[实用新型]一种基于MEMS微镜的激光雷达

说明书

技术领域

本实用新型属于激光雷达扫描领域，尤其涉及一种基于MEMS微镜的激光雷达。

背景技术

无人机由于其自身的优势，已经应用于很多领域。一方面，无人机具有体积小、机动性高，自身灵活的优势；另一方面，无人机可以携带多种传感器设备，提供多种信息，并且无人机相对其他空中移动设备来说，造价低廉。由于是无人系统，其应用要求安全性能也十分高。本实用新型主要是针对无人机的定位、地图构建、避障和三维建模设计的一种激光雷达。

传统的三维激光雷达是在单点测距的基础上，通过二维扫描实现三维空间的深度信息测量。这样的雷达可探测距离远，精度高。但由于该激光雷达会有庞大的三维扫描机械装置，所以这种激光雷达通常会有较大的体积、重量和功耗，同时会有较高的成本。而且普通机械扫描结构通常扫描速度比较慢，长时间使用也会存在机械损耗，不太适用于像旋翼式无人机上。

小型激光雷达三维测绘系统是一种新型的综合应用激光测距仪，GPS的快速测量系统可以直接联测地面物体的各个三维坐标。虽然小型激光雷达较传统的激光雷达来说，整体体积以及重量都减小了很多，但是整体重量依旧在20kg左右，对于轻便小型的旋翼式无人机来说，依旧很难承载。所以本实用新型针对传统三维激光雷达的不足，设计了一种基于MEMS微镜的新型激光雷达。

综上所述，现有的激光雷达受到体积和重量很大的制约，难以应用于旋翼式无人机上。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种基于MEMS微镜的激光雷达，基于MEMS微镜的扫描功能，大大减小了激光雷达的体积和重量，而且结构简单、成本较低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微电子机械系统)微镜的激光雷达，包括激光脉冲发射装置、反射镜、MEMS微镜、MEMS微镜座、激光脉冲接收装置，MEMS微镜座与MEMS微镜连接，对MEMS微镜的镜面方向进行控制，激光脉冲发射装置射出的激光脉冲射入反射镜，经反射镜反射后射入MEMS微镜，经过MEMS微镜反射后的激光脉冲射出，到待测目标达障碍物表面，经过待测目标达障碍物表面发生漫反射，被激光脉冲接收装置接收。

按上述技术方案，还包括外壳、反射镜座，激光脉冲发射装置、反射镜、MEMS微镜、MEMS微镜座、激光脉冲接收装置设置在外壳的内部，反射镜通过反射镜座固定在外壳上，MEMS微镜通过MEMS微镜座固定在外壳上。

按上述技术方案，MEMS微镜为二维MEMS扫描微镜。

按上述技术方案，MEMS微镜座包括悬臂梁和MEMS微镜驱动电路，悬臂梁为双压电晶片元件构成的对称双S型结构，MEMS微镜固定在悬臂梁的顶部，双压电晶片元件中集成加热电阻，(MEMS微镜驱动电路为电热式驱动电路，)MEMS微镜驱动电路与加热电阻连接并改变加热电阻的电压。使用热膨胀率不同的两种材料制作成悬臂梁。当温度发生变化时，双压电晶片元件(bimorph)就会产生弯曲形变。每个bimorph悬臂梁顶端连接一个MEMS微镜并在bimorph中集成一个加热电阻，在MEMS微镜驱动电路改变加热电阻的电压时，bimorph发生弯曲形变就可以带动MEMS微镜实现偏转。

本实用新型产生的有益效果是：首先，本实用新型激光雷达不存在激光器机械驱动结构，使得整个激光雷达结构简单，体积小，重量轻，光路更为简单，并且抗震性能好；其次，与传统的机械转动平台驱动的激光雷达相比，MEMS微镜更易于精确地驱动与控制，并且也拥有更小的体积和重量，更低的功耗以及成本。本实用新型实现激光雷达微小型化，与传统的激光雷达相比，更适用于在无人机等移动设备上使用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例基于MEMS微镜的激光雷达的光路原理示意图；

图2是本实用新型实施例基于MEMS微镜的激光雷达的整体结构示意图；

图3是反射镜座的结构示意图；

图4是MEMS微镜座的主视图；

图5是MEMS微镜座的俯视图；

图6是MEMS微镜座的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。