[发明专利]一种可拼接的TOF系统装置及控制方法

说明书

本发明涉及激光深度测量技术领域，尤其涉及一种可拼接的TOF系统装置及控制方法。该装置包括激光雷达系统，所述激光雷达系统包括发射模组、采集模组、控制与处理电路，所述激光雷达系统有三组，三组同一水平面上呈扇形分布，组成一个大视场激光雷达系统，位于中间的激光雷达系统与两边的雷达系统所使用的工作波段不同。三组同一水平面上呈扇形分布，组成一个大视场激光雷达系统，克服可现有技术中机械旋转式精度低，易磨损转轴的缺点，能够固定一次性成像，不需要旋转。

技术领域：

本发明涉及激光深度测量技术领域，尤其涉及一种可拼接的TOF系统装置及控制方法。

背景技术：

随着激光雷达技术的发展，基于TOF技术的深度相机逐渐成熟，已经在机器人导航、自动驾驶、无人机、AR/VR/MR、三维重建、人机互动、智能制造等热门领域开始应用。3DTOF相机基本原理是激光器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或者相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

探测距离远、探测范围广是激光雷达产品两个重要的指标。但是探测距离远需要大焦距镜头，视场就会变小；探测范围广的镜头焦距就会比较小。为了同时满足这两个指标要求，激光雷达主要分为旋转式激光雷达和固态激光雷达。

旋转式激光雷达通过多束激光束列而排，绕轴进行360°旋转，每一束激光扫描一个平面，纵向叠加后呈现出三维立体图形。多线束激光雷达可分为16线、32线、64线，线束越高，可扫描的平面越多，获取目标的信息也就越详细，线束越低的激光雷达由于点云密度较低，容易带来分辨率不高的问题。

固态激光雷达摒弃了原有的机械扫描方式，采用相控阵原理，有许多个固定的细小光束组层，通过每个阵元点产生光束的相位与幅度，以此强化光束在指定方向上的强度，并压抑其他方向的强度，从而实现让光束的方向发生改变。由于固态式激光雷达不具备旋转组件，这在一定程度降低了硬件成本和磨损消耗，且在个别光束阵元损坏的前提下，固态式激光雷达整体仍可持续工作，在可靠性上实现了大大提升。

固态激光雷达结构简单、尺寸小，由于不需要旋转部件，可以大大压缩雷达的结构和尺寸，提高使用寿命，并降低成本。机械式激光雷达由于光学结构固定，适配不同机器往往需要精密调节其位置和角度，振动大，对光路影响比较大，会导致图像输出不稳定。

机械式超大视场激光雷达测距仪目前已经有成熟的产品，这种方式最为直接，技术难度也最小，但考虑到镜片、机械结构、电路板等因素，多点测距模块通常无法在尺寸和重量上进行优化，因此电机带动模块进行长时间旋转时，轴承极易损耗，使得传统机械扫描在可靠性方面备受诟病，由于损耗增加的成本也是非常现实的问题。

发明内容：

为克服上述问题，本发明的目的在于提供一种可拼接的TOF系统装置及控制方法，以解决现有技术的不足。

本发明由如下技术方案实施：

一种可拼接的TOF系统装置，包括激光雷达系统，所述激光雷达系统包括发射模组、采集模组、控制与处理电路，所述激光雷达系统有ABC三组，三组同一水平面上呈扇形分布，组成一个大视场激光雷达系统，位于中间的C组激光雷达系统与两边的AB雷达系统所使用的工作波段不同。

使用三个固态激光雷达系统拼接成一个超大视场的固态激光雷达系统，光路稳定，输出图像稳定。不会像传统机械扫描一样，因为电机带动模式进行长时间旋转带来的不可靠性，也不会因为轴承易损耗而增加成本。

中间固态激光雷达模组和两边固态激光雷达模组波段不同，避免了光路交叉部分反射回来的激光对系统精度的影响。

所述控制与处理电路包括TOF光源电路和感光电路。