CN112230202A - 一种单线激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例中提供了一种单线激光雷达，属于测量技术领域，具体包括：激光发射器；光纤设置于激光发射器的发射端；固定反光镜设置于激光的发射路线上；旋转反光镜，将经过固定反光镜反射的激光再次反射到待检测物体上。准直镜设置于固定反光镜与旋转反光镜之间的激光的反射路线上；汇聚单元套设于准直镜上；探测器用于接收经汇聚单元汇聚的激光；激光发射器和旋转反光镜的控制端均与控制器电连接，控制器用于对探测器接收的激光进行分析处理，得到待检测物体对应的位置信息。通过本公开的方案，通过对激光进行多次反射与准直，改善了激光快、慢轴光束质量的差异问题，同时进一步压缩了发射***的发散角，提高了测量精准度和适应性。

Description

一种单线激光雷达
技术领域
本公开涉及测量技术领域，尤其涉及一种单线激光雷达。
背景技术
目前，随着科技的发展，在针对远距离物体进行精准测距时，传统的尺度测量方式容易出现误差，且测量效率低下，人们开始使用光学测距工具，例如单线激光等，但是现有的单线激光雷达，由于受限于产品体积，雷达发射***大都采用半导体激光器加准直镜直接准直的方案进行发射***设计。由于半导体激光器快、慢轴光束质量差异很大，且快轴发散角非常大，导致准直镜的焦距很短，且准直后的光斑快、慢轴特性差异很大，激光发射***准直效果不是非常理想。
为了兼顾整体产品的体积，目前大多数单线激光雷达的发射激光的发散角大多在1.5°左右，光斑发散较快，使得整体测距能力受到影响，同时为了匹配发射视场，整体的接收视场也比较大，抗背景噪声能力下降。此外，由于发射***的发散角较大，雷达的细节分辨能力较差，在一些高要求场景下会造成部分物体失真，导致使用效果差。
可见，现有的单线激光雷达存在测量精准度和适应性较差的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种单线激光雷达，至少部分解决现有技术中存在的问题。
本公开实施例提供了一种单线激光雷达，包括：
激光发射器，所述激光发射器用于发射激光；
光纤，所述光纤设置于所述激光发射器的发射端；
固定反光镜，所述固定反光镜设置于所述激光的发射路线上；
旋转反光镜，所述旋转反光镜用于调节反射角度，将经过所述固定反光镜反射的激光再次反射到待检测物体上。
准直镜，所述准直镜设置于所述固定反光镜与所述旋转反光镜之间的激光的反射路线上；
汇聚单元，所述汇聚单元套设于所述准直镜上，所述汇聚单元用于将经过所述待检测物体反射的激光汇聚；
探测器，所述探测器用于接收经所述汇聚单元汇聚的激光；
控制器，所述激光发射器和所述旋转反光镜的控制端均与所述控制器电连接，所述控制器用于对所述探测器接收的激光进行分析处理，得到所述待检测物体对应的位置信息。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述探测器的中心、所述准直镜的中心与所述旋转反光镜的中心位于同一直线上。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述准直镜与所述汇聚单元均为聚焦透镜。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述准直镜的焦距小于所述汇聚单元的焦距。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述旋转反光镜包括旋转电机和镜体，所述旋转电机的驱动轴与所述镜体连接，所述旋转电机用于带动所述镜体沿所述驱动轴的轴心转动。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述激光发射器位置设置有散热器。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述单线激光雷达还包括壳体，所述激光发射器、所述光纤、所述固定反光镜、所述旋转反光镜、所述准直镜、所述汇聚单元、所述探测器和所述控制器均设置于所述壳体内。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述壳体对应所述旋转反光镜的位置设置有开口。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述壳体底板设置有固定组件，所述固定组件用于将所述壳体固定于外接设备。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述壳体内设置有超声波传感器，所述超声波传感器与所述控制器电连接。
本公开实施例中的单线激光雷达，包括：激光发射器，所述激光发射器用于发射激光；光纤，所述光纤设置于所述激光发射器的发射端；固定反光镜，所述固定反光镜设置于所述激光的发射路线上；旋转反光镜，所述旋转反光镜用于调节反射角度，将经过所述固定反光镜反射的激光再次反射到待检测物体上。准直镜，所述准直镜设置于所述固定反光镜与所述旋转反光镜之间的激光的反射路线上；汇聚单元，所述汇聚单元套设于所述准直镜上，所述汇聚单元用于将经过所述待检测物体反射的激光汇聚；探测器，所述探测器用于接收经所述汇聚单元汇聚的激光；控制器，所述激光发射器和所述旋转反光镜的控制端均与所述控制器电连接，所述控制器用于对所述探测器接收的激光进行分析处理，得到所述待检测物体对应的位置信息。通过本公开的方案，通过对激光进行多次反射与准直，改善了激光快、慢轴光束质量的差异问题，同时进一步压缩了发射***的发散角，提高了测量精准度和适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。
图1为本公开实施例提供的一种单线激光雷达的结构示意图。
附图标记汇总：
单线激光雷达100；
激光发射器110；
光纤120；
固定反光镜130；
旋转反光镜140，旋转电机141，镜体142；
准直镜150；
汇聚单元160；
探测器170。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
目前，随着科技的发展，在针对远距离物体进行精准测距时，传统的尺度测量方式容易出现误差，且测量效率低下，人们开始使用光学测距工具，例如单线激光等，但是现有的单线激光雷达，由于受限于产品体积，雷达发射***大都采用半导体激光器加准直镜直接准直的方案进行发射***设计。由于半导体激光器快、慢轴光束质量差异很大，且快轴发散角非常大，导致准直镜的焦距很短，且准直后的光斑快、慢轴特性差异很大，激光发射***准直效果不是非常理想。
为了兼顾整体产品的体积，目前大多数单线激光雷达的发射激光的发散角大多在1.5°左右，光斑发散较快，使得整体测距能力受到影响，同时为了匹配发射视场，整体的接收视场也比较大，抗背景噪声能力下降。此外，由于发射***的发散角较大，雷达的细节分辨能力较差，在一些高要求场景下会造成部分物体失真，导致使用效果差。本公开实施例提供一种单线激光雷达方法，所述方法可以应用于中远距离的测距流程。
参见图1，为本公开实施例提供的一种单线激光雷达的结构示意图。如图1所示，所述单线激光雷达100主要包括：
激光发射器110，所述激光发射器110用于发射激光；
光纤120，所述光纤120设置于所述激光发射器110的发射端；
固定反光镜130，所述固定反光镜130设置于所述激光的发射路线上；
旋转反光镜140，所述旋转反光镜140用于调节反射角度，将经过所述固定反光镜130反射的激光再次反射到待检测物体上。
准直镜150，所述准直镜150设置于所述固定反光镜130与所述旋转反光镜140之间的激光的反射路线上；
汇聚单元160，所述汇聚单元160套设于所述准直镜150上，所述汇聚单元160用于将经过所述待检测物体反射的激光汇聚；
探测器170，所述探测器170用于接收经所述汇聚单元160汇聚的激光；
控制器，所述激光发射器110和所述旋转反光镜140的控制端均与所述控制器电连接，所述控制器用于对所述探测器170接收的激光进行分析处理，得到所述待检测物体对应的位置信息。
具体装配时，可以将所述光纤120设置于所述激光发射器110的发射端，然后将所述固定反光镜130设置于所述激光的发射路线上，再将所述旋转反光镜140设置于所述固定反光镜130的反射路线上，再将所述准直镜150设置于所述固定反光镜130与所述旋转反光镜140之间的激光的反射路线上，然后将所述汇聚单元160套设在所述准直镜150上。
在使用时，所述激光发射器110发射激光，所述激光经过光纤120时，所述光纤120对所述激光的发散角进行压缩，然后所述激光经过所述固定反光镜130反射至所述准直镜150进行二次准直，再射至所述旋转反光镜140，所述旋转反光镜140将所述激光反射至所述待检测物体上。所述激光射至所述待检测物体后，经所述待检测物体的反射，再次射至所述旋转反光镜140，然后反射至所述汇聚单元160，由所述汇聚单元160将全部所述激光的光线汇聚为一点至所述探测器170，所述探测器170将接收到的激光发射至所述控制器，所述控制器对所述探测器170接收的激光进行分析处理，得到所述待检测物体对应的位置信息。例如，当所述激光发射器110发射所述激光的时刻开始计时，所述探测器170接收到反射回来的激光时刻结束计时，所述控制器根据所述激光的发射与收到反射的时刻进行计算，得到所述待检测物体的距离。
本实施例的单线激光雷达，通过对激光进行多次反射与准直，改善了激光快、慢轴光束质量的差异问题，同时进一步压缩了发射***的发散角，提高了测量精准度和适应性。
在上述实施例的基础上，所述探测器170的中心、所述准直镜150的中心与所述旋转反光镜140的中心位于同一直线上。
在使用时，考虑到光沿直线传播的特性，可以将所述探测器170的中心、所述准直镜150的中心与所述旋转反光镜140的中心均设置于同一直线上，以提高测量精准度，以及避免光源传播过程中损耗。
具体的，所述准直镜150与所述汇聚单元160均为聚焦透镜。
可选的，所述准直镜150的焦距小于所述汇聚单元160的焦距。
具体实施时，考虑到所述激光在传播过程中，快轴和慢轴光束质量差异很大，且快轴发散角非常大，导致准直镜150的焦距很短，且准直后的光斑快轴和慢轴特性差异很大，可以采用聚焦透镜作为所述准直镜150与所述汇聚单元160，以压缩所述激光的快轴和慢轴的发散角。且所述准直镜150的焦距小于所述汇聚单元160的焦距，以使得装配更加方便。
在上述实施例的基础上，所述旋转反光镜140包括旋转电机141和镜体142，所述旋转电机141的驱动轴与所述镜体142连接，所述旋转电机141用于带动所述镜体142沿所述驱动轴的轴心转动。
具体实施时，考虑到在测量时，所述待检测物体的所处位置或方向可能不同，可以将所述旋转电机141的驱动轴与所述镜体142连接，所述旋转电机141用于带动所述镜体142沿所述驱动轴的轴心转动，以调节所述镜体142的角度，以使得所述激光能反射至所述待检测物体上。
可选的，所述激光发射器110位置设置有散热器。
在使用时，考虑到所述激光发射器110在使用时，会存在发热现象，容易对设备的元器件造成损耗，可以在所述激光发射器110位置设置有所述散热器例如风扇或水冷散热器等，以降低所述激光发射器110使用时的温度，提高设备使用寿命。
在上述实施例的基础上，所述单线激光雷达100还包括壳体，所述激光发射器110、所述光纤120、所述固定反光镜130、所述旋转反光镜140、所述准直镜150、所述汇聚单元160、所述探测器170和所述控制器均设置于所述壳体内。
具体实施时，考虑到外界光源对所述激光会造成干扰，可以将所述激光发射器110、所述光纤120、所述固定反光镜130、所述旋转反光镜140、所述准直镜150、所述汇聚单元160、所述探测器170和所述控制器均设置于所述壳体内。
可选的，所述壳体对应所述旋转反光镜140的位置设置有开口。
在使用时，经过所述旋转反光镜140和所述待检测物体反射的激光可以通过所述开口。当然，也可以在所述开口设置黑色透光板等，能隔绝外界干扰光线且不阻碍所述激光的传播。
进一步的，所述壳体底板设置有固定组件，所述固定组件用于将所述壳体固定于外接设备。
在使用时，考虑到在对所述待检测物体进行测距时，所述壳体需要保持固定状态，以避免测量出现误差，可以在所述壳体底板设置有固定组件，所述固定组件用于将所述壳体固定于外接设备，同时也能方便移动。
在上述实施例的基础上，所述壳体内设置有超声波传感器，所述超声波传感器与所述控制器电连接。
考虑到在进行实时测距时，可能会存在移动过程，但是遇到透明障碍物例如玻璃等，所述激光会穿过障碍物，从而会导致碰撞，可以在所述壳体内设置有超声波传感器，能检测到透明障碍物，以实现避障功能。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种单线激光雷达，其特征在于，包括：
激光发射器，所述激光发射器用于发射激光；
光纤，所述光纤设置于所述激光发射器的发射端；
固定反光镜，所述固定反光镜设置于所述激光的发射路线上；
旋转反光镜，所述旋转反光镜用于调节反射角度，将经过所述固定反光镜反射的激光再次反射到待检测物体上。
准直镜，所述准直镜设置于所述固定反光镜与所述旋转反光镜之间的激光的反射路线上；
汇聚单元，所述汇聚单元套设于所述准直镜上，所述汇聚单元用于将经过所述待检测物体反射的激光汇聚；
探测器，所述探测器用于接收经所述汇聚单元汇聚的激光；
控制器，所述激光发射器和所述旋转反光镜的控制端均与所述控制器电连接，所述控制器用于对所述探测器接收的激光进行分析处理，得到所述待检测物体对应的位置信息。
2.根据权利要求1所述的单线激光雷达，其特征在于，所述探测器的中心、所述准直镜的中心与所述旋转反光镜的中心位于同一直线上。
3.根据权利要求1所述的单线激光雷达，其特征在于，所述准直镜与所述汇聚单元均为聚焦透镜。
4.根据权利要求3所述的单线激光雷达，其特征在于，所述准直镜的焦距小于所述汇聚单元的焦距。
5.根据权利要求1所述的单线激光雷达，其特征在于，所述旋转反光镜包括旋转电机和镜体，所述旋转电机的驱动轴与所述镜体连接，所述旋转电机用于带动所述镜体沿所述驱动轴的轴心转动。
6.根据权利要求1所述的单线激光雷达，其特征在于，所述激光发射器位置设置有散热器。
7.根据权利要求1所述的单线激光雷达，其特征在于，所述单线激光雷达还包括壳体，所述激光发射器、所述光纤、所述固定反光镜、所述旋转反光镜、所述准直镜、所述汇聚单元、所述探测器和所述控制器均设置于所述壳体内。
8.根据权利要求7所述的单线激光雷达，其特征在于，所述壳体对应所述旋转反光镜的位置设置有开口。
9.根据权利要求8所述的单线激光雷达，其特征在于，所述壳体底板设置有固定组件，所述固定组件用于将所述壳体固定于外接设备。
10.根据权利要求9所述的单线激光雷达，其特征在于，所述壳体内设置有超声波传感器，所述超声波传感器与所述控制器电连接。
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