一种多线激光扫描装置的制作方法

本申请涉及一种激光扫描装置，尤其是多线激光扫描装置。

背景技术：

市场上目前的激光扫描雷达有多线激光雷达和一线二维激光扫描雷达，多线激光雷达可以形成多条激光扫描线，如16线、32线、64线、128线等，通过多条扫描线可以获取被扫描物体的三维数据，一线二维激光扫描雷达仅能形成单条激光扫描线，故仅能获取被扫描物体的二维数据。多线雷达通常采用多激光信号源同时发射以同时形成多条激光扫描线，分辨率高、成像好，但成本高，调试困难。一线二维雷达采用单激光信号源发射单条激光扫描线，系统简单，但分辨率低，且其数据为二维数据，无法满足成像要求。

实用新型CN108398696A公开了一种多线旋转式激光雷达装置，包括旋转机构和多个激光器，通过多个激光器从不同角度激进行激光扫描，但是，激光器作为激光雷达的核心器件，价格昂贵，同时安装多个会导致成本过高，激光器的摆放位置、角度以及各激光器之间的协同工作同样需要复杂的调试。针对以上多线激光扫描雷达的问题，实用新型CN206584043U公开了一种单激光器的多线扫描测距装置，其采用MEMS振镜作为反射镜，通过反射镜的振动形成激光线，另外通过旋转台的旋转移动激光线实现三维扫描，但是，其振动反射镜+旋转台的形式导致其结构仍然很复杂，反射镜的振动与旋转台的旋转的协同工作需要精密的控制，对于安装及调试有着较高的要求。

针对目前市场上的多线雷达成本高，调试难，单线二维雷达分辨低，成像难，两者各有优劣，如何开发一种单激光发射源，又能同时形成多条激光扫描线的单源多线激光扫描装置，同时具有单线二维激光扫描雷达制作成本低，系统工艺简单的优点，以及多线激光扫描雷达的数据详细，成像质量高的优点，是本领域一项亟待解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型公开一种采用单激光信号发射源的多线激光扫描装置，通过反射体的旋转，反射体上的多个反射面依次反射单一的激光信号以形成多条激光扫描线。

本实用新型的技术方案具体包括激光测距模块、反射体、电机，激光测距模块发射一源激光信号至反射体，反射体由电机驱动并围绕一旋转轴进行旋转，反射体包括多个反射面，反射体旋转时，源激光信号在反射体表面反射形成出射激光信号，每一个反射面反射源激光信号形成一条激光扫描线。

进一步地，源激光信号与旋转轴平行。

进一步地，旋转轴与电机的转轴重合。

进一步地，反射面与旋转轴的夹角由激光测距模块到反射面的距离以及激光扫描线到激光测距模块的距离决定。

进一步地，还包括光电传感器和码盘，码盘与旋转轴同轴并跟随反射体同步旋转，光电传感器检测码盘的旋转角度。

进一步地，码盘为增量码盘。

本实用新型在结构简单，成本较低的同时，还能实现多线激光扫描。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是反射体的反射面与旋转轴的夹角示意图；

图3是源激光信号在反射体反射面旋转过程中形成的反射点路径示意图；

图4是多面反射体形成的激光扫描线的原理图；

图5是多面反射体形成的数条激光扫描线的示意图。

附图序号说明：

1-支架

2-激光测距模块

3-多面反射体

4-电机

5-码盘

6-光电传感器

7-被扫描物体

8-源激光信号

9-出射激光信号

10-多面反射体上的源激光信号反射点路径

S1-反射面1

S2-反射面2

S3-反射面3

S4-反射面4

G1-扫描线1

G2-扫描线2

G3-扫描线3

G4扫描线4

θ1-反射面1与旋转轴Z的夹角

θ2-反射面2与旋转轴Z的夹角

θ3-反射面3与旋转轴Z的夹角

θ4-反射面4与旋转轴Z的夹角

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面介绍本实用新型的最佳实施例。

图1所示为多线激光扫描装置的结构示意图，激光测距模块2固定在支架1的下端，电机4固定在支架1的上端，多面反射体3固定在支架和激光测距模块2的中间，码盘5放置在电机4与多面反射体3之间，固定在电机的表面并与多面反射体3同轴旋转，光电传感器 6设置在支架1上，码盘5穿过光电传感器6。

如图2所示，通常激光测距模块2发射的源激光信号8平行于多面反射体的旋转轴Z，源激光信号8在多面反射体3的反射面上产生反射，形成出射激光信号9。D为激光测距模块2到多面反射体3的反射面上源激光信号8的入射点的距离，L为形成的扫描激光线到激光发射模块2的距离，θ为多面反射体3的反射面与旋转轴Z的夹角，L＝D*tan(180°-2θ)。源激光信号8也可以与旋转轴Z成一定角度α(图中未示出)，相应的 L＝D*sin(180°+2α-2θ)/sin(2θ-α-90°)或L＝D*sin(180°-2α-2θ)/sin(2θ+α-90°)。

激光测距模块2发射的源激光信号8至多面反射体3的反射面，经反射后在被扫描物体上形成激光点，由于多面反射体3围绕旋转轴Z旋转，源激光信号8在同一反射面上的位置发生改变。如图3所示，源激光信号8在多面反射体旋转时在反射面上走过的反射点路径10，出射激光信号9的角度随之改变，根据光学反射原理及视觉暂留现象，出射激光信号9在被扫描物体7上形成一条扫描线，多个反射面则会形成多条扫描线。出射激光信号9在被扫描物体7表面反射回来，由多面反射体3的反射面反射回激光测距模块2。

图4、图5是多面反射体3包含四个反射面的实施例。多面反射体3反射面在旋转过程中形成4条激光扫描线，如图所示，多面反射体3包含四个反射面S1、S2、S3、S4，四个面与旋转轴Z的夹角分别为θ1、θ2、θ3、θ4，由于各反射面与旋转轴Z的夹角不同，因此源激光信号8经反射面反射后在被扫描物体上的投射点位置距激光测距模块2的距离不同，随着多面反射体3的旋转，源激光信号8分别在反射面S1、S2、S3、S4上反射形成4条出射激光信号9，并在被扫描物体上形成扫描线G1、G2、G3、G4。

光电传感器检测码盘的旋转，由此可以判断旋转多面反射体的起始位置、目前所在位置，该码盘可以采用增量码盘。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。