[發明專利]一種可拼接的TOF系統裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010975655.6
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112213729A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王少熙;靳剛
• 申請（專利權）人: 昆山西行者科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/894;G01S17/87
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及激光深度測量技術領域，尤其涉及一種可拼接的TOF系統裝置及控制方法。該裝置包括激光雷達系統，所述激光雷達系統包括發射模組、采集模組、控制與處理電路，所述激光雷達系統有三組，三組同一水平面上呈扇形分布，組成一個大視場激光雷達系統，位于中間的激光雷達系統與兩邊的雷達系統所使用的工作波段不同。三組同一水平面上呈扇形分布，組成一個大視場激光雷達系統，克服可現有技術中機械旋轉式精度低，易磨損轉軸的缺點，能夠固定一次性成像，不需要旋轉。

技術領域：

本發明涉及激光深度測量技術領域，尤其涉及一種可拼接的TOF系統裝置及控制方法。

背景技術：

隨著激光雷達技術的發展，基于TOF技術的深度相機逐漸成熟，已經在機器人導航、自動駕駛、無人機、AR/VR/MR、三維重建、人機互動、智能制造等熱門領域開始應用。3DTOF相機基本原理是激光器發出經調制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發射和反射時間差或者相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產生深度信息，此外再結合傳統的相機拍攝，就能將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現出來。

探測距離遠、探測范圍廣是激光雷達產品兩個重要的指標。但是探測距離遠需要大焦距鏡頭，視場就會變小；探測范圍廣的鏡頭焦距就會比較小。為了同時滿足這兩個指標要求，激光雷達主要分為旋轉式激光雷達和固態激光雷達。

旋轉式激光雷達通過多束激光束列而排，繞軸進行360°旋轉，每一束激光掃描一個平面，縱向疊加后呈現出三維立體圖形。多線束激光雷達可分為16線、32線、64線，線束越高，可掃描的平面越多，獲取目標的信息也就越詳細，線束越低的激光雷達由于點云密度較低，容易帶來分辨率不高的問題。

固態激光雷達摒棄了原有的機械掃描方式，采用相控陣原理，有許多個固定的細小光束組層，通過每個陣元點產生光束的相位與幅度，以此強化光束在指定方向上的強度，并壓抑其他方向的強度，從而實現讓光束的方向發生改變。由于固態式激光雷達不具備旋轉組件，這在一定程度降低了硬件成本和磨損消耗，且在個別光束陣元損壞的前提下，固態式激光雷達整體仍可持續工作，在可靠性上實現了大大提升。

固態激光雷達結構簡單、尺寸小，由于不需要旋轉部件，可以大大壓縮雷達的結構和尺寸，提高使用壽命，并降低成本。機械式激光雷達由于光學結構固定，適配不同機器往往需要精密調節其位置和角度，振動大，對光路影響比較大，會導致圖像輸出不穩定。

機械式超大視場激光雷達測距儀目前已經有成熟的產品，這種方式最為直接，技術難度也最小，但考慮到鏡片、機械結構、電路板等因素，多點測距模塊通常無法在尺寸和重量上進行優化，因此電機帶動模塊進行長時間旋轉時，軸承極易損耗，使得傳統機械掃描在可靠性方面備受詬病，由于損耗增加的成本也是非常現實的問題。

發明內容：

為克服上述問題，本發明的目的在于提供一種可拼接的TOF系統裝置及控制方法，以解決現有技術的不足。

本發明由如下技術方案實施：

一種可拼接的TOF系統裝置，包括激光雷達系統，所述激光雷達系統包括發射模組、采集模組、控制與處理電路，所述激光雷達系統有ABC三組，三組同一水平面上呈扇形分布，組成一個大視場激光雷達系統，位于中間的C組激光雷達系統與兩邊的AB雷達系統所使用的工作波段不同。

使用三個固態激光雷達系統拼接成一個超大視場的固態激光雷達系統，光路穩定，輸出圖像穩定。不會像傳統機械掃描一樣，因為電機帶動模式進行長時間旋轉帶來的不可靠性，也不會因為軸承易損耗而增加成本。

中間固態激光雷達模組和兩邊固態激光雷達模組波段不同，避免了光路交叉部分反射回來的激光對系統精度的影響。

所述控制與處理電路包括TOF光源電路和感光電路。