.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:所述第一成像传感器和第二成像传感器设置在同一电路板上,并与主控制模块电连接。
10.根据权利要求1所述的激光雷达,其特征在于:还包括转盘和安装支架,所述激光器和接收***通过安装支架安装在转盘上,所述转盘绕其中心轴360度旋转。
CN201910729239.5A 2019-08-08 2019-08-08 一种激光雷达 Pending CN110275176A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910729239.5A CN110275176A (zh) 2019-08-08 2019-08-08 一种激光雷达

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910729239.5A CN110275176A (zh) 2019-08-08 2019-08-08 一种激光雷达

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110275176A true CN110275176A (zh) 2019-09-24

Family

ID=67965901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910729239.5A Pending CN110275176A (zh) 2019-08-08 2019-08-08 一种激光雷达

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110275176A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111045018A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 广东博智林机器人有限公司 机器人的光学装置及定位***
CN111060917A (zh) * 2019-12-27 2020-04-24 广东博智林机器人有限公司 一种激光测距装置和建筑机器人
CN111521994A (zh) * 2020-05-13 2020-08-11 广东博智林机器人有限公司 测量激光雷达的角分辨率、竖直视场角的方法及测试装置
CN111879250A (zh) * 2020-08-04 2020-11-03 小狗电器互联网科技(北京)股份有限公司 一种墙面检测方法、装置、扫地机及存储介质
CN113567958A (zh) * 2020-05-14 2021-10-29 北京一径科技有限公司 激光雷达的接收装置、装调方法及激光雷达

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102854514A (zh) * 2012-09-21 2013-01-02 武汉大学 一种近场同轴双视场米散射大气激光雷达
WO2017110574A1 (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 コニカミノルタ株式会社 投受光ユニット及びレーダー
CN107132519A (zh) * 2017-06-30 2017-09-05 深圳市镭神智能***有限公司 一种激光雷达光路***
CN107589428A (zh) * 2017-11-03 2018-01-16 长春理工大学 基于多面阵apd阵列的复合模式激光雷达成像***
CN107688171A (zh) * 2017-10-25 2018-02-13 北京怡孚和融科技有限公司 激光雷达消除盲区的方法
CN108594246A (zh) * 2017-12-29 2018-09-28 金华市蓝海光电技术有限公司 一种多功能激光测距仪
CN210534336U (zh) * 2019-08-08 2020-05-15 厦门市和奕华光电科技有限公司 一种激光雷达

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102854514A (zh) * 2012-09-21 2013-01-02 武汉大学 一种近场同轴双视场米散射大气激光雷达
WO2017110574A1 (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 コニカミノルタ株式会社 投受光ユニット及びレーダー
CN107132519A (zh) * 2017-06-30 2017-09-05 深圳市镭神智能***有限公司 一种激光雷达光路***
CN107688171A (zh) * 2017-10-25 2018-02-13 北京怡孚和融科技有限公司 激光雷达消除盲区的方法
CN107589428A (zh) * 2017-11-03 2018-01-16 长春理工大学 基于多面阵apd阵列的复合模式激光雷达成像***
CN108594246A (zh) * 2017-12-29 2018-09-28 金华市蓝海光电技术有限公司 一种多功能激光测距仪
CN210534336U (zh) * 2019-08-08 2020-05-15 厦门市和奕华光电科技有限公司 一种激光雷达

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111045018A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 广东博智林机器人有限公司 机器人的光学装置及定位***
CN111060917A (zh) * 2019-12-27 2020-04-24 广东博智林机器人有限公司 一种激光测距装置和建筑机器人
CN111060917B (zh) * 2019-12-27 2023-08-01 广东博智林机器人有限公司 一种激光测距装置和建筑机器人
CN111521994A (zh) * 2020-05-13 2020-08-11 广东博智林机器人有限公司 测量激光雷达的角分辨率、竖直视场角的方法及测试装置
CN113567958A (zh) * 2020-05-14 2021-10-29 北京一径科技有限公司 激光雷达的接收装置、装调方法及激光雷达
CN113567958B (zh) * 2020-05-14 2022-06-28 北京一径科技有限公司 激光雷达的接收装置、装调方法及激光雷达
CN111879250A (zh) * 2020-08-04 2020-11-03 小狗电器互联网科技(北京)股份有限公司 一种墙面检测方法、装置、扫地机及存储介质
CN111879250B (zh) * 2020-08-04 2021-10-08 小狗电器互联网科技(北京)股份有限公司 一种墙面检测方法、装置、扫地机及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110275176A (zh) 一种激光雷达
CN207318710U (zh) 一种单激光器多线束混合激光雷达
CN107272014A (zh) 一种固态的二维扫描激光雷达及其扫描方法
US11269065B2 (en) Muilti-detector with interleaved photodetector arrays and analog readout circuits for lidar receiver
JPH09113262A (ja) 走査距離計及び距離計を使用する走査方法
JP3647608B2 (ja) 測量機の自動追尾装置
CN105627933B (zh) 测距模组、三维扫描***以及测距方法
WO2022022747A1 (zh) 一种扫描器以及应用该扫描器的同轴和非同轴雷达***
CN101738243A (zh) 基于角位移跟踪的反射式液面位移检测法
CN103424737A (zh) 激光测距装置的光学信号传输结构
CN208737000U (zh) 一种四面旋转镜激光雷达
CN111289995A (zh) 三维激光雷达装置及***
CN107037442A (zh) 光波距离测定装置
CN210534336U (zh) 一种激光雷达
CN211718520U (zh) 一种多线激光雷达
CN110986816B (zh) 一种深度测量***及其测量方法
CN110531369A (zh) 一种固态激光雷达
CN102980534B (zh) 一种隐蔽转轴与端面垂直度的非接触测量方法及***
CN211928172U (zh) 一种光学测距模块、光学扫描测距装置和机器人
CN109917357A (zh) 激光雷达的整体对光方法以及激光雷达的对光装置
JP7099514B2 (ja) 走査型光学系、およびライダー
CN209803333U (zh) 三维激光雷达装置及***
RU2372628C1 (ru) Многофункциональная оптико-локационная система
CN116659454A (zh) 一种激光测量***及其控制方法
JP7430886B2 (ja) 距離測定装置、レーザレーダ及び移動ロボット

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination