[发明专利]一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置

说明书

本发明公开了一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置，包括激光发射和接收器、二轴机械振镜、45°转镜、45°转镜驱动电路、二轴振镜驱动电路、时序控制电路、距离信号处理电路、角度‑距离数据采集模块、接口通讯电路和360°透视结构件。本发明通过二轴振镜实现局域二维扫描，再通过绕轴旋转的45°反射镜实现线阵激光测距的360°周向扫描，结合同步提取的二轴振镜和45°转镜的角度反馈数据，得到激光雷达360°周向扫描的点云数据，突破了单一二轴振镜扫描的周向视场限制，解决了单一45°转镜实现线阵激光雷达周向扫描的像旋问题，并且具备结构简单、可靠性高、成本低等突出优势。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达扫描装置，特别是涉及一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置。

背景技术

目前，无人驾驶地面车辆所使用的核心传感器-线阵激光雷达被国外所垄断，各公司开展的自动驾驶实验大多使用美国Velodyne公司制造的激光雷达，如HDL-64E型号激光雷达。上述HDL-64E激光雷达采用线阵激光测距整机旋转实现周向扫描，其扫描部件转动惯量大，系统转轴在扫描过程中磨损严重，难以长时间高可靠工作。此外，用于系统供电和数据传输的滑环寿命也很低。国内也有采用卵形螺旋扫描或双谐振镜扫描的报道，但这些扫描方式能够实现的扫描视场非常小，而车载激光雷达要求拥有360°的水平视野，因此这些都不适用于车载激光雷达。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置，不需要整机旋转，就可以实现360°水平扫描。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置，其特征在于,包括光路元件、电路模块和集成上述部件的透视结构件,其中光路元件包括依次设置的激光发射和接收器、二轴机械振镜和45°转镜，电路模块包括45°转镜驱动电路、二轴振镜驱动电路、时序控制电路、距离信号处理电路、角度-距离数据采集模块和接口通讯电路，二轴机械振镜与二轴振镜驱动电路相连，45°转镜与45°转镜驱动电路相连，距离信号处理电路与激光发射和接收器相连，时序控制电路与距离信号处理电路、二轴振镜驱动电路、45°振镜驱动电路和角度-距离数据采集模块相连，角度-数据采集模块与二轴振镜驱动电路、45°振镜驱动电路、距离信号处理电路和接口通讯电路相连。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明将45°转镜和双振镜相结合，在扫描过程中只有镜子旋转和振动，而线阵测距模块固定不动，系统转动惯量小，可实现扫描过程的快速切换，且驱动电机的扭矩和功率需求低；2)本发明在45°转镜扫描的基础上，引入了双振镜扫描方式，克服了像旋引入的不同方位垂直方向视场不一致的问题，保证了扫描过程中点云数据空间分布的均匀性；3)本发明采用低熔点光学玻璃模压而成的圆筒形光学零件进行激光雷达的系统集成，避免了传统机械零件在连接激光雷达上下零部件时的视场遮挡，在结构零件设计上也保证了360°周视功能，并且具有光学质量好、成本低、易于批量化生产的技术优势。

附图说明

图1为本发明用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明方案。

结合图1，本发明的一种用于线阵激光雷达的振转结合周向扫描装置，包括激光发射和接收器1、二轴机械振镜2、45°转镜3、45°转镜驱动电路4、二轴振镜驱动电路5、时序控制电路6、距离信号处理电路7、角度-距离数据采集模块8、接口通讯电路9和360°透视结构件10,在激光发射和接收器1之后的光路上依次设置二轴机械振镜2和45°转镜3，二轴机械振镜2与二轴振镜驱动5电路相连，45°转镜3与45°转镜驱动电路4相连，距离信号处理电路7与激光发射和接收器1相连，时序控制电路6与距离信号处理电路7、二轴振镜驱动电路5、45°振镜驱动电路4和角度-距离数据采集模块8相连，角度-数据采集模块8与二轴振镜驱动电路5、45°振镜驱动电路4、距离信号处理电路7和接口通讯电路9相连，由360度透视结构件10实现整个系统的结构集成。