[发明专利]一种激光雷达光路模块化结构

说明书

本发明提出一种激光雷达光路模块化结构，通过对激光雷达光路进行模块化设计，能够简化整个激光雷达光路的加工、装调过程，提高光路装调精度与装调效率，适用于激光雷达批量化生产。该激光雷达光路模块化结构包括：光路封装套筒、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；光源连接组件用于连接激光光源，光源连接组件同轴安装在光路封装套筒轴向的一端；准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在光路封装套筒内部，其中准直镜A组件位于光源连接组件的连接端；调焦驱动机构用于驱动调焦镜组件沿光路封装套筒的轴线移动，以实现调焦。

技术领域

本发明属于机械设计领域，特别涉及一种激光雷达光路模块化结构及其加工方法。

背景技术

激光雷达在大型装备、零件检测领域具有极其广泛的应用。在使用激光雷达对被测物进行测量的过程中，激光光源发射激光，激光依次通过准直镜A、准直镜B、调焦镜、胶合镜在反射镜表面反射，最终射到被测物表面，从而完成对被测物测量，激光雷达光路如图1所示。为了提高测量精度，需要在不同的测量距离处进行调焦操作，另外各个镜子安装时同轴精度要求较高，设计一套调焦精度高，并且装调方便、可靠的调焦结构至关重要。

准直镜A、准直镜B用于实现对激光光源出射光束的准直，调焦镜实现在测量过程中，不同的测量距离对光束进行调焦，胶合镜实现对光束的汇聚，反射镜将光束进行折转，反射镜旋转可以调整出射光束的方向，增大测量范围。

查阅相关专利，现有的专利中有相关的调焦机构，但是驱动方式都是采用旋转电机，通过皮带、涡轮蜗杆的传动方式实现，带传动中皮带具有弹性，并且容易出现打滑现象，涡轮蜗杆传动由于涡轮蜗杆有间隙，虽然合理的机械设计可以有效的减小间隙，但是不能去除，由于激光雷达调焦过程精度要求高，因此这些传动方式在激光雷达调焦结构设计中都不能适用。另外，激光雷达要求各个镜片同轴，紧靠加工精度保证难以实现，因此，在进行机械设计时，需要同时考虑结构装调，设计相应的调整结构，为了保证整体装调的可行性和高效性，调整结构需要调整方便，整体结构设计需要充分考虑各个部件的装调。因此，如何实现激光雷达整体结构设计、加工、装调的可行性与高效性，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种激光雷达光路模块化结构，通过对激光雷达光路进行模块化设计，能够简化整个激光雷达光路的加工、装调过程，提高光路装调精度与装调效率，适用于激光雷达批量化生产。

本发明的技术方案是：一种激光雷达光路模块化结构，包括：光路封装套筒、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；所述调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；

所述光源连接组件用于连接激光光源，所述光源连接组件同轴安装在所述光路封装套筒轴向的一端；所述准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在所述光路封装套筒内部，其中所述准直镜A组件位于所述光源连接组件的连接端；所述调焦驱动机构用于驱动所述调焦镜组件沿所述光路封装套筒的轴线移动，以实现调焦。

作为本发明的一种优选方式：所述光路封装套筒的中心孔为具有两个台阶的阶梯孔，令其从孔径较大端到孔径较小端依次为轴段A、轴段B和轴段C；其中轴段A用于安装胶合镜组件，轴段B用于安装调焦镜组件，轴段C用于安装准直镜A组件和准直镜B组件；轴段A、轴段B和轴段C的内圆周面同轴。

作为本发明的一种优选方式：所述调焦驱动机构为直线电机；所述调焦镜组件包括：调焦支架、调焦镜、调焦镜压紧螺母和调焦镜套筒；

所述直线电机的动力输出端与所述调焦支架相连，用于带动所述调焦支架沿所述光路封装套筒的轴向运动；所述调焦支架作为所述调焦镜套筒的安装支架，从所述光路封装套筒外圆周的条形孔伸入光路封装套筒轴段B内部，所述条形孔为所述调焦镜组件的运动通道；

所述调焦镜套筒与所述光路封装套筒轴段B的内圆周面同轴，所述调焦镜压紧螺母将所述调焦镜同轴压紧在所述调焦镜套筒中。