一种激光测距雷达的制作方法

1.本技术涉及测量技术领域，尤其涉及一种激光测距雷达。


背景技术：

2.激光测距雷达由于其抗干扰能力强、可远距离测距等优点，在各个领域得到广泛的应用。然而，在现有的激光测距雷达的测距系统中，激光发射模块和激光接收模块所处环境的温度变化不可控，而测距精度随温度变化产生温度漂移，导致激光发射模块和激光接收模块受温度影响，测距的准确性较低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种激光测距雷达，便于提高激光测距雷达测距的准确性。
4.本技术实施例提供一种激光测距雷达，包括：壳体、激光发射模块和激光接收模块，所述激光发射模块和/或所述激光接收模块设于第一电路板上，在所述第一电路板上设有温度传感器和与所述温度传感器相连的温度调节装置，所述第一电路板设在所述壳体内。
5.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述温度调节装置包括半导体制冷片和控制电路。
6.根据本技术实施例的一种具体实现方式，还包括均热板，所述均热板的一侧面设于所述半导体制冷片上。
7.根据本技术实施例的一种具体实现方式，在所述壳体的外表面上与所述温度调节装置相对应处设有散热片。
8.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述激光发射模块与所述激光接收模块并排设置且相距1微米
‑
20微米。
9.根据本技术实施例的一种具体实现方式，还包括：透镜、透镜基座和调焦基座；所述透镜设在所述透镜基座上，所述透镜基座与所述调焦基座相连，所述调焦基座设于所述第一电路板上，并与所述激光发射模块和所述激光接收模块相对应；其中，所述调焦基座与所述第一电路板的连接位置处设有调焦基座的位置调节结构。
10.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述位置调节结构包括：在所述调焦基座上设有的固定柱，在所述第一电路板上设有的安装孔，所述固定柱设于所述安装孔中，且所述固定柱的直径小于所述安装孔的内径。
11.根据本技术实施例的一种具体实现方式，在所述透镜基座与所述调焦基座之间通过螺纹连接。
12.根据本技术实施例的一种具体实现方式，在所述透镜基座上设有外螺纹，在所述调焦基座上设有内螺纹，所述透镜基座上的外螺纹与所述调焦基座上的内螺纹配合连接；在所述透镜基座设有所述外螺纹的一端的端部，与所述调焦基座之间设有弹性件。
13.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述壳体包括前壳、中壳和后壳，所述前壳扣设在所述中壳的第一端，所述后壳扣设在所述中壳的第二端；所述第一电路板设在所述前壳上；在所述中壳内设有支撑板，在所述支撑板上设有第二电路板；所述支撑板与所述中壳的内壁之间设有弹性支撑件。
14.本实施例提供的激光测距雷达，本实施例，通过激光发射模块和/或激光接收模块设于第一电路板上，在第一电路板上设有温度传感器和与温度传感器相连的温度调节装置，这样，温度调节装置可根据温度传感器测量的第一电路板的温度对第一电路板进行温度调节，以使设在第一电路板上的激光发射模块和/或激光接收模块处于较为稳定的温度下，并且，第一电路板设于壳体内，而壳体可使第一电路板及第一电路板上的激光发射模块和/或激光接收模块与外部环境隔离，从而，使激光发射模块和/或激光接收模块处于相对恒定的温度环境，从而，便于提高激光测距雷达的测量结果的准确性。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本技术一实施例提供的激光测距雷达的爆炸图。
17.图2为本技术一实施例提供的激光测距雷达的结构示意图。
18.图3为本技术又一实施例提供的激光测距雷达的结构示意图。
19.图4为本技术一实施例提供的激光测距雷达轴测图。
20.图5为本技术一实施例中固定柱和安装孔的安装示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
22.为使本领域技术人员更好地理解本技术实施例的技术构思、实施方案和有益效果，下面通过具体实施例进行详细说明。
23.本技术一实施例提供的一种激光测距雷达，包括：壳体、激光发射模块和激光接收模块，所述激光发射模块和/或所述激光接收模块设于第一电路板上，在所述第一电路板上设有温度传感器和与所述温度传感器相连的温度调节装置，所述第一电路板设在所述壳体内，便于提高测距的结果准确性。
24.图1为本技术一实施例提供的激光测距雷达的爆炸图，图2为本技术一实施例提供的激光测距雷达的结构示意图，图3为本技术又一实施例提供的激光测距雷达的结构示意图，如图1
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图3所示，本实施例的激光测距雷达，可以包括：壳体1、激光发射模块2和激光接收模块3，激光发射模块2和/或激光接收模块3设于第一电路板4上，在第一电路板4上设有温度传感器（图中未示出）和与温度传感器相连的温度调节装置5，第一电路板4设在壳体1内。
25.壳体1可由铝、铝镁合金等金属材料通过机械加工的方式制造而成。
26.激光发射模块2，可以发射激光，将该激光打到目标遮挡物上，产生反射的激光，该发射的激光可由激光接收模块3接收，并据此计算距离。
27.激光发射模块2和/或激光接收模块3可以焊接于第一电路板4上。
28.第一电路板4可为印制电路板，在该印制电路板上布设有电路。
29.温度传感器可以测量温度，具体地可以测量第一电路板4的温度，这样，便于对第一电路板4的温度进行调节，进一步地，可以调节激光发射模块2和/或激光接收模块3的温度。
30.温度调节装置5，可以根据温度传感器测量到的温度，进行温度调节，即可以通过温度调节装置5对激光发射模块2和/或激光接收模块3的工作环境温度尽心调节，例如测量的温度偏高时，可通过温度调节装置5调低激光发射模块2和/或激光接收模块3的工作环境温度，以使该环境的温度维持在预定值或预定的范围内。
31.温度传感器和温度调节装置5设在第一电路板4上，而第一电路板4设在壳体1，即第一电路板4、温度传感器和温度调节装置5均设于壳体1内。
32.本实施例，通过激光发射模块和/或激光接收模块设于第一电路板上，在第一电路板上设有温度传感器和与温度传感器相连的温度调节装置，这样，温度调节装置可根据温度传感器测量的第一电路板的温度对第一电路板进行温度调节，以使设在第一电路板上的激光发射模块和/或激光接收模块处于较为稳定的温度下，并且，第一电路板设于壳体内，而壳体可使第一电路板及第一电路板上的激光发射模块和/或激光接收模块与外部环境隔离，从而，使激光发射模块和/或激光接收模块处于相对恒定的温度环境，从而，便于提高激光测距雷达的测量结果的准确性。
33.参见图1和图2，为便于简化温度调节装置5的结构，在一些例子中，温度调节装置5包括半导体制冷片50和控制电路（图中未示出）。
34.半导体制冷片50（tec，thermo electric cooler）也叫电热制冷片，其原理是peltier效应，既可以制冷又可以加热，可通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或制热。在原理上，半导体制冷片50是一个热传递的工具。当一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。
35.半导体制冷片50不需要任何制冷剂，可连续工作，使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统；半导体制冷片50是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，便于组成自动控制系统。在一些例子中，半导体制冷片50的温差范围，从为正90℃到负130℃都可以实现。
36.本实施例的控制电路可设于第一电路板4上。该控制电路可与温度传感器相连，利用温度传感器检测的温度对半导体制冷片50进行制冷或制热控制，以调节第一电路板4的温度。
37.为减小热量在第一电路板4、半导体制冷片50、激光发射模块2和/或激光接收模块3之间的热阻，在一些例子中，可在第一电路板4上、与半导体制冷片50相接触的侧面的表面覆铜，可以作为激光发射模块2和/或激光接收模块3的热沉。
38.在一些例子中，激光测距雷达还包括均热板6，均热板6的一侧面设于半导体制冷片50上，这样，便于将半导体制冷片50一端的热量通过均热板6散热。
39.在一些例子中，均热板6的另一侧与壳体1内表面相连。
40.参见图4，为了提高壳体1的散热效果，在一些例子中，在壳体1的外表面上与温度调节装置5相对应处设有散热片1d。
41.本技术一实施例与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的激光发射模块2与激光接收模块3并排设置且相距1微米
‑
20微米。
42.优选地，激光发射模块2与激光接收模块3相距10微米。
43.激光发射模块2与激光接收模块3可集成在一个元件中。
44.本实施例的激光发射模块2与激光接收模块3相距较小，这样，可以使用一个透镜既对发射光束进行准直，又对反射光束进行汇聚，这样，收、发光路为同轴光路，便于调节光轴及焦距，使其高精度地重合，避免了现有技术中的光机系统中，激光发射模块2对应一个透镜，激光接收模块3对应一个透镜，即存在两路光轴，导致光路调整难度较大的问题。
45.为了便于对透镜的焦距进行位置调节，使透镜的焦距处于激光发射模块2和激光接收模块3所在位置，本技术一实施例与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的激光测距雷达，还包括：透镜7、透镜基座8和调焦基座9；透镜7设在透镜基座8上，透镜基座8与调焦基座9相连，调焦基座9设于第一电路板4上，并与激光发射模块2和激光接收模块3相对应；其中，调焦基座9与第一电路板4的连接位置处设有调焦基座9的位置调节结构。
46.在一些例子中，透镜基座8设有通孔，通孔至少为部分导光通道，导光通道与激光发射模块2和激光接收模块3相对。
47.位置调节结构，可以对透镜7在第一电路板4所在平面的方向上进行调节。
48.参见图5，作为一具体实施例，位置调节结构包括：在调焦基座9上设有的固定柱，在第一电路板4上设有的安装孔，固定柱设于安装孔中，且固定柱的直径小于安装孔的内径。
49.由于固定柱的直径小于安装孔的内径，这样，可以调节固定柱在安装孔内的相对位置，以在第一电路板4所在平面上对透镜7进行位置调节。
50.可以理解的是，在一些例子，安装孔可以设在调焦基座9上，固定柱设在第一电路板4上，固定柱设于安装孔中，且固定柱的直径小于安装孔的内径，同样可以调节固定柱在安装孔内的相对位置，以在第一电路板4所在平面上对透镜7进行位置调节。
51.为实现在透镜7轴向对透镜7进行焦距位置的调节，在一些例子中，在透镜基座8与调焦基座9之间通过螺纹连接。
52.透镜基座8与调焦基座9之间的螺纹用于调节透镜7的轴向精度。
53.为了实现高精度对焦时螺纹精度不足造成的微小间隙，降低加工精度要求及提高良率，在一些例子中，在透镜基座8上设有外螺纹，在调焦基座9上设有内螺纹，透镜基座8上的外螺纹与调焦基座9上的内螺纹配合连接；在透镜基座8设有外螺纹的一端的端部，与调焦基座9之间设有弹性件。
54.弹性件10可由弹性材料制成，在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。
55.在螺纹调焦过程中，利用弹性件10除去外力后可以恢复原状的特点，实时进行间隙补偿，防止螺纹间隙造成轴向微量随机偏移，使透镜7实现高精度对焦。
56.为了减少外部环境对壳体1内的电路板的影响，且满足ip级防护要求，在一些例子中，壳体1包括前壳1a、中壳1b和后壳1c，前壳1a扣设在中壳1b的第一端，后壳1c扣设在中壳1b的第二端；第一电路板4设在前壳1a上；在中壳1b内设有支撑板11，在支撑板11上设有第二电路板12；支撑板11与中壳1b的内壁之间设有弹性支撑件13。
57.前壳1a与中壳1b、后壳1c与中壳1b可以通过螺钉锁紧，即可完成整机的组装，形成整体外置防护结构，在前壳1a、中壳1b和后壳1c上设置止口，并嵌入胶圈达到ip防护要求。
58.支撑板11用于支撑第二电路板12，可以理解的是第二电路板12的数量可为一个或多个。
59.在支撑板11与中壳1b的内壁之间设有弹性支撑件13，可以防止外部冲击造成壳体1内的部件的振动。
60.下面以一具体实施例详细说明本技术的技术方案。
61.本实施例的整体思路为：本实施例的激光接收部分（pd）和激光发射部分（ld）处于同一元件内，且激光接收部分（pd）和激光发射部分（ld）相距10微米，可使用一个透镜7，即本实施例的收、发光路为同轴光路，其收、发光路为同轴光路（pd、ld为同一元件），结构上需x、y、z三轴调节，以保证pdld与透镜7的同轴及高精度对焦。（x、y轴代表平移方向，z轴代表焦距方向）。
62.pdld焊接于第一电路板4（信号板）作为整机光机基准；信号板表层覆有大面积裸铜，作为pdld热沉。
63.光学镜片组装于结构镜座，整体做xyz轴调节，使其光轴及焦距高精度重合。
64.信号板与前壳1a固定，依次为：前壳1a、均热板6、半导体制冷板50（tec）、信号板。在信号板上设置有温度传感器，通过温度传感器对温度的检测及tec的电流控制，使整个系统的温度环境处于动态平衡即达到恒温，尤其是使光敏原件处于恒温环境，保证其测距精度。
65.信号板、处理板、接口板组装后，即完成整机的光机电功能部分；中体外壳+后壳1c作为整体外置防护结构，在壳体1件设置有止口，配合胶圈一定的压缩率，达到ip防护要求。
66.具体地，本实施例的激光测距雷达的方案，具体可以包括：光学透镜7嵌入并固定结构镜座中；透镜基座8上设置有调焦螺纹；调焦基座9与组装完成的透镜基座8 通过螺纹连接，两者之间嵌入固定弹力的弹性件10，即完成整体的光学镜头组装。
67.信号板上焊接有pdld，信号板设有孔位40，用于粗定位光学镜头组，孔位略大于调焦基座9上的固定柱90，使固定柱能在孔内相对平移，完成xy方向的平移调节，xy方向为信号板平面所在方向；透镜基座8与调焦基座9之间的螺纹用于调节透镜7的z向精度，弹性件10在螺纹调焦过程中实时间隙补偿，防止螺纹间隙造成的z轴（轴向）微量随机偏移。
68.信号板上贴合tec半导体的一侧，均热板6贴合于tec半导体的另一侧，即完成信号板模组，整体模组组装于前壳1a，前壳1a上设置有散热片10用于tec的外部散热。tec起加热
及制冷的作用，通过电路及温度传感器的闭环控制，达到恒温的工作环境。通过半导体制冷器控制pdld温度，使其在相对宽温的范围(比如
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40~+60℃)内保持恒温工作，使其精度不受温度漂移的影响，以保证高精度测距。
69.处理板及接口板分别固定于支撑板上，形成支撑板组件，在支撑板上安装有弹性件10用于支撑整体结构，防止外部冲击造成的振动。
70.接口板固定于后壳1c，支撑板组件固定于后壳1c。后壳1c组件推入中壳1b，通过螺钉锁紧；前壳1a、中壳1b通过螺钉锁紧即可完成整机组装。
71.前壳1a、中壳1b和后壳1c上设置有止口，并嵌入胶圈使整机完成ip防护。
72.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
73.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
74.尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
75.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。