一种激光扫描装置、方法及存储介质

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光扫描装置、方法及存储介质。

背景技术

激光雷达是以激光为载波、以光电探测器为接收对象、以光学系统为天线的光雷达，它通过对目标发射激光束，然后将接收的从目标反射回来的回波信号进行处理后，就可获得探测目标的有关信息。

目前常用的雷达扫描方式有线扫描、面扫描等，其中面扫描，因扫描角度大、帧频高、点云数据丰富、光能损失小等因素，被应用于各行各业。虽然激光雷达的面扫描功能具有扫描角度大的优点，但在很多应用场景下其面扫描角度、面积仍然不能满足需求。

发明内容

本申请提供一种激光扫描装置、方法及存储介质，以增大从激光扫描装置发射出去的激光的扫描角度，进而增大扫描面积。

本申请第一方面提供一种激光扫描装置，装置包括：激光器，用于产生激光；探测器，沿垂直于激光的光路的方向与激光器间隔设置；整形扫描组件，设置在激光的光路上，整形扫描组件至少包括第一整形镜和第二整形镜；调节组件，连接整形扫描组件，用于调节第一整形镜的位置和第二整形镜的位置。

可选的，调节组件驱动整形扫描组件，其中第一整形镜和第二整形镜沿整形扫描组件的中心轴旋转。

可选的，调节组件驱动整形扫描组件，其中第一整形镜和第二整形镜沿整形扫描组件的延伸方向移动。

可选的，装置还包括设置于激光的光路上的扫描镜，扫描镜沿其自身的转动轴转动，用于反射激光。

可选的，第一整形镜的结构与第二整形镜的结构相同，激光器与第一整形镜沿光路间隔设置，探测器与第二整形镜沿光路间隔设置，激光器与第一整形镜的间距等于探测器与第二整形镜的间距。

可选的，第一整形镜靠近激光器的表面为平面，第一整形镜远离激光器的表面为非球面；第二整形镜靠近探测器的表面为平面，第二整形镜远离探测器的表面为非球面。

可选的，调节组件包括：固定件，用于固定整形扫描组件；

驱动件，用于驱动固定件，以调节第一整形镜和第二整形镜的位置。

可选的，调节组件还包括滑动件，滑动件沿垂直于光路的方向延伸设置，固定件固定于滑动件，驱动件用于驱动滑动件沿其延伸方向滑动。

本申请第二方面提供一种激光扫描方法，该方法应用于上述任一项的激光扫描装置。其中，该方法包括：通过激光器发射激光，以通过激光扫描待扫描物；调节第一整形镜以及第二整形镜的位置；通过探测器获取从待扫描物反射回的激光，以通过反射回的激光获取待扫描物的信息。

本申请第三方方面提供一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述第二方面的激光扫描方法。

本申请至少具备如下有益效果：本申请提供了一种激光扫描装置、方法及存储介质，该装置包括：激光器，用于产生激光；探测器，沿垂直于激光的光路的方向与激光器间隔设置；整形扫描组件，设置在激光的光路上，整形扫描组件至少包括第一整形镜和第二整形镜；调节组件，连接整形扫描组件，用于调节第一整形镜的位置和第二整形镜的位置。因此，通过激光扫描装置的调节组件可以调节第一整形镜以及第二整形镜的位置，进而改变激光照射于第一整形镜以及第二整形镜上的位置，进而增大从激光扫描装置发射出去的激光的扫描角度，进而增大扫描面积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的激光扫描装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中的激光扫描装置区域A的放大示意图；

图3是图1中的激光扫描装置一实施例的工作示意图；

图4是本申请的激光扫描装置的结构爆炸示意图；

图5是本申请的激光扫描装置的一扫描区域图；

图6是本申请的激光扫描装置的另一扫描区域图；

图7是本申请的激光扫描装置的又一扫描区域图；

图8是本申请的激光扫描装置的又一扫描区域图；

图9是本申请的激光扫描方法一实施例的流程示意图；

图10是本申请的计算机可读存储介质一实施例的框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请第一方面提供一种激光扫描装置10，激光扫描装置10用于对待扫描物进行扫描，进而获取待扫描的形状、大小以及距离等信息。其中，本申请所提供的激光扫描装置10能够增大从激光扫描装置10发射出去的激光的扫描角度，进而增大激光扫描装置10的扫描面积。

请参阅图1、图2以及图3，图1是本申请激光扫描装置10一实施例的结构示意图，图2是图1中的激光扫描装置的区域A的放大示意图，图3是图1中的激光扫描装置10一实施例的工作示意图。

请结合图1以及图2，激光扫描装置10包括激光器(图未示)、探测器(图未示)以及整形扫描组件13，整形扫描组件13至少包括第一整形镜131以及第二整形镜132。值得说明的是，在一些实施方式中，整形扫描组件13也可以仅仅包括一个整形镜，或包括至少三个整形镜，可根据实际需要进行选择，在此不作进一步的限制。

具体的，请结合图2，激光扫描装置10可以包括第一固定板11以及第二固定板12，第一固定板11靠近整形扫描组件13的一面用于设置激光器以及探测器。整形扫描组件13还可以包括固定架133，固定架133与第二固定板12间隔设置，固定架133设置有第一容置空间以及第二容置空间，第一整形镜131固定于第一容置空间内，第二整形镜132固定于第二容置空间内。

第二固定板12设置有第一通孔S1以及第二通孔S2，第一通孔S1可以与第一整形镜131的中心正对，且激光器与第一通孔S1相对设置，第二通孔S2可以与第二整形镜132的中心正对，且探测器与第二通孔S2相对设置。在另一些实施方式中，激光扫描装置10可以不设置第二固定板12，此时固定架133直接与第一固定板11间隔设置，激光器可以与第一整形镜131相对设置，探测器可以与第二整形镜132相对设置。

进一步，激光器用于发射激光束，探测器用于接收被反射回的激光束。其中，激光器发射的激光可以从第一通孔S1射出，经过第一整形镜131折射，经过第二整形镜132折射的激光经过第二通孔S2被探测器接收。

进一步，激光扫描装置10可以包括处理与控制模块，激光器与探测器分别与处理与控制模块连接。处理与控制模块用于控制激光器与探测器的工作，并接收激光器与探测器的数据，处理与控制模块对接收到的数据进行处理，进而得到待扫描物的信息。

可选的，激光器可以是LD激光器，处理与控制模块可以控制所述LD激光管以任意频率进行激光发射。探测器为APD光电探测器，APD光电探测器将接受的光线转化为电信号，并将该电信号发射至处理与控制模块。当然，激光器并不限于LD激光器，探测器也并不限于APD光电探测器。

为进一步说明激光扫描装置10的工作原理，现结合图3进一步阐述。

如图3，激光器发射的激光束为出射光束X1，探测器接收的激光束为接收光束X2。激光扫描装置10设置有激光出射口(图未示)，出射光束X1经过第一整形镜131折射之后，从激光扫描装置10的出射口出射，进而照射于待扫描物。出射光束X1经过待扫描物反射形成接收光束X2，接收光束X2经过入射口(图未示)被第二整形镜132折射，进而被探测器接收。其中，入射口可以与出射口为同一开口，或者为不同开口，在此不作进一步的限制。

在激光器与探测器的位置关系上，结合图3以及图2进行进一步的阐述。具体的，结合图3，探测器沿垂直于激光的光路的方向与激光器间隔设置，即探测器与激光器在方向d上间隔设置。若结合图2，探测器与激光器沿第二整形镜132以及第一整形镜131的排列方向间隔设置。

请结合图3，整形扫描组件13设置在激光的光路上，即第一整形镜131设置于激光器的出射光束X1的路径上，以使得出射光束X1能够经过第一整形镜131折射。第二整形镜132设置于接收光束X2的路径上，以使得出射光束X2经过第二整形镜132折射。

进一步，激光扫描装置10还包括调节组件，调节组件连接整形扫描组件13，用于调节第一整形镜131的位置和第二整形镜132的位置。当然，在另一些实施方式中，也可以仅仅调节第一整形镜131的位置，下面以同时调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置为例作出说明。

具体的，调节组件可以包括驱动件，驱动件用于调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置。更具体的，驱动件可以与整形扫描组件13连接，调节组件可以通过驱动件来调节整形扫描组件13的位置，以调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置。

请参阅图1以及图4，图4是本申请的激光扫描装置10的结构爆炸示意图，图1以及图4示出了本申请的调节组件的一设置方式。

具体的，在一些实施方式中，调节组件包括固定件141，固定件141用于固定整形扫描组件13。可选的，固定件141可以通过固定整形扫描组件13的固定架133来实现对整形扫描组件13的固定，即固定架133的底部可以固定于固定件141的上部。调节组件还包括滑动件142，固定件141固定于滑动件142，滑动件142可以沿垂直于光路的方向延伸设置，即可以沿其长度延伸方向滑动。

进一步，调节组件的驱动件用于驱动滑动件142沿其延伸方向滑动，以调节第一整形镜131和第二整形镜132的位置。可以理解的是，当驱动件驱动滑动件142滑动时，由于固定件141固定于滑动件142，且固定架133固定于固定件141，因此可以带动固定架133移动，进而调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置。

可选的，驱动件可以为步进电机，以通过步进电机实现第一整形镜131以及第二整形镜132位置的精确调节。

因此，驱动件可以通过驱动滑动件142进而驱动整形扫描组件13，以使得第一整形镜131和第二整形镜132沿整形扫描组件13的延伸方向移动。其中，整形扫描组件13的延伸方向可以是固定架133的长度方向，也即是滑动件142的长度延伸方向，结合图3，即垂直于光路的方向d。

可选的，驱动件驱动整形扫描组件13沿其延伸方向作直线往复运动，即驱动整形扫描组件13在其延伸方向上的两个位置之间作连续的往返运动。

因此，通过驱动件不断驱动整形扫描组件13，可以使得出射光束X1照射于第一整形镜131的位置不断发生改变，即改变出射光束X1在第一整形镜131的折射角度以及折射率。通过折射角度以及折射率的改变，可以不断地改变出射光束X1从激光扫描装置10的出射角度。可以理解的是，由于出射光束的出射角度不断发生改变，因此可以在不同角度上对待扫描物进行扫描，进而增大从激光扫描装置10发射出去的激光的扫描角度，进而增大扫描面积。

当然，调节组件对于第一整形镜131以及第二整形镜132的位置的调节，并不限于上述方式。

可选的，在另一些实施方式中，调节组件可以驱动整形扫描组件13，以使得第一整形镜131和第二整形镜132沿整形扫描组件13的中心轴旋转。具体的，整形扫描组件13的中心轴可以是固定架133的中心中，即调节组件可以驱动固定架133进而使得固定架133沿其中心轴旋转。

具体的，驱动件可以驱动整形扫描组件13沿圆弧作往复运动，即驱动整形扫描组件13在圆弧上的两个位置之间作连续的往返运动，也即是驱动第一整形镜131以及第二整形镜132在圆弧上的两个位置之间作连续的往返运动，以使得激光器发射的发射光束X1在第一整形镜131的照射位置不断改变。

请参阅图5以及图6，图5是本申请的激光扫描装置10的一扫描区域图，图6是本申请的激光扫描装置10的另一扫描区域图。

对应于调节组件的驱动件用于驱动滑动件142沿其延伸方向滑动，以调节第一整形镜131和第二整形镜132的位置的方式。激光扫描装置10的调节组件在不工作时，即不改变第一整形镜131以及第二整形镜132的位置时，得到如图5所示的扫描区域Q1。当调节组件工作时，即调节组件调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置，以使得整形扫描组件13在圆弧上的两个位置之间作连续的往返运动时，得到如图6所示的扫描区域Q2。

请参阅图7以及图8，图7是本申请的激光扫描装置10的又一扫描区域图，图8是本申请的激光扫描装置10的又一扫描区域图。

对应于第一整形镜131和第二整形镜132沿整形扫描组件13的中心轴旋转，以调节第一整形镜131和第二整形镜132的位置的方式。激光扫描装置10的调节组件在不工作时，即不改变第一整形镜131以及第二整形镜132的位置时，得到如图7所示的扫描区域Q3。当调节组件工作时，即调节组件调节第一整形镜131以及第二整形镜132的位置，以使得整形扫描组件13在圆弧上的两个位置之间作连续的往返运动时，得到如图8所示的扫描区域Q4。

从上图可以得到，扫描区域Q2大于扫描区域Q1，扫描区域Q4大于扫描区域Q3。因此，相较于调节组件不工作，在调节组件工作时，激光扫描装置10可以得到更大的扫描区域。可以理解的是，由于调节组件工作增大了从激光扫描装置10发射出去的激光的扫描角度，进而得到了更大的扫描区域。

请结合图1，基于上述内容所描述的结构，本申请的激光扫描装置10还可以包括设置于激光的光路上的扫描镜15，扫描镜15沿其自身的转动轴转动，用于反射激光。

具体的，请结合图1，激光扫描装置10可以包括安装板Y，安装板Y的个数可以是两个，即可以包括第一安装板以及第二安装板，扫描镜15的一端固定于第一安装板的一端，扫描镜15的另一端固定于第二安装板的一端。激光扫描装置还可以包括底板16，第一安装板的另一端以及第二安装板的另一端可以固定于底板16。扫描镜15可以是六面扫描镜，即扫描镜15在垂直于轴向的方向上的截面呈正六边形，即扫描镜15具有六个反射面。当然，在另一些实施方式中，扫描镜15的反射面不限于六个，也可以为3个、5个以及8个。

可选的，在另一些实施方式中，激光器以及探测器的个数可以并不限于一个。例如，激光器的个数为多个，且探测器的个数与激光器的个数相同。相应的，当激光器以及探测器的个数为多个时，整形镜的个数也可以是多个，且一个激光器或探测器对应于一个整形镜。

可选的，当激光器与探测器的个数均为一个时，第一整形镜131以及第二整形镜132的个数均为一个。此时，第一整形镜131的结构可以与第二整形镜132的结构相同，且激光器与第一整形镜131的间距等于探测器与第二整形镜132的间距。

可选的，第一整形镜131靠近激光器的表面为平面，第一整形镜131远离激光器的表面为非球面。第二整形镜132靠近探测器的表面为平面，第二整形镜132远离探测器的表面为非球面。当然，在另一些实施方式中，第一整形镜131以及第二整形镜132的结构并不限于此，二者结构可以不同，且第一整形镜131或第二整形镜132可以两面均为非球面。

可以理解的是，在不冲突的情况下，上述实施例的各实施方式的技术手段可以相互结合以形成其他的实施例。

本申请第二方面提供一种激光扫描方法，该方法可以应用于上述任一项的激光扫描装置10。请参阅图9，图9是本申请激光扫描方法一实施例的流程示意图。其中，该方法包括：

S101：通过激光器发射激光，以通过激光扫描待扫描物。

请结合上述实施例的内容，激光器发射出射光束，出射光束经过第一整形镜折射并经过反射镜反射，进而从激光扫描装置10的出射口射出。从出射口射出的出射光束照射到待扫描物实现对待扫描物的扫描，待扫描物会反射出射光束，以通过反射回来的光束得到待扫描物的信息。

S102：调节第一整形镜以及第二整形镜的位置。

可以通过调节组件来调节第一整形镜以及第二整形镜的位置，即可以调节第一整形镜以及第二整形镜沿整形扫描组件的延伸方向移动，使得整形扫描组件在整形扫描组件的延伸方向上的两个位置之间作连续的往返运动。也可以驱动第一整形镜和第二整形镜沿整形扫描组件的中心轴旋转，使得第一整形镜以及第二整形镜在圆弧上的两个位置之间作连续的往返运动。

通过调节第一整形镜以及第二整形镜的位置，可以使得出射光束照射于第一整形镜的不同位置，进而改变第一整形镜对出射光束的折射角度，进而不断地改变出射光束从激光扫描装置的出射角度，以增大激光扫描装置发射出去的激光的扫描角度。由上述内容可知，在增加了激光的扫描角度之后，激光扫描装置可以获取更大的扫描范围，进而可以更多地获取待扫描物的信息。

S103：通过探测器获取从待扫描物反射回的激光，以通过反射回的激光获取待扫描物的信息。

待扫描物将将激光器发射的出射光束反射得到反射回来的接收光束，探测器接收接收光束。通过对接收光束的处理即可获取待扫描物的信息，待扫描物的信息可以包括与激光扫描装置的距离、待扫描物的高度以及外形等等信息。

以获取激光扫描装置与待扫描物之间的距离为例，可以通过如下方式。记录激光器发射发射光束的时间，并记录探测器接收接收光束的时间，即可计算出发射发射光束与接收接收光束之间的时间间隔，根据时间间隔以及激光传播速度即可得到激光扫描装置与待扫描物之间的距离。

本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质20，请参阅图10，图10是本申请计算机可读存储介质20一实施例的框架示意图。

其中，计算机可读存储介质20存储有能够被处理器运行的程序指令201，程序指令201用于实现上述第二方面的激光扫描方法的步骤。

其中，计算机可读存储介质20可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。