[實(shí)用新型]一種掃描式激光雷達(dá)及激光雷達(dá)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420049981.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203688800U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王章軍;陳超;孟祥謙;李先欣;杜立彬;曲君樂(lè);呂斌;董磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號(hào): G01S17/02
• 分類號(hào): G01S17/02;G01S7/48
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種掃描式激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用所述掃描式激光雷達(dá)設(shè)計(jì)的激光雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)激光雷達(dá)的測(cè)量方向大多是固定的，為了擴(kuò)展激光雷達(dá)的測(cè)量模式，需要將激光雷達(dá)與三維掃描測(cè)量結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)。目前，激光雷達(dá)與三維掃描測(cè)量結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式大多采用的是將激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)集成在一個(gè)手動(dòng)掃描平臺(tái)上，通過(guò)手動(dòng)調(diào)整掃描平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，從而改變激光雷達(dá)測(cè)量的方向，這種方式需要人為的調(diào)整激光雷達(dá)的測(cè)量方向，自動(dòng)化程度不高，不利于連續(xù)觀測(cè)，并且還會(huì)引入掃描誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種掃描式激光雷達(dá)，解決了現(xiàn)有的激光雷達(dá)自動(dòng)化程度不高以及系統(tǒng)集成化低的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種掃描式激光雷達(dá)，包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元安裝在一支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于殼體下部，并與殼體連接。

進(jìn)一步的，所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐架和底座，所述支撐架通過(guò)設(shè)置在殼體上的水平軸與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并對(duì)殼體進(jìn)行支撐，所述底座安裝在支撐架的下方；所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)單元和水平驅(qū)動(dòng)單元；所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元安裝在支撐架中，連接所述水平軸，驅(qū)動(dòng)水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)殼體在垂直方向上做俯仰運(yùn)動(dòng)；所述水平驅(qū)動(dòng)單元安裝在底座中，通過(guò)設(shè)置在支撐架底部的垂直軸與支撐架連接，驅(qū)動(dòng)垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。

又進(jìn)一步的，所述俯仰驅(qū)動(dòng)單元包括俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)、俯仰減速機(jī)、小同步帶輪、大同步帶輪和同步帶；所述俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)與俯仰減速機(jī)連接，所述俯仰減速機(jī)與小同步帶輪連接，所述小同步帶輪通過(guò)同步帶與大同步帶輪連接，所述大同步帶輪與所述水平軸連接。

優(yōu)選的，所述水平驅(qū)動(dòng)單元包括水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)、水平減速機(jī)、小傳動(dòng)齒輪、大傳動(dòng)齒輪和軸座；所述水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)與水平減速機(jī)連接，所述水平減速機(jī)與小傳動(dòng)齒輪連接，所述小傳動(dòng)齒輪與大傳動(dòng)齒輪嚙合，所述大傳動(dòng)齒輪與所述垂直軸連接，所述垂直軸嵌套安裝在軸座中，所述軸座固定安裝在底座中。

進(jìn)一步的，所述激光雷達(dá)包括激光發(fā)射單元和光學(xué)接收單元；所述激光發(fā)射單元包括激光器、分束鏡、反射鏡和電控反射鏡；所述反射鏡和激光器分設(shè)在分束鏡的左右兩側(cè)，所述分束鏡和反射鏡與所述激光器出射光方向成一定角度放置，在所述反射鏡的一側(cè)設(shè)置有用于將所述反射鏡的反射光線進(jìn)行反射的電控反射鏡，所述電控反射鏡連接控制單元；所述光學(xué)接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡、小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片、聚焦透鏡和光電倍增管，所述小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片和聚焦透鏡依次并行放置在接收望遠(yuǎn)鏡的一側(cè)，且所述小孔光闌設(shè)置在接收望遠(yuǎn)鏡的焦平面處，所述光電倍增管接收從聚焦透鏡透射出的光線，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸至控制單元。

優(yōu)選的，在所述反射鏡與分束鏡之間設(shè)置有一擴(kuò)束鏡。

又進(jìn)一步的，在所述激光發(fā)射單元中還設(shè)置有觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊接收所述分束鏡反射的光線，并轉(zhuǎn)換成觸發(fā)電信號(hào)傳輸至控制單元。

優(yōu)選的，在所述控制單元中設(shè)置有俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電控反射鏡控制接口和信號(hào)接口模塊；一外接壓電控制器通過(guò)所述電控反射鏡控制接口與電控反射鏡連接，所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述信號(hào)接口模塊分別與光電倍增管、觸發(fā)模塊、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。

基于上述掃描式激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型還提出了一種采用所述掃描式激光雷達(dá)的激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和掃描式激光雷達(dá)，所述掃描式激光雷達(dá)包括激光雷達(dá)、三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，所述激光雷達(dá)安裝在一殼體內(nèi)，所述三維運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元接收控制單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述殼體在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡安裝在上位機(jī)上，所述上位機(jī)分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動(dòng)控制卡與所述掃描式激光雷達(dá)中的信號(hào)接口模塊進(jìn)行通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本實(shí)用新型的掃描式激光雷達(dá)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成化、自動(dòng)化程度高。將所述掃描式激光雷達(dá)應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)上位機(jī)控制激光雷達(dá)的測(cè)量方向，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光雷達(dá)的自動(dòng)控制。