[发明专利]一种微型化激光脉冲测距扫描装置

说明书

本发明提供一种微型化激光脉冲测距扫描装置，所述装置基于激光脉冲测距原理，采用扁平电机直接驱动激光测距模组旋转，从而删减传统装置中的反射镜，节省大量空间，而且能够免去中间传动环节，提高所述装置的可靠性，所述激光测距模组采用光学接收和光学发射分离的设计，使接收光轴与发射光轴相互平行，收发两条光路互不干扰，从而保证光学接收镜片为全尺寸设计，提高光学镜片的利用率，同时，所述装置采用的电机为扁平电机，能够大幅压缩电机自身占用的内部空间，而且，所述装置利用电机轴承边缘的空间来安装无线供电模组，无需占用额外空间，提高空间利用率，使得所述激光脉冲测距扫描装置紧凑、高效，实现激光脉冲测距扫描装置的微型化。

技术领域

本申请涉及距离传感器，特别涉及一种微型化激光脉冲测距扫描装置。

背景技术

随着国家智能装备产业的飞速发展，激光脉冲测距扫描装置作为具备探测周边情况的核心传感器，在工业控制领域得到广泛的推广和应用；与此同时，随着对智能装备整机小型化的要求越来越高，激光脉冲测距扫描装置微型化的需求也越来越明确。

传统激光脉冲测距扫描装置(以下简称“传统装置”)一般采用如图1所示的“收发共轴”结构，包括激光发射器11和激光接收器26，在激光发射器11下端设置有激光发射套筒16和与激光发射套筒16可旋转连接的L型光筒32，在所述L型光筒32的拐角处固定设置有与出射光线成45°角的反射镜31，所述反射镜31的直径大于激光发射套筒16的外径，也大于L型光筒32的外径，在所述激光发射套筒16外部套设有反光镜18，激光发射器11发出的出射光线在激光发射套筒16内传播被反射镜31反射后经过L型套筒32射向被测物，出射光线在被测物表面反射形成反射光线，至少一部分反射光线沿着出射光线的逆方向传播至L型套筒32外部的反射镜31上，请结合图1，反射光线被反射镜31反射后射向反光镜18，被反光镜18反射后射向激光接收器26，根据激光发射器11发出出射光与激光接收器接收到反射光的时间差，结合光速即可计算出被测物体的距离，基于上述激光脉冲测距原理，通过电机驱动反射镜31旋转，进而带动激光测距光路旋转，实现对二维场景的扫描和测量。在上述方案中，45°反射镜31作为一个重要的光路转换装置，对激光发射光路和激光接收光路进行折返，为此占用了较大的空间。而且，通过旋转45°反射镜31来带动激光光路旋转，进而实现旋转扫描，就不得不预留有大量空间以便45°反射镜31能够自由旋转。

另外，由于激光脉冲测距扫描装置是以光学接收镜片为“接收天线”的装置，在激光发射功率等条件不变的条件下，其测距能力与光学接收镜片的可用面积成正比，为实现一定距离测距需求，需要使光学接收镜片的面积达到特定的尺寸要求。因此，对于图1所示的激光脉冲测距扫描装置来说，光学接收镜片中心部分的面积被激光发射部分占据，造成光学接收镜片中心部分无法使用，可用接收面积减少。还由于激光发射套筒设计在主光路中，遮挡了部分反射光线返回的路径，导致光学接收镜片上相应区域基本处于无效状态，从而进一步减少接收镜片的可用接收面积，因此，需要使用外形尺寸很大的光学接收镜片来实现理论上较小外形尺寸光学接收镜片就能达到的性能，由此，导致激光脉冲测距扫描装置的整体体积偏大。

请结合如图2a、图2b和图3，例如，实际外形尺寸是直径为30mm的光学接收镜片，其有效接收面积仅相当于直径为18mm的光学接收镜片的理论接收面积。为保证传统装置的测距能力不下降，也就是保证光学接收镜片的有效接收面积不降低，通常，通过增加光学接收镜片外径，以提高光学接收镜片整体尺寸的方法来弥补上述问题造成的有效接收面积的损失。

进一步地，由于45°反射镜的外径需要与光学接收镜片外径相匹配，即45°反射镜的大小是由光学接收镜片的外径尺寸决定的，因此，如果光学接收镜片外径尺寸增加，则需要45°反射镜的外径尺寸也相应增加，进而，为45°反射镜预留的旋转空间也相应加大，导致传统装置的整体体积进一步增大。

发明内容