專利名稱：激光雷達自動準直系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達準直系統(tǒng)，尤其是一種激光雷達自動準直系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在各種激光雷達系統(tǒng)中，人們?yōu)榱藴p小整機的體積，常將激光的發(fā)射和
接收部分共用一只望遠鏡，如在作為申請人之一的本申請人的一份于2006 年12月13曰公開的中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 1877308A中曾描述的
一種"基于拉曼光源的車載測污激光雷達裝置"。它的構(gòu)造為在接收主鏡的焦 點處設(shè)置光闌，光鬧經(jīng)光纖與光電倍增管相接，光電倍增管與微型計算機電 連接，光鬧的背面置有反射發(fā)射光束的45度反射鏡，其中，45度反射鏡的 反射光軸與接收主鏡的接收光軸同軸。這種將激光的發(fā)射和接收共用一只望 遠鏡的裝置，雖大大地減小了體積和降低了造價，卻因在激光雷達的實際使 用中，由于環(huán)境溫度的變化、激光器模式的變動、系統(tǒng)光學(xué)元件的不穩(wěn)定以 及為更換波長而釆用的可移動部件等原因，使得激光發(fā)射光束的方向和接收 系統(tǒng)的光軸會產(chǎn)生偏離。這種偏差將直接導(dǎo)致激光回波的測量誤差和大氣探 測誤差。為此，要經(jīng)常地檢査或調(diào)整發(fā)射光束的指向，使收發(fā)系統(tǒng)光軸完全 重合。目前，這種調(diào)整是由操作人員人工進行的，這既需要熟練的操作人員， 也需要經(jīng)驗的積累，而且難以避免偶然誤差。特別是在一些特殊的環(huán)境下， 如在車載式或機載式激光雷達中，對收發(fā)光路準直的檢查和調(diào)整更是一件繁 瑣的、經(jīng)常要進行的工作。盡管也有光路自動調(diào)整系統(tǒng)，如在2007年10月 24曰公開的中國發(fā)明專利申請公布說明書CN 101059334A中披露的一種"激 光自動準直系統(tǒng)"。它由入射光源的光路上置有的多只反射鏡、會聚透鏡和 CCD探頭，以及相互電連接的CCD探頭、計算機、反饋控制電路和帶有壓電 陶瓷的鏡座等構(gòu)成。然而，該激光自動準直系統(tǒng)只能對激光的發(fā)射光束自動 地進行準直，而無法對激光雷達的收發(fā)系統(tǒng)進行準直。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服上述各種技術(shù)方案的局限性，提供一種
4結(jié)構(gòu)簡單、能對收發(fā)光路自動進行準直調(diào)整的激光雷達自動準直系統(tǒng)。
為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所釆用的技術(shù)方案為激光雷達自動準直系 統(tǒng)包括測控計算機、接收主鏡和其焦點處的光闌，所述光闌的背面置有反射 鏡，所述反射鏡的反射光軸與所述接收主鏡的接收光軸同軸，特別是:所述反 射鏡邊緣處的上方置有角反射器，所述角反射器的反射光東與反射鏡的反射 光東平行；所述光鬧處置有測量擋板，所述測量擋板經(jīng)測量擋板連桿與測量 擋板驅(qū)動件連接，所述測量擋板驅(qū)動件的輸入端與所述測控計算機的輸出端
電連接；所述接收主鏡置有中心通孔，所述中心通孔處置有CCD相機，所述
CCD相機的成像焦點位于所述光闌處，且其輸出端與所述測控計算機的輸入
端電連接；所述反射鏡的輸入光路上置有電動導(dǎo)向鏡，所述電動導(dǎo)向鏡與電
動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件連接，所述電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件的輸入端與所述測控計算機的 輸出端電連接。
作為激光雷達自動準直系統(tǒng)的進一步改進，所述的角反射器經(jīng)角反射器 連桿與角反射器驅(qū)動件連接，所述角反射器驅(qū)動件的輸入端與所述測控計算
機的輸出端電連接；所述的角反射器驅(qū)動件為角反射器步進電機和與其電連 接的角反射器步進電機驅(qū)動器，所述角反射器步進電機驅(qū)動器的輸入端與所 述測控計算機的輸出端電連接；所述的測量擋板驅(qū)動件為電磁驅(qū)動器和與其 電連接的電磁驅(qū)動電路，所述電磁驅(qū)動電路的輸入端與所述測控計算機的輸 出端電連接；所述的CCD相機的輸出端與所述測控計算機插槽中的圖像釆集 卡的輸入端電連接；所述的電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件為電動導(dǎo)向鏡步進電機和與其 電連接的電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動器，所述電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動器的輸 入端與所述測控計算機的輸出端電連接；所述的反射鏡的輸入光路上置有手 動導(dǎo)向鏡；所述的反射鏡與接收主鏡的接收光軸呈45度設(shè)置。
相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，本發(fā)明采用在反射鏡邊緣處的上方設(shè)置 其反射光束與反射鏡的反射光束平行的角反射器，同時于光闌處設(shè)置測量擋 板、接收主鏡的中心通孔處設(shè)置其成像焦點位于光闌處的CCD相機、反射鏡
的輸入光路上設(shè)置電動導(dǎo)向鏡，且前述的測量擋板的驅(qū)動件、CCD相機、電
動導(dǎo)向鏡的驅(qū)動件均與測控計算機電連接的結(jié)構(gòu)，使得只要激光雷達的發(fā)射
光東的方向與接收主鏡的接收光軸有偏離，就會被CCD相機監(jiān)測到，并由測控計算機通過電動導(dǎo)向鏡來對其進行調(diào)整，使發(fā)射光束方向的偏差小于規(guī)定 的數(shù)值。既能對收發(fā)光路自動的進行準直調(diào)整，大大地減小了操作人員的勞 動強度，提升了整機的智能化程度，又能使收發(fā)系統(tǒng)的光軸完全重合，確保
了測量的可靠性和精度，更適宜于在車載式或機載式激光雷達中使用；同時， 還具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
作為有益效果的進一步體現(xiàn)， 一是角反射器優(yōu)選經(jīng)角反射器連桿與角反 射器驅(qū)動件連接，角反射器驅(qū)動件的輸入端與測控計算機的輸出端電連接， 使角反射器僅于需對收發(fā)光路進行準直調(diào)整時，才在測控計算機的操控下被 置于反射鏡邊緣處的上方，避免了激光雷達在正常工作時，角反射器對其的
不利影響；二是測量擋板驅(qū)動件優(yōu)選為電磁驅(qū)動器和與其電連接的電磁驅(qū)動
電路，電磁驅(qū)動電路的輸入端與測控計算機的輸出端電連接，利于測量擋板
在測控計算機的控制下快速地移動；三是CCD相機的輸出端優(yōu)選與測控計算
機插槽中的圖像采集卡的輸入端電連接，不僅便于相互間的電連接，還易于
編程；四是角反射器驅(qū)動件和電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件中的動力源均優(yōu)選為步進電 機，除利于控制之外，也便于編程；五是反射鏡的輸入光路上置有手動導(dǎo)向 鏡，便于搡作人員的初始調(diào)整。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的說明。 圖1是本發(fā)明的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，激光雷達自動準直系統(tǒng)包括一臺測控計算機3， 一個發(fā)射接收 部件和一個準直調(diào)整部件。該測控計算機3分別與發(fā)射接收部件和準直調(diào)整 部件電連接。
其中，測控計算機3起總體控制作用，它為通用型的微機。 發(fā)射接收部件包含接收主鏡1和其焦點處的光闌18，該光闌18與光纖5 連接，其背面置有反射鏡17，反射鏡17與接收主鏡1的接收光軸呈45度設(shè) 置，反射鏡17的反射光軸與接收主鏡1的接收光軸同軸。
準直調(diào)整部件為反射鏡17邊緣處的上方置有其反射光束與反射鏡17 的反射光東平行的角反射器6，該角反射器6經(jīng)角反射器連桿21與角反射器驅(qū)動件16連接；角反射器驅(qū)動件16為角反射器步進電機和與其電連接的角 反射器步進電機驅(qū)動器，角反射器步進電機驅(qū)動器的輸入端與測控計算機3 的輸出端電連接。光闌18處置有測量擋板4，此測量擋板4經(jīng)測量擋板連桿 20與測量擋板驅(qū)動件15連接；測量擋板驅(qū)動件15為電磁驅(qū)動器和與其電連 接的電磁驅(qū)動電路，電磁驅(qū)動電路的輸入端與測控計算機3的輸出端電連接。 接收主鏡1置有中心通孔19，該中心通孔19處置有其成像焦點位于光闌18 處的CCD相機2;該CCD相機2的輸出端與測控計算機3插槽中的圖像釆集 卡的輸入端電連接。反射鏡17的輸入光路上置有電動導(dǎo)向鏡7，此電動導(dǎo)向 鏡7與電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件13連接；電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件13為電動導(dǎo)向鏡步進 電機和與其電連接的電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動器，電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動
器的輸入端與測控計算機3的輸出端電連接。反射鏡17的輸入光路上還置有 手動導(dǎo)向鏡8。
激光雷達工作時，發(fā)射的激光東9經(jīng)手動導(dǎo)向鏡8和電動導(dǎo)向鏡7后， 照射在反射鏡17，并經(jīng)其沿著發(fā)射方向IO垂直向上發(fā)射。當(dāng)需要對激光雷 達的收發(fā)光路進行準直調(diào)整時，測控計算機3發(fā)出控制信號11,控制角反射 器驅(qū)動件16,將角反射器6移至反射鏡17邊緣處的上方，即發(fā)射光束和接 收光路的交界處，并同時發(fā)出測量擋板控制信號12,將測量擋板4移至光闌 18處。此時，角反射器6把很小部分的發(fā)射光東后向反射到接收主鏡1，并 由其聚焦到焦平面處，使光束照在測量擋板4上。CCD相機2采集測量擋板4 上的光束信息，并將其送往測控計算機3計算出光斑的位置坐標，以比較該
反射光斑中心坐標和接收光闌中心坐標的偏差，計算出需要的調(diào)整量。然后 由測控計算機3發(fā)出電動導(dǎo)向鏡控制信號14,來控制電動導(dǎo)向鏡7進行方向
偏差的調(diào)整，直至偏差小于設(shè)定值時方才結(jié)束準直調(diào)整的過程。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的激光雷達自動準直系統(tǒng)進行各 種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修 改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包 含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種激光雷達自動準直系統(tǒng)，包括測控計算機(3)、接收主鏡(1)和其焦點處的光闌(18)，所述光闌(18)的背面置有反射鏡(17)，所述反射鏡(17)的反射光軸與所述接收主鏡(1)的接收光軸同軸，其特征在于所述反射鏡(17)邊緣處的上方置有角反射器(6)，所述角反射器(6)的反射光束與反射鏡(17)的反射光束平行；所述光闌(18)處置有測量擋板(4)，所述測量擋板(4)經(jīng)測量擋板連桿(20)與測量擋板驅(qū)動件(15)連接，所述測量擋板驅(qū)動件(15)的輸入端與所述測控計算機(3)的輸出端電連接；所述接收主鏡(1)置有中心通孔(19)，所述中心通孔(19)處置有CCD相機(2)，所述CCD相機(2)的成像焦點位于所述光闌(18)處，且其輸出端與所述測控計算機(3)的輸入端電連接；所述反射鏡(17)的輸入光路上置有電動導(dǎo)向鏡(7)，所述電動導(dǎo)向鏡(7)與電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件(13)連接，所述電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件(13)的輸入端與所述測控計算機(3)的輸出端電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng),其特征是角反射器(6 ) 經(jīng)角反射器連桿(21)與角反射器驅(qū)動件(16)連接，所述角反射器驅(qū)動件(16)的輸入端與所述測控計算機(3)的輸出端電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是角反射器驅(qū) 動件(16)為角反射器步進電機和與其電連接的角反射器步進電機驅(qū)動器， 所述角反射器步進電機驅(qū)動器的輸入端與所述測控計算機(3)的輸出端電連 接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是測量擋板驅(qū) 動件(15)為電磁驅(qū)動器和與其電連接的電磁驅(qū)動電路，所述電磁驅(qū)動電路 的輸入端與所述測控計算機(3)的輸出端電連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是CCD相機(2 ) 的輸出端與所述測控計算機(3)插槽中的圖像采集卡的輸入端電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是電動導(dǎo)向鏡 驅(qū)動件(13)為電動導(dǎo)向鏡步進電機和與其電連接的電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動器，所述電動導(dǎo)向鏡步進電機驅(qū)動器的輸入端與所述測控計算機(3)的輸 出端電連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是反射鏡(17 ) 的輸入光路上置有手動導(dǎo)向鏡U)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達自動準直系統(tǒng)，其特征是反射鏡(17 ) 與接收主鏡(1)的接收光軸呈45度設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光雷達自動準直系統(tǒng)。它包括測控計算機(3)、接收主鏡(1)和其焦點處的光闌(18)，光闌(18)的背面置有反射鏡(17)，反射鏡(17)的反射光軸與接收主鏡(1)的接收光軸同軸，特別是反射鏡(17)邊緣處的上方置有其反射光束與反射鏡(17)的反射光束平行的角反射器(6)，光闌(18)處置有測量擋板(4)，接收主鏡(1)的中心通孔(19)處置有其成像焦點位于光闌(18)處的CCD相機(2)，反射鏡(17)的輸入光路上置有電動導(dǎo)向鏡(7)，其中，測控計算機(3)分別與測量擋板驅(qū)動件(15)、CCD相機(2)、電動導(dǎo)向鏡驅(qū)動件(13)電連接。它能對收發(fā)光路自動進行準直調(diào)整，可廣泛地用于車載或機載式激光雷達中。
文檔編號G01B11/27GK101561500SQ20081002367
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者錕 譚, 邵石生 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所