[发明专利]一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置

说明书

本发明公开了一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，包括激光旋转测距组件和控制与数据输出组件，其中，激光旋转测距组件包括上盖、光学模块、第一PCB板、光栅盘和无线供电接收线圈，第一PCB板包括第一MCU模块、TDC模块、第一DC‑DC模块、无线供电接收模块和VCSEL调制电路，控制与数据输出组件包括下盖、支撑座、第二PCB板、光电开关、无线供电发射线圈和空心轴电机，第二PCB板包括第二MCU模块、第二DC‑DC模块、无线供电发射模块、电机驱动模块和距离信号接收电路。有益效果：本发明不仅具有高峰值功率、高调制速率、高抗干扰性能的优点，而且还有效地去掉了皮带传动，大大提升了产品稳定性和使用寿命，缩小了装置的体积。

技术领域

本发明涉及激光距离传感领域，具体来说，涉及一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置。

背景技术

通信、传感和计算是未来人工智能社会不可或缺的三大技术支撑。VCSEL激光器由于其高峰值功率、圆形光斑、高速调制、电光转换效率高等优点在高速光通信、数据中心、光存储等领域早已被广泛应用。而在传感领域，尤其是3D成像、激光雷达、接近传感等，VCSEL也因为其优异性能而越来越受到关注。

移动机器人是传感领域内一种集成度很高的智能装备，扫地机器人、AGV小车以及服务型机器人等都属于移动机器人。移动机器人周身搭配了各种各样的传感器，包括激光雷达、超声波传感器、防碰撞传感器、陀螺仪等；然后，搭配智能算法，移动机器人就拥有了环境感知探测、动态决策、行为规划和执行的能力，可以按照算法设定独立的开展工作。移动机器人在某些领域内具有超过人类的能力，比如灵敏度、反应时间和环境适应性，在地形探测、巡逻避障等领域内有重要应用价值。

其中，激光雷达主要功能就是为移动机器人提供感知世界的‘眼睛’，让移动机器人可以清晰地探测周围地形、障碍物等，辅助移动机器人做出正确的行为规划。然而，在现有的此类激光雷达中，常采用三角法的方案：波长为780nm的发射光源以及皮带传动等，导致此类激光雷达基线长、体积大、抗干扰性差、皮带容易老化导致旋转功能不稳等缺点；此外，现有的激光测距设备中主要使用的光源为EEL激光器，由于其不对称的光束发散角度和高成本使得其成为激光测距设备的短板，针对相关技术中的问题，目前还有很大的改善空间。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，属于一种基于飞行时间的激光扫描雷达，激光光源采用了VCSEL激光器，激光脉冲上升沿快至约2ns，宽度窄至约10ns，具有很高的峰值功率。目的在于提供一款体积小、功能优异的用于地形探测、巡航避障的激光扫描雷达，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于高峰值功率VCSEL激光器的扫描测距装置，包括激光旋转测距组件和位于所述激光旋转测距组件底部的控制与数据输出组件；

其中，所述激光旋转测距组件包括上盖、光学模块、第一PCB板、光栅盘和无线供电接收线圈，所述上盖的内部设置有所述光学模块，所述光学模块的底部设置有与之相配合的所述第一PCB板，所述第一PCB板的底部设置有所述光栅盘，所述光栅盘的外侧设置有与之相配合的所述无线供电接收线圈；

所述第一PCB板上设置有第一MCU模块、TDC模块、第一DC-DC模块、无线供电接收模块和VCSEL调制电路，所述第一MCU模块分别与所述TDC模块、所述第一DC-DC模块和所述VCSEL调制电路电连接，所述无线供电接收模块与所述第一DC-DC模块电连接，且所述无线供电接收模块还通过导线与所述无线供电接收线圈电连接；