多线激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，更具体地说，涉及一种多线激光雷达。

背景技术

激光光雷达是激光技术与大气光学、目标和环境特性、雷达技术、光机电一体化、计算机技术等相结合的产物。激光作为其光源，有着单色性好、准直性高、相干性强等优点，被广泛的用于距离测量，大气探测，道路监控等各个领域。

激光光雷达中，激光器发射系统产生并发射光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。其中，多线激光雷达就是通过多个激光发射器在垂直方向上的分布，通过电机的旋转形成多条线束的扫描。理论上讲，该多线激光雷达的线束越多、越密，对周围环境描述就更加充分，这样还可以降低算法的要求由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点。

现有技术中多线激光雷达的空间布局利用率差，光纤盘绕操作不便。

发明内容

本发明主要目的是提供一种多线激光雷达，旨在解决现有技术中多线激光雷达的空间布局利用率差，光纤盘绕操作不便的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多线激光雷达，其中，包括：多层堆叠的驱动电路板组件、光纤固定结构、中心转轴以及连接于所述中心转轴的端部的旋转座，所述驱动电路板组件和光纤固定结构沿所述中心转轴的周向顺次布置在所述旋转座上，各所述驱动电路板组件靠近所述光纤固定结构的一侧引出有光纤，且引出的光纤绕所述中心转轴进入对应的驱动电路板组件远离所述光纤固定结构的一侧，并途经对应的驱动电路板组件的下方后连接至所述光纤固定结构。

进一步地，所述驱动电路板组件包括驱动电路板、位于所述驱动电路板的上方和下方的驱动板保护壳，所述驱动电路板组件引出的光纤为所述驱动电路板组件中的所述驱动电路板引出。

进一步地，所述光纤固定结构上具有多个用于连接所述驱动电路板组件引出的光纤的光纤固定位。

进一步地，所述光纤固定结构为槽板，所述槽板上具有作为所述光纤固定位的光纤安装槽，用于将所述光纤卡接在其中。

进一步地，各所述槽板与所述多线激光雷达的透镜形成光学夹角，所述光学夹角为：途经所述槽板上的光纤射出的光路经过所述多线激光雷达中的反射镜反射后再进入透镜的入射线与透镜的中轴线的夹角。

进一步地，所述槽板上具有沿所述槽板的高度方向间隔布置的多个所述光纤安装槽。

进一步地，各所述光纤安装槽以非等距排列。

进一步地，所述光纤安装槽的延伸方向与所述槽板的高度方向的板边存在夹角。

进一步地，所述光纤安装槽的横截面为V形结构、U形结构、半圆形结构或多边形结构。

进一步地，所述驱动板保护壳的数量为多个，多个所述驱动板保护壳层层叠加，相邻的两层驱动板保护壳之间安装有一个所述驱动电路板；或者，

从上至下，每个奇数层的驱动板保护壳与其下方相邻的驱动板保护壳之间安装有一个所述驱动电路板。

进一步地，所述驱动板保护壳上设置有穿孔，所述驱动电路板上对应穿孔设置有避让孔，各驱动板保护壳和光纤驱动电路通过穿过所述穿孔和避让孔的紧固件连接。

进一步地，所述驱动板保护壳上设置有第一定位结构和第二定位结构，相邻的两层驱动板保护壳中的一个驱动板保护壳的第一定位结构与另一个驱动板保护壳的第二定位结构彼此限位配合。

本申请提供的多线激光雷达的有益效果在于：

由于本发明提供的多线激光雷达中，具有多层的驱动电路板组件，各所述驱动电路板组件靠近所述光纤固定结构的一侧引出有光纤，且引出的光纤绕所述中心转轴进入对应的驱动电路板组件远离所述光纤固定结构的一侧，并途经对应的驱动电路板组件的下方后连接至所述光纤固定结构，所以本发明提供的多线激光雷达的空间布局紧凑合理，光纤的盘绕也巧妙地利用了驱动电路板组件、中心转轴的布局特点，光纤盘绕极其便捷，尤其是方便完成一路光纤的固定后就进行光纤对应光路的调试，也方便直接在雷达内部盘绕，不用把雷达的旋转部分都装好，方便了光纤盘绕的操作便捷性以及操作灵活性，节省了光纤布置(盘绕)工作的操作空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达的局部立体图；

图2为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达的部分零部件的立体图；

图3为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达的部分零部件的空间位置关系图；

图4为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达的部分零部件的空间位置关系图；

图5为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达中一个驱动电路板安装组的立体图；

图6为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达中的驱动电路板的立体图；

图7为本申请的一个实施例所提供的多线激光雷达部分零部件的空间位置关系图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-光纤； 2-驱动板保护壳；

3-光纤架； 4-旋转座；

5-透镜； 6-发射转接板；

7-反射镜； 8-中心转轴；

21-穿孔；22-凸台；

23-限位槽；24-光纤引导结构；

100-驱动电路板；

101-避让孔； 300-光纤固定结构；

301-光纤安装槽； 400-收发筒；

401-固定槽； 500-激光接收装置；

501-光接收元件。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设处于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种多线激光雷达，其中，包括：

多层堆叠的驱动电路板组件、光纤固定结构300、中心转轴8以及连接于中心转轴8的端部的旋转座4，驱动电路板组件和光纤固定结构300沿中心转轴的周向顺次布置在所述旋转座上，各驱动电路板组件靠近光纤固定结构的一侧引出有光纤1，且引出的光纤1绕中心转轴8进入对应的驱动电路板组件远离光纤固定结构的一侧，并途经对应的驱动电路板组件的下方后连接至光纤固定结构300。

由于本发明提供的多线激光雷达中，具有多层的驱动电路板组件，各驱动电路板组件靠近所述光纤固定结构300的一侧引出有光纤1，且引出的光纤1绕中心转轴8进入对应的驱动电路板组件远离所述光纤固定结构300的一侧，并途经对应的驱动电路板组件的下方后连接至光纤固定结构300，所以本发明提供的多线激光雷达的空间布局紧凑合理，光纤1的盘绕也巧妙地利用了驱动电路板组件、中心转轴8的布局特点，光纤盘绕极其便捷，尤其是方便完成一路光纤的固定后就进行光纤对应光路的调试，也方便直接在雷达内部盘绕，不用把雷达的旋转部分都装好，方便了光纤盘绕的操作便捷性以及操作灵活性，节省了光纤布置(盘绕)工作的操作空间。

根据本发明的一个实施例，驱动电路板组件包括驱动电路板100位于驱动电路板100的上方和下方的驱动板保护壳2，驱动电路板组件引出的光纤为驱动电路板组件中的驱动电路板2引出，具体地，驱动电路板2靠近光纤固定结构的一侧引出该光纤，且引出的光纤绕中心转轴8进入对应的驱动电路板组件远离光纤固定结构300的一侧，并途经对应的驱动电路板组件的中的驱动电路板100的下方的驱动板保护壳2后连接至光纤固定结构300.

此外，多线激光雷达还可以包括光纤架3，驱动电路板组件、光纤架3和光纤固定结构300环绕中心转轴8顺次布置在旋转座4上从而可以随旋转座4旋转，故驱动电路板组件、光纤架3和光纤固定结构300随中心转轴8、旋转座4一起可称为旋转部分。

根据本发明的一个实施例，光纤架3上沿竖直方向设置有多个分隔杆件，驱动电路板100设置有多层时，不同高度的两个分隔杆件之间的空间用于引导不同层驱动电路板100引出的光纤1通过。

根据本发明的优选实施例，光纤固定结构300上具有用于连接驱动电路板组件引出的光纤1的多个光纤固定位，方便固定更多的引出光纤1。

根据本发明的一个实施例，光纤固定结构300为槽板，槽板上具有作为光纤固定位的光纤安装槽301，用于将光纤1卡接在其中，具体地，光纤安装槽301的横截面为V形结构(优选)、U形结构、半圆形结构或多边形结构，只要方便光纤1卡入即可，当然，光纤固定结构300也可以采用其他类型，不限于仅具有光纤安装槽301这种形式。

参见图3和图4，根据本发明的一个实施例，各槽板与多线激光雷达的透镜5形成光学夹角，光学夹角为：途经槽板上的光纤1射出的光路经过多线激光雷达中的反射镜7反射后再进入透镜5的入射线与透镜5的中轴线的夹角θ。此外，光纤安装槽301的延伸方向与槽板的高度方向的板边存在夹角α，夹角θ相当于是经向与透镜5的夹角，夹角α相当于纬向与透镜5的夹角，θ和α的夹角都是为了发射的光尽可能的都能射向透镜5，提高出光效率，θ和α具体可以大于0°小于60°，或者其他合适角度。

参见图1，根据本发明的一个实施例，水平方向上和竖直方向上均可以设置多个槽板，并且，槽板具体可以固定在激光雷达的收发筒400中，收发筒400上可以对应多个槽板设置固定槽401，用于对槽板定位和固定，收发筒400中还装有反射镜7，包括发射反射镜和接收反射镜。

根据本发明的一个实施例，槽板上具有沿槽板的高度方向间隔布置的多个光纤安装槽301，方便通过一个槽板即可固定多路光纤1。

根据本发明的一个实施例，各光纤安装槽301以非等距排列，当然也可以采用等距的方式，具体根据光纤1的固定指向灵活调整即可。

此外，多线激光雷达包括间隔布置的多层驱动电路板100，各驱动电路板100引出多路光纤1，从而增加了雷达的探测效果。

参见图1、图5至图7，此外，驱动板保护壳2的数量为多个，多个驱动板保护壳2层层叠加，相邻的两层驱动板保护壳2之间安装有一个驱动电路板100，驱动电路板100插入发射转接板6中，当然，本发明并不仅限于相邻的两层驱动板保护壳2之间安装有一个光纤1驱动电路的形式，例如设置一个总的驱动板保护壳2容纳多个驱动电路板100的方案，多个驱动板保护壳2可容纳多个驱动电路板100的方案都将落入本发明的保护范围，作为另一种形式，从上至下，每个奇数层的驱动板保护壳2与其下方相邻的驱动板保护壳2之间安装有一个所述驱动电路板100，即每个偶数层的驱动板保护壳2与其下方相邻的驱动板保护壳2之间不安装驱动电路板100，这样，从上至下，每一奇数层的驱动板保护壳2与其下方相邻的驱动板保护壳2加上其中的驱动电路板100形成一个驱动电路板安装组。

根据本发明的一个实施例，驱动板保护壳2上设置有穿孔21，驱动电路板100上对应穿孔21设置有避让孔101，各驱动板保护壳2和光纤1驱动电路通过穿过穿孔21和避让孔101的紧固件连接，紧固件例如为螺栓、螺杆等。

根据本发明的另一个实施例(未图示)，驱动板保护壳2上设置有第一定位结构和第二定位结构，相邻的两层驱动板保护壳2中的一个驱动板保护壳2的第一定位结构与另一个驱动板保护壳2的第二定位结构彼此限位配合，采用第一定位结构和第二定位结构彼此限位配合的形式，一方面使得相邻的两层驱动板保护壳2中的一个驱动板保护壳2可以彼此快速定位连接，另一方面也极大提升了相邻的两层驱动板保护壳2的连接稳固性与可靠性。

参见图5和图6，根据本发明的一个实施例，驱动电路板100上设置有避让孔101，相邻的两层驱动板保护壳2中的一个驱动板保护壳2的第一定位结构穿过相邻的两层驱动板保护壳2之间的驱动电路板100的避让孔101与另一个驱动板保护壳2的第二定位结构彼此限位配合，巧妙地将驱动电路板结构设计成具有避让孔101，可以使得驱动板保护壳2的第一定位结构不必从驱动电路板100周边绕开即可与另一个驱动板保护壳2的第二定位结构彼此限位配合，从而使得驱动电路板100、驱动板保护壳2处的空间布局更为合理、紧凑，提升了激光雷达的空间利用率。

根据本发明的具体实施例，第一定位结构和第二定位结构中的一者为插柱，另一个者为插孔，例如上层的驱动板保护壳2向下延伸出插柱，插孔设置在下层驱动板保护壳2的上表面。

作为其他实施例，第一定位结构和第二定位结构不限于插柱和插孔的形式，还可以通过卡扣配合、插块和插槽配合的形式来实现

根据本发明的一个实施例，驱动板保护壳2的上表面的边缘设置有支撑凸起部，相邻的两层驱动板保护壳2中的上层的驱动板保护壳2支撑在下层的驱动板保护壳2的支撑凸起部上，支撑凸起部具体可以为凸台，上层的驱动板保护壳2支撑在其下层的驱动板保护壳2的凸台22上，而插孔或穿孔21优选设置在凸台22中，恰好利用了凸台22的高度，但是也可以不设置在凸台22中。

参见图5，根据本发明的一个实施例，驱动板保护壳2上设置有间隔排布的多个限位槽23，驱动电路板100上的各光纤1一一对应地从各限位槽23引出，限位槽23的作用是对光纤1形成限位保护，避免相邻的光纤1彼此干扰。

此外，驱动板保护壳2上还设置有光纤引导结构24，例如为多个间隔设置的弧形凸条，当驱动电路板2引出的光纤1绕中心转轴8进入对应的驱动电路板组件远离光纤固定结构的一侧后，可以途经驱动电路板2下方的驱动板保护壳2上的弧形凸条之间的间隔空间，而被引导而出连接至光纤固定结构300，此外，作为其他方案，光纤引导结构24还可以设计成多个直线凸条，或者多个引导孔道的形式。

参见图1和图7，根据本发明的一个实施例，多线激光雷达还包括激光接收装置500，激光接收装置500、驱动电路板组件、光纤架3和光纤1固定机构环绕中心转轴8顺次布置在旋转座4上，光纤固定结构300上具有多个光纤固定位，从驱动电路板100引出多路光纤1途经光纤架3后被一一对应地连接到光纤固定结构300上的多个光纤固定位，激光接收装置500上布置有光接收元件501阵列，光接收元件501阵列中的一个光接收元件501对应至少两个光纤固定位，即至少两个发射光源对应一个光接收元件501，达到线数密排效果，并为后续增加线数预留了操作空间，但并不排除一个发射光源对应一个光接收元件501的方案。

作为本发明的优选实施例，激光接收装置500包括APD接收板和设置在APD接收板上的APD阵列，即采用APD(雪崩光电二极管)作为光接收元件501，例如本发明实施例中的多线激光雷达中的激光发射器能够发射n路激光光束，包含m个APD相元的APD阵列中的至少一个APD能够接收两路或者两路以上的回波光束，由此使得APD相元的数量(m)能够小于激光光束的数量(也即激光雷达的线数)，减少了所需使用的APD相元的数量，在保证所有回波光束均可投射到APD相元上的前提下，使得本申请实施例提供的多线激光雷达使用元器件的数量较少，器件成本低，结构紧凑(体积小)，易于量产，调试容易，降低了应用和操作难度，增加了产品的竞争力。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。