[发明专利]一种光纤发射式成像装置

权利要求书

1.一种光纤发射式成像装置，其特征在于，其利用中空旋转轴无传动系统的双楔式方式进行激光扫描，且结合摄像头模块(4)进行三维成像，为满足双楔扫描的小尺寸与超薄结构，优先采用轴向光电码盘方式；其采用激光光纤模块方式对激光进行发射、传导和聚焦；其具有基于激光的三维点云生成功能、摄像成像功能，其扩展功能可包括GPS定位功能、惯性测量IMU功能；其一种典型应用实例包括：激光光纤发射模块(1)、激光双楔扫描机构模块(2)、激光接收模块(3)、摄像头成像模块(4)、支撑模块(5)、电子电路模块(6)。

2.根据权利要求1所述的光纤发射式成像装置，其特征在于，摄像头成像模块(4)可以采用以下方案中的一种或多种方案组合：两个可见光摄像头、两个红外摄像头及特征投射装置、一个可见光摄像头、一个红外摄像头及特征投射装置、一个热成像摄像头、一个深度摄像头及光源投射装置；同时，三维成像系统的一种特例也可无摄像头成像模块。

3.根据权利要求1所述的光纤发射式成像装置，其特征在于，支撑模块(5)包括D形外壳体(51)、激光接收模块底座(52)、侧板(53)、底部盖板(54)、保护镜(55)；其中，激光接收模块(1)底座通过激光接收模块固定螺钉(592)固定于侧板(53)上，D形外壳体(51)通过D形外壳体固定螺钉(56)固定于侧板(53)上，底部盖板(54)通过底部盖板固定螺钉(59)固定于激光接收模块底座(52)，保护镜(55)粘贴固定于D形外壳体(51)；侧板(53)上具有外接螺纹孔特征(531)，用于与外部设备连接；

电子电路模块(6)分为下电路板(61)和侧电路板(62)，其中，下电路板(61)通过下电路板固定螺钉(58)固定于激光接收模块底座(52)上；侧电路板(62)通过侧电路板固定螺钉(591)固定于侧板(53)上；电子电路模块(6)具有GPS功能、惯性测量IMU功能、激光发射控制功能、感应聚焦后激光功能、检测电机旋转角度功能、计算与通信功能；侧电路板(62)具有数字通信接口(621)，用于与外部设备进行通信；

激光光纤发射模块(1)通过激光光纤发射模块固定螺钉(592)固定于侧电路板上(62)，激光光纤发射模块输出端贴近于光楔镜面；激光双楔扫描机构模块(2)包括上楔形扫描组件(21)和下楔形扫描组件(22)，上楔形扫描组件(21)通过上楔形扫描组件固定螺钉(56)固定于D形外壳体(51)，下楔形扫描组件(22)通过下楔形扫描组件固定螺钉(57)固定于激光接收模块底座(52)；激光接收模块(3)通过螺纹配合固定于激光接收模块底座(52)上；摄像头成像模块(4)固定于侧电路板(62)。

4.根据权利要求1所述的光纤发射式成像装置，其特征在于，所述的双楔式激光扫描采用发射激光光路与接收光路同光路的方式；激光光纤发射模块(1)发射激光后，激光经过传导、聚焦，将激光方向变为激光双楔扫描机构模块(2)的轴向方向，之后，经过旋转运动的激光双楔扫描机构模块(2)，激光便可与轴向有一定夹角，扫描到环境空间中的一点；当激光碰撞到物体后，激光反射，部分激光经激光双楔扫描机构模块(2)进入系统内部，激光接收模块(3)对激光光线聚焦和电子电路模块(6)感光器件感应；经过周期性的多点激光扫描，并依据发射与接收时间差，便能够得到关于距离的空间三维点云信息。

5.根据权利要求1所述的轴向光电码盘方式，其特征在于，将激光双楔扫描机构模块(2)中电机转子固定件(2111)的外壳进行轴向刻线，形成反射率交替变化的轴向刻线特征(21111)，利用反射式光电读头进行信息的读取，从而定位电机转子固定件(2111)的角度，反射式光电读头焊接于侧电路板(62)；同时，径向刻线或磁编码器的方式也可作为定位电机转子固定件(2111)旋转角度的实施方式。

6.根据权利要求1所述的激光双楔扫描机构模块(2)，其特征在于，其中的旋转电机(211)采用中空式结构，将楔形镜(212)固定于电机转子固定件(2111)的中空轴中，利用电机转子固定件直接带动楔形镜(212)转动，无需传动系统。

7.根据权利要求3所述激光接收模块底座(52)，其特征在于，激光接收模块底座(52)为一体式设计，同时实现激光光纤的引导与导向、激光接收模块(3)定位与调焦功能、下楔形扫描组件(22)固定功能。