一种基于多线激光雷达的光路系统的制作方法

本发明属于激光雷达测距技术领域，尤其涉及一种基于多线激光雷达的光路系统。

背景技术：

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。具有精准度高、作业速度快和效率高等优势，是汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域必不可少的核心传感器。

目前，激光雷达在工作时，主要通过激光雷达内部设置的激光发射部件，将激光信号发射到目标物体上面，并通过设置的激光接收部件接收目标物体反射回来的激光反射信号，并通过记录激光发射以及激光接收时的时间点，来获取两者时间的时间差，并通过光速，计算目标物体的距离，从而实现激光测距的功能，而目前为了提高激光雷达的测距范围，通常会设置多路激光雷达进行扫描，但是，现有的多路激光雷达，每一路的激光发射部件以及激光接收部件都设置有单独的发射板以及接收板，一个发射板上的激光发射部件发射的激光信号由一个对应的接收板上设置激光接收部件接收，并进行距离计算。

但是，现有的多线激光雷达，由于每路的激光发射部件和激光接收部件都有单独发射板和接收板，光学调试过程相邻路容易互相干扰，调试光路装调极困难，且需多次单独调试，反复调试，人工成本高，消耗时间过长。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于多线激光雷达的光路系统，旨在解决现有技术中，光学调试过程相邻路容易互相干扰，调试光路装调极困难，且需多次单独调试，反复调试，人工成本高，消耗时间过长的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于多线激光雷达的光路系统，包括：

激光发射器阵列，用于向目标物体发射激光信号；

反射器组，用于将所述激光信号偏转到所述目标物体；

激光接收器阵列，用于接收所述目标物体反射的激光回波信号；

反射模块阵列，用于调整所述激光回波信号的角度，将所述激光回波信号反射到对应的激光接收器上；

其中，所述激光发射器阵列设置在激光发射电路板上，所述激光接收器阵列以及所述反射模块阵列设置在所述激光接收电路板上。

在本发明实施例中，提供了一种基于多线激光雷达的光路系统，通过在激光发射器阵列向目标物体发射激光信号，并经发射镜组的反射将激光信号偏转到目标物体上，同时通过反射模块阵列将目标物体反射的激光回波信号反射到激光接收器阵列上面，进行激光测距，通过将激光发射器阵列设置在激光发射电路板上，激光接收器阵列以及反射模块阵列设置在所述激光接收电路板上，在进行激光测距时，只需要调整激光接收电路板的位置以及角度，并利用反射模块阵列对激光回波信号的角度进行调整，以使激光接收器接收，无需对每一路激光回波信号的激光接收器进行调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多线光路系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种激光发射电路板的正视图；

图3是本发明实施例提供的一种激光发射电路板的左视图；

图4是本发明实施例提供的一种激光接收电路板的正视图；

图5是本发明实施例提供的一种激光接收电路板的左视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，提供了一种基于多线激光雷达的光路系统，通过在激光发射器阵列向目标物体发射激光信号，并经发射镜组的反射将激光信号偏转到目标物体上，同时通过反射模块阵列将目标物体反射的激光回波信号反射到激光接收器阵列上面，进行激光测距，通过将激光发射器阵列设置在激光发射电路板上，激光接收器阵列以及反射模块阵列设置在所述激光接收电路板上，在进行激光测距时，只需要调整激光接收电路板的位置以及角度，并利用反射模块阵列对激光回波信号的角度进行调整，以使激光接收器接收，无需对每一路激光回波信号的激光接收器进行调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。

以下通过具体实施例对本发明进行详细描述

参见图1、图2、图3、图4、图5，在本发明实施例中，激光发射器阵列，用于向目标物体发射激光信号；反射器组20，用于将激光信号偏转到目标物体；激光接收器阵列，用于接收目标物体反射的激光回波信号；反射模块阵列，用于调整激光回波信号的角度，将激光回波信号反射到对应的激光接收器30上；其中，激光发射器阵列设置在激光发射电路板1上，激光接收器阵列以及反射模块阵列设置在激光接收电路板2上。通过将激光发射器阵列设置在激光发射电路板1上，激光接收器阵列以及反射模块阵列设置在激光接收电路板2上，在进行激光测距时，只需要调整激光接收电路板的位置以及角度，并利用反射模块阵列对激光回波信号的角度进行调整，以使激光接收器接收，无需对每一路激光回波信号的激光接收器进行调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。

在本发明实施例中，激光发射器阵列包括多个激光发射器10，每个激光发射器10都可发射一路激光信号，相对的，激光接收器阵列包括多个激光接收器30，每一个激光接收器30都可接收一路目标物体反射回来的激光回波信号，即，一个激光发射器10与一激光接收器30相对应，不同角度的激光脉冲信号只有对应的激光接收器30可以接收到，结构设置简单，分布更为均匀。

其中，激光发射器10的数量与激光接收器30的数量相同。

在本发明的一个优先实施例中，激光发射器10的数量可为16个，可发送16路激光信号，相对的，激光接收器30的数量也可为16个，可接收16路激光回波信号，激光发射器10发射的16路不同角度的的激光脉冲信号分别在探测目标表面漫反射后被接收系统的不同激光接收器30接收到。需要说明的是，激光发射器与激光接收器的数量还可以为8个、10个或者其他数量，具体可以根据实际情况进行设置，本发明不做限定。

在本发明实施例中，激光发射电路板1包括第一安装面以及第二安装面，激光发射器阵列包括第一激光发射器子阵列以及第二激光发射器子阵列12，第一激光发射器子阵列设置在第一安装面上，第二激光发射器子阵列12设置在第二安装面。第一激光发射器子阵列与第二激光发射器子阵列相对设置在激光发射电路板1的一侧，且相互平行，通过在激光发射电路板1的两个安装面上分别设置第一激光发射器子阵列以及第二激光发射器子阵列，可提高激光发射电路板1的使用率，减少占用面积，且可避免激光光路过多导致的相互干扰。

其中，第一激光发射器子阵列11的激光发射器的数量与第二激光发射器子阵列12的激光发射器的数量相同，比如，第一激光发射器子阵列包括8个激光发射器，第二激光发射器子阵列也包括8个激光发射器。

进一步，第一激光发射器阵列包括多个激光发射器10，多个激光发射器10呈弧状、均匀分布在第一安装面上，第二激光发射器子阵列包括多个激光发射器10，多个激光发射器10呈弧状、均匀分布在所述第二安装面上。通过将多个激光发射器10如图2所示的方式，呈一定的弧状，均匀分布在安装面上，可将多个激光发射器发射的激光信号汇聚到反射器组20上，并经过反射器组20的反射后，偏转一定角度发射到目标物体上，可最大程度的将激光信号发射到目标物体上，提供激光信号的扫描范围。

在本发明实施例中，第一激光发射器子阵列与第二激光发射器子阵列呈交错状、相对设置，且两者之间具有设定的高度差。通过交错的方式相对设置，可以使第一激光发射器子阵列上的激光发射器发射的激光信号与第二激光发射器子阵列上的激光发射器发射的激光信号错开，且具有一定的距离，可减少相邻激光信号之间的相互干扰。

在本发明实施例中，反射器组20包括第一反射器以及第二反射器，第一反射器与第二反射器相对平行设置，使用反射器组20可改变激光信号的光学方向，使光学系统体积更紧凑。

其中，第一反射器以及第二反射器可以为反射镜，通过反射镜改变激光的光路，将激光反射到目标物体上。除了采用反射镜外，还可以采用棱镜，或者反射镜和棱镜的组合。

在本发明实施例中，激光发射器阵列10包括：激光二极管阵列，用于发射激光信号；以及与激光二极管阵列一一对应，用于对激光信号进行准直的压缩角调节模块阵列。其中，激光二极管阵列包括多个激光二极管，压缩角调节模块阵列包括多个压缩角调节模块，一个激光二极管与一个压缩角调节模块对应，且压缩角调节模块设置在与其对应的激光二极管的激光发射的光路上，可对对应的激光二极管发射的激光信号进行准直，从而使得激光在激光二极管的快轴和慢轴上的发散角接近一致，形成较为均匀的光斑。

其中，压缩角调节模块可为微型柱面镜，激光二极管可通过焊接的方式设置在激光接收电路板1上，压缩角调节模块可通过粘贴的方式设置在激光接收电路板1上。

在本发明实施例中，激光发射器阵列除了上述激光二极管阵列以及压缩角调节模块的组合形式之外，还可以直接采用光纤激光器、气体激光器、固体激光器等构成激光发射器阵列，具体可根据实际情况选择。

在本发明实施例中，激光接收电路板包括第三安装面以及第四安装面，激光接收器阵列包括第一激光接收器阵列以及第二光电探测阵列，第一光电探测阵列设置在第三安装面上，且在第三安装面的垂直方向上呈线性排列，第二光电探测阵列设置在第四安装面上，且在第四安装面的垂直方向上呈线性排列。

其中，第一激光接收器子阵列与第二激光接收器子阵列呈交错状、相对设置，且两者之间具有设定的高度差。通过交错的方式相对设置，可以使第一激光接收器子阵列上的激光接收器接收的激光回波信号与第二激光接收器子阵列上的激光接收器接收的激光信号错开，且具有一定的距离，可减少相邻激光回波信号之间的相互干扰。

在本发明实施例中，激光接收器阵列包括多个激光接收器30，反射模块阵列包括多个反射模块40，激光接收器30与反射模块40一一对应。与激光接收器30对应的反射模块40可设置在激光回波信号接收的光路上，用于调整激光回波信号的角度，将激光回波信号反射到对应角度的激光接收器30上，以便进行激光测距。通过将激光接收器30与反射模块40设置在一个激光接收电路板2上，简化了光学调试，节省了人工成本以及时间。

其中，激光接收器30为光电探测器，反射模块40可通过粘贴的方式设置在激光接收电路板2上，具体可采用例如2×2mm或3×3mm等尺寸的微型反射镜，具体尺寸不做限制，也可以采用棱镜或其他可以偏转激光的器件，可根据实际情况选择。

在本发明实施例中，光路系统还包括，设置在激光回波信号的接收光路上，用于将激光回波信号反射到激光接收器上的传导单元50。

其中，该传导单元50包括第一传导模块51以及第二传导模块52通过传导单元改变激光回波信号的接收方向，使整个光路系统体积更紧凑。第一传导模块51以及第二传导模块52可以为反射镜，通过反射镜改变激光回波信号的角度，将其传导至聚焦单元70聚焦后，传输到对应的激光接收器30上，并可根据发射激光与接收激光回波的时间差计算被扫描的目标物体的距离，除了采用反射镜外，还可以采用棱镜，或者反射镜和棱镜的组合。

在本发明实施例中，光路系统还包括：设置在激光信号发射光路上，用于对激光信号进行准直的准直单元60，通过准直单元，通过准直单元对激光信号进行准直，使每束激光都形成一个近似圆形的光斑，从而激光发散角更小，激光能量集中，探测距离可以达到150米以上。

其中，准直单元60可为3片非球面透镜组。

需要说明的是，准直单元60也可以采用数量更多或更少的非球面透镜，或采用球面透镜，可以对激光进行准直即可。

在本发明实施例中，光路系统还包括：设置在激光回波信号的接收光路上，用于对激光回波信号进行聚焦的聚焦单元70。

其中，聚焦单元70可为3片非球面透镜，通过使用3片非球面透镜组，使用非球面透镜接收信号光斑小，光电探测器收到的信号更强，有效防止其他信号的串扰，提高系统的稳定性。

需要说明的是，聚焦单元70也可以采用数量更多或更少的非球面透镜，或采用球面透镜，可以对激光进行聚焦即可。

在本发明实施例中，光路系统还包括设置在激光接收器与第二反射镜之间，用于滤除激光回波信号的杂波的过滤片80。可以有效的将杂波滤除，提高了系统信噪比，增加系统在强光下的探测距离。

在本发明实施例中，提供了一种基于多线激光雷达的光路系统，通过在激光发射器阵列向目标物体发射激光信号，并经发射镜组的反射将激光信号偏转到目标物体上，同时通过反射模块阵列将目标物体反射的激光回波信号反射到激光接收器阵列上面，进行激光测距，通过将激光发射器阵列设置在激光发射电路板上，激光接收器阵列以及反射模块阵列设置在所述激光接收电路板上，在进行激光测距时，只需要调整激光接收电路板的位置以及角度，并利用反射模块阵列对激光回波信号的角度进行调整，以使激光接收器接收，无需对每一路激光回波信号的激光接收器进行调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。