[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光掃描裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710754649.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107450060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京海德瑞科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/481
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/481;G01S17/48;G02B26/10
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 呂雁葭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光掃描裝置，更具體的說(shuō)是一種能夠周向旋轉(zhuǎn)的掃描裝置。

背景技術(shù)

激光掃描儀通過(guò)測(cè)量激光往返時(shí)間來(lái)測(cè)定目標(biāo)相對(duì)距離，并通過(guò)掃描裝置改變激光指向方位來(lái)測(cè)定目標(biāo)相對(duì)位置，具有距離精度高和空間分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。激光掃描儀的測(cè)量原理是利用激光發(fā)射器發(fā)出激光脈沖，激光照射到目標(biāo)物體后返回部分能量形成激光回波，當(dāng)激光接收器收到激光回波，且回波的能量足以觸發(fā)門(mén)檻值時(shí)，激光掃描儀即可計(jì)算它到物體的距離值；激光掃描儀可以連續(xù)不停的發(fā)射激光脈沖，激光脈沖通過(guò)掃描裝置改變激光指向，將激光脈沖波發(fā)射向各個(gè)方向從而形成一個(gè)二維區(qū)域的掃描。此二維區(qū)域的掃描可以實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能：1)在掃描裝置的掃描范圍內(nèi)，設(shè)置不同形狀的保護(hù)區(qū)域，當(dāng)有物體進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；2)在掃描裝置的掃描范圍內(nèi)，掃描器輸出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的距離，根據(jù)此距離信息，可以計(jì)算物體的外型輪廓，坐標(biāo)定位。傳統(tǒng)的激光掃描儀的掃描裝置通常體積大，價(jià)格昂貴，掃描速度較慢，很難滿足快速掃描成像的要求。

現(xiàn)有的激光掃描方式主要分為四種，包括電光掃描，聲光掃描，光柵掃描和光機(jī)掃描。電光掃描和聲光掃描由于是非機(jī)械掃描方式，因此具有無(wú)慣性掃描的特點(diǎn)。它們掃描速度快，但是聲光掃描由于其原理的限制，使得當(dāng)其為布拉格衍射時(shí)衍射角很小，因此其視場(chǎng)角也比較小，而當(dāng)其不符合布拉格衍射條件時(shí)，衍射效率很低，極大地浪費(fèi)了激光的能量。電光掃描角度也很小，且它對(duì)光存在損耗，透過(guò)率很低。光柵掃描視場(chǎng)角比較大，但是主要問(wèn)題是衍射效率低，影響了整個(gè)掃描系統(tǒng)的透過(guò)率。

光機(jī)掃描分為很多種，包括多面棱鏡掃描、振鏡掃描、旋轉(zhuǎn)反射鏡掃描、光楔掃描、壓電掃描、MEMS擺鏡掃描和光纖掃描等。目前激光掃描儀系統(tǒng)中能夠成熟應(yīng)用的主要是光機(jī)掃描方式中的振鏡掃描裝置、旋轉(zhuǎn)反射鏡掃描和多面棱鏡掃描裝置。

如圖3所示，振鏡掃描的成行性好，重復(fù)性好，掃描效率高，但是由于其掃描角度越大，掃描頻率就越低，所以它的掃描角度一般不大，約為10°～25°，在該視場(chǎng)角下，振鏡掃描的掃描頻率也較低。如圖4所示，多面棱鏡掃描裝置由于馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可以做到很高，所以掃描速度也通常比較快，且掃描角度大，穩(wěn)定性好，但多面棱鏡掃描裝置體積大，配置成掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也比較高，由于多面棱鏡加工工藝的限制，會(huì)影響反射光束的質(zhì)量。而旋轉(zhuǎn)反射鏡掃描裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)360°角度掃描，但收發(fā)光路經(jīng)同一反射面，會(huì)造成不必要的光學(xué)遮擋，也容易在接收光路中引入雜散光干擾造成誤判，如圖5所示。此外，由于以上三種掃描方式都采用出射入射同光路設(shè)計(jì)，在出射光束質(zhì)量不理想，光斑較大的條件下只能采用增加反射元件尺寸的方法來(lái)調(diào)節(jié)，影響了系統(tǒng)性能。而光纖掃描和MEMS擺鏡掃描裝置均處于研究階段，難以應(yīng)用于激光掃描儀中。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，可覆蓋360°掃描角度，分置發(fā)射接收光路以減少測(cè)量誤判的激光掃描裝置。

(二)技術(shù)方案

為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種激光掃描裝置，該裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置、上光路折轉(zhuǎn)元件和下光路折轉(zhuǎn)元件，所述上光路折轉(zhuǎn)元件和下光路折轉(zhuǎn)元件固定在所述驅(qū)動(dòng)裝置的兩端，所述驅(qū)動(dòng)裝置能夠帶動(dòng)所述上光路折轉(zhuǎn)元件和下光路折轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)；

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，該裝置還包括轉(zhuǎn)子支撐組件和固定輔件，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)所述轉(zhuǎn)子支撐組件和所述固定輔件帶動(dòng)所述上光路折轉(zhuǎn)元件和所述下光路折轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)出射光和入射光在水平面的360°周向掃描。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，該裝置還包括配重塊，所述配重塊用于匹配光路折轉(zhuǎn)元件，使整個(gè)裝置達(dá)到動(dòng)平衡。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，該裝置還包括激光源和光電傳感器，所述激光源位于裝置的上方，所述光電傳感器位于裝置下方。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述激光源發(fā)出的出射光通過(guò)上光路折轉(zhuǎn)元件折轉(zhuǎn)能夠沿水平方向射出。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，該裝置還包括激光源和光電傳感器，所述激光源位于裝置的下方，所述光電傳感器位于裝置上方。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述光電傳感器通過(guò)下光路折轉(zhuǎn)元件折轉(zhuǎn)能夠接收入射光。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述入射光和出射光的光路通過(guò)所述上光路折轉(zhuǎn)元件和所述下光路折轉(zhuǎn)元件折轉(zhuǎn)后的光路相互平行。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述激光源發(fā)出的出射光通過(guò)上光路折轉(zhuǎn)元件折轉(zhuǎn)能夠沿水平方向射出。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述激光源的出射光斑尺寸與上光路折轉(zhuǎn)元件通光口徑一致。