[發明專利]一種激光雷達光路模塊化結構

在審

• 申請號: 202011392170.0
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112505656A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王曉光;劉柯;朱浩
• 申請（專利權）人: 北京航天計量測試技術研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

本發明提出一種激光雷達光路模塊化結構，通過對激光雷達光路進行模塊化設計，能夠簡化整個激光雷達光路的加工、裝調過程，提高光路裝調精度與裝調效率，適用于激光雷達批量化生產。該激光雷達光路模塊化結構包括：光路封裝套筒、光源連接組件、準直鏡A組件、準直鏡B組件、膠合鏡組件和調焦機構；調焦機構包括調焦鏡組件和調焦驅動機構；光源連接組件用于連接激光光源，光源連接組件同軸安裝在光路封裝套筒軸向的一端；準直鏡A組件、準直鏡B組件、調焦鏡組件和膠合鏡組件依次同軸安裝在光路封裝套筒內部，其中準直鏡A組件位于光源連接組件的連接端；調焦驅動機構用于驅動調焦鏡組件沿光路封裝套筒的軸線移動，以實現調焦。

技術領域

本發明屬于機械設計領域，特別涉及一種激光雷達光路模塊化結構及其加工方法。

背景技術

激光雷達在大型裝備、零件檢測領域具有極其廣泛的應用。在使用激光雷達對被測物進行測量的過程中，激光光源發射激光，激光依次通過準直鏡A、準直鏡B、調焦鏡、膠合鏡在反射鏡表面反射，最終射到被測物表面，從而完成對被測物測量，激光雷達光路如圖1所示。為了提高測量精度，需要在不同的測量距離處進行調焦操作，另外各個鏡子安裝時同軸精度要求較高，設計一套調焦精度高，并且裝調方便、可靠的調焦結構至關重要。

準直鏡A、準直鏡B用于實現對激光光源出射光束的準直，調焦鏡實現在測量過程中，不同的測量距離對光束進行調焦，膠合鏡實現對光束的匯聚，反射鏡將光束進行折轉，反射鏡旋轉可以調整出射光束的方向，增大測量范圍。

查閱相關專利，現有的專利中有相關的調焦機構，但是驅動方式都是采用旋轉電機，通過皮帶、渦輪蝸桿的傳動方式實現，帶傳動中皮帶具有彈性，并且容易出現打滑現象，渦輪蝸桿傳動由于渦輪蝸桿有間隙，雖然合理的機械設計可以有效的減小間隙，但是不能去除，由于激光雷達調焦過程精度要求高，因此這些傳動方式在激光雷達調焦結構設計中都不能適用。另外，激光雷達要求各個鏡片同軸，緊靠加工精度保證難以實現，因此，在進行機械設計時，需要同時考慮結構裝調，設計相應的調整結構，為了保證整體裝調的可行性和高效性，調整結構需要調整方便，整體結構設計需要充分考慮各個部件的裝調。因此，如何實現激光雷達整體結構設計、加工、裝調的可行性與高效性，是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種激光雷達光路模塊化結構，通過對激光雷達光路進行模塊化設計，能夠簡化整個激光雷達光路的加工、裝調過程，提高光路裝調精度與裝調效率，適用于激光雷達批量化生產。

本發明的技術方案是：一種激光雷達光路模塊化結構，包括：光路封裝套筒、光源連接組件、準直鏡A組件、準直鏡B組件、膠合鏡組件和調焦機構；所述調焦機構包括調焦鏡組件和調焦驅動機構；

所述光源連接組件用于連接激光光源，所述光源連接組件同軸安裝在所述光路封裝套筒軸向的一端；所述準直鏡A組件、準直鏡B組件、調焦鏡組件和膠合鏡組件依次同軸安裝在所述光路封裝套筒內部，其中所述準直鏡A組件位于所述光源連接組件的連接端；所述調焦驅動機構用于驅動所述調焦鏡組件沿所述光路封裝套筒的軸線移動，以實現調焦。

作為本發明的一種優選方式：所述光路封裝套筒的中心孔為具有兩個臺階的階梯孔，令其從孔徑較大端到孔徑較小端依次為軸段A、軸段B和軸段C；其中軸段A用于安裝膠合鏡組件，軸段B用于安裝調焦鏡組件，軸段C用于安裝準直鏡A組件和準直鏡B組件；軸段A、軸段B和軸段C的內圓周面同軸。

作為本發明的一種優選方式：所述調焦驅動機構為直線電機；所述調焦鏡組件包括：調焦支架、調焦鏡、調焦鏡壓緊螺母和調焦鏡套筒；

所述直線電機的動力輸出端與所述調焦支架相連，用于帶動所述調焦支架沿所述光路封裝套筒的軸向運動；所述調焦支架作為所述調焦鏡套筒的安裝支架，從所述光路封裝套筒外圓周的條形孔伸入光路封裝套筒軸段B內部，所述條形孔為所述調焦鏡組件的運動通道；

所述調焦鏡套筒與所述光路封裝套筒軸段B的內圓周面同軸，所述調焦鏡壓緊螺母將所述調焦鏡同軸壓緊在所述調焦鏡套筒中。