[实用新型]一种激光雷达实验装置

说明书

本实用新型公开了一种激光雷达实验装置，包括：操作板，用于固定待扫描的样品附件；激光雷达，用于发射激光对样品附件进行扫描，及接收样品附件反射回来的光波；控制机箱，用于控制激光雷达开、关，并将激光雷达接收的数据传输至计算机；红外相机，用于获取激光扫描的图像，并将图像传输至计算机；计算机，用于将控制机箱传输的数据形成点云图并对点云图数据进行分析，以及显示、处理红外相机获取的图像。本实用新型可设计多维度的实验操作，实现样品点云图自动采集与处理，得到距离、反射强度、空间坐标等信息，实现数字化实验。

技术领域

本实用新型涉及物理实验教学设备技术领域，具体涉及一种激光雷达实验装置。

背景技术

激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。因此其工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理(采用脉冲法激光测距)计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体点云图像。

三维激光雷达是利用激光的传播速度快，直线型好的特点将激光发射出去，并接收返回的信息来描述被测量物体的表面形态的。由于被测物体的反射率不同接收到的返回信息也有强弱之分。所谓的三维既是利用多线束的激光器叠加并结合雷达底部的机械水平转动来覆盖一整片区域。这个过程很类似民间的360度全景摄影，区别就是我们得到的“底片”不是图像而是成千上万个点组成的表面形态，在测量术语中叫做点云。

随着激光雷达技术进步，应用领域越来越广泛，如何在学生阶段让学生深入理解激光雷达的测距原理等也变的至关重要。物理学作为大学阶段一门重要的基础课程，对培养学生掌握抽象逻辑思维和对规则的演绎推理有重要作用，如何在教学过程中由实体演示引导学生理解抽象知识是物理教学的一大重点。

公开号为CN110850391A的专利说明书中公开了一种激光雷达性能测试装置，包括：靶板，用于承受激光雷达所发射的激光；靶板支架，所述靶板支架上设置有伸缩夹具，用于固定所述靶板；直线导轨，所述靶板支架设置于所述直线导轨上，并可沿所述直线导轨滑动；光学平台，设置于所述直线导轨的一端，用于固定被测试的激光雷达；测试机，用于及分析测试数据。该测试装置能够测试激光雷达的回波能力、有效测距范围、测距精度、水平角分辨率、竖向视场角、竖向角分辨率和对相同位置不同反射率目标测距值一致性等性能参数，但是该装置不能针对不同的扫描样品直观地获取三维立体点云图像，且激光雷达扫描过程不可见，无法让学生对激光雷达的工作原理有直观的认识。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光雷达实验装置，可设计多维度的实验操作，实现样品点云图自动采集与处理，得到距离、反射强度、空间坐标等信息，实现数字化实验。

一种激光雷达实验装置，包括：

操作板，用于固定待扫描的样品附件；

激光雷达，用于发射激光对样品附件进行扫描，及接收样品附件反射回来的光波；

控制机箱，用于控制激光雷达开、关，并将激光雷达接收的数据传输至计算机；

红外相机，用于获取激光扫描的图像，并将图像传输至计算机；

计算机，用于将控制机箱传输的数据形成点云图并对点云图数据进行分析，以及显示、处理红外相机获取的图像。

本方案采用激光雷达扫描样品附件获取相应样品附件的点云图，并通过计算机对获取的点云图进行显示和分析，通过点云图能够测量距离，物体深度，区分扫描图形，显示物体反射率，测量激光雷达水平分辨率，物体空间坐标；改变激光雷达转速，观察介质对点云图的影响，实现360°全景扫描等；同时采用红外相机显示和处理红外相机获取的图像，观察激光雷达扫描的方向，线束的分布并测量垂直分辨率。