本實用新型涉及激光探測技術領域，特別是涉及一種三維激光雷達。

背景技術：

三維激光雷達主要包括多線激光雷達。多線激光雷達由單點測距系統(tǒng)和旋轉機構組成。旋轉機構較為復雜，容易磨損，從而使得產品穩(wěn)定性能較差。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種結構簡單且產品穩(wěn)定性能較好的三維激光雷達。

一種三維激光雷達，包括激光發(fā)射驅動電路、激光發(fā)射器陣列、激光測距單元陣列和控制電路；所述激光發(fā)射驅動電路與所述激光發(fā)射器陣列電性連接；所述激光測距單元與所述控制電路電性連接；所述激光發(fā)射器陣列包括多個激光發(fā)射器以發(fā)射多路激光信號；多個所述激光發(fā)射器設置在同一平面；所述激光測距單元陣列包括多個激光測距單元以對測量物體反射回來的激光信號進行獨立采樣；多個所述激光測距單元設置在同一平面上。

在其中一個實施例中，所述多個激光發(fā)射器和所述多個激光測距單元設置在同一平面上；所述多個激光發(fā)射器間隔分布在所述多個激光測距單元的外圍。

在其中一個實施例中，還包括：激光發(fā)射準直陣列，設置在所述激光發(fā)射器陣列的出射光側，用于對所述激光發(fā)射器陣列發(fā)射的激光信號進行準直；以及激光接收準直裝置，設置在所述激光測距單元陣列的入射光側，用于對所述目標測量物體反射回來的激光信號進行聚焦。

在其中一個實施例中，所述激光發(fā)射準直陣列包括多個獨立的發(fā)射準直單元；每個所述發(fā)射準直單元與一個所述激光發(fā)射器對應設置。

在其中一個實施例中，所述發(fā)射準直單元包括平行于所述激光發(fā)射器陣列所在平面的準直晶片。

在其中一個實施例中，所述激光接收準直裝置包括鏡筒以及固定在所述鏡筒上用于對反射回來的激光信號進行聚焦的準直晶片。

在其中一個實施例中，所述鏡筒沿所述入射光方向呈漸縮的階梯狀，所述準直晶片設置在所述鏡筒的肩階位置處。

在其中一個實施例中，還包括第一電路板和第二電路板；所述激光發(fā)射驅動電路、所述激光發(fā)射器陣列和所述激光測距單元陣列均設置在所述第一電路板上；所述控制電路設置在所述第二電路板上。

在其中一個實施例中，還包括與所述控制電路連接的溫度傳感器；所述溫度傳感器用于采集所述三維激光雷達的溫度信號并輸出給所述控制電路。

在其中一個實施例中，還包括輸出裝置；所述輸出裝置與所述控制電路連接，且用于與外部設備連接；所述輸出裝置用于在所述控制電路的控制下將所述三維激光測距信息輸出給所述外部設備。

上述三維激光雷達，激光發(fā)射器陣列中的多個激光發(fā)射器設置在同一平面，且激光測距單元陣列中的多個激光測距單元同樣設置在同一平面內，從而使得該三維激光雷達在無需旋轉的情況下即可測量空間中障礙物的分布。相對于傳統(tǒng)的三維激光雷達而言，其無需設置旋轉部件，結構相對簡單且不容易磨損，產品穩(wěn)定性能較好。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他實施例的附圖。

圖1為一實施例中的三維激光雷達的結構框圖；

圖2為另一實施例中的三維激光雷達的結構框圖；

圖3為一實施例中的三維激光雷達的分解立體圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

圖1為一實施例中的三維激光雷達100的結構框圖。該三維激光雷達100包括激光發(fā)射驅動電路110、激光發(fā)射器陣列120、激光測距單元陣列130以及控制電路140。其中，激光發(fā)射驅動電路110與激光發(fā)射器陣列120電性連接，激光測距單元陣列130與控制電路140電性連接。

激光發(fā)射驅動電路110用于生成激光信號。在本實施例中，激光發(fā)射驅動電路110還會對生成的激光信號進行調制，以輸出調制好的激光信號。

激光發(fā)射器陣列120用于接收激光發(fā)射驅動電路110輸出的激光信號，并向外發(fā)射該激光信號。激光發(fā)射器陣列120包括多個激光發(fā)射器。多個激光發(fā)射器設置在同一平面的不同位置處。每個激光發(fā)射器向外發(fā)射一路激光信號。

激光測距單元陣列130用于對目標測量物體反射回來的激光信號進行獨立采樣。激光測距單元陣列130包括多個激光測距單元。多個激光測距單元同樣設置在一個平面的不同位置處。在本實施例中，激光測距單元陣列130和激光發(fā)射器陣列120設置在同一平面，在其他的實施例中，激光測距單元陣列130和激光發(fā)射器陣列120也可以分別設置在兩平行的平面上。激光測距單元可以根據接收到的激光信號確定目標測量物體與激光測距單元之間的相對距離信息，并輸出給控制電路140。激光測距單元陣列130還可以對激光發(fā)射驅動電路110進行控制，以控制其輸出目標激光信號。

控制電路140接收激光測距單元陣列130輸出的相對距離信息，并將該相對距離信息統(tǒng)一到世界坐標系中以獲得目標測量物體的三維激光測距信息，從而完成測距過程?？刂齐娐?40將獲得的相對距離信息統(tǒng)一到世界坐標系的過程可以采用現(xiàn)有控制技術實現(xiàn)，此處不贅述。

上述三維激光雷達100，激光發(fā)射器陣列120中的多個激光發(fā)射器設置在同一平面，且激光測距單元陣列130中的多個激光測距單元同樣設置在同一平面內，從而使得該三維激光雷達100在無需旋轉的情況下即可測量空間障礙物的分布。相對于傳統(tǒng)的三維激光雷達而言，其無需設置旋轉部件，結構相對簡單且不容易磨損，產品穩(wěn)定性能較好。

圖2為另一實施例中的三維激光雷達200的結構框圖，圖3為圖2中的三維激光雷達200的結構示意圖。該三維激光雷達200包括激光發(fā)射驅動電路210、激光發(fā)射器陣列220、激光發(fā)射準直陣列230、激光接收準直裝置240、激光測距單元陣列250、控制電路260、溫度傳感器270、輸出裝置280以及電源裝置290。其中，激光發(fā)射驅動電路210、激光發(fā)射器陣列220和激光測距單元陣列250均設置在第一電路板22上；控制電路260、溫度傳感器270、輸出裝置280以及電源裝置290均設置在第二電路板24上。通過將光學系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)分別設置在不同的電路板上，便于減少相互之間的干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

激光發(fā)射器陣列220包括多個激光發(fā)射器222。多個激光發(fā)射器222呈環(huán)狀間隔分布在激光測距單元陣列250的外圍。激光測距單元陣列250則包括多個激光測距單元(圖中未示)。激光測距單元陣列250為芯片級集成。激光發(fā)射器222的數(shù)量以及激光測距單元陣列250中的激光測距單元的數(shù)量可以根據需要進行調節(jié)。在本實施例中，激光發(fā)射器陣列220設置有8個激光發(fā)射器222。位于第一電路板22平面內的激光發(fā)射器222以及激光測距單元的數(shù)量可調，從而使得測量得到的點云密度可控，進而可以根據不同情況、不同精度需求進行不同的設置。

激光發(fā)射準直陣列230設置在激光發(fā)射器陣列220的出射光側，用于對激光發(fā)射器陣列220發(fā)出的激光信號進行準直。激光發(fā)射準直陣列230包括多個獨立的發(fā)射準直單元232。每個發(fā)射準直單元232與一個激光發(fā)射器222對應設置，從而對該激光發(fā)射器222發(fā)射的激光信號進行準直。在本實施例中，發(fā)射準直單元232可以為準直晶片。準直晶片平行于激光發(fā)射器陣列220所在的平面。在其他的實施例中，多個發(fā)射準直單元232也可以通過固定裝置按照預設相對位置關系進行固定形成一個整體，以便于安裝。

激光接收準直裝置240設置在激光測距單元陣列250的入射光側，用于對目標測量物體反射回來的激光信號進行聚焦，以送入至激光測距單元陣列250中進行采樣。激光接收準直裝置240包括鏡筒242和準直晶片244。準直晶片244固定在鏡筒242內，用于對反射回來的激光信號進行聚焦。準直晶片244可以為多個，并沿入射光方向間隔設置。在本實施例中，鏡筒242沿入射光方向呈漸縮的階梯狀。準直晶片244則設置在鏡筒242的肩階位置處。通過將激光接收準直裝置240設置為漸縮狀，有利于對反射回來的激光信號進行采集。

在本實施例中，控制電路260還可以對激光測距單元陣列250的采樣過程進行控制，以使得其按照控制電路260的設置進行采樣，依次采集并完成測距工作?？刂齐娐?60將接收到的相對距離信息統(tǒng)一到世界坐標系以得到三維激光測距信息，并將得到的數(shù)據信息融合成一個數(shù)據集。在本實施例中，三維激光雷達200還包括溫度傳感器270。溫度傳感器270用于對三維激光雷達200的溫度進行采樣并得到溫度信號后輸出給控制電路260?？刂齐娐?60根據該溫度信號對得到的三維激光測距信息進行校正。具體地，控制電路260內設置有存儲單元。存儲單元用于存儲溫度校正表。溫度校正表中存儲對不同溫度對應的校正參數(shù)。因此，控制電路260根據溫度傳感器270采集到的溫度信號去溫度校正表中查找對應的校正參數(shù)，從而對三維激光測距信息進行校正。

控制電路260將校正后的三維激光測距信息通過輸出裝置280輸出給外部設備。輸出裝置280可以為無線通信模塊或者有線輸出端口，也可以同時設置無線通信模塊和有線輸出端口。例如，輸出裝置280可以為USB接口(USB 2.0以及USB 3.0等)、WIFI模塊、藍牙模塊、2.4G無線模塊、5G無線模塊以及以太網端口等。

電源裝置290用于向三維激光雷達200提供工作電源。電源裝置290可以為內置的獨立可更換的電源模塊，也可以為包括可充電介質的電源模塊。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。