[实用新型]一种扫描式激光雷达及激光雷达系统

说明书

技术领域

本实用新型属于雷达技术领域，具体地说，是涉及一种扫描式激光雷达的结构设计以及采用所述扫描式激光雷达设计的激光雷达系统。

背景技术

传统激光雷达的测量方向大多是固定的，为了扩展激光雷达的测量模式，需要将激光雷达与三维扫描测量结构结合起来。目前，激光雷达与三维扫描测量结构的结合方式大多采用的是将激光雷达发射系统与接收系统集成在一个手动扫描平台上，通过手动调整扫描平台旋转，从而改变激光雷达测量的方向，这种方式需要人为的调整激光雷达的测量方向，自动化程度不高，不利于连续观测，并且还会引入扫描误差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种扫描式激光雷达，解决了现有的激光雷达自动化程度不高以及系统集成化低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种扫描式激光雷达，包括激光雷达、三维运动驱动单元和控制单元；所述激光雷达安装在一壳体内，所述三维运动驱动单元接收控制单元发送的运动控制信号，驱动所述壳体在三维空间内运动。

优选的，所述三维运动驱动单元和控制单元安装在一支撑结构内，所述支撑结构位于壳体下部，并与壳体连接。

进一步的，所述支撑结构包括支撑架和底座，所述支撑架通过设置在壳体上的水平轴与壳体转动连接，并对壳体进行支撑，所述底座安装在支撑架的下方；所述三维运动驱动单元包括俯仰驱动单元和水平驱动单元；所述俯仰驱动单元安装在支撑架中，连接所述水平轴，驱动水平轴转动，带动壳体在垂直方向上做俯仰运动；所述水平驱动单元安装在底座中，通过设置在支撑架底部的垂直轴与支撑架连接，驱动垂直轴转动，带动支撑架水平转动。

又进一步的，所述俯仰驱动单元包括俯仰驱动电机、俯仰减速机、小同步带轮、大同步带轮和同步带；所述俯仰驱动电机与俯仰减速机连接，所述俯仰减速机与小同步带轮连接，所述小同步带轮通过同步带与大同步带轮连接，所述大同步带轮与所述水平轴连接。

优选的，所述水平驱动单元包括水平驱动电机、水平减速机、小传动齿轮、大传动齿轮和轴座；所述水平驱动电机与水平减速机连接，所述水平减速机与小传动齿轮连接，所述小传动齿轮与大传动齿轮啮合，所述大传动齿轮与所述垂直轴连接，所述垂直轴嵌套安装在轴座中，所述轴座固定安装在底座中。

进一步的，所述激光雷达包括激光发射单元和光学接收单元；所述激光发射单元包括激光器、分束镜、反射镜和电控反射镜；所述反射镜和激光器分设在分束镜的左右两侧，所述分束镜和反射镜与所述激光器出射光方向成一定角度放置，在所述反射镜的一侧设置有用于将所述反射镜的反射光线进行反射的电控反射镜，所述电控反射镜连接控制单元；所述光学接收单元包括接收望远镜、小孔光阑、准直透镜、干涉滤光片、聚焦透镜和光电倍增管，所述小孔光阑、准直透镜、干涉滤光片和聚焦透镜依次并行放置在接收望远镜的一侧，且所述小孔光阑设置在接收望远镜的焦平面处，所述光电倍增管接收从聚焦透镜透射出的光线，并转换成电信号传输至控制单元。

优选的，在所述反射镜与分束镜之间设置有一扩束镜。

又进一步的，在所述激光发射单元中还设置有触发模块，所述触发模块接收所述分束镜反射的光线，并转换成触发电信号传输至控制单元。

优选的，在所述控制单元中设置有俯仰电机驱动器、水平电机驱动器、电控反射镜控制接口和信号接口模块；一外接压电控制器通过所述电控反射镜控制接口与电控反射镜连接，所述俯仰电机驱动器与俯仰驱动电机连接，所述水平电机驱动器与水平驱动电机连接，所述信号接口模块分别与光电倍增管、触发模块、俯仰电机驱动器、水平电机驱动器相连，并与上位机进行通信。

基于上述扫描式激光雷达的设计，本实用新型还提出了一种采用所述扫描式激光雷达的激光雷达系统，包括上位机、数据采集卡、运动控制卡和扫描式激光雷达，所述扫描式激光雷达包括激光雷达、三维运动驱动单元和控制单元，所述激光雷达安装在一壳体内，所述三维运动驱动单元接收控制单元发送的运动控制信号，驱动所述壳体在三维空间内运动；所述数据采集卡和运动控制卡安装在上位机上，所述上位机分别通过数据采集卡和运动控制卡与所述扫描式激光雷达中的信号接口模块进行通信。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的扫描式激光雷达，结构简单，集成化、自动化程度高。将所述扫描式激光雷达应用到激光雷达系统中，监测人员可以通过上位机控制激光雷达的测量方向，实现了对激光雷达的自动控制。