[發明專利]一種微型化激光脈沖測距掃描裝置

在審

• 申請號: 201711363855.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN109932728A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 武旭輝;張健;王勇;尹金茹
• 申請（專利權）人: 保定市天河電子技術有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/481;G01S7/486
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明提供一種微型化激光脈沖測距掃描裝置，所述裝置基于激光脈沖測距原理，采用扁平電機直接驅動激光測距模組旋轉，從而刪減傳統裝置中的反射鏡，節省大量空間，而且能夠免去中間傳動環節，提高所述裝置的可靠性，所述激光測距模組采用光學接收和光學發射分離的設計，使接收光軸與發射光軸相互平行，收發兩條光路互不干擾，從而保證光學接收鏡片為全尺寸設計，提高光學鏡片的利用率，同時，所述裝置采用的電機為扁平電機，能夠大幅壓縮電機自身占用的內部空間，而且，所述裝置利用電機軸承邊緣的空間來安裝無線供電模組，無需占用額外空間，提高空間利用率，使得所述激光脈沖測距掃描裝置緊湊、高效，實現激光脈沖測距掃描裝置的微型化。

技術領域

本申請涉及距離傳感器，特別涉及一種微型化激光脈沖測距掃描裝置。

背景技術

隨著國家智能裝備產業的飛速發展，激光脈沖測距掃描裝置作為具備探測周邊情況的核心傳感器，在工業控制領域得到廣泛的推廣和應用；與此同時，隨著對智能裝備整機小型化的要求越來越高，激光脈沖測距掃描裝置微型化的需求也越來越明確。

傳統激光脈沖測距掃描裝置(以下簡稱“傳統裝置”)一般采用如圖1所示的“收發共軸”結構，包括激光發射器11和激光接收器26，在激光發射器11下端設置有激光發射套筒16和與激光發射套筒16可旋轉連接的L型光筒32，在所述L型光筒32的拐角處固定設置有與出射光線成45°角的反射鏡31，所述反射鏡31的直徑大于激光發射套筒16的外徑，也大于L型光筒32的外徑，在所述激光發射套筒16外部套設有反光鏡18，激光發射器11發出的出射光線在激光發射套筒16內傳播被反射鏡31反射后經過L型套筒32射向被測物，出射光線在被測物表面反射形成反射光線，至少一部分反射光線沿著出射光線的逆方向傳播至L型套筒32外部的反射鏡31上，請結合圖1，反射光線被反射鏡31反射后射向反光鏡18，被反光鏡18反射后射向激光接收器26，根據激光發射器11發出出射光與激光接收器接收到反射光的時間差，結合光速即可計算出被測物體的距離，基于上述激光脈沖測距原理，通過電機驅動反射鏡31旋轉，進而帶動激光測距光路旋轉，實現對二維場景的掃描和測量。在上述方案中，45°反射鏡31作為一個重要的光路轉換裝置，對激光發射光路和激光接收光路進行折返，為此占用了較大的空間。而且，通過旋轉45°反射鏡31來帶動激光光路旋轉，進而實現旋轉掃描，就不得不預留有大量空間以便45°反射鏡31能夠自由旋轉。

另外，由于激光脈沖測距掃描裝置是以光學接收鏡片為“接收天線”的裝置，在激光發射功率等條件不變的條件下，其測距能力與光學接收鏡片的可用面積成正比，為實現一定距離測距需求，需要使光學接收鏡片的面積達到特定的尺寸要求。因此，對于圖1所示的激光脈沖測距掃描裝置來說，光學接收鏡片中心部分的面積被激光發射部分占據，造成光學接收鏡片中心部分無法使用，可用接收面積減少。還由于激光發射套筒設計在主光路中，遮擋了部分反射光線返回的路徑，導致光學接收鏡片上相應區域基本處于無效狀態，從而進一步減少接收鏡片的可用接收面積，因此，需要使用外形尺寸很大的光學接收鏡片來實現理論上較小外形尺寸光學接收鏡片就能達到的性能，由此，導致激光脈沖測距掃描裝置的整體體積偏大。

請結合如圖2a、圖2b和圖3，例如，實際外形尺寸是直徑為30mm的光學接收鏡片，其有效接收面積僅相當于直徑為18mm的光學接收鏡片的理論接收面積。為保證傳統裝置的測距能力不下降，也就是保證光學接收鏡片的有效接收面積不降低，通常，通過增加光學接收鏡片外徑，以提高光學接收鏡片整體尺寸的方法來彌補上述問題造成的有效接收面積的損失。

進一步地，由于45°反射鏡的外徑需要與光學接收鏡片外徑相匹配，即45°反射鏡的大小是由光學接收鏡片的外徑尺寸決定的，因此，如果光學接收鏡片外徑尺寸增加，則需要45°反射鏡的外徑尺寸也相應增加，進而，為45°反射鏡預留的旋轉空間也相應加大，導致傳統裝置的整體體積進一步增大。

發明內容