激光探测装置的制作方法

1.本发明涉及探测设备技术领域，特别是涉及一种激光探测装置。


背景技术：

2.激光雷达(laser radar)，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光发射机将电脉冲变成光脉冲发射出去，光学接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
3.目前，市面上很多厂家都使用的是45
°
转镜结构同轴方案的激光雷达。但现有的45
°
激光雷达的体积通常较大，无法适用于工作空间狭小的场合中，存在一定的使用局限性，此外体积大也会造成转动惯量大，存在稳定性不佳的问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种激光探测装置，旨在解决现有技术体积大，无法适用于空间狭小场合，转动惯量大，稳定性差的问题。
5.本技术提供一种激光探测装置，所述激光探测装置包括：
6.光学构件，所述光学构件形成有贯通设置的出光通道，且所述光学构件还形成有位于所述出光通道外部的第一反射镜，以及形成于所述出光通道内部的第二反射镜；
7.探测光源，所述探测光源设置于所述出光通道的进光口；以及
8.发射透镜，所述发射透镜设置于所述出光通道内并位于所述探测光源与第二反射镜之间。
9.上述方案的激光探测装置应用于测距场合中，例如在建筑行业中，用以测量两个不同物体之间的距离，以便完成后续施工作业，工作时，探测光源发出的探测光线经由发射透镜进入出光通道，并照射到第二反射镜上，通过第二反射镜反射到被测物体上，之后探测光线返回并照射到第一反射镜上，经过分析探测光线射出至返回的时间，便可测算出两个物体之间的距离值，工作方便可靠，测量精度高。由于本方案中光学构件的内部形成有贯通的出光通道，且第二反射镜和发射透镜均是安装在出光通道内的，因此探测光源、发射透镜、第一反射镜和第二反射镜的结构布置更加紧凑，探测光源、发射透镜和第一反射镜的距离更短，使得光机结构尺寸更加优化，有效减小了激光探测装置的整机体积。如此一来，激光探测装置便能够使用于工作空间狭小的场合中，扩大了适用范围，此外由于整机体积减小，使得转动惯量也相应减小，工作时的稳定性更佳，可靠性更高。
10.下面对本技术的技术方案作进一步的说明：
11.在其中一个实施例中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直布置，且所述第一反射镜朝背离所述探测光源的方向呈45
°
倾斜设置，所述第二反射镜朝向所述探测光源的
方向呈45
°
倾斜设置。
12.在其中一个实施例中，所述出光通道靠近其出光口的侧壁形成有安装部，所述安装部朝向所述探测光源方向倾斜，所述第二反射镜设置于所述安装部上。
13.在其中一个实施例中，所述第二反射镜通过粘贴粘接于所述安装部上。
14.在其中一个实施例中，所述第一反射镜与所述第二反射镜的材料的膨胀系数相同或相近。
15.在其中一个实施例中，所述第一反射镜设置为棱镜；所述第二反射镜设置为平面镜。
16.在其中一个实施例中，所述探测光源与所述出光通道的进光口间隔设置，所述激光探测装置还包括导光筒和发射板，所述导光筒的其中一端插接于所述出光通道的进光口内，所述发射透镜固定于所述导光筒内，所述导光筒的另一端与所述发射板连接，所述探测光源设置于所述发射板上并处于所述导光筒内。
17.在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括旋转驱动件和外壳，所述旋转驱动件的驱动轴与所述发射板连接，所述外壳设有环向延伸设置的视窗，所述视窗与所述出光通道的出光口相对。
18.在其中一个实施例中，所述激光探测装置还包括接收镜和探测器，所述接收镜设置于所述第一反射镜的相对侧，所述探测器设置于所述接收镜背离所述第一反射镜的一侧。
19.在其中一个实施例中，所述旋转驱动件、所述发射板、所述探测光源、所述导光筒、所述发射透镜、所述出光通道、所述接收镜和所述探测器同轴设置。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明一实施例所述的激光探测装置的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.100、激光探测装置；10、光学构件；11、出光通道；12、安装部；20、第一反射镜；30、第二反射镜；40、探测光源；50、发射透镜；60、导光筒；70、发射板；80、旋转驱动件；90、外壳；91、视窗；90a、接收镜；90b、探测器；90c、出射光束；90d、返回光束。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.如图1所示，为本技术一实施例展示的一种激光探测装置100，其具体为一种激光测距设备，也即为一种以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，探测信号接触到目标后进行原路径反射，探测器90b将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。
27.通常来讲，激光雷达由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成。激光发射机将电脉冲变成光脉冲发射出去，光学接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到转台和信息处理系统中进行分析计算，最终计算结果呈现在显示器，以便测量人员读取数据。
28.请继续参阅图1，示例性地，本实施例中所述激光探测装置100包括：光学构件10、探测光源40以及发射透镜50。其中，探测光源40例如为激光发射器，用于发出探测激光束。激光束的能量高，射程远，且在遇到障碍物或接触到目标物体后的能够损耗小，利于保证探测精度。
29.当然，在其它实施例中探测光源40也可以采用红外光发射器等，只要能够发射出探测光线即可。
30.请继续参阅图1，所述光学构件10形成有贯通设置的出光通道11，且所述光学构件10还形成有位于所述出光通道11外部的第一反射镜20，以及形成于所述出光通道11内部的第二反射镜30。光学构件10可作为第一反射镜20和第二反射镜30的载体，使第一反射镜20和第二反射镜30的成型方式简单，且结构一体性好、集成化程度高。
31.所述探测光源40设置于所述出光通道11的进光口。较佳地，所述探测光源40与所述出光通道11的进光口间隔相对设置。从而能够保证探测光源40发出的探测光线可以直接进入出光通道11而照射到第二反射镜30上。以便将探测光线朝目标物体射出。光路结构简单，出光路径短，利于提高探测效率和质量。
32.所述发射透镜50设置于所述出光通道11内并位于探测光源40与第二反射镜30之间。进入出光通道11的探测光线会首先穿过发射透镜50，发射透镜50会对探测光线进行准直处理，以保证最终从出光通道11射出的探测光线规整且聚拢。
33.综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的激光探测装置100应用于测距场合中，例如在建筑行业中，用以测量两个不同物体之间的距离，以便完成后续施工作业，工作时，探测光源40发出的探测光线经由发射透镜50进入出光通道11，并照射到第二反射镜30上，通过第二反射镜30反射到被测物体上，之后探测光线返回并照射到第一反射镜20上，经过分析探测光线射出至返回的时间，便可测算出测量点与目标物体之间的距离值，使用方便可靠，测量精度高。
34.由于本方案中光学构件10的内部形成有贯通的出光通道11，且第二反射镜30和发射透镜50均是安装在出光通道11内的，因此探测光源40、发射透镜50、第一反射镜20和第二反射镜30的结构布置更加紧凑，探测光源40、发射透镜50和第一反射镜20的距离更短，使得光机结构尺寸更加优化，有效减小了激光探测装置100的整机体积。如此一来，激光探测装置100便能够使用于工作空间狭小的场合中，扩大了适用范围，此外由于整机体积减小，使得转动惯量也相应减小，工作时的稳定性更佳，可靠性更高。
35.可以理解的，由激光探测装置内部发射出而照射到目标物体上的探测光线为出射光束90c。由目标物体发射回至激光探测装置的探测光线为返回光束90d。
36.需要说明的是，第一反射镜20和第二反射镜30可以是通过机加工方式在光学构件10的选取部位加工形成的镜面结构，也可以是采用独立的反射镜安装到光学构件10上的，具体根据实际需要选择即可。
37.例如，在一些实施例中，第一反射镜20和第二反射镜30均采用独立的反射镜片安装固定到光学构件10上。这样方便对第一反射镜20和第二反射镜30拆取下来进行清洁，同时对损坏件进行更换。
38.请继续参阅图1，本方案中，激光探测装置100具体为一种45
°
激光探测器90b，以便获得更高的收发合置信噪比和更低收发分置信噪比，并减小探测盲区，提升探测能力。具体而言，本实施例中所述第一反射镜20与所述第二反射镜30垂直布置，且所述第一反射镜20朝背离所述探测光源40的方向并与水平面之间呈45
°
倾斜设置，所述第二反射镜30朝向所述探测光源40的方向并与水平面之间呈45
°
倾斜设置。
39.如此，从出光通道11内竖直向下移动的探测光线照射到第二反射镜30上后，会被第二反射镜30水平反射出，从而准确照射到目标物体。当接触都目标物体后，水平反射回来的探测光线照射到第一反射镜20上后，换向向下移动，以便被探测器90b接收到返回光束90d并进行分析测算。
40.请继续参阅图1，本方案中，光学构件10形成为类似三角形的块体，出光通道11从光学构件10的其中一个平面贯穿至斜面而成。在一些实施例中，所述出光通道11靠近其出光口的侧壁形成有安装部12，所述安装部12朝向所述探测光源40方向倾斜，所述第二反射镜30设置于所述安装部12上。如此，向上倾斜弯折的安装部12对第二反射镜30起到托举的作用，当光学构件10旋转运动进行扫描作业时，产生的离心力能够将第二反射镜30贴靠压紧在安装部12上，保证结构更加稳固，避免第二反射镜30发生脱落。
41.进一步地，在上述实施例的基础上所述第二反射镜30通过所述粘贴粘接于所述安装部12上。因而第二反射镜30通过粘贴提供的粘接力能够更加牢固的安装在出光通道11内，且该种粘接方式安装结构简单，不会对第二反射镜30造成损坏。
42.可选地，粘贴可以是涂抹的一层胶水，或粘贴的双面胶，或者其它具备粘性的物质。
43.当然了，在其它的实施例中，除了采用上述粘接安装方式以外，第二反射镜30也可以采用磁吸连接、卡扣连接、螺纹连接、焊接、铆接等方式安装于出光通道11内。例如，第二反射镜30的背面设置有卡体，安装部12的表面设置有扣位，卡体与扣位连接，实现第二反射镜30卡扣固定到出光通道11内。又例如，第二反射镜30开设有通孔，安装部12开设有与通孔相对的螺纹孔，采用螺栓穿过通孔后螺接于螺纹孔中，便可实现第二反射镜30螺接固定到出光通道11内。
44.激光探测装置100实质上为一种精密探测设备，尺寸或者结构上的细微变化，都会影响到其探测精度。在一些实施例中，所述第一反射镜20与所述第二反射镜30的材料的膨胀系数相同或相近。所谓膨胀系数，是指物体由于温度改变而发生的胀缩现象。其变化能力以等压(即p值一定)下，单位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数表示。各物体的热膨胀系数不同，一般金属的热膨胀系数单位为1/度(摄氏)。
45.因此，将第一反射镜20和第二反射镜30的膨胀系数设置为相同或相近值，能够保证整体结构在不同温度下的稳定性，减小形变程度，保证激光探测装置100的探测精度和结构安全。
46.在一些实施例中，所述第一反射镜20设置为棱镜；所述第二反射镜30设置为平面镜。将第一反射镜20采用棱镜，因为棱镜的结构更加稳定，不容易在温度发生变化时产生形变。将第二反射镜30采用平面镜，平面镜的结构简单，易于获得，造价低，有助于降低整机成本。
47.请继续参阅图1，此外，在上述任一实施例的基础上，所述激光探测装置100还包括导光筒60和发射板70，所述导光筒60的其中一端插接于所述出光通道11的进光口内，所述发射透镜50固定于所述导光筒60内，所述导光筒60的另一端与所述发射板70连接，所述探测光源40设置于所述发射板70上并处于所述导光筒60内。
48.通过设置导光筒60，导光筒60可将探测光线完全导向照射到发射透镜50上，防止探测光源40发射出的探测光线因散射而影响光利用率。发射板70用于装载固定探测光源40，并与导光筒60相连，提升结构稳定性。
49.需要说明的是，导光筒60设置为圆形筒体，采用不透光或透光率低的材料制成，不仅便于安装，同时有助于减少光损量。
50.为了保证导光筒60安装稳固，导光筒60的端部通过粘接方式固定于出光通道11的进光口内壁上。
51.请继续参阅图1，进一步地，在上述任一实施例是基础上，所述激光探测装置100还包括旋转驱动件80和外壳90，所述旋转驱动件80的驱动轴与所述发射板70连接，所述外壳90设有环向延伸设置的视窗91，所述视窗91与所述出光通道11的出光口相对。外壳90为整个激光探测装置100的安装壳体，上述的探测光源40、发射透镜50、导光筒60、第一反射镜20、第二反射镜30等部件均安装于外壳90内部，外壳90采用封闭结构设计，可防止外部环境中的灰尘等杂质进入壳内而对各部件造成污染，影响光学精度。可选地，外壳90上开设有水平周向延伸为一圈的窗口，窗口内安装有透光玻璃，由此形成为视窗91，结构简单，易于实施。
52.本实施例中旋转驱动件80可以是电机、旋转气缸等能够直接输出旋转动力的设备，或者电机与皮带轮、电机与齿轮齿条模组等能够将直线动力转变为旋转动力的设备组合。较佳地，旋转驱动件80采用电机，电机的驱动轴与发射板70相连。通过发射板70可带动第一反射镜20和第二反射镜30在水平面内沿竖直轴进行旋转，探测光线通过视窗91射出，从而实现激光探测装置100的扫描功能。
53.请继续参阅图1，上述任一实施例的基础上，所述激光探测装置100还包括接收镜90a和探测器90b，所述接收镜90a设置于所述第一反射镜20的相对侧，所述探测器90b设置于所述接收镜90a背离所述第一反射镜20的一侧。从目标物体水平反射回来的探测光线照射到第一反射镜20上后，朝下转向而照射到接收镜90a上，接收镜90a将探测光线聚焦至探测器90b上，探测器90b接收到探测光线从而可进行分析测算，以得到距离、高度、速度、方位等参数。
54.具体地，本实施例中接收镜90a为凸透镜。接收镜90a的凸部朝向第一反射镜20设置，从而能够在探测光线穿过凸部后聚焦于探测器90b上的一点。
55.此外，在上述任一实施例的基础上，所述旋转驱动件80、所述发射板70、所述探测光源40、所述导光筒60、所述发射透镜50、所述出光通道11、所述接收镜90a和所述探测器90b同轴设置。如此，激光探测装置100便形成为同轴结构布置，探测光线经过各部件时的光路短且精准，利于提高探测效率。
56.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
59.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。