CN117031448A - 一种激光雷达的长量程光学测试*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种激光雷达的长量程光学测试***，包括：待测试光学性能的激光雷达，所述激光雷达用于发射和接收激光；激光光束传输腔，所述激光雷达发射的激光在所述激光光束传输腔中进行传输；激光光学测试装置，所述激光光学测试装置用于测试所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔的传输后对激光光束进行光学测试；所述激光雷达所发射的激光光束在激光光束传输腔中经过至少一次反射后由所述激光光学测试装置进行光学测试；所述激光雷达发射的激光的传输方向与所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔至少一次反射后传输方向平行或者呈180°。本发明提供激光雷达的长量程光学测试***，非常有利于激光雷达的长量程光学测试。

Description

一种激光雷达的长量程光学测试***

技术领域

本发明涉及激光雷达测试技术领域，尤其涉及一种激光雷达的长量程光学测试***。

背景技术

基于光线飞行时间的激光雷达已经在工业和部分民用领域起到了主动式扫描和环境建模的作用，与视觉红外检测相比，激光雷达对外界环境的要求更为宽松，安装条件也相对更简单。为了更高的测量精度，激光雷达的光学性能是关键的一环，因此对光学性能的测试也是其重点，但是随着对雷达探测距离的增加，相应的测试环境要求越高，更多是缺乏足够大的测试场地，因此需要有一种装置可以降低对测试环境的要求。

目前已知的激光雷达光学测试平台比较简单，并没有为长量程的激光雷达的远场光学测试进行尺寸上的压缩，最多为了模拟远场激光衰减加了衰减片，使得长量程的激光雷达测试高度依赖于成本较大的大测试环境。

为了解决以上问题，亟需发明一种激光雷达的长量程光学测试***，以便于能够对激光雷达发射的激光光束进行长量程光束传播的光斑大小进行测试。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种激光雷达的长量程光学测试***，有效的解决了激光雷达发射的激光光束经过长量程传输后对其激光光束的光学性能进行测试。

本发明实施例的第一方面提供一种激光雷达的长量程光学测试***，包括：

待测试光学性能的激光雷达，所述激光雷达用于发射和接收激光；

激光光束传输腔，所述激光雷达发射的激光在所述激光光束传输腔中进行传输；

激光光学测试装置，所述激光光学测试装置用于测试所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔的传输后对激光光束进行光学测试；

所述激光雷达所发射的激光光束在激光光束传输腔中经过至少一次反射后由所述激光光学测试装置进行光学测试；

所述激光雷达发射的激光的传输方向与所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔至少一次反射后传输方向平行或者呈180°。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光光束传输腔由多个反射镜的反射面围成。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，多个所述反射镜包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜和终反射镜；

所述第一反射镜、第二反射镜、第五反射镜和第六反射镜固定在固定板上，并且所述第一反射镜的反射面和所述第二反射镜的反射面相对设置，所述所述第一反射镜的反射面和所述第二反射镜的之间的夹角为90°，所述第五反射镜的反射面和第六反射镜的反射面相对设置，并且所述第五反射镜和第六反射镜之间的夹角为90°；

所述第三反射镜、第四反射镜固定在平台上，所述第二反射镜的反射面与所述第三反射镜的反射面相对设置并且所述第二反射镜与所述第三反射镜呈平行状态设置；所述第四反射镜的反射面与所述第五反射镜的反射面相对设置，并且所述第四反射镜与所述五反射镜呈平行状态设置。

根据权利本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述固定板设置在滑台上，所述固定板能够在滑台上自由滑动。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述滑台上设置有光栅尺，并且所述滑台通过步进电机和丝杠驱动所述固定板进行移动，所述固定板的移动带动第一反射镜、第二反射镜、第五反射镜和第六反射镜的移动。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光光束经所述第六反射镜反射后的激光光束垂直射入到所述终反射镜；并且激光光束在所述终反射镜的反射面形成激光光斑。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光光学测试装置与所述终反射镜的位置能够互换，所述激光光学测试装置用于垂直接收所述激光雷达发射的激光光束依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜、所述第五反射镜和所述第六反射镜的反射后的激光光束进行所述激光雷达的光学测试。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光光学测试装置设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达发射的激光光束的光斑大小。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光雷达采用夹具进行夹紧固定。

根据本发明所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，所述激光光学测试装置设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达发射的激光光束的光斑大小；所述激光雷达的发射端与所述第三反射镜、所述第四反射镜、终反射镜和所述光斑相机位于位于同一直线上；这里所说的所述第三反射镜、所述第四反射镜位于同一直线上是指激光光束入射到第三反射镜和入射所述第四反射镜的入射点位置与所述激光雷达1的发射端和所述光斑相机位于位于同一直线上。

本发明实施例提供的技术方案中，一种激光雷达的长量程光学测试***，相对于现有技术，能节约测试场所空间，从而降低长量程激光雷达的研发测试难度和成本；能精确控制距离，进而方便检测激光雷达的测距精度以及远场光学性能；具备一定的自动化能力，也有进一步增加自动化程度的空间，从而做到降低研发和生产成本；标准化的测试***有利于将来激光雷达的标准进一步完善，从而降低工业界对它的适配难度。

本发明实施例提供的技术方案中，一种激光雷达的长量程光学测试***，相对于现有技术，通过激光雷达发射的激光在激光光束腔进行多次反射，增大了激光光束的传输路程，非常有利于激光雷达的长量程光学测试。

附图说明

图1为本发明实施例中一种激光雷达的长量程光学测试***一个实施例示意图；

1-激光雷达；2-夹具；3-滑台；4-固定板；5-第一反射镜；6-第二反射镜；7-平台；8-第三反射镜；9-第四反射镜；10-第五反射镜；11-第六反射镜；12-终反射镜；13-激光光学测试装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

请参阅图1，本发明实施例中一种激光雷达的长量程光学测试***一个实施例包括：

待测试光学性能的激光雷达1，所述激光雷达用于发射和接收激光；

激光光束传输腔，所述激光雷达1发射的激光在所述激光光束传输腔中进行传输；

激光光学测试装置13，所述激光光学测试装置13用于测试所述激光雷达1发射的激光经所述激光光束传输腔的传输后对激光光束进行光学测试；

所述激光雷达1所发射的激光光束在激光光束传输腔中经过至少一次反射后由所述激光光学测试装置13进行光学测试；

所述激光雷达发射的激光的传输方向与所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔至少一次反射后传输方向平行或者呈180°。

在一个具体的实施例中，所述激光光束传输腔由多个反射镜的反射面围成。

在一个具体的实施例中，多个所述反射镜包括第一反射镜5、第二反射镜6、第三反射镜8、第四反射镜9、第五反射镜10、第六反射镜11和终反射镜12；

所述第一反射镜5、第二反射镜6、第五反射镜10和第六反射镜11固定在固定板4上，并且所述第一反射镜5的反射面和所述第二反射镜6的反射面相对设置，所述所述第一反射镜5的反射面和所述第二反射镜6的之间的夹角为90°，所述第五反射镜10的反射面和第六反射镜11的反射面相对设置，并且所述第五反射镜10和第六反射镜11之间的夹角为90°；

所述第三反射镜8、第四反射镜9固定在平台7上，所述第二反射镜6的反射面与所述第三反射镜8的反射面相对设置并且所述第二反射镜6与所述第三反射镜8呈平行状态设置；所述第四反射镜9的反射面与所述第五反射镜10的反射面相对设置，并且所述第四反射镜9与所述五反射镜10呈平行状态设置。

在一个具体的实施例中，所述固定板4设置在滑台3上，所述固定板4能够在滑台3上自由滑动。

在一个具体的实施例中，所述滑台3上设置有光栅尺，并且所述滑台3通过步进电机和丝杠驱动所述固定板4进行移动，所述固定板4的移动带动第一反射镜5、第二反射镜6、第五反射镜10和第六反射镜11的移动。

在一个具体的实施例中，所述激光光束经所述第六反射镜11反射后的激光光束垂直射入到所述终反射镜12；并且激光光束在所述终反射镜12的反射面形成激光光斑。

在一个具体的实施例中，所述激光光学测试装置13与所述终反射镜12的位置能够互换，所述激光光学测试装置13用于垂直接收所述激光雷达1发射的激光光束依次经所述第一反射镜5、所述第二反射镜6、所述第三反射镜8、所述第四反射镜9、所述第五反射镜10和所述第六反射镜11的反射后的激光光束进行所述激光雷达1的光学测试。

在一个具体的实施例中，所述激光光学测试装置13设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达1发射的激光光束的光斑大小。

在一个具体的实施例中，所述激光雷达1采用夹具2进行夹紧固定。

在一个具体的实施例中，所述激光光学测试装置13设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达1发射的激光光束的光斑大小；所述激光雷达1的发射端与所述第三反射镜8、所述第四反射镜9、终反射镜12和所述光斑相机位于位于同一直线上；这里所说的所述第三反射镜8、所述第四反射镜9位于同一直线上是指激光光束入射到第三反射镜8和入射所述第四反射镜9的入射点位置与所述激光雷达1的发射端和所述光斑相机位于位于同一直线上。

实施例1

如图1所示，1是激光雷达，包括了发射和接收***，2是夹具，用于固定激光雷达，测试光学性能的时候激光雷达一般不会进行大幅度的转动。

激光雷达的发射***发射出激光打到第一面高反射率的第一反射镜5，第一反射镜与激光入射方向呈45°，使得激光雷达1发射的激光光束被偏转成与刚发射时的90°，接下来这束激光会打到第二反射镜6，而第二反射镜6与第一反射镜5角度成90°，使得从第二反射镜6反射出来的激光光束和刚发射时呈180°。

而在平台7，第三反射镜8和第四反射镜9也成90°夹角，而第三反射镜8和第二反射镜6，第一反射镜5和第四反射镜9相互平行，使得激光光束经过第一反射镜5、第二反射镜6、第三反射镜8和第四反射镜9后依然和刚出射的时候平行，同理，第五反射镜10和第六反射镜11也呈90°，使得激光光束从第一反射镜5、第二反射镜6、第三反射镜8、第四反射镜9、第五反射镜10和第六反射镜11反射出来的时候仍能和刚从激光雷达出射的时候平行或者呈180°，由于设计激光雷达出射端和第三反射镜8、第四反射镜9以及终反射镜12和光斑相机在同一直线上，这个直线又垂直于当最终打到终反射镜12或者可以替换成光斑相机的时候，激光光束已经通过了4倍于激光雷达到第一反射镜5加上第一反射镜5和第二反射镜6，第三反射镜8和第四反射镜9以及第五反射镜10与第六反射镜11的距离，而第一反射镜5、第二反射镜6、第五反射镜10和第六反射镜11固定在一个移动滑台3上，假设滑台3每次移动距离a，激光光束到最后的终反射镜12或者光斑相机那里的时候光程就改变了4a。

可以通过光栅尺校准和精确定位滑台的位置，滑台使用的步进电机配合高精度丝杆，移动精度可以接近微米级，市面售卖的光栅尺也能做到类似的测量精度，进而可以以毫米级精度控制光程，从而适用于检测激光雷达精度。

当测试激光雷达在远场的光斑大小时，终反射镜12会在电动机驱动下移开，光斑相机移动到终反射镜12的位置；

当需要检测接收***的时候，反射面会在电动机的驱动下回到当前位置，终反射镜12会有一个能检测到激光雷达的激光的波长的摄像头可以用于光斑的初步观察和校准，该反射面可以根据需要替换成反射率和粗糙度不同的材料，由于光路是可逆的，因此发射激光打到反射面后是可以沿着光路回去的，最终回到接收***里，由于反射镜仍然存在漫反射会把一部分激光提前漫反射回接收***里，因此如果接收***检测到的距离与实际光程差异太大的话，就意味着漫反射光强度达到了检测范围，可以通过测试软件方面比如调节检测能量阈值，也就是说在远场反射光功率会高于这个镜面漫反射光功率的情况下，反射镜漫反射回来的光信号被调高了检测阈值的单片机程序认为功率太弱，当作噪声过滤掉；或者程序加入延迟，等到第六反射镜的漫反射激光回来后再启动检测，从而避开镜面漫反射的干扰。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：包括：

待测试光学性能的激光雷达(1)，所述激光雷达用于发射和接收激光；

激光光束传输腔，所述激光雷达(1)发射的激光在所述激光光束传输腔中进行传输；

激光光学测试装置(13)，所述激光光学测试装置(13)用于测试所述激光雷达(1)发射的激光经所述激光光束传输腔的传输后对激光光束进行光学测试；

所述激光雷达(1)所发射的激光光束在激光光束传输腔中经过至少一次反射后由所述激光光学测试装置(13)进行光学测试；

所述激光雷达发射的激光的传输方向与所述激光雷达发射的激光经所述激光光束传输腔至少一次反射后传输方向平行或者呈180°。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：所述激光光束传输腔由多个反射镜的反射面围成。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：多个所述反射镜包括第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、第三反射镜(8)、第四反射镜(9)、第五反射镜(10)、第六反射镜(11)和终反射镜(12)；

所述第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、第五反射镜(10)和第六反射镜(11)固定在固定板(4)上，并且所述第一反射镜(5)的反射面和所述第二反射镜(6)的反射面相对设置，所述所述第一反射镜(5)的反射面和所述第二反射镜(6)的之间的夹角为90°，所述第五反射镜(10)的反射面和第六反射镜(11)的反射面相对设置，并且所述第五反射镜(10)和第六反射镜(11)之间的夹角为90°；

所述第三反射镜(8)、第四反射镜(9)固定在平台(7)上，所述第二反射镜(6)的反射面与所述第三反射镜(8)的反射面相对设置并且所述第二反射镜(6)与所述第三反射镜(8)呈平行状态设置；所述第四反射镜(9)的反射面与所述第五反射镜(10)的反射面相对设置，并且所述第四反射镜(9)与所述五反射镜(10)呈平行状态设置。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：所述固定板(4)设置在滑台(3)上，所述固定板(4)能够在滑台(3)上自由滑动。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：所述滑台(3)上设置有光栅尺，并且所述滑台(3)通过步进电机和丝杠驱动所述固定板(4)进行移动，所述固定板(4)的移动带动第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、第五反射镜(10)和第六反射镜(11)的移动。

6.根据权利要求3所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：所述激光光束经所述第六反射镜(11)反射后的激光光束垂直射入到所述终反射镜(12)；并且激光光束在所述终反射镜(12)的反射面形成激光光斑。

7.根据权利要求6所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特在在于：所述激光光学测试装置(13)与所述终反射镜(12)的位置能够互换，所述激光光学测试装置(13)用于垂直接收所述激光雷达(1)发射的激光光束依次经所述第一反射镜(5)、所述第二反射镜(6)、所述第三反射镜(8)、所述第四反射镜(9)、所述第五反射镜(10)和所述第六反射镜(11)的反射后的激光光束进行所述激光雷达(1)的光学测试。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特在在于：所述激光光学测试装置(13)设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达(1)发射的激光光束的光斑大小。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特征在于：所述激光雷达(1)采用夹具(2)进行夹紧固定。

10.根据权利要求3-7任一项所述的一种激光雷达的长量程光学测试***，其特在在于：所述激光光学测试装置(13)设置为光斑相机，所述光斑相机用于拍摄所述激光雷达(1)发射的激光光束的光斑大小；所述激光雷达(1)的发射端与所述第三反射镜(8)、所述第四反射镜(9)、终反射镜(12)和所述光斑相机位于位于同一直线上。