[实用新型]一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光雷达测量技术领域，具体涉及一种用于数据采集的 激光轮廓扫描装置。

背景技术

激光轮廓扫描装置(也称激光雷达)自问世以来，被广泛应用于航天、 军事领域，近些年随着激光技术的普及和成本的降低，激光装置的应用正快 速的向民用、商用拓展，在交通信息监测、汽车辅助驾驶(如自动驾驶)、工 业自动控制、区域安全监控等领域都发挥着重要作用。

激光装置作为关键的数据采集设备在交通领域中具有广阔的应用前景， 其能够准确探测车辆位置、运动状态、轮廓外形，可用于车型自动分类、交 通流量调查、客流密度检测、货车体积测量等系统。为了能够准确识别运动 车辆、行人的状态、轮廓，激光传感器的测距频率要达到数十K次每秒，测 距精度达到厘米级别，且发射的激光光束要求达到一级安全激光等级。在交 通系统中，常常设置大量的数据采集点，对激光传感器的成本以及小型化也 提出了严格的要求。综上，所述智能交通系统需要一种高速(每秒数十K次 测距)、高精度(厘米级精度)、符合一级激光安全的小型化、低成本的激光 轮廓扫描装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种性能高且 成本低的用于数据采集的激光轮廓扫描装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于数据采集的 激光轮廓扫描装置，包括用于产生激光的激光发射模块和用于接收经目标物 反射回来的激光回波信号的激光接收模块，还包括用于调整激光光路以使调 整后的激光到达光扫描模块的反射镜；用于将激光反射形成照向目标物的扫 描光束的光扫描模块；用于接收激光基准信号和激光回波信号，并将激光基 准信号和激光回波信号在时域上合成为单通道电信号的功率合成模块；用于 控制光扫描模块的电机匀速旋转、生成激光发射驱动信号、接收单通道电信 号并对单通道电信号进行采样量化的系统控制及回波处理模块；所述光扫描 模块还包括旋转扫描镜和码盘，所述电机、旋转扫描镜和码盘同轴连接；所 述系统控制及回波处理模块分别与电机和码盘连接；所述激光基准信号为激 光发射模块产生的激光经光电转换后形成的电信号，所述激光回波信号为激 光接收模块接收到的激光经光电转换后形成的电信号。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述激光 发射模块包括依次连接的激光驱动电路、激光二极管和光电二极管；系统控 制及回波处理模块与激光驱动电路连接，激光发射模块通过光电二极管与功 率合成模块连接。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述激光 接收模块包括雪崩二极管和用于对信号进行放大、整形和去噪处理的信号预 处理电路；激光接收模块通过信号预处理电路与功率合成模块连接。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述信号 预处理电路包括前置跨阻放大器。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述系统 控制及回波处理模块包括相互连接的微控制单元和数字信号处理单元；所述 微控制单元分别与电机、码盘和激光发射模块连接，所述数字信号处理单元 与功率合成模块连接。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述微控 制单元包括FPGA芯片，所述数字信号处理单元包括单通道模数转换芯片ADC。

进一步，如上所述的一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置，所述微控 制单元包括微控制器MCU，所述数字信号处理单元包括单通道模数转换芯片 ADC和数字信号处理器。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所提供的用于数据采集的激光 轮廓扫描装置，通过光扫描模块、系统控制及回波处理模块和激光发射模块 的时序控制，能够保证高速旋转的旋转扫描镜的旋转角度和激光发射时刻的 严格同步，保证了数据的实时高精度的采集，采用功率合成器和单通道模数 转换芯片ADC进行信号处理的方式，在不降低系统性能的条件能够有效降低 成本，且整个装置的控制及数据采集存储可以均有系统控制及回波处理模块 的ADC芯片和FPGA芯片来完成，有利于装置的小型化和低成本设计。

附图说明

图1为具体实施方式中一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置的结构示 意图；

图2为具体实施方式中一种用于数据采集的激光轮廓扫描装置的各模块 的结构示意图；