本發(fā)明涉及激光探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種360°掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置，采用單元激光發(fā)射和接收模塊，通過掃描機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)或擺鏡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)裝置的二維掃描；進(jìn)一步通過轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光掃描模塊整體旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的三維掃描。

采用多元激光發(fā)射和探測(cè)技術(shù)的激光雷達(dá)系統(tǒng)和裝置，通常由運(yùn)動(dòng)部分和固定部分組成，局部光學(xué)窗口隨運(yùn)動(dòng)部分相對(duì)于固定部分旋轉(zhuǎn)，采用多個(gè)單元激光發(fā)射和接收模塊，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的三維掃描，該現(xiàn)有技術(shù)方案轉(zhuǎn)動(dòng)軸系易受環(huán)境污染，設(shè)備小型化受限，技術(shù)應(yīng)用存在局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種360°掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置，該裝置集成度高、體積小，適于激光雷達(dá)的無人駕駛汽車、機(jī)器人導(dǎo)航和避障等方面的應(yīng)用。

一種360°掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置，所述裝置包括中心對(duì)稱的光機(jī)結(jié)構(gòu)組件、激光測(cè)距模塊和360°掃描驅(qū)動(dòng)模塊，其中：

所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件進(jìn)一步包括軸系結(jié)構(gòu)和光學(xué)窗口，所述光學(xué)窗口圍繞所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件實(shí)現(xiàn)全部或部分覆蓋，所述軸系結(jié)構(gòu)為所述激光測(cè)距模塊的旋轉(zhuǎn)軸；

所述激光測(cè)距模塊包括發(fā)射光路、接收光路、激光發(fā)射組件和激光信號(hào)接收組件，其中：

所述發(fā)射光路和接收光路采用平行光路設(shè)計(jì)；

所述激光發(fā)射組件的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元發(fā)射的激光直射并通過所述發(fā)射光路出射，再通過所述接收光路接收激光回波信號(hào)，并將該激光回波信號(hào)聚焦在激光信號(hào)接收組件的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器陣列上；

所述360°掃描驅(qū)動(dòng)模塊包括掃描機(jī)構(gòu)、掃描驅(qū)動(dòng)及控制電路，其中：

所述掃描機(jī)構(gòu)的掃描軸與所述軸系結(jié)構(gòu)同軸，并帶動(dòng)所述激光測(cè)距模塊圍繞所述軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°激光掃描探測(cè)。

所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件為圓柱或圓臺(tái)框架結(jié)構(gòu)，或設(shè)計(jì)成四邊形或多邊形截面框架結(jié)構(gòu)，所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件及其環(huán)繞光學(xué)窗口，形成激光雷達(dá)裝置整體的密封結(jié)構(gòu)。

所述激光發(fā)射組件包括一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射模塊，一個(gè)激光發(fā)射模塊包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元及對(duì)應(yīng)的處理電路，多個(gè)發(fā)光單元組成發(fā)光單元陣列；

所述激光信號(hào)接收組件包括一個(gè)或多個(gè)激光接收模塊，一個(gè)激光接收模塊包括一個(gè)或多個(gè)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元及對(duì)應(yīng)的處理電路，多個(gè)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元組成傳感器陣列。

所述掃描機(jī)構(gòu)的定子部分與所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件固聯(lián)；

所述掃描機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子部分與所述激光測(cè)距模塊固聯(lián)。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述裝置集成度高、體積小，適于激光雷達(dá)的無人駕駛汽車、機(jī)器人導(dǎo)航和避障等方面的應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的360°掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件的不同結(jié)構(gòu)框架示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述平行光路設(shè)計(jì)的示意圖；

圖4為本發(fā)明所舉實(shí)例利用該裝置發(fā)射光路的示意圖；

圖5為本發(fā)明所舉實(shí)例利用該裝置接收光路的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供的360°掃描探測(cè)激光雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括中心對(duì)稱的光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1、激光測(cè)距模塊2和360°掃描驅(qū)動(dòng)模塊3，其中：

所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1進(jìn)一步包括軸系結(jié)構(gòu)1-1和光學(xué)窗口1-2，所述光學(xué)窗口1-2圍繞所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1實(shí)現(xiàn)全部或部分覆蓋，所述軸系結(jié)構(gòu)1-1為所述激光測(cè)距模塊2的旋轉(zhuǎn)軸；具體實(shí)現(xiàn)過程中，光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1與軸系結(jié)構(gòu)1-1相關(guān)聯(lián)的部分可以一體加工成型，也可以通過高精度裝調(diào)安裝定位；

所述激光測(cè)距模塊2包括發(fā)射光路2-1、接收光路2-2、激光發(fā)射組件和激光信號(hào)接收組件，激光發(fā)射組件和激光信號(hào)接收組件設(shè)置于所述激光測(cè)距模塊2的內(nèi)部，其中：

所述發(fā)射光路2-1和接收光路2-2采用平行光路設(shè)計(jì)；

所述激光發(fā)射組件的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元發(fā)射的激光直射并通過所述發(fā)射光路2-1出射，再通過所述接收光路2-2接收激光回波信號(hào)，并將該激光回波信號(hào)聚焦在激光信號(hào)接收組件的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器陣列上；

所述360°掃描驅(qū)動(dòng)模塊3包括掃描機(jī)構(gòu)、掃描驅(qū)動(dòng)及控制電路，其中：

所述掃描機(jī)構(gòu)的掃描軸與所述軸系結(jié)構(gòu)同軸，并帶動(dòng)所述激光測(cè)距模塊圍繞所述軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°激光掃描探測(cè)。進(jìn)一步的，上述掃描機(jī)構(gòu)的定子部分與所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件固聯(lián)；掃描機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子部分與所述激光測(cè)距模塊固聯(lián)。

具體實(shí)現(xiàn)中，上述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件可以被設(shè)計(jì)成不同形狀，如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件的不同結(jié)構(gòu)框架示意圖，圖2中的光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1為圓柱或圓臺(tái)框架結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的，光學(xué)窗口1-2也根據(jù)光機(jī)結(jié)構(gòu)組件1的形式設(shè)計(jì)成不同的外形，如圖2中所示。

進(jìn)一步，除上述形狀結(jié)構(gòu)外，光機(jī)結(jié)構(gòu)組件還可以被設(shè)計(jì)成四邊形或多邊形截面框架結(jié)構(gòu)；上述光機(jī)結(jié)構(gòu)組件及其環(huán)繞光學(xué)窗口，形成激光雷達(dá)裝置整體的密封結(jié)構(gòu)。

另外，上述激光發(fā)射組件包括一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射模塊，一個(gè)激光發(fā)射模塊包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元及對(duì)應(yīng)的處理電路，多個(gè)發(fā)光單元組成發(fā)光單元陣列；激光信號(hào)接收組件包括一個(gè)或多個(gè)激光接收模塊，一個(gè)激光接收模塊包括一個(gè)或多個(gè)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元及對(duì)應(yīng)的處理電路，多個(gè)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元組成傳感器陣列。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例所述平行光路設(shè)計(jì)的示意圖，參考圖3：

激光發(fā)射模塊的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元在其對(duì)應(yīng)處理電路的控制下發(fā)射激光，經(jīng)過準(zhǔn)直和整形，以一定的發(fā)散角發(fā)出激光束；

收發(fā)平行的光路，使一定接收視場(chǎng)角內(nèi)的激光回波信號(hào)，被接收光路接收，并聚焦到相應(yīng)的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元上。

上述平行光路設(shè)計(jì)可以有效屏蔽收發(fā)串?dāng)_，隔離激光發(fā)射組件后向散射雜散光信號(hào)，并使收發(fā)光路在近距離和遠(yuǎn)距離同時(shí)實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)覆蓋。

下面以具體的實(shí)例對(duì)上述裝置的光路收發(fā)過程進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖4所示為本發(fā)明所舉實(shí)例利用該裝置發(fā)射光路的示意圖，如圖5所示為接收光路的示意圖，參考圖4和5：

激光發(fā)射組件的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光單元在激光發(fā)射電路控制下分別發(fā)射激光，發(fā)光單元1發(fā)射的激光經(jīng)發(fā)射透鏡組出射(如圖4中的1)，目標(biāo)回波信號(hào)經(jīng)接收透鏡組聚焦在對(duì)應(yīng)的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元1的光敏面上(如圖5中的1)。

依次地，發(fā)光單元n發(fā)射的激光，經(jīng)發(fā)射和接收透鏡組被對(duì)應(yīng)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元n接收，形成多個(gè)發(fā)光單元與多個(gè)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳感器單元一一對(duì)應(yīng)的發(fā)射和接收關(guān)系。

另外，所述裝置發(fā)光和接收控制電路的控制邏輯，可依據(jù)激光雷達(dá)的線數(shù)、器件排布及應(yīng)用的需求不同，形成不同的激光發(fā)射和回波接收方式。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的裝置集成度高、體積小，適于激光雷達(dá)的無人駕駛汽車、機(jī)器人導(dǎo)航和避障等方面的應(yīng)用；同時(shí)平行光路設(shè)計(jì)可以有效屏蔽收發(fā)串?dāng)_，隔離激光發(fā)射組件后向散射雜散光信號(hào)，并使收發(fā)光路在近距離和遠(yuǎn)距離同時(shí)實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)覆蓋。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。